METSXTEHON TIEDOITIJKSI~ METSXTEHO REPORT 120 HELSINKI 1956 Jaakko Salminen: T U T K I M U S BARK - LASSE K U 0 R I M A K 0 N E E S T A Metsäteho suoritti syksyllä 1955 lyhytaikaisen tutkimuksen ruotsalaisen Bark-Lasse kuoriidakoneen kokeiluluontaisesta käytöstä Oy Kaukas Ab:n työmaalla Enossa. Tämä kirjoitus perustuuko. tutkimuksen tuloksiin. Koneen rakenne Bark-Lasse on kaikenpituisten, 2! 12 11 läpimittaisten pölkkyjen puolipuhtaaksi kuorintaan tarkoitettu ns, kutterikuorimakone. Kuorintaelimanä on sylinterimäinen, nelikierteinen ja n. 4000 k/min nopeudella pyörivä kutteri, j onka pyörimisakseli on kuorittavan pölkyn pituussuuntainen ja j oh on käyttövoima siirretään kiilahi hnavälityksellä. Ku~teri on asennettu vipuvarren päähän, j onka t oista päätä kuormitetaan säädettävällä jousella, mikä antaa kutterille sopivan puristuksen puun yläpintaan. Käytön aikana kutteria nostetaan ja lasketaan käyttövivun välityksellä toimivalla nestepaineella. Kuorintajäte sinkoaa kutterista hienona puruna. Syöttölaitteena on kutterin alapuolella muuttumattomalla, n, 38 k/ min nopeudella pyörivä, hammaskehäinen syöttöpyöräpari, joka sekä pyörittää puuta että syöttää sitä eteenpäin. Syöttönopeutta säädetään muuttamalla syöttöhammaspyörien ja syöttösuunnan välistä kulmaa käyttövivun välityksellä mekaanisesti. Puiden syötön helpottamiseksi koneen runkoon on rakennettu pidennettävät, ohjainpyörillä varustetut kannattimet.
- 2 - Voimanlähteenä nykyisin rakennetuissa konemalleissa käytetään pääasiallisesti traktoria, joka toimii myös siirtoajoneuvona. Voiman siirto tapahtuu voimanottoakselilla. Traktorikäyttöiseksi tarkoitetun, pyöräparin varaan rakennetun kuorimakoneen paino on n. 350 kg. Tutkimusolosuhteet Kokeilussa kuorittavat puut olivat tuoreita ja sulia, 2- ja 4- metrisiä kuusi- sekä 2. 5-metrisiä mäntypaperipuita, j otka olivat varastoidut metsäautotien varteen 2 33 p- m3 suuruisiin pinoihin. Kaikkiaan kuorittiin 75 p-m3 4-metristä, 23 p- m3 2- metristä ja 3 p- m3 2. 5-metristä tavaraa. Bark-Lasse koneen käyttö- ja siirtovoimanlähteenä käytettiin 40 hv dieselkäyttöistä Fordsen Major pyörätraktoria. Työryhmän muodosti 4- metrisiä puita kuorittaessa neljä miestä: 2 syöttäjää, 1 vastaanottaja ja 1 koneenhoitaja. 2- ja 2. 5- metrisiä puita kuorittiin kolmen miehen työryhmällä. Kuoritut puut ristikoitiin välittömästi kuorinnan yhteydessä. Koneenhoitaja suoritti koneen siirron, huollon ja korjaukset sekä kuorinnan aikana käyttövipuja käyttäen nosti ja laski kutteria ja sääti syöttönopeutta. Miehet olivat siirtelytyöhön tottuneita lukuun ottamatta koneenhoitajaa, jonka invaliditeetti haittasi jonkin verran työskentelyä. Työtottumuksen ja urakkanormien puuttumisen vuoksi miehet työskent elivät koko kolme päivää kestäneen kokei lun ajan päiväpalkalla. Kuorinnan laatu Bark-Lassella kuoritun tavaran laatu vastaa puoli- tai nilapuhdasta laatua, j onka kuoriutumisaste riippuu lähinnä pölkkyjen kuorintavaikeudesta ja käytetystä syött önopeudesta. Pölkkyjen kuorintavaikeuden, ts. kuoren laadun sekä pölkkyjen oksaisuuden, koroisuuden ja lenkouden, vaikutuksesta kuoriutumiseen voidaan kokeilun perusteella t odeta seuraavaa. Kutterin s äädettävä puristusvoima riittää tuoreen ja sulan sekä. ainakin t iettyyn rajaan saakka kuivahtaneen havupuun kuoren irroittamiseen puun pintaa myöten. Jäätyneen puun kuorintaa varten käytetään eri kutterimallia, josta ei vielä ole kokemuksia.
-3- Ku va 1. Trakt orikäyttöinen Bark-Lasse kuori makone. Fig. 1. Tractor-operated Bark-Lasse barking machine. Ku va 2. 4-me tristen kuu sipölkkyjen kuorintaa Bark-Lassell a. Työ ryhmän suuruus oli ne ljä mie tä. Ku orim ako ne oli sij oi tettu pinoj en väliin pölkkyj en iirtelytyön kannslta mahdolli simman edullisella tavalla. Fig. 2. Barking of 4-metre spruce /()gs with Bark-Lasse. The work team consists of 4 men. The barking machine was placed betu;een the stacks in a very conveni.ent position for th.e moving of the logs. Kuva 3. Kun tavara jouduttiin vielä jälkikuorimaan tehdasrummu ssa, tyydyttiin osassa tava raa tavanomaista puolipuhdasta kuoriutumisastella huonompaan laatuun. Fig. 3. Since the UJgs were to be re-barked on a factory barking drum, a part of the logs were worse than portiolly barked. Kuva 4. 0 a tavarasta en ijaan kuorittiin tavanomai ta puolitai nilspuhdasta va taavak i. Kuorijan tottumattomuude ta joh tu en pölkkyjen päihin jäi kuitenkin usein kuorirengas. Kuva 5. 2-metri tä tavaraa kuorittiin kolmen mi ehen työryhmällä. iirtelytyön kannalta kuorimakonee n ijoitu pinojen väliin oli tä säki n edullinen. Fig. 4. On the other hand, a part of the wgs was made normal partialj.y barked or bett.er. Owi.ng to the barker's lack of experi.ence, a bark ring oft.en rernai.ned al the end of the wgs. Fig. 5. 2-metre UJgs were barked by a work t.eam of 3 men. Here too the placing of the barking machine between t.he stacks greatly facilitat.ed the work of rnoving the UJgs.
- 4Todettiin myös, että lenkoudeltaan alle 4 cm/jm, siis erittäin lenko- jakin puita voidaan kuoria, mutta niiden kuoriutumisaste on jonkin verran huon ompi kuin suorien puiden. Syviin koroihin jää myös hieman kuorta jäl jelle. Kun puut olivat hyvin karsittuja, ei karsinnan vaikutuksesta kuo- rintaan voitu tehdä mitään havaintoja. Ratkaisevimmin kuoriutumisaste riippuu käytetystä syöttönopeudesta. Tämä j ohtuu ~oneen t oimintape r iaatteesta, jonka mukaan l äpimitan kasvaessa pölkkyjen pyörimisnopeus pienenee, kun taas käsiteltävän kuorivaipan ala luonnollisesti suurenee. Koko vaippapinnan kuoriidiseksi on siis syöttönopeutta alennettava läpimitan kasvaessa. Jos tyydytään huonompaan tum~sasteeseen, kuoriu- voidaan käyttää myös suurempaa syöttönopeutta. Koska pölk- kyjen läpimitta jatkuvast i vaihtelee, on ainakin täydelliseen kuoriutumiseen pyrittäessä jatkuvasti muutettava syöttönopeut ta kuorinnan aikana. Tämä vaatii koneenhoitajana toimivalta harjaannusta. Niinpä kokeilussa k oneenhoitajan tottumattomuudesta tai kuoren liiallisesta pihkottuneisuudesta johtuen etenkin pölkkyjen päihin jäi usein kuorirengas. Kokeilun aikana kuorittiin osa tavarasta täysin kuoresta vapaaksi. Osassa taväraa sen sijaan tyydyttiin huonompaan kuorinnan laatuun, koska se kats ottiin kuivumista silmällä pitäen riittäväksi ja koska puut vielä jälkikuorittiin rummussa tehtaalla. Ku orintateho Edellä todettiin, e ttä syöttönopeus vaihtelee pölkkyjen läpimitasta ja halutusta kuorinnan laadusta riippuen. Lisäksi pölkkyjen kapenevuusvaihte lut vaikuttavat eri läpimittaisten pölkkyjen syöttönopeuksien suhteeseen. Kokeilun yhteydessä suoritetun aikatutkimuksen mukaan laskettu syöttöno- peuden, pölkkyjen keskiläpimitan ja kuorinnan laadun välinen riippuvuus on esitetty kuvassa 6. Vaikka eripituisten pölkkyjen tiettyä keskiläpimittaa vastaavat syöttönopeudet j onkin verran poikkeavatkin toisistaan, on ko. eron ollessa suhteellisen pieni syöttönopeudet laskettu tässä keskimääräisiksi 2 4- metrisille pölkyille. Kuvasta nähdään, että kun kuoritaan koko v a i ppapinta, niin kuorellisen keskiläpimitan muuttuessa 8 17 cm syöttönopeus pienenee 10. 5 6. 3 m/ min:iin. Kuorellisen keskiläpimit an keskimääräisarvoa, 13. 5 cm, syöttönopeus vastasi 7. 9 m/min. Huonompaan kuoriutumisasteeseen tyydyttäe esä syöttönopeutta voidaan etenkin suuremmilla läpimitoilla lisätä. Niinpä ko.
;.
- 5-13 -;!-.- 1 _-_-_~-T!~~~~~~-~~~~~-~~ ; -_-_ -_-i- --_:-:-----~--;-; ~~-.,"7"':' ---r--,-i-----. =~ ~-~~~~1~--~-;-1'~--~-1.1!!.1~ 1 1----, ~ 1 1 :! 1 1 12 ~- ~1----~-- ~----~--+---~---+--~ ~~T, ~~----t---i----r---l l. 1 _j_---1 1 1 11 10! ------r 1 i l 9 8 7 6 5 3 2 1 -, l ~ 1 1 1 1'---J N 1 1 :~2 1! ~+--'--43 -+---1 _ f-.-- 5 4----+--~----+---~---4---~~---r---7----r-~1-- ~v 1.--r--- 1 1,! ;---+---r-~~~--~ -+- 1 ~v j_~~---+--+--t--- ~ l<~ -V! j t...-- ~---. ----'-- 1! l 1 i 1 -- = i +--+----+: ---+---+----+-----+i--+_._--r---t,--+--t,---+- 6 ---llr----- - l! j i J! 7 9 11 13 15 17 Kuore1linen läpimitta, cm- Unbarked diameter, cm. : Kuva 6. - Syöttönopeuden, kuorintatehon ja kuorintakustannusten riippuvuus keskiläpimitasta 2- ja 4- metrisiä kuusipaperipuita kuorittaessa. l Suurin syöttönopeus. ~ Huonompaa kuoriutumista vastaava syöttönopeus. l Parhainta kuoriutumista vastaava syöttönopeus. ± Kuorintateho 4 miehellä, 4- m. pölkyt. 2 Kuorintateho 3 miehellä, 2- m. pölkyt. ~ Kuorintakustannukset, 4 miestä, 4-m. pölkyt. Fig. 6. - Dependence of feeding speed, production rate, and barking costs on the mean diameter in the barking of 2- and 4- metre spruce pulpwood, l Highest feeding speed. ~ Faeding speed when high quality barking is. not required. l Feeding speed for the best quality barking. ± Production rate reached by a 4-men team; 4- m. logs. 2 Production rate reached by a 3-men team; 2- m. logs. ~ Barking costs; 4 men, 4- metre logs. kokeilussa huonompaan laatuun tyydyttäessä em. keskimääräistä keskiläpimittaa vastaavaksi syött önopeudeksi saatiin 9. 6 m/min. Kokeiluolosuhteissa suoritetun aikatutkimuksen mukaan laskettu koneajan rakenne ja menekki 2- ja 4- metrisiä kuusipaperipuita parhaimpaan kuoriutumisasteeseen kuorittaessa on esitetty taulukossa 1.
' r '.. :.... :. ~
- 6- TauhJ.cko 1 Koneajan keskimääräinen rakenne ja menekki pölkkyä kohden tuoreita, sulia, 2- ja 4- metrisiä kuusipölkkyjä täysin puhtaiksi kuorittaessa kuorellisten pölkkyjen keskimääräisen keskiläpimitan ollessa 13.5 cm. Työryhmän suuruus 2-metrisiä puita kuorittaessa oli kolme miestä ja 4- metrisiä kuorittaessa neljä miestä. Työvaihe 2 m pölkyt 4 m pölkyt cmin/kpl % cmin/kpl % Kuorinta- aika Varsinainen kuorinta 25.3 46. 4 50. 6 54.1 Lyhyet väliajat pölkkyjen asettelun yhteydessä 8.8 16. 1 8. 8 9 4 Aputyöajat Koneen huolt o ja korjaus 5 9 10.9 10,2 10. 9 Koneen siirto 5. 8 10, 6 8. 7 9. 3 Pinojen järjestely 1.5 2. 8 3. 0 3.2 Mieste~ lepotaumt 7.2 13.2 12.3 13.2 Työmaa-aika yhteensä 54 5 100. 0 93. 6 100. 0 Työmaa- aika,min/kuorell, p- m3 13. 4 10. 8 Koneen huolto-, korjaus- ja pinolta pinolle siirtoajan samoin kuin pinojen järjestely- ja miesten lepoajan osuudet on pidetty sekä 2- että 4- metrisille puille samoina, koko kokeilusta saatuina keskimääräisarvoina. Taulukon esittämistä arvoista on todettava mm., että koneen siirtoaika on suhteellisen suuri, johtuen tämä koneenhoitajan ajotottumuksen puutteesta. Myös koneen suhteellisen korkeaan huolto- ja korjausaikaan on s~jnä huoltajan tottumattomuus, Tästä ajasta kului koneen käynnistämiseen ja pysäyttämiseen sekä polttoaineen täydennykseen 12, 6 %, koneen voiteluun 26. 4 %, ruuvien kiristykseen ja muuhun tarkistushuoltoon 19, 7 %, kiilahihnojen kiristykseen ja uusimiseen 30, 2 % sekä suojava.a.tteen korjauksiin 11.1 %. Aineiston perusteella laskettu kuorintatehon riippuvuus läpimitasta, kun vaippapinta kuoritaan täydellisesti, on esitetty kuvassa 6. Pölkkyjen keskimääräistä, kuorellista keskiläpimittaa, 13. 5 cm, vastaava kuorintateho oli 4- metrisiä puita neljän miehen työryhmällä kuorittaessa 5. 57 kuorellista p- m3 tunnissa ja 2- metrisiä puita kolmella miehellä kuorittaessa 4 49 p- m3 tunnissa. Miestyötuntia kohden laskettuina vastaavat tehot olivat 1. 39 ja 1, 50 p- m3 Kun tyydyttiin huonompaan kuorinnan laa-
.- " J. :-:. '... ~..,.,. ""'. ;.. ; \...
- 7 - tuun, saatiin kuorintatehoiksi 4- metrisille puille 6.13 p- m3 tunnissa, eli 1, 53 p- m3 miestyötunnissa sekä 2- metrisille puille vastaavasti 4. 87 p- m3 tunnissa, eli 1, 62 p- m3 miestyötunnissa, joteri kllorintatehon nousu oli n. 10 %. Miestyötuntia kohden lasketuista työtuloksista todetaan, että ainakin ko. kokeilun mukaan pienemmän työryhmän työskentely on hieman tehokkaampaa. Tämä selviää myös taulukosta 2, missä on esitetty siirtelyyn osallistuneiden miesten työajan rakenne konemkuorinta- aikana. Koneen siirto-, huolto- ja korjausajan miehet käyttivät lepoon. Koneenhoitajan työajan rakenne vastasi likimain koneajan rakennetta. Taulukko 2 Pölkkyjen siirtelymiesten keskimääräinen työajan rakenne koneen ku ~ :r::inta- aikana. Työvaihe 3 miehen työryhmä 4 miehen työryhmä 2-metriset pölkyt Syöttäjä Vastaanottaja 4- metriset pölkyt 1. syötiäjä. 2, syöttäj~ 1 Vastaan ""ttaja Pölkkyjen siirtäminen Pölkkyjen kannattaminen kuorittaessa Pölkkyjen laottaminen tai järjestäminen Vastaanottajan auttaminen Odotusaika Kuorinta-aika yht. ' % 65. 8 61.0 40. 9 66, 8 6o,2-11.5 9 4 6,0 23.0 5. 2 2,0 1.7 1.1 - - - 2. 5 - - 29. 0 25. 5 45 5 26.1 16. 8 100. 0 100,0 100,0 100,0 100.0 Kuorimishukka Puunhukan ollessa käytännöllisesti katsoen olematon kuorimishukka on kuorihukkaa. Kokeilupaikalla n. 30 p- m3 aineistosta suoritettujen koemittausten mukaan pinomittainen kuorimishukka oli 4- metrisillä puilla n, 11 % vastaavan kuorimishukan ollessa käsin kuorittaessa 12, 13 f,. Pienestä aineistosta ja epätäydellisestä kuorimisasteesta johtuen ei tämän perusteella voida kuitenkaan tehdä mitään lopullisia johtopäätöksiä.
... '
- 8 - Kuorintakustannukset Kuorintakustannukset on tässä laskettu seuraavin perustein. Neljän miehen ryhmän kuorintateho 4- metrisiä, keskiläpi mitaltaan 13. 5 cm kuusipaperipuita kuori ttaessa on 6 kuorellista p-m3 tunnissa. Miestyötunnin hinta, vas taten 1. 020:- mk :n urakkapalkkanormia l isättynä 20 %:n sosiaalikustan~ nuksilla, on 188:- mk/tunti. Kuorimakoneen hinta ilman voimakonetta on 460. 000:- mk, mikä'kuoletetaan viitenä vuonna 4 000 kuorintatyötunnilla. Tätä kuoletusaikaa vastaavat koneen korjaus-, voitelu- ja kunnossapitokustannukset ovat 30 % koneen alkuperäisestä hankint ahinnasta. Pääoman korko on 8 %. Yhti ön omistaman pyörätraktorin pääoma-, korjaus-, voit elu- ja kunnoss~pi t okustannukset ovat 160:- mk/tunti. Polttoaineen kulutus on kokeilun mukaan 0. 45 ltr kaasuöljyä/ku o~e ll ine n p- m3, el in. 9: - mk/p-m3 Kuorintakustannukset kuorellista p- m3 k ohden laskettui na ovat seuraavat. Kuorimakoneen paaoma-, korjaus, voiteluja kunnossapitokustannukset Traktorin pääoma-, kor jaus-, voiteluja kunnossapit okustannukset Poltt oainekustannukse t mk/kuorell. p- m3 30 :- % 15. 7 14. 1 4. 7 Työpalkkakustannukse t Kuorintakustannukset yhteensä mk 65. 5 % 100. 0 Käsinkuorintakustannusten ollessa samoja perusteita käyttäen n.206:- mk/ kuorellinen p- m3 Bar k- Lassella kuorinnalla olisi ilman koneen työmaalta t oiselle siirtämiskustannuksia saavutettavissa n. 7 % kustannusten s äästö esitetyissä olosuhteissa ja yllä mainituilla laskentaperusteilla. Samoilla perusteilla laskettu kuorintakustannusten riippuvuus pölkkyjen järeydestä 4- me t risiä puita neljän miehen ryhmäll~ kuorittaessa on esitetty kuvassa 6. Laskentaperusteet ja siis myös kuorintakustannukse t voidaan lopullisesti selvittää vasta pitkäaikaisiin käyttötilastotietoihin perustuvalla jälkilaskennalla. Tällöin myös koneen kuoletus- sekä korjaus- ja kunnossapitokustannuksia voidaan luotettavimmin arvostella.
.. o::
- 9 - Loppupäätelmä Bark-Lasse kuorimakone soveltuu keveytensä, yksinkertaisuutensa ja suhteellisen halvan hankintahintansa vuoksi pientenkin välivarastojen kuorimakoneeksi. Koneen syöttönopeuden vastatessa lähinnä kahden miehen ~uorit~ tamaa pölkkyjen siirtotehoa se s opii parhaiten 2 3-metrisille pölkyille, joita kuorittaessa tullaan toimeen kahdella tai kolmella miehellä. Edul-.lisinta,etenkin pienillä välivarastoilla lienee pyr kiä kahden miehen työryhmään, j olloin vältytään erilliseltä koneenhoitajalta. Pitempää, ainakin tavanomaista paperipuun _järeyttä olevaa tavaraa kuorittaeesa tarvitaan yleensä neljä tai viisi miestä, mikäli siirtotyötä ei voida keventää varastojärjestelyin. Todellinen kuorintateho riippuu koneen kestävyyden ja käyttövar muuden ohella ratkaisevasti työolosuhteista, lähinnä miesten työkunnosta ja ty~ maiden laadusta. Kun edellä esitetyssä, lyhytaikaisessa kokeilussa pinot olivat hajallaan ja suhteelli sen pieniä sekä miehet tottumattomia, saatua kuorintatehoa, joka tuoreille ja sulille puille oli keskimäärin n. 1.5 kuorellista p- m3 miestyötunnissa, on pidettävä lähinnä suuntaa antavana sekä Bark-Lasselle että muillekin samantyyppisille kuorimakoneille. Tr aktorin käyttö voimakoneena lisää kustannuksia erillisen polttomoottorin käyttöön verrattuna. Kun toisaalta traktori helpottaa kuoriidakoneen siirtelyä ja kun usein jo muutenkin olemassa olevalla maataloustraktorilla ei ole riittävästi käyttöä, traktorin sijoittaminen kuorimakoneen voimakoneaksi saattaa olla tarkoituksenmukaistakin o Pääasiallisimmat edut Bark- Lassen, kuten yleensä muidenkin kuorimakoneiden käytöstä ovat kuorintatyön nopeutuminen ja työvoiman tarpeen pienentyminen. Sen sijaan saavutettavissa oleva välitön kustannusten säästö jää suhteellisen vähäiseksi. J os valmiin tavaran pituutena on 4 m, kuten pääasiassa tutkitussakin tapauksessa, ja jos tavara kuorinnan jälkeen kuivatetaan ristikolla ennen jatkokuljetusta, kustannusten säästömahdollisuuksien parantaminen työvaiheita yhdistämälläkin jää merkityksettömäksi.
. 1... - --.:... -~. --.:..:.... '.. ~-..... -.....L L... -~,\,. _,... -... - - 1... ' r... :,::,. L.,-_ 1-. i ' ' '... -~... i. -~... ~...... ~ t:
- 10 - REPORT 0 N T H E BARK - LASSE BARKING MA CHINE S u m m a r y This report is'based on the 3- day experiment carried out by Metsäteho in the autumn of 1955 on the Swedish Bark- Lasse barking machine. The Bark-Lasse i s a s o-called floati ng cutterhead barker intended for the partial barking of 2i" l2" di ameter logs of all lengths. The barking part is a cylinder- like, four- thread cutterhead mounted on the ent of a spring- l oaded lever arm. The feeding device consists of a pair of feeding wheels below the cutterhead which both rotate the logs and push them forward, The feeding speed is adjusted by changing the angle between the feeding wheels and the feeding direction. The necessary power is obtained in most cases from a tractor which als o serves as a vehicle for moving the barking machine. The weight of the tract or - oper ated barking machine mounted on wheels is about 350 kg. In the experiment power was obtained from a 40 HP Diesel-operated Fordsen Maj or wheel _tractor. A t otal of 98 piled cu. m. of 2- and 4- metre spruce pulpwood logs and 3 piled cu. m. of 2. 5- metre pine pulpwood logs was barked in the experiment. The logs which were fresh and unfrozen were stored in stacks of 2 33 piled cu. m. along forest motor roads. The work team consisted of 4 men for the barking 4- metre logs and of 3 men for the barking of 2- metre logs. If the logs are barked along the entire enveloping surface, the feeding speed diminishes 10. 5 6. 3 m./minute, as the unbarked mean diameter of the logs increases 8 17 cm. The value 13. 5 cm of unbarked diameter corresponds to a feeding speed of 7. 9 m./minute. The produotion ratc at this speed and for this diameter was 5. 57 unbarked piled cu. m. when using a four- man work team and 4. 49 unbarked piled cu. m. when using a threeman team. The consumption of fuel was 0. 45 litres gas oil per unbarked cu, m. Barking costs were calculated to have diminished 7 % compared manual barking costs, piled with
... [.... _.. ::,,