MITSATIHDN a saus 4/984 LOKOMO- KARTIOKAATOLAITE Markku Mäkelä Lokomo - kevr;t.-<.okaa.;toicut.e. on. ouu.nnde.uu iähinn.ä ~oje.n. puide.n. kaa.;toon.. Lait.e.e.n. joukkokä6d.e.iymahdoumuuo kohfu.tuu p..i.e.min. ja kuk..i.koko~un. puihin.. Tavoa.e.e.n.a. on. oltu:~: mahdoum..i.mman. vähän. huoltoa vaa.t.-<.va kaa.;to icut.e.. Kuva. Ka..i.vukon.e.ue.e.n. Me.n.n.eftun.a iaile. on. :t:e.hokm kaa.;to - kmauoyko..i.kkö. Tavan.om~e.n. p!t06u60 Jt..i.n. kan.66a yko..i.kkö muodoo.taa kon.e.ke.:t:jun., joka on. puu.t.a.va.jtan. v~.tj.6kuo:t:an.n.uk6..i.ttaan. e.du.t.un.e.n. jäjte.äpuuo:t:oi./.l~oa ja ~o~oa. ium..i.ko~oa. EduUMuuo muihin va..i.h:t:oe.h.t.o..i.h..i.n. n.ähde.n. pa.jtan.e.e..t.a.ive.iia Jtun.6aan. iume.n. a..i.kan.a. Lokomo- kaato- kasauskone työssä. Molemmat valok. Metsäteho
YLEISTÄ Koneellinen kaato on li s ääntymässä. Nykyisin 3 % kaikesta puutavarasta on koneellisesti kaadettua. Se on noin 20 % kaikesta monitoimikoneilla suoritetusta korjuusta. Kaatokoneista suurin osa on harvestereita, jotka myös karsivat ja kasaavat. Loput ovat erillisiä kaato-kasauskoneita: 970-luvulla käyttöön otettuja pyöräalustaisia ja 980-luvun tela-alustaisia. Kaivukonealustainen kaato-kasauskone on vakaampi ja ulottuvampi ja se liikkuu lumessa paremmin kuin pyöräalustainen kaa t o-kasaus kone. Toisaalta sen liikkuminen lumettomana aikana on hankalampaa. Kaivukonealustan käytön taloudellisuutta lisää se, että sen hankintahinta on halvempi kuin metsäkoneiden. Talvella osa kaivukoneista on säännöllisesti ilman työtä, joten hankkimalla niihin kaato kasauslaite niillä olisi työtä ympäri vuoden. Varsinaisia kaatolaitteit a on toimintaperiaatteeltaan kolmenlaisia. Vanhimmissa on giljotiinityyppiset leikkaavat terät. Aluksi näitä laitteita käytettiin kaikenkokoisten puiden kaatoon. Kun leikkuuterän sahapuihin tekemien halkeamavaurioiden merkitys havait tiin, alettiin niillä kaataa vain kuidutet tavaksi meneviä puita. Leikkuuteräratkaisu on varmatoimineo eikä vaadi paljon huoltoa. Puiden halkeamavaurioiden välttämiseksi otettiin käyttöön ketjusahaan perustuvat kaatolaitteet. Niissä on moottorisahan terälevyn ja teräketjun kaltainen, mut ta yleensä järeämpi terä. Ketjusahakaatolaitetta käytettäessä rungot eivät yleensä vaurioidu. Terä on kuitenkin arka kaatokohdassa oleville kiville, hiekalle ja muille epäpuhtauksille sekä itse kaadossa syntyville j ännityksil l e. Ketjusahakaatolaitteella paastiin runkojen vaurioitumisesta, mutta teräketjun ja terälevyn hoito- ja huoltokustannukset suurenivat melkoisesti. Uu sin vaihe kaatolaitteen kehittelyssä on kartiokaatolaite, jossa on pyritty yhdistämään edellä mainitut hyvät ja eliminoimaan huonot puolet. Tässä laitteessa kaatosahauksen suorittaa sahanterämäisesti hammastettu leikkaava terä (kuva 2). Runkovaurioita ei synny tai ne jäävät pieniksi. Terä ei ole arka vaurioitumaan ja sen huollontarve on vähäinen. Laite ei käytä teräöljyä, joten sitä ei joudu maastoon. Kaato laitteessa ei ole nopeasti liikkuvia osia, jotka voivat aiheuttaa työturvallisuusris kejä. TEKNISIÄ TIETOJA Lokomo - kartiokaatolaite on puomiin asennettava kaato-kasauslaite. Niitä oli vuoden 984 alussa käytössä 4. Laitetta on saa tavissa kolmea kokoa: L 450, L 500 ja L 600. Numero tarkoittaa suurinta kaatoläpimittaa millimetreinä. Rinnankorkeusläpimitoiksi kantoläpimitat voidaan muuntaa kertoimella 0. 75. Kartiokaatolaitteen terän paksuus on 8 mm. Tyyppi L 450 painaa 800 kg, L 500 ja L 600 000 kg. Useiden puiden kaatoa varten tutkittuun laitteeseen, tyyppiä L 600, oli asennettu keräilylaite. Se mahdollistaa aikaisemmin katkaistuj en puiden pysymisen kaatolaitteessa seuraav ia puita kaadettaessa. Lokomo - kartiokaatolaite voidaan asentaa kaivukoneeseen, jonka moottoriteho on vähintään 65 kw ja massa 5 t. Tutkimuksessa koneyksikön alustakoneena oli Lokomo T 325 B -kaivukone. Sen moottoriteho oli 74 kw ja työpaino tutkimuksen aikaisin varustuksin 20. 8 t. Koneen ulottuvuus oli 5. 5-9. 0 m. Lokomo-kartiokaatolaitetta markkinoi Lokomo Forest Oy, j oka myö s v astaa sen valmistuksesta. Perusmallien h innat..98 4 o l ivat 40 000-60 000 mk mal l in mukaan. TUTKIMUSAINE ISTO Tutkimusaineisto kerä tt i in Veit s iluo to Oy : n työmaalta Ke minmaa l ta 7. -.. 98 3. Lunta oli 0-20 cm. Tutkimus suoritettiin vi i dess ä ko hteessa. Runkoj en Kohde kesk~koko, dm 2 3 4 5 Kuv a 2. Lokomo-kartiokaatolaite. Va l ok. Rauma-Repola Oy 2 Ainei~t o 258 m. 67 46 48 248 62 Leimikon tihey s, runkoa / ha 5 63 85 7 078 306 977 Maastoluokka - 2 2-2 k äs itti yh teen sä 369 runkoa eli
Ajanmenekki, cmin/runko 60 TU LOKSIA Ajanmenekki Rungon koko 50 Kaivukoneeseen asennetun Lokomo-kart iokaato laitteen puunkäsittelyaikoihin rungon koko vaikutti selvästi vähemmän kuin muiden monitoimikoneiden puunkä sittelyaikoihin, kun rungot olivat pieniä ja keskikokoisia. Ajanmenekki lisääntyi runkojen koon kasvaessa lähinnä kaatovaiheessa (kuva 3). Järei tä puita kaadettaessa kaatoaika lisääntyi nopeasti. Tutkitulla koneella oli vaikeuksia yli kuutiometrin puiden kaatamisessa.,.,.. ~ Kasaus 40 -- --- 30 / Kaa to 20 / -- v-/ / f---- Kaatopäär vi ent i p ulle Leimikon tiheys 0 Leimikon tihe ys vaikutti kaato-kasauskoneen ajanmenekkiin (taulukko ) hieman vähemmän kuin prosessori- ja harvesterityyppisten monitoimikoneiden ajanmenekkiin k3skimäärin, kun runkojen koko oli alle 500 dm :n. Järe ämpiä puita kaadettaessa vaikutus oli suunnilleen sama. TAULUKKO Si i rtymirlen 0 7 Häiriöt j ~ järjest ly 9 27 35 Rungon läp i mi tta. cm Cd _3 > Kuva 3. Työnvaiheittainen ajanmenekki (leimikon tiheys 500 runkoa/ha. maastoluokka ) Le i mi kon tiheyden vaikutu s ajanmenekkiin Rungon koko, dm3 Le i mi kon t iheys, 500 700 900 runkoa/ha 00 500 Suht eelli nen aj a nmenekki, % alustaista kaato - kasauslaitetta käytettäessä vaihdella paljonkin. Metsätraktorin perus teella luokiteltava maasto ei ota huomioon tela-alustaisen koneen liikkumisvaikeuksia. tiheyden väh ä inen vaikutus kaatoajanmenekkiin johtui siitä, että työpisteiden v ä liset siirt ymismatkat olivat lyhyitä ja ty öpisteiss ä k ä siteltäviä puita oli paljon. Tutkimustyömaalla toisen maastoluokan aihe utti kivikkoinen pintamaasto. Kivikko on telakoneelle vaikein mahdollinen liikkumispaikka. Maastoluokituksen muut ominaisuudet, kantavuus ja kaltevuus, eivät puolestaan haittaa kaivukoneen liikkumista läheskään niin paljon kuin metsätraktorin liikkumista. Näin ollen olisi syytä harkita tela-alustaisille kaato-kasauskoneille soveltuvan maasto luokituksen käytt öönottoa. Maastoluokka Joukkokäsittely Maastoluokan vaikutus oli 2-6 prosenttiyksikköä suurempi kuin muita mo nit o i mi konei ta kä y tett ä ess ä (taulukko 2). Ma a s t on vaikutus samassa maa s toluokas s a vo i ka i v ukone- Tutkittu kartiokaatolaite oli varustettu keräilylait t eella, joka mahdollisti useiden puiden kaatamisen ja säilyttämisen kaatolaitteessa ennen kasausta. < 500 00 98 97 96 95 > 50 00 99 98 97 96 Leimikon!~sauskoneen TAULUKKO 2 Rungon koko dm 3 Maas t oluoka n vaiku t us ajanmenekkiin (00 z maas t oluokka ) Leimikon t iheys, 700 500 900 r unkoa /ha 00 l 500 J oukkokäsittelyn aste riippuu leimikon tiheydestä ja runkojen koosta. Toistensa lähellä olevat sopivankokoiset puut lisäävät, kun taas liian järeät vähentävät mahdollisuuksia käsitellä niitä joukoittain. Koneen kuljettaja ei ollut t äysin tottunut joukkokäsittelyyn, joten se jäi vähäisemmäksi, kuin teknisesti olisi ollut mahdollista. Suh t eelline n ajanmenekki maastoluokassa 2. % < 300 30-500 > 50 09 08 06 06 04 08 07 06 05 04 07 06 05 04 03 Leimikon tiheyden vaikutus joukko käsittelyyn saatiin selville, kun verrattiin nelj ä ä puus toltaan samankokoista kohdetta keskenään. Viidettä, puustoltaan selvä sti Ja re ämpaa kohdetta on pidett äv ä y ksitt ä ishavaint ona. 3
-- = Leimikon rungon keskikoko n. 50 dm3 3 (29 = ".. n. 250 dm 00 80 60 40 = Ajanmenekin vähentyminen 2 =Yksin puin käsiteltyjä kaikista pui sta Osuus. % 3.... " taako ista Runkoja/h 50 3 3'-...,. 2 2~ 30 0 "" 90 \ 70 '..._ ~ ~ ' 20 0 500 000 500 2 000 Leimikon tiheys, runkoa/ha 50 0 200 400 600 800 000 Rungon koko, dm3 Kuva 4. Joukkokäsittelyn vaikutus Kuva 5. Tehotunneittaiset runkomäärät <leimikon tiheys 500 runkoa/ha. ma astoluokka ) Ajanmenekki pieneni joukkokäsittelyssä 9-7 %, ~un leimikon rungon keskikoko oli noin 50 dm (kuva 4). Silloin käsit eltiin yksin puin 57-73 % kaikista rungois t a ja 72-85 prosenttia taakoista. Järeäpuustoisemmassa kohteessa joukkokäsittelyn as t e ja ajanmenekki pienenivät selvästi vähemmän. Tehotuntituotokset muutetaan käyttötuntituotoksiksi lisäämällä ajanmenekkilukuihin alle 5 min:n keskeytysajat. Tutkimusaineiston keruun aikana alle 5 min:n keskeytysten osuus käyttöajasta oli 9. 6 %, josta kuljettajan lepoa oli 5. 6 %, huoltoja 0. 7 % ja muita erittelemättömiä keskeytyksiä 3. 3 %. Talvi Tutkimus tehtiin syystalvella, kun lunta oli 0-20 cm. Näin siitä ei saatu selville talven ja lumen vaikutusta. Metsäteho on aiemmin tutkinut vastaavaa kaivukonealustaista Lokomo- kartiokaatolaitetta sekä kesällä että talvella (Metsätehon tiedotus 379). Sen tulosten mukaan kaato- kasauskoneen työskentely ei hidastunut 80 cm:n lumessa lumettomaan aikaan verrattuna, koska kaatolaite on helppo painaa lumen läpi aivan puun tyvelle. Tuotokset Aikatutkimuksen tulosten perusteella kaivukonealustainen Lokomo- kartiokaatolaite käsitteli tehotunnissa, joka ei sisällä minkänlaisia keskeytyksiä, yli 00 alle 650 dm :n runkoa (kuva 5). Sitä suurempien runkoj en määrä pieneni hyvin nopeasti, koska niiden kaato oli vaikeaa. Sen vuoksi kuutiometreittäinen tuotoj laski, kun rungon koko lähestyi 000 dm :ä. Kannon korkeus Tutkimuksessa ei mitattu Lokomo-kartiokaatolaitteen jättämien kantojen korkeuksia. Metsähallituksen kehittämisjaosto on tutkinut aiemmin vastaavan kaatokoneen jättämien kantojen korkeuksia talvella, kun lunta on ollut 60 cm (Koeselostus 83). Lokomo-kartiokaatolaitteen jälkeen kannot olivat matalampia kuin hakkuumiesten jälkeen samoissa olosuhteissa. Ero oli keskimäärin 5-9 cm kannon koon mukaan. Erot olivat suurimmat isoissa kannoissa, joissa jäävän puuaineen määrä on suurin. Lumettomalta ajalta ei vastaavaa vertailua ole. Metsätehon selvitysten mukaan kantojen korkeuserot eivä t ole muiden koneellisten kaatomenetelmien ja hakkuumiesten jälkeen olleet kuitenkaan lumettomaan aikaan merkitt äviä. Erot ovat suurimmat nimenomaan talvella. 4
KAATO-KASAUSKONEEN KÄYTÖN TALOUDELLISUUS Kaato- kasauskoneen käytön kannattavuus muodostuu kaato- ja kasauskustannuksista sekä kasauksen prosessorille aiheuttamasta hyödystä. Prosessorille kasauksesta koituva hyöty on jonkin verran suurempi, jos prosessori pystyy valmistamaan useita runkoja samanaikaisesti. Metsätehon tutkimusten mukaan prosessorilta menee puutavaran valmistukseen kaato-kasauskoneen jälkeen yksinpuin-käsittelyssä keskimäärin 25-35 % vähemmän aikaa ja joukkokäsittelyssä 35-40 % vähemmän aikaa kuin hakkuumiehen suorittaman erilliskaadon jälkeen. Metsätehossa on tutkittu kaadon koneellistamisen kannattavuutta. Siinä on vertailtu puutavaran valmistuksen yksikkökustannuksia, jotka on laskettu tutkimuksissa mitattujen tuotosten ja eri konetyypeille samoin perustein laskettujen käyttötuntikustannusten avulla. Selvityksen mukaan kaato-kasauskoneen ja tavanomaisen prosessorin muodostaman ketjun taloudellisuus parani muihin vaih toehtoihin verrattuna, kun rungon koko suureni. Menetelmä oli edullisempi kuin erilliskaadon ja tavanomaisen prosessori~ vaihtoehto, kun rungot olivat yli 200 dm :n, ja edullisempi kuin erilliskaadon ja kuormainprosessorin menetelmä, kun rungot olivat yli 300-400 kuutiodesimetrin. Se oli myös edullisempi kuin tavanomainen harvesteri, kun rungot olivat pieniä ja keskikokoisia. Järeän rungonkoen osalta ei ollut merkittäviä kustannuseroja. Mene t elmä oli kuormainharvesteria kalliimpi aivan järeitä runkoja lukuun ottamatta. Ve rtailut koskivat prosessorin suori ttamaa yksin-puin-käsittelyä. Prosessorin ja/ tai kaato-kasauskoneen suorittama joukkokäsit tely tekisi menetelmän hieman edullisemmaksi. Kaato- kasauskoneen ja prosessorin ketju on talvella suhteellisesti edullisempi kuiri lumettomana aikana. Toisaalta tässä ketjussa työmaiden väliset siirrot aiheuttavat selvästi enemmän kustannuksia kuin muissa vaihtoehdoissa ; siirrettävänä on kaksi konetta, tela-alustainen kaato-kasauskone vaatii lavetin lyhyilläkin siirtomatkoilla ja siirrot lisäävät korjuuketjun kustannuksia varsinkin pienissä leimikoissa toimittaessa. PÄÄTELMIÄ Kaato-kasauskonetta ei Suomen oloissa ole syy t ä tarkastella yksittäisenä koneyksikkönä, vaan kaato-kasauskoneen ja prosessorin muodostaman ketjun osana. Yhdistelmä on taloudellisesti edullinen, kun toimitaan järeäpuustoisissa, isoissa leimikoissa. Sellaisia olosuhteita on vähän, koska järeäpuustoiset ja isot leimikot sijaitsevat eri osissa maata. Talvella runsaan lumen aikana koneketjun t aloudellisuus paranee. Perusteena kaato- kasauskoneen ja prosessorin muodostaman ketjun käytölle voi olla sen suuri tehokkuus. Kun lyhyessä ajassa tarvitaan suuri korjuumäärä, t ällainen ketju on hyv ä vaihtoehto. Talvi- ja mu iden leimikoiden määrien epäsuhdetta voidaan kaato- kasauskoneiden avulla lievittää: talvella kaivukoneita käytettäisiin kaatoty össä prosessorin kanssa, kun taas sulan maan aikana ne tekisivät varsinaista t yö t ään ja prosessori toimisi yksin. Ka rtiokaatolaitteen taloudellinen käyttö edellyttää, että puut eivät merkittävästi vaurioidu kaatovaiheessa. Se vaa tii oikeaa työskentelytekniikkaa ja ter än kunnosta huolehtimista. Tässä tutkimuksessa vaurioita ei selvitetty. Metsäteho Review 4/984 LOKOMO CONE CIRCLE SAW Test repor t on the device. 5
METSÄTEHO SUOMEN METSÄTEOLLISUUDE KESKUSUmO AY METSATYONTUn<IMUSOSASTO Fabianinkatu 9 B 0030 HELSI 3 Puhelin (90) 658 922 ISS 0357-4326 HE 94 PA.NJI/Al.MISTE