6/ 1979 MAKERI-HARVESTERI Markku Melkko Makeri - harvesteri on pientraktoriperustainen harves teri, joka Ziikkuu jvän puuston seassa pazstazza. Se kaataa, karsii, katkoo ja kasaa puut yksitezzen joko ajouran varteen tai pazstazze. Suurin puu, minm se pystyy ksittezemän, on tyviimitaztaan 25 m. Ensimmäis en harvennuksen männikss, joka maastoztaan ozi hezppoa, harvesterin tuotos ozi mene3elmn mukaan keskimn 3. 5, 4. 3 ja 4. 6 m /keytwtunti, kun vastaavat rungon koot ozvat keskimärin. 63,. 6 ja. 67 m. Puutavara tehtiin noin 3-metriseksi. Testaus suoritettiin Zumettomana aikana. Vaurioinventoinnissa todettiin noin 1 %:ssa puista jonkinasteinen vaurio maanpinnan yuozezza. Juuristavaurioita ei inventoi tu. jis Yksikö n peruskoneena on Makeri- t raktori. Moni toimiosa muodostuu kahdesta suoras ta l e ikkuuteräs tä, joilla tehdään sekä kaatoe t tä ka t kontaleikkaukset, kahdesta syö ttör ullasta ja kolmesta karsintaterästä,j oista yks i on kiinteä ja kaksi liikkuvaa. Kone t ta valmistaa raumalainen Oy. t. Laine j a s i t ä mar kki noi Formaomp Oy, Sponsor Oy:n me ts äkoneryhmä. Koneen hinta talvella 1979 oli 2 mk. Takuuaika on 6 kuukautta tai 1 t untia. TUTKIMINEN JA TUTKIMUSAINEISTO Metsä t eho t ut ki konetta syksyllä 1978 A. Ahlström Osakeyhtiön t yömaalla Eurassa. Tutkimus t yömaa oli ens i mmäisen harvennuksen Testauksen aikana Laite toimi hyvin j a kartodettiin varsin tyydytks i. Koneen ergonomisia ominaisuuksia ei ssä yhteydess selvitetty. sintajzki Laitteen on suunnitellut ja rakentanut raumazainen Oy M. Laine. Metsteho on tukenut hanketta maa- ja metstazousminis teri Z t<t saaduilla, kasvatusmetsien puunkorjuun kehitseen osoitetuilla varoilla. YLEISTÄ Makeri-harvesterin kehittämistyön tavoitteena on ollut pienharvesteri, joka pystyy liikkumaan harvennusmetsässä jäävän puuston seassa sekä kaatamaan, karsimaan, katkomaan ja kasaamaan poistettavat puut jäävää puustoa vaurioittamatta. Kuva 1. Hakeri-harvesteri. Va l ok. Metsäteho 1
Kuva 2. Makeri-harvesteri. Mi ttapiirros (mitat mm:einä) männi kkö, j onka maasto ol i puutavar an metsätraktorikuljetuks en ohjemaksusopimusten mukaista 1. luokkaa. Valmistettava puutavara oli pelkästään kuitupuuta ja se tehtiin noin 3-metriseksi. Tutkimusaineisto oli seuraava. lenetelmässä A (kuva 3) puutavara valmistettiin Makeri-harvesterilla 3 m:n välein olevien, 4 m leveiden aj ourien varteen. Menetelmä vastaa yleisesti käytössä olevaa miestyönä tehtävää hakkuuta kasoihin ajouran varteen. Puita, kpl Puita, m 3 $, 1 A 26 1 16.4 Menetelmä B C 323 317 19.4 21.2 MENETELMÄ A 3m 3m E t r lf» 1 1 r l <tl 'ij 1 ro @1 E) (@ : fll!?$ 4: f; ie; ft Jr Yhteensä 91 57. t; I I 1 1 1 111.d! 1 1 1 1 1 Menetelmässä B puutavara valmistettiin Makeri-harvesterilla 15 m:n välein olevien, 2.5 m leveiden ajourien varteen. Puutavara kuljetettiin metsästä pientraktorilla. Menetelmässä C puutavara valmistettiin Makeri-harvesterilla 3 m:n välein olevien, 4 m leveiden ajourien varteen pitkäulotteisen kuormaimen ulottuville. Harvesterin työskentelytavan vuoksi puutavara tuli osittain ns. apu-urien varteen. Menetelmä vastaa miestyönä tehdyssä hakkuussa kasausta 3. 1 m:n vyöhykkeelle ajouran keskeltä mitattuna. Kaikissa menetelmissä kuljettaja valitsi poistettavat puut. Testauksen aikana konetta kuljetti esittelykuljettaja, j oka oli ajanut 1. prototyyppiä noin 1.5 kk:n ajan ja tätä harvesteria noin 1 viikon ajan ennen testausta. Kone toimi teknisesti varsin hyvin. Työntutkija seurasi koneen työskentelyä seuraavalla sivulla olevassa ase telmassa esitetyn aikaj aon mukaan. Puista merkittiin muistiin rinnankorkeusläpi mitta. Puut kuutioitiin W-tietojen perusteella. Jäävälle puustolle aiheutuneet vauriot inventoitiin neljältä koealalta. TE KNISET TIEDOT Päämitat Kuva 3. Kokeillut työmene t elmät Pituus, monitoimiosa pystyasennossa " alas kallistettuna 3 5 mm 4 5 IIID 2
Leveys, monitoimiosa pystyasennossa sivulla Korkeus Haavar a Paino noin e t uakselilla taka-akseli lla 1 6 mm 2 1 mm 2 37 mm 45 mm 2 9 kg 1 535 kg 1 365 kg Katkontalaitteisto Puut katkotaan hydraulisella leikkurilla, jossa on kaksi suoraa terää. Suurin katkootapaksuus Purist usvoima 25 tmii 135 kn Moottori Moottori on Hatz, 2-syl interinen, 4-tahtinen, ilmajäähdyt teinen suorasuihkutusdiesel. Moottorin teho on 22 kw/5 r/s. Voimansiirto Voimansiirto on hydrostaattinen. Säätötilavuuspumpun ja hydraulimoottorin käsittävä piiri on erikseen molemmille teloille. Nopeuden säätö tapahtuu pumpun tuottoa muuttamalla. Monitoimiosa Korkeus Leveys Pituus Paino Kallis tus sivulle Kallistus taakse 1 51 ll1l!l 1 mm 76 mm noin 7 kg - 1. + 11 TOIMINTAPERIAATE Makeri- harvesteri käsittelee puita yksitellen. Kone ajetaan puun juurelle ja puuhun tartut aan puristamalla karsiotaterät ja syöttör ullat puun ympärille. Puu leikataan kannosta irti leikkuuterillä ja kuljetetaan pystyasennossa käsi t telypaikalle. Puu kaade t aan monitotmtosaa kallistamalla ja karsitaan ja katkotaan kuten jatkuvatoimisilla prosessoreilla. Valmis puutavar a kasautuu koneen sivulle joko koneen suuntaisesti tai poikittain koneeseen nähden. Puutavara on mahdollista valmistaa myös koneen alle. Koska valmis puutavara kasautuu koneen oikealle puolelle, t yöskentely suj uu palstalla joustavimmin siten, että harvesteri käsittelee etenemissuuntaansa nähden vain ajouran oikealla puolella j a ajouralla olevia puita. Tällöin puutavarakasat eivn t vaikeuta harvesterin liikkumista palstalla jäävän puuston seassa. Hydraulijärjestelmä Kaikki toiminnot tapahtuvat avoimellj järjestelmällä. Pumpun tuotto on 79 dm /min. Pumpun paine on 2 baaria. TUT Kl MUSTU LO KSET Ajanmenekki Ottolaitteisto Puuhun tartutaan karsintaterillä j a syöttör ullilla. Karsintalaitteisto Puu karsitaan kahden liikkuvan ja yhden kiinteän karsintaveitsen avulla. Liikkuvat karsintaveitset ovat kiinteän veitsen takana. Syöttölaitteisto Puu vedet ään karsintalinjan l äpi kahden lieriömäisen rullan avulla. Rullat on varustettu lamelliliukuesteillä. Rullat keskittävät puun. Puristusvoima on riippuvainen vetovoimasta ja puun halkaisijasta. Syöttörullan läpimitta Suurin rullien avautuma Suurin syöttövoima Syöttönopeus 255 mm 335 mm 2 kn mak s. 1 m/ s Tehoaj an rakenne j a menekki keskimäärin tutkimustyömaal la Menete lmä A B Suhteellinen ajanmenekki, Siirtyminen puulle 3 3 3 Tarttuminen + katkaisu 7 8 7 Siirtymi nen puun kanssa 15 12 1 Karsinta + katkoota 47 5 53 Häiriöt l TEHOAIKA YHTEENSÄ, Työntutkimustiedot % 1 1 1 min/puu 98 77 8 Rungon keskikoko, m 3.63.6.67 Rinnankorkeusläpimitta keskimäärin, m 11.6 11.5 11.9 Kasan koko 3 keskimäär in, m.177.186.148 Käsiteltyjä puita, kpl 261 323 317 Siirt ymiamatka keskimäär in, m 6.8 6. 5.4 Jäävä puusto, kpl/ha 3 OlO 26 % 3
8 "!: 6 - :;.: : 15 T------r----_,'-T------r----_, "E r 1 +------r------+------r----_,.4.8..16.2.24 Rungon koko, m 3 Kuva 4. Rungon koen vaikutus tarttumis- + katkaisuaikaan Työmenetelmässä A (ajouraväli 3 m) harvesterilta on kulunut huomattava osa ajasta, 45 %, puun noutamiseen palstalta ajouran varteen. Tämä vaikuttaa varsin paljon koneen tuotokseen, etenkin pieniä puita käsiteltäessä, koska puut käsitellään yksitellen. Työmenetelmissä B ja C koneelta vaaditaan vähemmän ajamista, mikä näkyy sekä siirtymisajoista että -matkoista. Ilmeisesti työmenetelmien B ja C edullisuus verrattuna menetelmään A tulee vielä selvemmin esille kohteissa, joissa maasto on vaikeampaa kuin kokeilukohteissa. Mitä vaikeampaa maasto on, sitä hitaammin kone liikkuu ja sitä enemmän siirtymismatka vaikuttaa tuotokseen. Rungon koko ei näytä juuri vaikuttavan tarttumis- + katkaisuaikaan (kuva 4), mikä osoittaa sitä, että koneen ja katkaisulaitteen teho riittävät hyvin tämänkokoisille puille. Samoin karsinta-katkonta-aika (kuva 5) osoittaa, että kone jaksaa pitää syöttönopeuden suunnilleen samana puun koosta 8o.-----,------.-----.-----.------.-----, enetelf!iia.:!. 4 +-------+------------- : 2 +------r----------+------r-------- " L 6 8 1 Sii rtyjiisaat ke, Kuva 6. Siirtymisaika s iirtymisma tkan mukaan siirryttäessä puun kanssa riippumatta, kun koneen teoreettinen syött önopeus on noin 1 m/s. Teoreettista syöttönopeutta tuskin voidaan juuri nykyisest ään nostaa, jos koneen tehoarvot pidetään entisellään. Siirtyminen puun kanssa (kuva 6) on ollut menetelmässä A hieman hitaampaa kuin menetelmässä B ja C, vaikka alueet olivat maastollisesti samanlaiset. Ero ajoissa saattaa johtua siitä, että t yöskentely aloitettiin menetelmällä A. Keskimääräiset siirtymisajat ilman puuta on esitetty kuvassa 7. Aikoja ei ole esitetty menetelmittäin, koska eri menetelmien välillä ei ollut eroa. Siirtyminen ilman puuta on ollut hieman hitaampaa kuin siirtyminen puun kanssa. Tämä johtunee siitä, että kuljettaja valitsi poistettavat puut työskentelyn yhteydessä. Samoin puulle mentäessä joudutaan sopivaa a j oreittiä usein aeskelemaan", kun taas palata voidaan vanhoja jälkiä. 5 V / -" 4 : 2 1 V / r / / /. 4.8..16.2.24 Rungon koko, 3 Si irtyooi. t ko. 1 15 Rungon koen vaikutus karsinta-katkonta Kuva 5. aikaan Kuva 7. Siirtymisaika siirtymisoatkan mukaan siirryttäessä ilman puuta 4
12. 1. 1 1 -;:; 8. ;l _g ",., 6. E.= 4. 2. "' 8 E : 6!l " 4 2 Uyt t tuntikusta froukset..::::::,._ 1 9.4.8.. 16. 2.24 Rungon koko, Kuva 8. Rungon koon vaikutus ke r i -ha rv este r in ehotunt i tu o t ok se en. Puulaj i mänty. 4.8..16.2.24 Rungon koko, Kuva 9. Puutavaran hakkuukustannukset Makeriharvesterilla. MenetelMä A Tuotokset Menetelmässä A tuotos on ollut selvästi pienempi kuin menetelmissä B ja C. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että menetelmässä A harvesteri joutuu ajamaan enemmän sekä puun kanssa että ilman,jolloin harvesterin varsinaiseen työhön - kaatamiseen ja puutavaran valmistamiseen - käyttämän ajan osuus pienenee. Keskimää r äiset käyttötuntituotokset menetelmittäin olivat: Mene t elmä A B T o t os, m /käyttötunti 3. 5 4. 3 4. 6 Rungon k o k keskim., m. 63. 6.67 Alle 15 min:n keskeytysten osuutena on käytetty 1 %:a tehoajasta. KUSTANNUKSET Kuvissa 9 ja 1 on esitetty puutavaran hakkuukustannukset Makeri-harvesterilla rungon koon ja käyttötuntikustannusten mukaan. Makeri-harvesterista j a näin myös sen käyttökustannuksista on vielä vähän kokemuksia. Tämän vuoksi laskelmissa on käytetty kolmea eri käyttötuntikustannusta,joihin päästään likimain käyttämällä koneen hintana 2 mk :aa, vaihtoarvona 15 %:a, poistoaikana 4.... 4.5 vuotta j a käyttöasteena 6. 7 %: a. Vuotuisena työaikana on käytetty 2 15 tuntia, johon päästään käyttämällä konetta esimerki ksi 1 kk vuodessa 1 h/pv. Keskimäär in 1 tuntiin/pv päästään käyttämäl l ä konet ta osan vuotta (noin 1/4) kaksivuorot yössä. Puunkorjuukustannukset menetelmittä in tutkimustyömaalla on esitetty taul ukossa 1. Korjuuketjut olivat: Menetelmä 1 6 4 2 A Metsä- kuljetus Puu t avaran hakkuu Maker i - harvesteri + tavallinen kuormat r ak tor i ll Makeri-harvesteri + 1 ' \ Makeri-harvester i keri - kuormatraktori kuormatraktor i + + liukupuomikuormain \ Uytt6t i - kus taiyijkset, t" M,._ 1 9.4.8..16 Rungon koko, 3.2.24 Kuva 1. Puutavaran hakkuukustannukset Makeriharves t er illa. Menetelmä t B j a C 5
TAULUKKO 1 Puunkor j uukustannuks e t menetelmittäin tutkimustyömaalla Menetelmä Työnvaihe A B 9 l Makeri- harvesjterin käytt öt unt ikust annukset, mk 1 l 9 -, 1 1 1 9 1 1 mk/m3 1 Puut avaran hakkuu 25, 64 28, 49 34,19 21,18 23, 53 28,24 19,69 21,88 26,26 Puut avar an metsäkuljetus 8,1 8, 1 8, 1 11,85 11,85 11,85 9,21 9, 21 9,21 Yhteensä 33,65 36, 5 42, 2 33, 3 35,38 4,9 28,9 31,9 35,47 Makeri-kuormatraktorin käyttötuntikustannuksina on käytetty 72,3 mk:aa ja laskentaperustei na seuraavia. Hakkuu miestyönä (sisä ltää sosiaalikulut) ja kuljetus samoilla koneilla kuin em. menetelmissä, johtaa seuraaviin kustannuksii n. Hinta Vaihtoarvo (15 %) Vuotuinen työaika (1 kk X 21. 5 pv X 1 h) Käyttöaste Poistoaika 14 mk 21 mk 2 15 h 8 % 4 V Menetel mä A.B mk/m 3 Hakkuu miestyönä 24,71 25,99 23,21 Metsäkuljetus 7,72 11,85 8, 92 Jos käyttöaste on 75 7. ja muut perusteet samat kuin edellä, käyttötuntikustannukset ovat 76,7 mk. Makeri-kuoatraktorin tuotoksena on käytetty 6.1 m :ä/käyttötunti (Metsätehon katsaus 16/1977). Edul lisimpiin korjuukustannuksiin päästään, kun puutavara valmistetaan Hakeri-harvesterilla palstalle kasoihin ja ajetaan kuormatraktorilla, jossa on pitkäulotteinen kuormain. Yhteensä 32,43 37,84 32, 13 Kuvissa 11 ja 12 on esitetty Makeri-harvesterilta vaadittavat tuotokset männikössä rungon koon, oksaisuuden ja käyttötuntikustannusten mukaan,j otta sen käyttö olisi yh t ä edull ista kui n hakkuu mi estyönä. Pelkästään suoranaisten yksikkökustannusten kannalta Makeri-harvesterin käyttö menetelmässä A näyttää muodostuvan kilpailukykyiseksi miestyönä tehtävän hakkuun kanssa,kun harvesterin käyttötuntikustannukset ovat 8-6 E Oksohuu luokka 2 KAyttöt - nt i- kust ann kset, mk - -,_ 1 / - :-- 9 ::::= 4 +-----------------4 E 2 +------r----------+------r--------4. 4. 8..16.2. 24 Rungon koko, m 3. 4.8..16.2. 24 Runqon koko.,3 Kuva 11. ke r i -h arvest e rilt a vaadittavat t uo t okset menetelmässä A 6
Oksolsu sluokko s 4 +----b----+------r-----;----,! i2 +----------------+--------!! 6 +------r-----;------:::;;-"""'=---r-----;----, "k 4 +-----+------r-----;----, t 2 +------r-----;------+------r-----;----,.4.8..16.2.24 Rungon koko, _;3.4.8..16.2.24 Rungon koko,.? Kuva 12. Makeri-harvesterilta vaadittavat tuotokset menetelmissä 8 ja C noin 9 mk tai pienemmät. Menetelmissä B ja C Makeri-harvesterin käyttötuntikustannukset saisivat vastaavasti olla 1. 11 markkaa. VAURIOSELVITYS Makeri-harvesterin pystyyn jäävälle puustolle maanpinnan yläpuolelle aiheuttamat vauriot inventoitiin neljältä koealalta. Juuristolle aiheutuneita vaurioita ei selvitetty. Vaurio katsottiin pintavaurioksi silloin, kun vain puun kuori oli rikkoutunut. Kun myös puuaines oli vahingoittunut, vaurion katsottiin olevan syvä. Kaiken kaikkiaan vaurioituneita puita oli noin 1 % jäävistä puista. Juuristavaurioita kone aiheuttaa sulan maan aikana. Kuinka paljon ja mikä niiden merkitys on jäävälle puustolle, on vielä epäselvää. Varminta tässä vaiheessa lieneekin käyttää konetta sulan maan aikana vain männiköissä ja kuusikkoihin mennään vain jäätyneen ja mieluimmin lumipeitteisen maan aikana. PÄÄTELMIÄ Teknisesti Makeri-harvesteri toimi testauksen aikana hyvin. Koneen tehot tuntuivat riittävän kuitupuunkokoiselle puustolle ja työjälki oli varsin tyydyttävää. Monitoimiosan kallistusmekanismi mahdollistaa joustavan työskentelyn jäävän puuston seassa. Kuljettajan valitessa poistettavat puut leimauskustannukset jäävät pois. Tällöin kuljettaja voi helpommin myös valita ajoreitit, jolloin jäävien puiden vaurioitumisriski pienenee. Puutavaran hakkuun suoranaisten yksikkökustannusten perusteella näyttää siltä,että Makeri-harvesterille edullisissa olosuhteissa harvesterin käyttäminen on kilpailukykyistä, jos sen käyttötuntikustannukset ovat alle 1 11 mk:n. Kuitenkin tämä riippuu hyvin paljon mm. koneen kestävyydestä, käyttövarmuudesta jne. Pelkästään puutavaran korjuun suoranaiset yksikkökustannukset eivät kuitenkaan ratkaise Makeri-harvesterin käyttökelpoisuutta. Sitä arvioitaessa on otettava huomioon myös seuraavat seikat, jo"ista ei ole vielä riittävästi tietoa. TAULUKKO 2 Puustovauriot tutkimustyömaalla Pintavauriot Syvät vauriot Työmene- Koe- Koealan Jääviä Vaurion pinta-ala, m2 telmä ala koko, m2 puita, kpl/ha < 5 5 1 1 < 5 5.. 1 1 Vaurioituneita puita, 't A 1 1 1 3. 8 - - - - - 8 2 68 1 6 1.4 - - - 2.8-8 3 68 96 - - - - - - 4 1 4 1 26 -.6 - - - - 7
- Koneen maastokelpoisuus ja maaston vaikutus tuotokseen - Lumen vaikutus tuotokseen ja vuotuiseen käyttötuntimäärään - Vauriot - Kuljettajan suorittaman paistettavien puiden valinnan vaikutus jäävään puustoon - Ergonomia - Organisaatio Vasta edellä mainittujen seikkojen selvittämisen jälkeen }keri-harvesterin käytön kannattavuutta voidaan paremmin arvioida. Metsäteho Review 6/1979 MAKER 1 HARVESTER A omplete English version of the work was published in Metsäteho Review 6 A/1979. METSÄTEHO SUOMEN METSÄTEOLLISUUDEN KESKUSUITTO RY:N METSÄTYONTUTKIMUSOSASTO Opasiinsilta 8 B 52 HELSINKI 52 Puhelin 9-14 11 ISSN 357 4326 HELSI KJ 1979 PAINOV