Для выполнения лесозаготовительных работ все более популярным является использование так называемых харвестеров. Данные лесозаготовительные агрегаты являются многоцелевыми комбайнами, позволяющими производить сплошную и выборочную валку деревьев на лесосеке, обрезку сучьев и кряжевание спиленного материала. Если рассматривать харвестеры внешне, то наиболее большое сходство они имеют со стрелочными экскаваторами, но на конце стрелы у этих лесозаготовительных комбайнов располагается специальная многоцелевая головка, с помощью которой и выполняется широкий спектр работ с лесоматериалом.
Какими функциями обладают
Харвестеры «Джон Дир» аккумулируют в себе последние технические достижения с традиционным качеством и повышенным стремлением к автоматизации всех осуществляемых процессов.
Технологи компании особое внимание уделяют внедрению инноваций, что позволяет оборудованию этого производителя идти в ногу со временем.
Применяемые для валки, раскряжевки, удаления сучьев, сортимента стволов для дальнейшей транспортировки харвестеры упомянутой марки отличаются повышенной маневренностью, проходимостью, высокой эффективностью при сведенных к минимуму топливных затратах.
Эти машины находят применение как на лесных делянках, так и при строительстве дорог, прекрасно реализуя себя на мягких грунтах, болотистых почвах и на ровном асфальтовом покрытии.
Производителем выпускаются харвестеры, предназначенные для выполнения следующих действий:
- прореживание и заготовка небольших сучьев;
- сплошная рубка тонкоствольных и более крупных деревьев;
- валка леса экстремальной сложности.
Наиболее востребованной является техника, ориентированная на выполнение процессов, указанных в последних двух пунктах.
Для вас рассмотрены технические характеристики КамАЗа-65116-n3, оснащенного двигателем Cummins 6 ISB 300. А здесь вам станет известна история создания автомобиля КрАЗ-250.
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.
Харвестер на лесозаготовке на фото
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.
История создания харвестера
Не секрет, что еще в давние времена существовали такие профессии как дровосек и лесоруб. И тогда их названия действительно соответствовали выполняемой работе, а в качестве инструментов при лесозаготовках использовались только топор и пила — самый примитивный труд. Однако и при таких условиях лесозаготовки Россия всегда была лидером среди мировых поставщиков древесины и при этом полностью удовлетворяла свои потребности в ней. А вот валка деревьев, очистка ствола от сучков и вывозка дерева с просеки — все эти выполнялось вручную.
Однако шли годы, технического прогресс развивался, и стали появляться первые устройства, призванные облегчить труд лесоруба. В начале прошлого века появились первые тягачи, а затем и настоящее чудо прогресса — бензопила. Эти изобретения повысили производительность труда на лесозаготовках, однако в целом такая работа оставалась по-прежнему опасной и тяжелой.
Еще в 1984 году Карельский Научно-Исследовательский Институт Лесной Промышленности создал первый тогда ещё в Советском Союзе комплекс машин для сортиментной заготовки. Правда в то время популярные ныне названия этих машин еще не употребляли.
Лесной комбайн Harvester появился тоже не сразу. Он стал плодом эфолюции сучкорезной машины, которая сперва приобрела функцию раскряжевки и разделки хлыста, а через несколько лет была скомбинирована с валочной машиной. Первый харвестер обрабатывал дерево в два этапа. Сначала дерево закатывалось и срезалось валочной головкой, а потом на него укладывалось сучкорезное раскрыжательное устройство — процессор.
Предшественник харвестера отечественного производства
Причём тогда на Лесном комбайне требовалось два оператора: первый для управления машиной и второй оператор для управления процессором. И тогда с целью сокращения рабочего цикла и трудозатрат почти 40 лет назад была изобретена единая система — харвестерная головка. Она объединила в себе захватный механизм, срезающую машину для валки и раскряжевки дерева, механизм обработки сучьев, протаскивающий вальцы и сучкорезные ножи и устройство замера длин.
Управление харвестером
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.
Кабина харвестера на фото
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.
Как устроен харвестер
Работа харвестера со стороны напоминает работу робота. Шарнирная харвестерная головка, кажется, живет своей жизнью и сама находит дерево, сама валит его, а потом сама избавляет его от сучьев, выплевывая многометровые бревна. Но в этом и заключается мастерство оператора, которому каждую секунду приходится орудовать сразу двумя джойстиками одновременно, контролируя движение навесного механизма, движение стрелы и траекторию падающих каждую минуту деревьев.
Харвестер выполняет всю работу сам, а после него на месте лесоразработки остаются лишь сортименты, подготовленные к вывозу из зоны лесозаготовки. Средняя производительность харвестера составляет 10 кубических метров древесины в час. Но поскольку зарплата оператора целиком зависит от выработки, за восьмичасовую смену один человек умудряется спилить почти в три раза больше, а это 250 кубов дерева.
Уникальность харвестеров заключается в том, что эта техника может делать с лесом всё, что заблагорассудится — нарезать шестиметровые стволы или тонкие почти ювелирные деревянные диски. Правда, всё зависит от мастерства оператора.
Что же представляет из себя эта умная машина? Это самоходная машина предназначена для выполнения основных работ на лесозаготовках. Данная техника может быть установлена как на гусеничной, так и на колесной базе. Некоторые модели харвестера оснащаются полугусеничным шасси.
Харвестеры на гусеничной базе используются в заболоченных местах, а также в районах с неустойчивой, рыхлой почвой. Такие машины обладают отличной проходимостью, и могут использоваться в самых глухих лесных массивах.
Как мы уже сказали ранее, основным рабочим элементом харвестера является харвестерная головка, которая представляет собой сварную металлическую раму, в которую установлены захватывающие рычаги. С помощью данных рычагов происходит управление гидроцилиндрами, которые на концах имеют гидравлические моторы, на выходных валах которых производится захват и распилка дерева.
Схема устройства харвестера
В зависимости от диаметра сечения ствола применяются разные способы валки: для тонких и средних деревьев делают один распил, а для наиболее толстых стволов применяется распил в несколько приемов . После валки дерева с помощью перетаскивающего устройства ствол продвигается вперед и очищается от сучьев. Для этого применяются ножницы-сучкорезы. Затем Харвестер осуществляет раскряжевку и укладку распиленных частей ствола.
Выпускаемые модели харвестеров разделяютсят на классы в зависимости от диаметра обрабатываемого ствола и массы машины: легкие до 600 кг, средние — до тонны и тяжёлые — до 1300 кг. Легкие харвестеры используют для рубки прореживания, вторые для универсальной рубки, последние — как раз для лесозаготовки.
На рынке есть и более мощные модели массой до 3,5 тонн, которым по силам обрабатывать стволы толщиной более метра. Стоит такая головка почти четверть миллиона долларов.
Видео «Различные модели харвестеров»
Технические характеристики на примере серии 1270
Запущенная в 1996 г. в производство брендом John Deer серия харвестеров 1270, выпускаемая для осуществления сплошной рубки, сразу приобрела мировое признание.
Технические решения, нашедшие свое воплощение в моделях этой линии, были настолько удачными, что машины с артикулом 1270 существуют и сейчас, продолжая постоянно обновляться и совершенствоваться.
Каждая из модификаций серии представляла собой настоящий революционный прорыв в развитии техники рассматриваемой категории.
Харвестеры серии 1270 подразделяются на группы машин версий D и E. Лесозаготовительные агрегаты этой линейки обладают общими чертами, свойственными для всех вариантов исполнения и заключающимися в следующих параметрах:
- шестиколесная база;
- мощный 6-цилиндровый двигатель;
- поворотная кабина;
- интеллектуальная система навигации управлением распиловочного процесса и диагностики функционирования основных механизмов и узлов.
В целом технические характеристики харвестеров «Джон Дир» имеют лишь незначительные различия, и убедиться в этом можно, проведя сравнительный анализ некоторых моделей данного производителя.
Также подобное рассмотрение поможет более детально вникнуть в первопричины конструктивного совершенства описываемого бренда.
Версия «Е»
Харвестеры модификации 1270 Е, запущенной в массовое производство в 2008 г., представляют собой машины, значительно превосходящие аналоги предыдущей D-серии по показателям производительности, маневренности и надежности.
Теперь валка крупных стволов и прореживание старого леса стали еще более эффективными.
Совпадая по основным конструкционным узлам и элементам с предшествующей техникой, новая версия оборудования обладает рядом улучшенных спецификаций, что можно представить в виде следующего списка:
- увеличение мощности двигателя стандарта Tier IV до 170 кВт;
- повышение крутящего момента, достигающего уже 1 125 Нм при 1 200-1 400 об/мин;
- улучшение показателей тягового усилия до параметров 175 кНм;
- установка нового манипулятора СН7 с увеличенным на 15% моментом поворота и на 11% подъемом, углом разворота стрелы, равным 220°, и максимальным ее выносом в 8.6, 10 и 11.7 м;
- усиление несущих рам и, как следствие, увеличение подвижности кабины и улучшение маневренности всей машины в целом.
Система измерения и контроля TimberMatic H-09, которой комплектуются все харвестеры обновленной серии, позволяет сделать управление еще более удобным и простым.
Были оптимизированы опции быстрого вызова диалоговых окон, появилась функция управления на основе показателей рабочего давления. Программа TimberLink™ продолжает выделять описываемые харвестеры из целого ряда подобной им техники.
Еще никогда контроль над всеми рабочими процессами, протекающими в оборудовании, и обнаружение дефектов и их устранение не были так легко осуществимы. Помимо упомянутых опций с помощью TimberLink™ проводится обучение квалифицированных операторов для работы на этом оборудовании.
Форвардер
Когда харвестер закончил работы, это еще не означает, что весь процесс лесозаготовки завершен. Нужно еще собрать и перевезти сортименты, однако харвестер сделать это уже не может.
Для таких работ используется другая уникальная машина, которая называется Форвардер (Forwarder). Форвардер переводится с английского как «перевозчик», «экспедитор».
Форвардер перевозит лес на фото
Форвардер также предназначен для лесозаготовительных работ. В его функции входит работа по сортировке, сбору и вывозу сортиментов с места, где происходит валка леса. Работая в паре, форвардер и харвестер переводят лесозаготовительные работы на совершенно другой уровень эффективности.
Как устроен форвардер
Что касается конструкции форвардеров, то сонащение практически одинаково у всех моделей. Кабина оператора и двигатель размещаются на передней полураме, а погрузочная платформа вместе со стойками располагается на задней полураме. Основное оборудование машины это — манипулятор-захватчик, который практически всегда размещен перед грузовой платформой на задней полураме. Есть модели, на которых манипулятор с захватом размещают спереди. Сделано это для того, чтобы увеличить размер грузового отсека.
Поворотный механизм реализуется с помощью одного или двух цилиндров, которые изменяют угол ориентации по углам по горизонтали, а угол складывания полурам изменяется от 40 до 60%. По вертикали полурамы наклоняются относительно друг друга на 15% при помощи универсального шарнира. Таким образом всё время перемещения форвардера по пересечённой местности этот поворотный механизм помогает достичь сверхвысокой проходимости несмотря на внушительную длину продольной базы этого транспорта.
Устойчивость форвардера во время погрузо-разгрузочных работ обеспечивается с помощью блокировки шарнира по горизонтали. Что касается ходовой части, то практически все форвардеры оснащены 6-ти или 8-ми колесной системой, оборудованной полным приводом. Большинство шин в ширину достигают 60 см — это нужно для снижения давления транспорта на грунт. Бывает, что производят и модифицированные модели шин шириной от 50 до 80 см в зависимости от будущей эксплуатации. Для обеспечения минимального давления на землю машины могут «обуваться» в цепи или гусеницы.
Почти все модели форвардеров оборудуются шасси с шарнирно-сочлененным видом рамы. Таким образом поворот машины происходит за счёт того, что положение полурам синхронно меняется относительно шарнирной вертикальной оси. Все форвардеры оснащены гидромеханической либо гидростатической трансмиссией, которая может иметь два диапазона скорости. Такая особенность представляет возможность машине плавно двигаться при высокой силе тяги. Скорость движения при первом диапазоне составляет 7-10 км/ч, а во втором форвардер можно разогнать до 35 км/ч.
Что касается двигателя, то здесь используются 4-х и 6-ти цилиндровый дизели с турбонадувом мощностью от 130 до 280 лошадиных сил. В машинах используется бесступенчатая регулировка и передача крутящего момента посредством механико-гидростатической трансмиссии, позволяющая реализовать тяговое усилие в 22 тонны и мягко адаптироваться к возникающим препятствиям на лесосеке.
Форвардер на погрузке древисины на фото
Ведущие мосты форвардера имеют планетарно-колесные редукторы, функцию блокировки дифференциалов и гидравлические многодисковые тормоза. Как правило, техника оснащена комбинированными манипуляторами с телескопической рукоятью, захватом и ротатором. Манипулятор приводится в действие электрогидравлическим управлением двумя рычагами, которые располагаются на подлокотниках сидений.
Важно знать что уровень производительности форвардера зависит от множества факторов. Обычно в паре с харвестером производительность форвардера составляет около 12 кубометров в час. И тут кажущаяся простота работы этой машины полностью подчинена мастерству человека ей управляющего.
Кстати и в Европе и в России наиболее распространенной является скандинавская технология лесозаготовки, разработанная в Швеции и Финляндии. Она подразумевает ассортиментную заготовку леса и предполагает использование мощной техники — как раз харвестеров и форвардеров.
Всего один комплекс, состоящий из харвестера и форвардера может заменить до 80 человек, работающих на лесозаготовке по традиционной технологии. При этом объёмы обработанной древесины несоизмеримы с ручным трудом. При традиционной заготовке леса бригада из 7-8 человек заготавливают 7-8 тысяч кубометров леса в год, а применение связки харвестер + форвардер дает возможность заготавливать до 60-ти и более тысяч кубов. Производительность на одного человека возрастает почти в 8 раз.
Харвестер и форвардер — совместная работа
Еще один любопытный факт: оказывается стоимость заготовленного леса меняется несколько раз в год в зависимости от сезона. Самый дешевый лес традиционно заготавливается зимой. Самый дорогой лес рубится в межсезонье, когда подступы к делянке залиты дождями, а грязь превращает лесозаготовку в почти боевую операцию.
К слову сегодня более половины всех промышленных лесозаготовок в мире производится вручную. Менее половины — механизированным способом. При этом при механизированной лесозаготовке примененют два метода: технологию хлыстовой заготовки (в 60 процентах случаев) и ассортиментную технологию (описываемую выше) — около 40%. Лидерство в использовании современной технологии комплекса лесозаготовительных машин удерживают скандинавские страны, но в настоящее время эта технология активно внедряется в России и странах СНГ, и даже в Южной Америке.
Подавляющее большинство лесозаготовительных машин является манипуляторными. Таким образом удается обезопасить человека от контакта с тяжёлыми деревьями, хлыстами и сортиментом.
Манипуляторы, устанавливаемые на форвардеры, имеют более скромные параметры: вылет всего до 10 метров. Вместо харвестерной головки их оборудуют грейферным захватом для подъема и погрузки сортимента. Грузовой отсек форвардеров отделен от кабины решетчатой передней стенкой.
Система управления такой машины позволяет производить учет заготовлимаемой древесины по объему и сортименту, и так, что в конце смены оператору не составит большого труда вывести подробный отчет о работе, а отдельные специалисты могут даже послать его в офис по электронной почте, не покиая кабину машины..
Сегодня уже уходят в историю многочисленные рычаги, тумблеры и ручки аналоговых индикаторов. Их сменили удобные многофункциональные джойстики с миниамльным набором горячих клавиш и цветными сенсорным экраном. В последнее время широко применяются и поворотные кабины с системами выравнивания крена, которые особенно эффективны при работе на склонах и косогорах. Кабина может быть установлена как на поворотном устройстве вместе с манипулятором, так и отдельно. В полседнем случае она поворачивается синхронно за манипуляторкулятором.
Операторы харвестера и форвардера
Операторы лесозаготовочных машин должны пройти обучение сначала на тренажёре-симуляторе, и лишь затем на реальной машине.
Любопытный факт: операторы лесозаготовительной техники ведут отшельнический образ жизни. То, что можно увидеть на делянке, поневоле любого заставить уважать эту между прочим хорошо оплачиваемую профессию. В лесу в десятках километрах от ближайшей цивилизации стоит комфортный, оборудованный даже спутниковой антенной вагончик, где несут вахту лесозаготовители. Работают они в паре сменой по 8 часов круглосуточно. Бригада из 8 человек меняется раз в десять суток, а то и в полмесяца. Вот и кто после этого скажет что психологическая совместимость важна только у космонавтов.
