Харвестеры и форвардеры

Что такое Харвестер?

Харвестер — это уникальная машина, представляющая собой основную часть современного лесозаготовительного комплекса.

Техника уникальна тем, что заменяет практических бригаду рабочих, работает в 5 раз эффективнее и отличается повышенной проходимостью. Особенность работы системы заключается в конструкции гидростатического привода: рядом с двигателем установлены два насоса, один из которых работает на навесное оборудование, а второй — на ход. Ну а самое главное — это уникальная шарнирно-сочлененная конструкция рамы. Подобно скейтборду она ломается не просто пополам, а ещё и в плоскостях, что придает Харвестеру потрясающую проходимость — болото, грязь, снег, неровности грунта ему абсолютно нипочём.

Ну а главный механизм харвестера — это харвестерная головка, которой оператор харвестера управляет с помощью компьютера из кабины, приводя ее в движение гидравлической системой.

Когда смотришь на работу харвестера, возникает ощущение фантастического фильма, но тем не менее это абсолютная реальность, и принципы работы лесозаготовительного комплекса, на первый взгляд, довольно просты. Харвестер обхватывает ствол огромными ножами, пильные шины срезают дерево практически под корень, и дальше протяжными вальцами ствол протягивается и очищается от сучков и коры, а затем те же пильные шины отрезают части ствола того размера, который задан оператором. Собственно говоря всё просто, если не принимать во внимание сложность управления и сложность работы всей этой техники.

Видео

Преимущества харвестеров

По сравнению с обычной лесозаготовительной техникой харвестеры обладают следующими базовыми преимуществами:

  • высокой производительностью. В зависимости от модели, она может составлять 150–300 м3 леса за смену. В сочетании с форвардером харвестер способен обеспечить заготовку более 60 000 м3 материалов в год;
  • качеством лесозаготовки. Харвестеры обеспечивают качественную раскряжевку хлыстов, позволяют точно соблюдать длину и диаметр сортиментов, что повышает эффективность заготовки леса и снижает объем дополнительных обрабатывающих манипуляций;
  • точным учетом заготовленных материалов. При этом полностью исключается человеческий фактор, что позволяет предотвратить случайные или намеренные ошибки. Точный расчет обеспечивает возможность эффективного планирования сортаментов по диаметрам, предварительного определения получаемых объемов;
  • автоматизацией лесозаготовительных процессов. Это позволяет вести учет простоев и рабочего времени, затрат топлива, определять производительность по местности и времени, предоставляет другие полезные возможности для аналитики;
  • снижением количества отходов. Обеспечивает возможность получения максимальной отдачи от процесса лесозаготовки;
  • возможностью проведения работ на труднодоступных участках и/или в ночное время суток. Это еще больше повышает производительность и эффективность лесозаготовки;
  • повышением безопасности лесозаготовительных работ. При использовании харвестеров отсутствует риск травмирования вальщика бензопилой или упавшим деревом;
  • улучшением условий труда. Оператор работает в комфортабельной удобной кабине с вентиляцией и обогревом/охлаждением, без насекомых и с минимальным количеством пыли. Таким образом, снижается риск профессиональных заболеваний у вальщиков;
  • низкой себестоимостью. Она достигается за счет повышения производительности процесса лесозаготовки, снижения количества персонала при сохранении или даже увеличении объемов производства деревоматериалов.

READ Как смастерить столярный верстак своими руками

Гидроманипулятор

В комплектацию форвардера также входит гидроманипулятор. Он может крепиться на крыше кабины либо в передней или задней части машины. Чаще всего на тяжелых и базовых моделях гидроманипулятор расположен в задней части, а на маленьких – в передней. Чем ближе к центру форвардера расположен центральный шарнир рамы, тем меньше машина срезает на поворотах. Данная особенность имеет большое значение при выполнении прореживания. Машины с гидроманипулятором, расположенным в задней части, являются более длинными, следовательно, больше срезают повороты, поскольку их передняя часть заметно короче задней. Подобная конструкция также демонстрирует большую устойчивость при погрузке, поскольку колебания гасятся по мере заполнения грузового отсека.

С каркасом гидроманипулятор соединяется посредством станины, в которой предусмотрен поворотный механизм, включающий в себя 2 цилиндра, а также оборудованный колонной и зубчатыми рейками. На колонну монтируется шестеренка, вращающаяся с помощью зубчатых реек, которые имеются на цилиндрах. Поворотный механизм обеспечивает значительный угол поворота – до 380°. Телескопическое устройство увеличивает длину вылета шарнирно-рычажного механизма. На конце гидроманипулятора есть ротатор захвата, который может вращаться без ограничений.

Чаще всего производительность погрузчика-манипулятора определяется его грузовым моментом – подъемным усилием, умноженным на расстояние от центра поворота. Средние форвардеры нередко имеют суммарный грузовой момент манипулятора до 100 кН/м и способны поднимать грузы массой (450 ± 50) кг при предельном вылете стрелы до 10 м. Необходимо отметить, что при пустом грузовом отсеке подъем тяжелых бревен может спровоцировать проблемы с устойчивостью. Поэтому массивные стволы деревьев рекомендуется заблаговременно подтаскивать с помощью телескопической стрелы.

Оператор харвестера

В кабине харвестера идеальная чистота — операторам принято разуваться, перед тем как войти в кабину, потому что вокруг непролазная грязь. Здесь положено находиться в носках.

Кабина харвестера отчасти напоминает центр управления полетами: прямо перед оператором находится монитор обычного компьютера, который интегрирован в кабину, выдвигается привычная клавиатура. Здесь даже есть тачскрин, и можно смело представить, что вы работаете на ноутбуке.

В компьютер загружается специальная программа, которая настраивается по нескольким сотням параметров. В программе можно задавать практически все параметры от породы дерева до объема бруса и его стоимости. Если вдруг машина определяет что-то дерево стоит дешевле, чем задано в программе, она просто перестает его пилить.

Оператор харвестера управляет системой с помощью джойстиков, которые находятся под руками. Причём руль в привычном нашем понимании заменяет маленький джойстик, а еще два джойстика, практически полностью шарнирные, управляют харвестерной стрелой и головкой.

Если на словах всё выглядит очень просто, то для того, чтобы освоить технику, понадобится несколько месяцев, а то и лет. Операторы харвестера учатся на специальных курсах, которые вместе с теорией и практикой занимают не один год. Хотя наши операторы осваивают сложнейшую управление и машину за несколько недель, ну максимум за месяц, и потом уже на делянке просто совершенствуют навыки на практике.

Перейдем к технике безопасности. Ветровое стекло защищено специальной решеткой, но даже она вряд ли вас спасет, если оператор допустит ошибку, и ствол длиной в несколько десятков метров и толщиной в полметра упадет на кабину. Поэтому кабина усилена специальными трубами, защищающими от падения стволов.

Кабина харвестера

Кабина харвестера

Работа форвардера

Срубленные на участке лесоматериалы трелюют к лесовозной дороге при помощи форвардера, или на особом трелевочном тракторе. Кроме того, такую работу можно проделать и на сельскохозяйственном тракторе, на котором установлена лебедка с чокерами. Тем не менее, в этой работе нет равных форвардеру, поскольку и трелевочный и сельскохозяйственный трактора отличаются гораздо меньшей мощностью.

Этапы трелевки делят на такие фазы:

  • порожний ход
  • загрузка
  • движение от одной точки погрузки до другой
  • транспортировка леса
  • выгрузка на складе
  • вынужденные остановки.


Из суммарного расхода времени на трелевку при помощи форвардера большая часть времени тратится на погрузку (примерно 40%). Выгрузка материала занимает чуть меньше времени, примерно 20%. О том, как работает форвардер, видео расскажет более подробно.

Устройство и принцип работы комбайна

Производители харвестеров чаще всего используют переломную схему компоновки машины. В большинстве моделей отсутствует цельная рама шасси, исключение составляет модели на гусеничном ходу. Устройство харвестера состоит из таких частей и агрегатов:

  • переломное шасси;
  • дизельный двигатель;
  • система управления;
  • гидравлическая система;
  • электрооборудование;
  • трансмиссия;
  • манипулятор;
  • харвестерные головки.

Харвестер – самоходный лесозаготовительный комбайн

Харвестер – самоходный лесозаготовительный комбайн в качестве двигателя имеет мощный 6 или 8 цилиндровый дизельный двигатель. Мощность двигателя обеспечивает работу электрооборудования и гидравлической системы машины. Гидравлическая система обеспечивает выполнение основных функций манипулятора – вынос рабочего органа, захват и удержание спиленного дерева, раскладка спиленной древесины. Гидравлика, кроме того, обеспечивает работу тормозной системы и установку наклона кабины оператора. Электрооборудование обеспечивает работоспособность системы управления. Трансмиссия обеспечивает передвижение машины, в том числе и по сильнопересеченной местности.

Отдельным элементом выступает манипулятор с рабочим органом – харвестерной головкой, он обеспечивает поднос валочной головки к дереву, захват и удержание ствола, перемещение обработанной части к месту складирования.

Харвестерные головки включают в себя несколько механизмов:

  • механизм валки и раскряжевки;
  • механизм протяжки;
  • механизм обрезки веток и сучьев.

В этих механизмах имеются гидроприводы пильных нож

В этих механизмах имеются гидроприводы пильных ножей и цепного механизма, подвижные сучкорезные ножи и поперечная цепная пила, четырехвальцовый протяжный и тормозной механизмы.

Принципы работы

Принцип работы харвестера основан на комплексном решении задач в условиях сплошных или выборочных валок леса. Предназначенная для валки машина обеспечивает выполнение ряда других сопутствующих задач:

  • раскряжевки;
  • обрезки сучьев;
  • раскладку сортамента;

Производительность машины зависит от модификации – самые мощные имеют цепные пилы с длиной шины 750 мм и применяются для лесозаготовки в таежных массивах. Вид мини харвестеров предназначен для обрезки сучьев и прореживания деревьев в лесопарковой зоне, работает такая техника в основном в молодых насаждениях, где деревья имеют стволы до 40 см в диаметре.

Общая схема работы лесного комбайна имеет следующий вид:

  • Оператор харвестера, пользуясь навигацией, пригоняет машину на участок лесозаготовки;
  • В параметрах компьютера задается сортамент заготовляемой древесины;
  • Машина подгоняется к дереву и разворачивает манипулятор;
  • Оператор подводит валочный узел к дереву у основания и делает захват;
  • Цепная пила спиливает ствол, после чего манипулятор кладет дерево на грунт;
  • Устройство протяжки протягивает ствол, параллельно ножи обрезки срезают ветви и сучья;
  • Достигнув заданной длины отрезка, пила делает рез;
  • Получившийся отрезок манипулятор складывает в штабель для погрузки на форвардер.

Преимущества и недостатки харвестеров

Как и для большинства видов узкоспециализированной техники харвестеры обладают как положительными сторонами, так и недостатками. К преимуществам стоит отнести:

  • Харвестер, может работать в разных климатических и погодных условиях, в сложных формах рельефа;
  • Машина применяется как лесорубочный комплекс при сплошной валке леса, прореживании и санитарной рубке;
  • С применением харвестера повышается культура производства, снижается количество отходов, ведется анализ объемов вырубки, сортамента продукции;
  • Повышается производительность труда.

С другой стороны, к недостаткам нужно отнести:

С другой стороны, к недостаткам нужно отнести:

  • Необходимость специальной подготовки оператора харвестера;
  • Машина используется в комплексе с транспортным средством, поэтому необходима покупка форвардера;
  • Машина отлично работает в лесу на равнине, и на небольших уклонах, для больших углов наклона большинству машин работать опасно;
  • При промышленной заготовке не все виды машин смогут справиться с большими диаметрами деревьев. Поперечные пилы имеют максимальную длину 75 см.

Технические характеристики

Представить, что такое харвестер, можно изучив технические характеристики John Deere 1270D. Технические характеристики John Deere 1270D

двигательДизельный, 6 цилиндровый, объемом 9 литров
Мощность двигателя160 кВт
Максимальный крутящий момент1100 Нм
Общая масса17,4 т
Объем топливного бака480,7 л
Объем гидравлической системы290 л
Напряжение24 в
Максимальная скорость24,9 км/ч
Дорожный просвет624 мм
Максимальная дальность вылета стрелы9,3 метра
Максимальный наклон машины вперед11°
Боковой наклон15°
Высота3,7 м
Ширина2,7 м
Колесная база4,0 м
Длина шины поперечной пилы750 мм
Шаг цепи10 мм
Максимальный диаметр реза ствола дерева56 см
Усилие протяжки ствола дерева через головку22-27 кН
Скорость протяжкиМакс 4,7 м/с
Количество сучкорезных ножей головки4
Диаметр полного охвата ствола в зоне обрезки сучьев48 см
Погрешность измерительного колеса0,1 мм

Харвестер – принцип работы и классификация

Харвестер — валочно-сучкорезно-раскряжевочная машина или многофункциональный лесозаготовительный комбайн, предназначенный для выборочных или сплошных рубок деревьев для валки, обрезки сучьев, раскряжевки и пакетирования сортамента. Машина имеет просторную кабину и манипулятор, на конце которого закреплена многофункциональная головка. Стрела агрегата вылетает на расстояние до 10 м, что позволяет выполнять работы в посадках шириной до 20 метров. Использование харвестеров дает возможность отказаться от большого количества техники и рабочих, но при этом обеспечить быстрое, качественное и безопасное проведение заготовки леса.

Особенности работы форвардера

Для выполнения трелевки часто привлекают трактора (специализированные трелевочные или сельскохозяйственные с установленной лебедкой). Однако они значительно уступают форвардеру по мощности. Выполнение трелевки с применением форвардера состоит из следующих основных этапов:

  • пустого хода;
  • загрузки лесом;
  • перемещения по точкам погрузки;
  • транспортировки;
  • выгрузки в точке назначения.

При использовании форвардера 40 % от суммарного времени, необходимого на выполнение трелевки, расходуется на погрузку древесины. Выгрузка занимает порядка 20 %. За счет увеличенной мощности по сравнению с тракторами достигается повышение производительности. Это способствует оптимизации себестоимости процесса лесозаготовки. Максимальная производительность форвардера достигается при его использовании одновременно с харвестером на входе заготовки. Это позволяет сразу вывозить срезанные материалы. В летний период древесина должна храниться на участке не более двух суток, в противном случае увеличивается риск ее заражения различными насекомыми-вредителями. А зимой оперативная вывозка срубленных деревьев обусловлена погодными условиями: материалы может занести снегом.

История создания харвестера

Лесозаготовительный комбайн, а именно так изначально называлась валочная машина, в качестве рабочего образца в СССР был создан в 1984 году. Специалистами Карельского НИИ Леспрома были разработаны машины для валки деревьев и одновременно их раскряжевки. Прогресс заключался в том, что основную работу по валке деревьев выполнял агрегат, оснащенный манипулятором с захватом, на котором устанавливались пилы. Но это была первая машина лесозаготовительного комплекса. Производительность работы комплекса существенно повышалась за счет второй машины комплекса – комбайна для раскряжевки. Этот лесоповалочный комплекс обрабатывал древесину в два этапа – валочная машина осуществляла валку леса, а вторая машина осуществляла раскряжевку и резку деревьев по размеру. При этом лесозаготовка таким комплексом имела еще одни элемент – доставку заготовленного материала, обычно осуществляемого трелевочным трактором.

Новым этапом развития техники стало изобретение харвестерной головки, позволивший объединить две машины в один агрегат – харвестер, или лесозаготовительный комбайн. Новация заключалась в том, что действие по валке дерева и его начальной обработке совмещалось в одном устройстве – пильной головке.

С внедрением компьютерных технологий управление харвестером стало легче, оператор харвестера получил возможность контролировать все процессы. Начиная от определения объема заготовленной древесины и заканчивая определением геолокации выработки.

С момента появления прототипа принцип работы харвестера не изменился, но стал существенно отличаться благодаря новым функциям. Основное действие теперь сконцентрировано в одном агрегате – головке с несколькими пилами. Поперечная пила применяется для валки деревьев и резки согласно сортаменту, другие пилы используются для удаления веток и сучьев. Гусеничный харвестер со временем был заменен машиной, на более универсальной, колесной платформой.

Что такое современный харвестер было представлено в 1996 году John Deere – именно он выпустил машину, которую можно назвать первым современным харвестером.

Развитие этого вида техники привело к появлению нескольких видов таких машин. Мини версию можно увидеть не только в лесу, в Москве тоже нашлось применение этому виду техники. Эти машины незаменимы в лесной и парковой зонах столицы. Что касается транспортировки, то на замену тяжелому гусеничному трактору пришла концепция форвардера – колесного трактора с манипулятором и кузовом для перевозки древесины.

Как работает харвестер

Работу оборудования можно разбить на следующие этапы:

  • оператор харвестера с помощью стрелы манипулятора подводит головку машины к стволу дерева;
  • производится захват ствола вальцами и сучкорезными ножами, датчики определяют его толщину;
  • подается команда, и дерево спиливается;
  • харвестерная головка поворачивается, и ствол принимает горизонтальное положение;
  • ствол продвигается вальцами, и во время движения срезаются ветви и сучья;
  • датчики точно сигнализируют, когда заканчивается требуемая толщина ствола, и в этом месте дерево обрезается;
  • напиленные элементы раскладываются по пачкам партиями либо все сразу.

Последний этап сортировки иногда доверяют автоматике, закладывая программу по раскряжевке, но чаще всего этот процесс осуществляется в ручном режиме.

Производители, функции, конструкция, способ работы – на промышленном портале


С течением времени, перед людьми все чаще и чаще встает проблема оптимизации и рационализации производства и различных его сфер и отраслей. Как известно, лень – это мать всех изобретений; уж, с этим вряд ли, поспоришь. То же самое и при работе, к примеру, с обработкой леса. Ручная пила — это, конечно, инструмент незаменимый и полезный, но не на больших территориях. Именно поэтому, более века назад, люди стали задумываться о том, как облегчить себе жизнь, если нужно срочно расчистить территория от древесины или сгнивших пней и лишних сучков. И придумали тогда лесопромышленную технику.

 

Первые системы измерения


Пример расположения контроллеров харвестера John Deere: 1 – монитор бортового компьютера; 2 – контроллеры консоли; 3 – контроллер кабины (CAB); 4 – блок управления двигателем (ECU); 5 – контроллер трансмиссии (TRC); 6 – контроллер Tier4 (T4C); 7 – контроллер клапана хода (ВМС); 8 – контроллер рамы (FRC); 9 – контроллер манипулятора (BOC); 10 – контроллер харвестерной головки (HHC).

Финская компания Ponsse начала разработку систем измерения «руками» соотечественников – фирмы Epec Oy, которая в 1987 году выпустила систему измерения для харвестеров Harvemeter 4000. У этого «большого калькулятора» с монохромным дисплеем и двумя окошками (в одном отображалась длина срезаемого ствола, а во втором – диаметр) не было памяти. По времени появление Harvemeter 4000 совпало с выпуском первых харвестеров и харвестерных головок Ponsse. Компания Epec специализируется на разработке и производстве систем управления и механизмов, работающих в сложных условиях: горного оборудования, дорожно-строительной техники и т. д. Однако и сегодня Epec, 100% акций которой с 2004 года принадлежат Ponsse, выпускает измерительные системы для харвестеров.

Последняя (на текущий момент) версия систем измерения и управления от Epec – 4W Herman, как и любая современная система измерения и управления для лесной техники, состоит из органов управления, дисплея для отображения информации и внутрисистемных датчиков и процессоров, связывающих посредством CAN-шины поток данных между всеми элементами систем измерения и управления. В ходе заготовки леса система получает данные о диаметре, длине сортиментов и прочем от датчиков, установленных на харвестерной головке, об уровне давления в системе гидравлики и другую информацию – от датчиков, установленных в моторном отсеке и в других жизненно важных узлах и элементах лесной машины, и передает их на дисплей монитора. Системам измерения и управления, приведенная в качестве примера, и подобные ей обеспечиваются штатно необходимым ПО.

READ   Для чего нужен штангенциркуль?

Вторая компания, входящая в «большую тройку» производителей лесной техники, – американская John Deere – использует системы, созданные специалистами канадской компании Timbrerjack, которую John Deere купила в 2000 году. Интересно, что Timbrerjack на начальном этапе развития использовала системы, разработанные упомянутой выше Epec.

Учитывая, что все современные лесозаготовительные машины снабжаются предустановленными системами измерения и управления, покупка подобной системы, как правило, актуальна для тех, кто решил переоборудовать, например, экскаватор в харвестер.

Третий производственный гигант в области лесозаготовительной техники – компания Komatsu, так же, как и Ponsse и John Deere, вначале использовала опыт стороннего производителя лесозаготовительной техники и по совместительству разработчика систем измерения и управления: компании Valmet.

Valmet выпустила первую простейшую компьютеризированную систему обмера древесины (которая могла лишь определять диаметр и длину ствола) в 1973 году. А созданная в 1976 году версия систем измерения и управления не только могла измерять параметры дерева, но и содержала в своей памяти данные о восьми вариантах длины сортиментов. Оператор мог выбрать предустановленные варианты нарезки ствола с определенными размерами – остальное машина делала сама.

В 1978 году появилась система MD1 – прообраз современных систем измерения и управления для техники Komatsu. В 2004 году Komatsu приобрела компанию Valmet и начала производить и лесную технику, и систем измерения и управления для нее самостоятельно.

В том же 2004 году специалисты финской компании Logset приступили к разработке собственной системы измерения и управления под названием TOC (Total Operational Control), к слову, единственной работающей на операционной системе Linux (в основном производители используют систему Windows). До того момента Logset использовала систему измерения и управления, созданные сторонними компаниями.

Кто управляет харвестером

Основные параметры закладываются в компьютер машины перед началом работы. Вносится информация о породе дерева, о том, какие диаметры сортиментов требуются. Длину элементов, исходя из внесенных данных, харвестер определяет автоматически, но конечное решение остается за специалистом за пультом.

Выполнять такую работу способны только высококвалифицированные специалисты, которым помогает трудоустраиваться Союз операторов харвестера. При кажущейся простоте манипулирования джойстиками здесь требуется высокая координация действий. Поэтому перед началом трудовой деятельности обязательно надо завершить специальное обучение на курсах, где не только расскажут о том, что это такое – харвестер, но и научат основам работы на машине.

Теги

Adblock
detector