Для чего нужен харвестер
Харвестер — комбайн для автоматизированной валки леса
Еще полвека назад профессия лесоруба требовала большой физической силы и выносливости, а сегодня на лесозаготовках вместо лесорубов и трелевщиков, все больше требуются специалисты, знающие компьютер. Технический прогресс шагнул вперед настолько, что то, что считалось в 70-80 годах фантастикой, уже давно стало реальностью. И эта реальность такова, что харвестеры и форвардеры сегодня выступают как основные многоцелевые машины, способные выполнить самые сложные задачи на лесозаготовке.
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.
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:
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:
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:
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:
Преимущества и недостатки харвестеров
Как и для большинства видов узкоспециализированной техники харвестеры обладают как положительными сторонами, так и недостатками. К преимуществам стоит отнести:
С другой стороны, к недостаткам нужно отнести:
Виды лесозаготовительных комбайнов
Классификация комбайнов сегодня делается в основном по назначению машины и возможностей его использования. На основании описания и устройства машин можно выделить следующие типы харвестеров:
Технические характеристики
Представить, что такое харвестер, можно изучив технические характеристики John Deere 1270D.
| двигатель | Дизельный, 6 цилиндровый, объемом 9 литров |
| Мощность двигателя | 160 кВт |
| Максимальный крутящий момент | 1100 Нм |
| Общая масса | 17,4 т |
| Объем топливного бака | 480,7 л |
| Объем гидравлической системы | 290 л |
| Напряжение | 24 в |
| Максимальная скорость | 24,9 км/ч |
| Дорожный просвет | 624 мм |
| Максимальная дальность вылета стрелы | 9,3 метра |
| Максимальный наклон машины вперед | 11 ° |
| Боковой наклон | 15 ° |
| Высота | 3,7 м |
| Ширина | 2,7 м |
| Колесная база | 4,0 м |
| Длина шины поперечной пилы | 750 мм |
| Шаг цепи | 10 мм |
| Максимальный диаметр реза ствола дерева | 56 см |
| Усилие протяжки ствола дерева через головку | 22-27 кН |
| Скорость протяжки | Макс 4,7 м/с |
| Количество сучкорезных ножей головки | 4 |
| Диаметр полного охвата ствола в зоне обрезки сучьев | 48 см |
| Погрешность измерительного колеса | 0,1 мм |
Управление харвестером
Центр управления харвестером находится в кабине – это рабочее место оператора. Это место обеспечивает управление харвестером, кабина оборудована всем необходимым для работы от джойстиков (обычное рулевое колесо у многих машин отсутствует) до мониторов, передающих данные с харвестерной головки и видеокамер, установленных на стреле.
Кабина изготовлена из высокопрочного металла и имеет большое остекление – оператор имеет возможность, не выходя из кабины, контролировать все процессы. Кроме того, сама кабина имеет автономный механизм выравнивания, поэтому оператор не испытывает больших нагрузок при работе.
Непосредственно процессом заготовки леса оператор руководит при помощи нескольких джойстиков манипуляторов – рычаги и штурвалы в кабине не предусмотрены. Зато предусмотрен кондиционер, магнитола, радиоприемник, радиостанция и зарядка для мобильного телефона. Стекла имеют тонировку, а кресло больше похоже на кресло болида, чем на рабочее место. Дополнительный обзор происходит за счет камер, передающих изображение на мониторы.
Контроль сортамента, количество и качество заготовленной древесины во время работы харвестерной головки сразу передается на центральный компьютер. При санитарной резке и прореживании массивов компьютер сам проводит фиксацию мест вырубки, на основании чего составляется карта промышленных насаждений.
Обработанная древесина складируется в штабеля, при этом компьютер фиксирует местонахождения штабеля, рассчитывает его объем и передает необходимую информацию на компьютер форвардера.
Популярные модели харвестеров
Производители харвестеров предлагают в своей модельной линейке разные типы машин. Но одними из самых популярных, остаются многоцелевые тяжелые машины для промышленной заготовки леса.
Komatsu 941.1 японского концерна Komatsu считается одним из самых больших харвестеров. К числу достоинств машины можно отнести высокую проходимость и надежность. Кабина оператора имеет функцию автоматической стабилизации. Облегчает работу и возможность кругового вращения кабины и стрелы с манипулятором. Машина имеет солидный вес – 23,5 тонны. Вылет стрелы (в зависимости от комплектации модели) составляет 8 или 10 метров.
Харвестер Cat 521B американского производства характеризуется высокой производительностью, отличной проходимостью и надежностью. Как и все машины Caterpillar он оснащен мощным, но одновременно экономичным дизельным двигателем. Кабина имеет систему независимого выравнивания. Масса машины одна из самых больших – 27 тонн. Максимальный вылет рабочей головки – 9,9 метра. Трансмиссия и шасси обеспечивают уверенное передвижение как по болотистой местности, так и на скалистых участках.
Как видно технический прогресс не стоит на месте. Современные лесозаготовительные машины практически достигли своего совершенства, обеспечив замену человека в большинстве производственных операций. Но и здесь в истории развития средств механизации лесозаготовок ставить точку еще рано. Ведь применение новых компьютерных технологий в оборудовании харвестера это только начало его широкого внедрения в лесном хозяйстве.
Харвестер
Содержание
Харвестер – лесозаготовительная техника универсального назначения, способная одновременно выполнять несколько производственных операций. Используется во время выборочных или сплошных рубок деревьев для валки, обрезки сучьев, раскряжевки и пакетирования сортамента.
Харвестер представляет собой самоходное шасси с просторной кабиной и манипулятором, на конце которого закреплена многофункциональная головка. Стрела 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.
Принцип работы
Харвестеры, несмотря на многозадачность, отличаются простотой функционирования. Их рабочий цикл можно разделить на следующие основные этапы:
Работу комбайна контролирует оператор из кабины. Используя специальную систему управления, он перемещает харвестер по участку, устанавливает оптимальную скорость хода манипулятора и темп выполнения операций.
Управление харвестером
Кабина оператора располагается на раме и по внешнему виду похожа на тракторную. Из нее открывается хороший обзор, что повышает безопасность выполнения работ. Управление харвестером осуществляется посредством программируемых контроллеров. Каждый из них отвечает за определенный модуль техники: раму, двигатель, кабину, головку, манипулятор, автоматическую коробку скоростей. Контроллеры управляются с помощью джойстиков, для отслеживания процесса работы в кабине имеется монитор.
Оператор закладывает основные параметры в компьютер харвестера перед началом работы. В частности, туда нужно ввести данные о породе древесины, необходимых диаметрах сортамента и др. (в сумме несколько сотен параметров). Исходя из введенной информации, компьютер харвестера автоматически определяет длину элементов, но окончательное решение остается за оператором. После программирования машины оператор посредством джойстиков подгоняет головку к стволу, включает режим пиления, затем – обработки и распиловки древесины.
Несмотря на кажущуюся простоту манипуляций джойстиками, для эффективной и быстрой работы необходима высокая координация движений. Поэтому харвестерами могут управлять только специалисты, которые прошли обучение на соответствующих курсах.
Виды лесозаготовительных комбайнов
Современные харвестеры обладают практически одинаковой конструкцией и набором рабочих узлов. При этом они различаются внешним видом и определенными параметрами. На сегодняшний день ведущие производители используют классификацию харвестеров по следующим критериям.
По массе и диаметру обрабатываемого ствола:
По виду харвестерной головки:
Технические характеристики
Эффективность работы харвестера определяется его исходными параметрами. При выборе такого многофункционального комбайна под конкретные задачи и условия эксплуатации рекомендуем в первую очередь обратить внимание на такие технические характеристики, как:
Преимущества харвестеров
По сравнению с обычной лесозаготовительной техникой харвестеры обладают следующими базовыми преимуществами:
Харвестеры Cat®
Знаменитая компания Caterpillar, один из мировых лидеров по производству спецтехники, создает гусеничные харвестеры с образцовыми показателями надежности и эффективности. Техника прекрасно адаптирована для работы в сложных условиях, легко преодолевает пересеченную местность и выполняет широкий спектр операций по валке и обработке леса. Харвестеры Caterpillar оборудованы многофункциональной рабочей головкой, комфортабельной кабиной, высокоточной системой управления IQAN, мощными двигателями и выносливой ходовой частью.
Популярные модели харвестеров
Американская компания Caterpillar выпускает гусеничные харвестеры Cat 521B и Cat 522B, которые заслуженно считаются эталоном выносливости и стабильности среди лесозаготовительного оборудования. Указанная техника способна выполнять самые сложные задачи, демонстрируя уверенную работу даже в сложных эксплуатационных условиях, например на местности с пересеченным рельефом. Харвестеры Cat также отличаются широкой функциональностью, повышенной комфортабельностью, значительной мощностью при экономичном расходовании топлива.
Они обладают следующими основными характеристиками:
Главное отличие заключается в эксплуатационной массе. Для модели Cat 521B она составляет 26,966 т, для Cat 522B – 31,993 т (без учета головки).
Что такое Харвестер?
Харвестер на лесозаготовке на фото
История создания харвестера
Предшественник харвестера отечественного производства
Управление харвестером
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.
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.
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.
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
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»
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
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.
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.
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.
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.
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.