Tutkimus metsäkulietuksesta Fiskars-metsätraktorilie

METSÄ TEHON TIEDOTUS METSÄTEHO REPORT Tutkimus metsäkulietuksesta Fiskars-metsätraktorilie STUDY OF FOREST HAULAGE BY A FISKARS FOREST TRACTOR JAAKKO SALMINEN HELSINKI 1969 285

Metsätehon tiedotus - Metsäteho Report 285 METSÄTEHO Suomen Puunjalostusteollisuuden Keskusliiton metsätyöntutkimusosasto Forest Work Study Section of the Central Association of Finnish Woodworking Industries TUTKI M US METSÄKULJETUKSESTA FISKARS- METSÄTRAKTORILLA Study of Forest Haulage by a Fiskars Forest Tractor Jaakko Salminen s i s ä 1 1 y s Content s Sivu Tiivist e lmä........................... 2 Johdanto.............................. 3 Koneen rakenne................... 3 Tutkimusaineisto...................... 4 Tutkimustulokset................ 4 Kuorma. us....... 4 Pu.rkaminen.......................... 7 Ajo................................. 8 'I'y"ömaa - aika........... 11 Tuotos.............................. 11 Leimikkotekijöiden vaikutus...... 12 Loppupäätelmät..................... 14 Summa r y (in English)... 15

- 2 - T i i v i s t e 1 m ä Metsäteho suoritti vuonna 1968 tutkimuksia paperipuiden metsäkuljetuksesta 3/4-telaisella, hydraulisella kouranosturilla varustetulla Fiskars-metsätraktcrilla Kymin Osakeyhtiön tycrrailla Sippolassa. Tutkimustulokset esitetään seuraavasti. - Keskimääräinen kuormausaika, asetelma 1 (s. 5) " purkamisaika, 2 (s. 8) - Keskimääräiset ajonopeudet, " 3 (s. 9) - Keskimääräinen työmaa-aika, " 4 (s. 11) - Kuormaustaakan koon riippuvuus kasan koosta, kuva 1 (s. 6) - Taakkakohtaisen kuormausajan riippuvuus kasan koosta, kuva 2 (s. 7) - Ajoajan riippuvuus ajomatkasta, kuvat 3-5 (s. 9-1) - Tuotoksen riippuvuus ajomatkasta, kuva 6 (s. 12) - Tuotoksen riippuvuus kasan koosta, leimikon tiheydestä ja ajomatkasta, kuva 7 (s. 13) Tulosten perusteella todetaan seuraavaa. Kasan koko *aikuttaa tuotokseen oleellisesti vasta kasan ollessa alle noin 1 k-m(. Leimikon tiheydellä alkaa olla vaikutusta tuotokseen tutkimuksen ormausajonopeudella ajettaessa vasta, kun tiheys on alle noin 5 k-m'/1 m palstatietä. Ajomatkan vaikutuksen suuruus tuotokseen riippuu ajonopeuksista. 4.4 m havupaperipuuta ajettaessa tuotos on ollut suurempi kuin 2.2 m havupaperipuuta ajettaessa. Samanpituisten havu- ja koivupaperipuiden kuljetustuotokset ovat suunnilleen samansuuruiset. Esimerkkinä todettakoon, että ajomatkan lyheneminen 2 m:stä 1 m:iin nostaa tuotosta 16 %, mutta ajomatkan piteneminen 2Q m:stä 4 :iin alentaa tuotosta 21 %. Kasan koon pieneneminen 2 k:stä 1 k -:iin alentaa tuotosta? %, mutta kasan koon edelle8n pienentyessä 1 k-m3:stä Q.25 k-m3:iin tuots alenee 31 %. Leimikon tiheyden kasvaminen 1 k -:stä/ 1m 2 k-rn(:iin/1 m lisää tuotosta vain 5 %, mutta tiheyden pieneneminen 1 k-m3:stä/1 m 1 k-m3:iin/1 m alentaa tuotosta 38 %. Saatuja keskimääräislukuja ei voida yleistää. Sen sijaan eri leimikkotekijöiden muutosten vaikutusta kuvaavat suhdeluvut ovat yleistettävissä.

- 3 - Johdanto Metsäteho suoritti talvella ja kesällä 1968 aikatutkimuksia paperipuiden metsäkuljetuksesta Fiskars-metsätraktorilla Kymin Osakeyhtiön työmailla Sip.polassa. Tutkimuksilla pyrittiin saamaan selville tuotoslaskelmissa tarvittavia erilaisia standardiarvoja sekä eri leimikkotekijöiden muutosten vaikutuksia tuotokseen. Koneen rakenne Fiskars-metsätraktori on 3/4-teloilla ja hydraulisella kouranosturilla varustettu metsätraktori. Alustakoneena on Valmet 565 -pyörätraktori, jonka moottoriteho on 54 hv SAE/225 r/min. Vaihteita on 6 eteen ja 2 taakse. Ajonopeudet eteen ovat.8.. 19.1 km/h. 3/4-telavarustuksen vetopyörät ovat kooltaan 14 x 3" ja etupyörät 11 x 2 11 Telamaton leveys on 56 mm ja pintapaine.6 kp/cm2. Telat ovat hydraulisesti ajajan paikalta kiristettävät. Traktorin ja perävaunun välillä olevan hydraulisen häntäohjauksen hallinta tapahtuu ohjauspyörällä; suurin kääntymiskulma on 12 ja kiertomomentti 2 95 kpm. Maavara on 5 mm. Koneen etuosassa on 5 kp:n vintturi. Perävaunu on varustettu 11 x 2":n teliparipyörillä. Perävaunun kantavuus on 12 tn ja kuormatila 2 p-m3 sekä maavara 65 mm. Oy Fiskars Ab:n valmistama Tukkikurki-nosturi on sijoitettu perävaunun aisalle. Sen suurin kuormåusetäisyys on 5.7 m ja suurin nostokorkeus 5.7 m sekä kääntokulrna 38. Nostomomentti on 5 kpm, nostovoima 5.7 m:n varrella 9 kp ja varren kiertomomentti 1 4 kpm. Hydraulisen kouran poikkipinta kärjet suljettuina on.5 m2 ja kouran kääntäjän rotaattorin

- 4 - kääntökulma 3. Nosturiin sijoitetun hydraulisen juontovintturin vetovoima on 75 kp ja rummulla on 8 mm paksua teräsköyttä 4 m. Metsätraktorin paino perävaunuineen j nostureineen on 8.8 tn. T u t k i m u s a i n e i s t o TutkimUkset suoritettiin helmikuussa ja toukokuussa. kuului 1. valmistussarjaan, oli Kymin Osakeyhtiön. Traktori, joka Kuljettajana oli koko ajan sama, ajotaidoltaan keskinkertainen mies, joka työskenteli urakkapalkalla. Apumiestä ei ollut. Ajomaasto oli talvella helppoa, kesällä keskinkertaista. Helmikuussa lumen vahvuus oli 3... 6 cm ja pakkasta oli -12...- 33 C. Toukokuussa maasto oli sulaa ja ulkoilman lämpötila oli noin +15 C. Tutkittavana oli 2.2 m ja 4.4 m havupaperipuuta sekä 2.2 m koivupaperipuuta, jotka ajettiin kukin erikseen. Lisäksi ajettiin sekaisin 2.2 m ja 4.4 m havupaperipuuta, mutta tätä aineistoa ei ole tässä otettu huomioon muuten kuin yhteisten aikojen osalta. 74 traktorikuormaa. Aineisto käsittää kaikkiaan ( T u t k i m u s t u 1 o k s e t Kuormaus Keskimääräinen kuormausaika esitetään asetelmassa 1. Taakkaa kohti lasketut taakkakohtaiset kuormausajat ovat olleet kaikilla tutkituilla puutavaralajeilla samana vuodenaikana likimain samat. Sen sijaan talvella taakkakohtainen kuormausaika on ollut suurempi kuin kesällä, mikä johtuu lumen taakan kouraisua ja taakan purkamista hidastavasta vaikutuksesta. ( Kuormauksen keskeytykset ovat aiheutuneet uudelleenkuormauksesta ja puiden etsimisestä lumesta. Talvella keskeytykset ovat näin ollen olleet suuremmat kuin kesällä. Kuormaustaakan koen riippuvuus kasan koosta esitetään kesällä kuormattujen 2.2 m havupaperipuiden sekä talvella kuormattujen 2.2 m koivupaperipuiden ja 4.4 m havupaperipuiden osalta kuvassa 1 (s. 6). Sen mukaan kuormaustaakan koko kasvoi jyrkästi kasan koen kasvaessa noin 1 k-:iin saakka.

- 5 - Asetelma 1 Keskimääräinen kuormausaika K e s ä T a 1 V i TEHOAIKA 2.2 m 2.2 m 2.2 m 4.4 m havu- koivu- koivu- havupaperi- paperi- paperi- paperipuu puu puu puu Taakkakohtainen aika - kouran vienti kasalle, min/taakka.16.13.17.18 - kouraisu, ".15.12.2.2 - taakan nosto kuormaan,.2.19.2.21 - taakan purkaminen, ".12.14.19.19 Yhteensä, min/taafa.63.58.76.78 " min/k-m 1.14 1.1 1.51 1.3 Kasakohtainen aika, min/kasa.23.15 Kuormakohtainen aika, min/kuorma.41.27 (ajoneuvon kääntyily) TEHOAIKA yhteensä, min/taaa.76.73.84.85 " min/k-m 1.36 1.35 1.68 1.12 KESKEYTYKSET Hukka-a-ika, min/k- o.o6.2 TYÖr 'IAA -AIKA, min/k- 1.42 1.41 1.88 1.32 Kuorman koko, k-m3 8.3 8.3 7.7 8.5 Kasan koko, 1.3 1. 1.3 2.4 Kuormaustaakan koko,.6.5.5.8 Kuormia, kpl 33 19 13 9 Sen jälkeen kuormaustaakan koon kasvaminen hidastui 2. 2 m puilla, mutta sen sijaan 4. 4 m puilla taakan koko alkoi laskea. Sitä, että 4.4 m paperipuiden kohdalla käyrä nousi jyrkästi ja laski nopeasti, on pidettävä poikkeustapauksena ja se johtui siitä, että talvella pienten kasojen kaikki pölkyt olivat jäätyneet toisiinsa kiinni niin lujasti, että tällainen kasa nousi aina kerrallaan. Suuret (yli 1. 2 k-m3 :n) kasat sen sijaan hajosivat nostettaessa useamma.ksi taakaksi. Samaa kasankokoa vastaava kuormaustaakan koko on käytännössä tavallisesti esiintyvällä kasankoolla ollut 4.4 m puil-

- 6 - Kuva 1. Kuormaustaakan koon riippuvuus kasan koosta..9.8.7 o.6.5. 4.3.2.1 7 9.45.68 2 16 18.15.35.42 2 57 63.15.35.5 ' ' 8 7 8 3 3 2 = 47 Jpl ----. ----.95.96.63.68.55.52 = k- 6 2 5 7 2 2 2 = 8Jpl ---.62.51.49.44.56.46.51 = k- 52 62 51 52 38 41 38 = 474 kpl.52.61.54.63.64.55.68 =k... ------------------ 2. 2 m havupaperi puu, toukok.1968 -----. ------ 4.J " 11 helmik.1968 - ---- 2.2 11 koivupaperipuuj 11 1968 1 2 3 Kasan koko, k -m3 ( la suurempi kuin 2.2 m puilla sekä samanpituisilla puilla kesällä suurempi kuin talvella. Taakkakohtaisen kuormausajan riippuvuus kasan koosta esitetään em. tavaralajien osalta kuvassa 2. Kiintokuutiometriä kohti laskettu taakkakohtainen kuormausaika pienenee huomattavasti kasan koen suuretessa noin 1 k-m:iin saakka, mutta tämän jälkeen pieneneminen hidastuu. Kiintokuutiometriä kohti laskettu taakkakohtainen kuormausaika on ollut 4.4 m paperipuiden osalta pienempi kuin 2.2 m paperipuiden osalta; samoin

- 7 - Kuva 2. Taakkakohtaisen kuormausajan riippuvuus kasan koosta. 4 3 7 9 7 8 7.55.65 o.8o 1.4 1.8 1 17 18 6 2 4 6 1..85 1.2 1.5 1.95 ' 2.25 2.75 19 47 4 27 27 15 19.6.8.88 1.35 1.5 1.75 1.85 --- 2.2mhavupap.puu, toukok.1968 4.4 helm1k.1968 --- 2.2 11 koivupap.puu, 11 1968 1 3 4 3 = 48 kpl...-...- 2.15 2.9 3.75 = min/kasa 4 1 3 = Bo kpl 3.1 4. 4.35 = min/kasa 13 8 1 = 225 kpl 2.22 2.85 2.85 = min/kasa min/kasa --- 1 min/k min/kuormaustaakka 1 2 3 Kasan koko, k-m' se on ollut kesällä pienempi kuin talvella. vupaperipuiden välillä ei näytä olevan eroa. Samanpituisten havu- ja koi- Kuorman koko k:einä on asetelman 1 (s. 5) mukaan 4.4 m paperipuilla hieman suurempi kuin 2.2 m paperipuilla, vaikka viimeksi mainittuja kuonnattiin kaksi pinoa peräkkäin. Purkaminen Keskimääräinen purkamisaika esitetään asetelmassa 2. Taakkaa kohti laskettu taakkakohtainen purkamisaika on ollut 4.4 m paperipuilla hieman pienempi kuin 2.2 m paperipuilla. Se oli havu- ja koivupaperipuilla samansuuruinen ja kesällä hieman pienempi kuin talvella.

- 8 - Asetelma 2 Keskimääräinen purkamisai ka K e s ä T a 1 v i VARSINAINEN TEHOAIKA 2. 2 m havu- ja 2.2 m koi vu- 4.4 m havukoivupaperipuu paperipuu paperi puu Taakkakohtainen aika - kouran vienti kuormaan, min/taakka. 15. 18. 12 - kourai su,. 16. 18. 18 - taakan nosto pinoon,. 2. 24. 25 - taakan purkami nen,. 19. 19. 17 Yhteensä, mi n/taakka.7.79.72 min/k- rn3. 97 1.27.88 ( Kuormakohtainen aika, min/kuorma.67 1.32 Aluspuiden laitto, min/k-m3. 4. 1 SATUNNAINEN TEHOAIKA Pinon järjestely, min/k-m3. 15. 24. 1 TEHOAIKA yhteensä, min/ taakka. 89 1.5.94 minjk-m3 1.24 1.69 1.15 KESKEYTYKSET Lepo, min/kuorma 2. 19 1.26 TYÖMAA -AIKA, min/k-m3 1.5 1.85 1.3 ( Purkamistaakan koko, k -.7.6.8 Purkamistaakan koko oli 4. 4 m paperipuilla suurempi kuin 2.2 m paperipuilla. Se oli koivu- ja havupaperipuilla samansuuruinen ja kesällä hieman suurempi kuin talvella. Keskimääräiset ajckertamatkat sekä ajonopeudet keskeytyksineen ja ilman keskeytyksiä esitetään asetelmassa 3. Koska eri tavaralajien ajonopeuksien

- 9 - Asetelma 3 Keskimääräiset ajokertamatkat sekä ajonopeudet keskeytyksineen ja ilman keskeytyksiä Työvaihe K e s ä 1 1 ä Ajo tyhjänä palstatiellä " kuormattaessa " kuormattuna palstatiellä Kasojen välimatka, 42 m Keskeytysten osuus, 16 % Talvella Ajomatka, m/kuorma 196 114 133 Ajonopeus, km/h ilman keskeykeskeytyksiä tyksineen 2.4 1.6 1.8 2.1 1.5 1.5 Ajo tyhjänä palstatiellä " 11 varsitiellä " kuormattaessa " kuormattuna palstatiellä 11 " varsitiellä 282 464 2o6 12 457 4.2 5.2 2.9 3. 3.1 4.2 5.2 2.9 3. 3.1 38 m Kasojen välimatka, Keskeytysten osuus, 1 % Kuva 3. Kuormausajoajan riippuvuus kuormausajomatkasta. 86 9 14 6 1 5 4 1 1 2 = 21 kpl 175 26 3 1 = 25 Kesä QJ 5 ' "'"? a! 4 -n e.. 3 -n cd 2 "'"? cd en ::l 1 Talvi ::l 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 Kuormausajomatka, m

- 1 - Kuva 4. Tyhjänäajoajan riippuvuus tyhjänäajomatkasta. 8 12 4 2 3 3 2 4 4 1 3 = 38 kpl 5 7 5 9 4 4 4 38 = t Q) 6..., «l G.1 7 cl- 5... e.. «l.lo:... G.1..., 4 3 2..., 1 1 2 3 4 5 Tyhjänäajomatka, m Kuva 5. Kuormattuna-ajoajan riippuvuus kuormattuna-ajomatkasta. 8 G.1 7 Q)..., 6... e 5.. G.1..!<... «l..., G.1 1 4 3 +> 2 +> E 1 4 8 3 6 2 3 = 26 kpl 14 8 7 4 2 = 35 ( 1 2 3 4 5 Kuorrnattuna-ajomatka, m

- 11 - välillä ei ollut eroa, on kaikki ajonopeudet yhdistetty. Keskeytykset ai heutuivat yksinomaan juuttuneen ajoneuvon irrottamisesta. Kuvissa 3-5 (s. 9-1) esitetään ajoajan riippuvuus ajomatkasta. N'åhdään, että ajonopeudet keskeytyksineen ja ilman keskeytyksiä olivat talvella suuremmat kuin kesällä. Tämä johtui siitä, että ajomaasto oli talvella mm. lumen tasoittavan vaikutuksen takia helpompaa kuin kesällä. Työmaa-aika Tutkimustyömaan keskimääräisiä olosuhteita vastaava työmaa-aika ja sen rakenne sekä keskeytysten aineiston mukainen osuus työmaa-ajasta esitetään asetelmassa 4. Asetelma 4 Keskimääräinen työmaa-aika ja sen rakenne ajomatkan ollessa 2 m. Kasan koko on 2 k-m3, leimikon tiheys 1 k-rr? /1 m palstatietä ja kuorman koko 8 k-rr? TYÖMAA -AIKA K e s ä Ta 1 V i Työvaihe 2.2 m havupaperipuu min/kuorma % 2.2 m koivupaperipuu min/kuonna % 4.4 m havupaperipuu min/kuorma % Kuormaus Purkaminen Ajo TYÖMAA -AIKA -"- Keskeytysten osuus, % työmaa -ajasta min/k-rr? 1.2 'Z7 12.1 16.4 31 42 38.7 1 4.8 13.7 37 14.8 39 9.1 24 37.6 1 4.7 1.9 36 1.5 34 9.1 3 3.5 1 3.8 13 8 1 Tuotos Kuvassa 6 esitetään tutkimusolosuhteita vastaava 2.2 m ja 4.4 m havupaperipuiden tuotoksen riippuvuus ajomatkasta. Kuvan mukaan 4.4 m paperipui-

- 12 - Kuva 6. Työmaatuntia kohti lasketun tuotoksen riippuvuu.; palstatielläajomatkasta. Edellytykset: kasan koko 2, leimikon tiheys 1 k-/1 m ja kuorman koko 8 k-m 18 16..-! 14.jo) 12 E :o :;:., +> 1 8.. fll 6 +> 4 2 ------ -------- 4.4 m havupaperipuu. helmik.1968 2.2 " toukok.1968 2 4 6 8 1 Palstatielläajomatka. m den tuotos talvella on ollut suurempi kuin 2.2 m paperipuiden tuotos kesällä. Leimdkkotekijöiden vaikutus Tiettyjen leimikkotekijöiden muutosten vaikutus tehoaikaan ja tehotuntia kohti laskettuun tuotokseen nähdään kuvan 7 esittämästä tutkimusaineiston mukaan 2.2 rn paperipuille lasketusta nomogrammista. Siitä nähdään. että ajomatkan lisäksi kasan koolla ja leirnikon tiheydellä on oleellinen vaikutus tuotokseen. Niinpä ajomatkan lyheneminen 2 m:stä 1 m:iin nostaa tuotosta 16 %. mutta ajomatkan piteneminen 2 m:stä 4 m:iin alentaa sitä 21 %. Kasan koon pienenerninen 2 k-m(:stä 1 k:iin alentaa tuotosta 9 %. mutta kasan koen edelleen pienenerninen 1 k:stä.25 k-m' :iin alentaa tuotosta 31 %. Leirnikon t iheyden kasvaminen 1 k-m3 : stä/ 1m 2 k-m':iin/1 m lisää tuotosta vain 5 %, mutta tiheyden pieneneminen 1 k_m(:stä/1 m 1 k-m(:iin/1 m alentaa tuotosta 38 %.

- 13 - Kuva 7. Tuotoksen riippuvuus kasan koosta, leimikon tiheydestä ja juontamatkasta 2.2 m havupaperipuita keällä ajettaessa. Kuorman koko on 8 k-ny...,-... s:= Q) KUORMAUS + PURKAMINEN Q) s:=.,.; ""':> <1! ) h '? '-'.,., <1!.,.; 8 7 6 5 4 3 2 1 -.: Kuormaus + purkaminen, min/k-ro/ ro U1 ;s <1! ::s :X: e 7 6 5 4 3 2 1 2 1 2 Kasan koko, KUORr-1A.US 4 6 8 1 12 14 Tuotos, k-m(jtehotunti Leimikon tiheys pals%atiellä, k-mj/1 m 16 18 1 Ajomatka, m 1 2 3 4 KUORMA US + PURKAMINEN + AJO PALSTATIELLÄ 12 TUOTOS

- 14 - L o p p u p ä ä t e l m ä t Tässä tutkimuksessa saatuja tuloksia verrattaessa muista vastaavanlaisista metsätraktoreista saatuihin todetaan, että eri leimikkotekijöiden muutosten vaikutukset tuotokseen ovat samanlaisia. Sen sijaan saadut keskimääräisluvut eivät suppean aineiston ja erilaisten olosuhteiden takia ole vertailtavissa. Luotettava tuotosvertailu edellyttäisi tässä esitettyjä paljon laajempia tilastotietoja.

- 15 - Study of Forest Haulage by a Fiskars Forest Tractor By Jaakko Salminen SU!v'!fvl.A RY Metsäteho conducted studies in 1968 on pulpwood forest haulage by a Fiskars forest tractor equipped with a 3/4-track, hydraulic grapple loader. The studies were performed at the working sites of Kymin Osakeyhtiö in Sip pola. The following results were arrived at (Fig. 8, p. 16). The size of the bunch affects output esseiltially only when the bunch is under about 1 solid cu.m. The density of the marked stand begins to affect the output at the collecting-driving speed used in the study only when it is under about 5' solid cu.m/1 m of the strip road. The magnitude of the effect of the haulage distance on output depends on the haulage speeds. The output with 4. 4-m softwood was greater than that with 2. 2-m softwood. The haulage outputs for softwood and birch pulpwood of the same length were of the same order. rt may te mentioned as an example that shortening the haulage distance from 2 to 1 m raised the output by 16 per cent, but lengthening the haulage distance from 2 to 4 m reduced the output by 21 per cent. Reducing the bunch size from 2 solid cu.m to 1 solid cu.m lowered the output by 9 per cent, but a further reduction in bunch size from 1 to. 25 solid cu.m lowered the output by 31 per cent. The increase of the density of the marked stand from 1 solid cu.m/1 m to 2 solid cu.m/ 1 m (of strip road) increased the output by only 5 per cent, but the deerease of the density from 1 solid cu.m/1 m to 1 solid cu.m/1 m lowered the output by 38 per cent. The averages obtained cannot be generalised. On the other hand, the ratios that illustrate the effect of different marked-stand factors can be generalised.

- 16 - Fig. 8. Dependence of output on the size of bunch, density of stand, and hauling distance when hauling 2.2-m spruce pulpwood in summer. Load size 8 solid cu.m. LOADING + UNLOADING Density of stand, cu.m(s)/1 m of strip road ---------1 LOADING --+--------1 8 7 6 54 3 2 Leading + unloading, min/cu.m 1 (s) 2. 1 2 3 4 Bunch size, cu.m (s) 4 6 8 1'o 12 i 4 1 '6 1'8 Output, cu.m (s)/productive hour -- Driving distance, m 1 2 3 4 LeADING + UNLOADING + DRIVING ALONG STRIP ROAD.. <!> E :jj 8 Gl > j 1.g 12 OUTPlJT