История создания хаарвестеров. Харвестеры и форвардеры: основные типы, принцип работы, технические характеристики Изучение конструкций и принцип действия харвестера

Харвестеры от бренда «Джон Дир» – это узкоспециализированный вид лесозаготовительной техники.

Являясь производителем с мировым именем, выпускающим широкий модельный ряд сельскохозяйственных машин с 1867 г., компания в качестве главного направления своей деятельности рассматривает именно создание высококачественной, производительной, интеллектуальной техники для обеспечения нужд лесозаготавливающей отрасли.

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.

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.

1270 D и 1470 D

Данная техника предназначается для сплошной и ухаживающей рубки (1270 D) и для валки деревьев повышенной сложности (1470 D).

Отличия

На обе модели устанавливается 6-цилиндровый двигатель John Deere 6090 PowerTech Plus с турбонаддувом, с возможностью вторичного использования выхлопных газов.

Выходная мощность первой машины составляет 160 кВт, второй – 180 Квт.

Силовая установка соответствует стандартам TIER III, регламентирующим низкий уровень токсичности выхлопов.

Моторы машин в обязательном порядке комплектуются особой автоматизированной системой управления оборотами двигателя. Это означает, что при длительном простое харвестерной головки силовой агрегат сбрасывает количество оборотов, а при начале рабочего цикла вновь увеличивает их число.

Таким образом удается осуществлять не только значительную экономию топлива и понижать уровень шума, но и значительно уменьшать эксплуатационные расходы.

Контроль над этими параметрами происходит с помощью системы Timbermatic™ 300, в которую интегрируется FlashCut™ – механизм, отвечающий за высокую точность распиловки, являющийся уникальным среди всего разнообразия подобной техники.

Кроме того, Timbermatic™ 300, функционирующий на основе ПК в среде Windows, помогает оптимизировать работы по распиловке стволов, собирая информацию обо всех параметрах ствола и предлагая наилучшие варианты калибровки.

Существующая беспроводная связь с базой и другими машинами позволяет корректировать рабочий процесс, облегчая разработку маршрутов транспортировки и перехода на новые делянки.

TimberLink™ – дополнительная опция, устанавливаемая на автоматическое программное обеспечение, облегчающая проведение комплексных оценочных мероприятий работы техники.

Теперь профилактические осмотры и диагностирование неполадок стали еще более надежными и оперативными.

Крутящий момент в 1 100 Нм при 1 400 об/мин у харвестера более легкого исполнения уступает этому параметру у машины, предназначаемой для экстремально тяжелых работ и выдающей 1 250 Нм при частоте вращения в 1 400 об/мин.

Такой высокий показатель гарантирует отличную производительность работы даже в самых тяжелых, неблагоприятных условиях, например, на склонах, местностях с неровным рельефом.

Коробка передач, которой оснащаются рассматриваемые модели, является аналогичной для обеих машин и представляет собой гидростатико-механический двухскоростной агрегат.

Максимальная скорость движения у 1270 D составляет 25 км/ч, у 1470 D – 22 км/ч. Тяговое усилие у первого харвестера равно 160 Нм, у второго – 180 Нм, что обеспечивает отличную функциональность данной техники.

Конструкцией машин предусматривается пропорциональное управление углом поворота рамы, составляющим 42°. Контроль осуществляется мини-рычагом.

Вспомогательные и рабочие тормоза описываемых машин характеризуются как многодисковые в масляной ванне, располагающие гидравлическим приводом. Системы парковочной и аварийной остановки являются пружинными.

Надежный гидроманипулятор, расположенный в передней части рамы машин, выполняется в различных вариантах. Так, модель 1270 D может оснащаться стрелой с четырьмя степенями вылета и возможностью наклона на 13° как вперед, так и назад.

Управление может производиться вручную и автоматически. Монтируемый на харвестер 1470 D гидроманипулятор СН 8 выпускается в трех технологических версиях с возможностью наклона вперед на 25°, а назад – на 15°.

Сходства

Особой гордостью разработчиков описываемой техники следует считать комфортную эргономичную кабину. Превосходный обзор, обеспечиваемый панорамными окнами из противоударного стекла, обеспечивает оператору отличную видимость рабочей площадки.

Наличие системы кондиционирования, обогрева, вентиляции обеспечивает здоровый микроклимат внутри кабины, гарантируя превосходные условия даже при продолжительной рабочей сессии.

Жесткое сиденье, удобно расположенные регуляторы и переключатели делают управление столь мощной техникой весьма простым. Кроме того, кабина может поворачиваться в обе стороны на 50° и наклоняться во всех направлениях.

Регулирование большинства функций может производиться как вручную, так и при помощи программного обеспечения системы Timbermatic™ 300.

2154 Д

Машина 2154 Д на гусеничном ходу, совмещающая в себе возможности экскаватора, харвестера и погрузчика, – еще одна уникальная разработка бренда «Джон Дир».

Оснастив данную спецтехнику усиленной стальной крестообразной рамой, поворотной кабиной с увеличенным подшипником, механизмами удаления мусора, производитель добился достижения рекордных показателей производительности.

Этому способствует и возможность установки такого дополнительного оборудования, как кустарниковые грабли, прокладчики дорог и захват гидравлического типа. Поэтому применение данного оборудования весьма оправдано как на лесозаготовительных работах, так и в дорожном строительстве и для реализации погрузочных работ.

Полезная мощность двигателя, устанавливаемая на этот лесопогрузчик, составляет 119 кВт. Особенности силового агрегата гарантируют высокую работоспособность, экономию топлива и соответствие самым строгим нормам экологии.

Армированные стрелы и рукояти, изготавливавшиеся специально с учетом последующей усиленной эксплуатации, выполняются по методу автоматизированной усиленной сварки узлов. Стрела была оснащена дополнительными ограждениями от возможных ударов стволов.

Модель 2154 D отличается простотой ухода и обслуживания, поскольку все конструктивные элементы, подвергаемые частой замене расходных материалов, вынесены в легкодоступные места.

Кабина данного оборудования представляет собой верх эргономичности и удобства. Подъем к рабочему месту осуществляется по специальной лесенке с противоскользящим покрытием.

Внутренняя отделка кабины и наличие в ней систем охлаждения, обогрева, вентиляции делают работу оператора комфортной и лишенной напряжения. К этому перечню стоит прибавить и такие качества, как присутствующая здесь минимизация уровня шума и вибраций во время функционирования машины.

От чего зависит цена?

Стоимость новых моделей рассматриваемой компании серии 1270Е стартует от 22 650 000 рублей, тогда как эта же машина, имеющая в арсенале наработанные моточасы, стоит 12 000 000 рублей.

За б/у харвестеры 1270 D и 1470 D (2006-2007 гг. выпуска) попросят от 8 250 000 рублей, а вот новое оборудование этого типа будет стоить от 17 000 000 рублей. Диапазон цен на технику, представленную на рынке, весьма широк.

Запрашиваемые суммы зависят не только от технического состояния машин и их наработки, года производства, но и от ценовой политики компании, осуществляющей продажу.

Из следующего видео вы узнаете, какими функциями обладает еще одна модификация харвестера от Джон Дир – 1470 E:

Машины: харвестер / форвардер - осуществляют лесозаготовку. В мире существует достаточно много различных способов заготовки леса. Способы заготовки можно разделять по многим классификационным признакам, но обычно разделение основывается на том, в какой форме древесина трелюется на придорожный склад. На этом основании способы лесозаготовки можно разделить на четыре основных:

• сортиментный;
• хлыстовой;
• целыми деревьями;
• щепой.

Из-за ужесточения требований к качеству сырья в целлюлозно-бумажной промышленности дробление древесины в щепу непосредственно на лесосеке применяется почти исключительно при заготовке энергетической древесины.

В таблице 1 дана упрощенная схема того, на какой фазе лесозаготовки выполняются отдельные операции при различных способах заготовки леса. Таблица раскрывает лишь принцип способов. При хлыстовой заготовке и заготовке целыми деревьями на практике имеется огромное число вариантов.

При сортиментном способе дерево валят, обрезают сучья и уже на делянке разделывают на готовые сортименты, которые трелюют в отдельные штабели у дороги. Валка, обрезка сучьев и раскряжевка выполняются либо вручную вальщиком при помощи бензопилы, либо харвестером. Трелевка осуществляется грузовым трактором (форвардером) или при помощи трелевочного трактора. Часто лесоматериалы измеряют в ходе заготовки. С придорожного склада древесина перевозится сортиментами на переработку (роспуск, распиловку или лущение).

Таблица 1. Способы лесозаготовки по фазам работ

При хлыстовом способе дерево валят, сучья обрезают на делянке, а ствол трелюют на придорожной склад, где часто производят раскряжевку на сортименты. Пиловочная часть доставляется неразделанной на завод. Погрузку в машины производят обычно отдельным погрузчиком.

Способ заготовки целыми деревьями отличается от хлыстового тем, что обрезка сучьев выполняется на придорожном складе, иногда даже на перерабатывающем предприятии. Часто для хлыстовой и цельно-древесной заготовки характерны отдельные терминалы. На территориях с крупными цельными массивами лесов (например, Северная Америка, Россия, Китай) иногда считается целесообразным сосредоточить полную или частичную раскряжевку всей заготавливаемой древесины и даже иногда обрезку сучьев на одном терминале, откуда части стволов или сортименты вывозят централизованно на различные перерабатывающие предприятия.

Описанное выше разделение основывается на характере разделки стволов и предположении, что трелевка производится самыми различными способами. Однако способы лесозаготовки можно разделить на основании характера самой трелевки. Тогда можно выделить следующие способы:

• ручная трелевка и переноска;
• трелевка тягловыми животными;
• бульдозер;
• трелевочный трактор;
• грузовой трактор (форвардер);
• лебедка;
• канатная дорога;
• воздушный мост (вертолет, аэростат).

Почти со всеми способами первичной транспортировки связаны описанные выше принципы раскряжевки. Поэтому имеют место сотни различных вариантов заготовки леса.

Хлыстовой способ удобен для заготовки крупных стволов, так как производительность трелевки сильно зависит от размеров стволов. К сильным сторонам хлыстового способа можно отнести и то, что требуемые механизмы по своей технологичности просты и способны работать на более крутых склонах, чем техника сортиментной заготовки. Однако слабой стороной хлыстовой заготовки является то, что она плохо подходит к рубкам прореживания и нуждается в большем количестве механизмов и крупных складов. Сортиментный способ считается несколько более экологичным, чем хлыстовой. Древесина повреждается и загрязняется при самой трелевке меньше. Машины для сортиментной заготовки технически сложнее и дороже, чем машины для хлыстового способа.

Сделаны многочисленные попытки сравнительно оценить экономическую эффективность хлыстового и сортиментного способа заготовки древесины. Четких различий не выявлено. Различия маргинальны и касаются отдельных делянок. Механизированная хлыстовая заготовка весьма эффективна на крупных делянках с коротким расстоянием трелевки. По мере увеличения дальности трелевки эффективность способа быстро снижается.

Выбор того или иного способа отнюдь не всегда объясняется его эффективностью или экономичностью. Структурные и общественные факторы каждой страны в значительной мере влияют на выбор способов заготовки. Самыми существенными из этих факторов являются:

• традиции / культура;
• уровень инфраструктуры / техники;
• доступность и квалифицированность рабочей силы;
• расположение объектов работы;
• структура рабочего времени;
• уровень заготовительных затрат, цены на древесину и их соотношение;
• альтернативы переработки.

Способы лесозаготовки можно классифицировать также на основании уровня механизации работ. При полностью механизированной заготовке все операции механизированы. Но в мировом масштабе преобладающая часть древесины заготавливается с использованием ручного труда. Почти везде, где производятся промышленные заготовки, валка выполняется бензопилами, а для трелевки древесины применяются бесчисленное множество вариантов. В развитых странах трелевка в основном механизирована, в отсталых странах по-прежнему актуальны тягловые животные (верблюды, лошади, слоны, мулы, ослы и т.п.).

История механизированной заготовки весьма красноречива. Механизация начинала свое развитие с отдельных операций (валка, пакетирование, раскряжевка, обрезка сучьев и др.) и перешла уже на уровень двухоперационных машин (валочно-пакетирующие, валочно-трелевочные) и многооперационных машин. К многооперационным машинам относятся в первую очередь процессор и харвестер . Процессор (processor) означает машину или оборудование, не выполняющее валку, но производящее обрезку сучьев и раскряжевку стволов. Харвестер (harvester) валит деревья, обрезает сучья и раскряжевывает стволы. В ряде случаев всю заготовку можно выполнить одной машиной. Эта комбинированная машина, или лесной комбайн (harwarder), способна не только заготовить, но и вывезти заготовленную древесину.

В западных странах заготовительная технология переживает период определенной стабилизации, но в глобальном масштабе набор лесозаготовительных способов пока ещё весьма пёстрый. Ниже представлены типичные и широко распространенные варианты лесозаготовительных цепочек.

1) Скандинавский механизированный способ заготовки леса

Древесина заготавливается с помощью современной техники: Это или harvester / forwarder. Данное звено может применяться как на рубках главного пользования, так и на выборочных рубках.

Рисунок 1. Звено для механизированной сортиментной заготовки состоит из двух машин: харвестер / форвардер

2) Сортиментный способ на основе ручной валки

Деревья валятся и разделываются вальщиками на нужные сортименты прямо на делянке с помощью бензопил, трелевка осуществляется форвардером или трелевочным трактором. Ручная заготовка до сих пор широко распространена во всем мире, сильно различаются только расстояния трелевки. В менее развитых регионах возможно использование тягловых животных (например, лошадей).

3) Способ лесозаготовки с канатной трелевкой (cable yard system)

Деревья валят вручную и хлыстами или их частями
доставляют к дороге по построенной на склоне канатной дороге. Это практически единственный способ заготовки, подходящий для местности с уклоном более 30 %. Канатные дороги широко применяются в гористых регионах Норвегии, Швейцарии, Германии, Японии и на западном побережье США. Таким способом, в зависимости от конкретных условий, можно перемещать разделанные стволы как с обрезанными, так и с необрезанными сучьями.

Рисунок 2. На лесосеках с большими уклонами широко применяются канатные дороги. Самой надежной показала себя дистанционно управляемая система running skyline.

4) Валочно-пакетирующая машина, скиддер и отдельная сучкорезно-раскряжевочная машина

Деревья валят и пакетируют в пачки нужного размера валочно-пакетирующей машиной (feller-buncher). Валочно-пакетирующие машины делятся на два основных типа. У машин типа Drive-to-tree валочная головка установлена спереди непосредственно на каркасе машины. Машины типа Swing-to-tree имеют гусеничную базу и манипулятор с мощной валочно-пакетирующей головкой.
Трелевку обычно производят колесными трелевочными тракторами - скиддерами с захватом (grapple skidder), иногда скиддерами с кониковым зажимным устройством (clambunk skidder), имеющими отдельный манипулятор для его загрузки. У дороги сучья обрезают отдельной сучкорезной машиной (delimber), и в некоторых случаях раскряжевывают тоже отдельной раскряжевочной машиной (slasher). В настоящее время все шире применяется совмещающая эти функции сучкорезно-раскряжевочная машина (delimber-slasher, processor). Хлыстовой или цельнодревесный способ особенно эффективен на крупных делянках с короткой дистанцией трелевки. При большой дистанции трелевки скиддер с кониковым зажимным устройством гораздо эффективнее скиддера с захватом благодаря большей грузоподъемности.

Рисунок 3. Заготовительная цепь цельнодревесного способа включает валочно-пакетирующую машину (feller-buncher) и скиддер с захватом (grapple skidder). Валочно-пакетирующая машина должна стараться делать пачки такого размера, чтобы скиддер мог вывозить их за один прием.

5) Экскаватор с валочной или харвестерной головкой (excavator-harvester)

На гусеничный экскаватор или подобную машину устанавливается харвестерная головка.
Машина работает как процессор у дороги в местах с большим уклоном или как полноценный харвестер на делянке. Несущая гусеничная машина надежна и выгодна, однако уровень повреждений почвы выше, чем у колесных машин. Она не годна для прореживания. Тем не менее, такая машина широко распространяется во многих регионах мира. Преимущество данного способа связано с рентабельностью многоцелевого использования несущей машины. Например, экскаватор можно зимой использовать на лесозаготовке, а в теплое время для производства земляных или лесохозяйственных работ. Ныне лесозаготовительное оборудование также монтируют на гусеничное шасси для создания валочно-пакетирующей машины. Хорошую проходимость такой машине обеспечивает большой дорожный просвет, а удобство - поворачивающаяся кабина.

Рисунок 4. Комбинированный экскаватор - харвестер приобрел в последние годы широкую популярность особенно в развивающихся странах Южной Америки и Азии

6) Способ перемещения древесины экскаватором (shovel-logging)

Данный способ лесозаготовки применяется преимущественно на рубках главного пользования, когда заготовленные вручную бревна или хлысты требуется переместить рядами примерно на 40-70 метров за один прием. На экскаватор устанавливается стрела длиной около 20 метров с захватом специальной конструкции. Эффективность основывается на том, что вращение экскаватора быстрое и он легко управляется оператором. Агрегат позволяет поэтапно переместить всю древесину к дороге или перетаскать ее через труднопроходимые места для дальнейшей трелёвки к дороге, например, трелевочным трактором или форвардером.

Рисунок 5. Перемещение древесины экскаватором с близких к дорогам высокополнотных делянок главного пользования обеспечивает очень высокую производительность.

7) Ручная валка и чокерная трелёвка (cable skidder)

На концах заготовленных вручную хлыстов закрепляют чокеры, которыми с помощью лебедки и основного троса формируют пачки по 3-10 хлыстов, пачки трелюют к дороге. В группе из 2-х человек для повышения эффективности труда можно применять два комплекта чокеров. Второй чокеровщик остается крепить чокеры, пока тракторист трелюет предыдущую пачку к дороге. Снятие чокера у дороги занимает довольно много времени и трактористу приходиться часто останавливаться для правильной сортировки хлыстов по кучам. Обрезка сучьев происходит на пасеке или у дороги, разделка хлыстов на сортименты - у дороги или только на заводе. Этот способ заготовки довольно распространен во всем мире.

Рисунок 6. Традиционный чокерный трелёвочный трактор (cable skidder) остается самым используемым типом лесных машин. С помощью чокеров и троса стволы собирают в пачки, которые трелюют на придорожный склад.

8) Ручная заготовка брёвен и вывозка с помощью животных или бульдозера

Распространенный в развивающихся странах способ заготовки, при котором бензопилами
обрезают только самые ценные части стволов и с помощью тягловых животных или бульдозера трелюют к дороге.

Рисунок 7. Слоны до сих пор широко применяются на лесозаготовках в Азии. Обучение слона перетаскиванию и перекладыванию брёвен продолжается до 20 лет.

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:

• оператор подгоняет харвестер как можно ближе к деревьям, а затем посредством стрелы-манипулятора подводит головку техники вплотную к стволу;
• осуществляется захват дерева сучкорезными ножами и вальцами харвестера, при этом датчики определяют толщину ствола;
• по команде оператора осуществляется срез дерева. Для этого понадобится 1-2 пропила (в зависимости от толщины ствола);
• рабочий блок харвестера автоматически отсоединяется от дерева и поворачивается, что предотвращает его повреждение при падении спиленного ствола;
• срубленное дерево продвигается вальцами вперед, при этом срезаются сучки и ветки со ствола;
• датчики харвестера подают сигнал, когда заканчивается необходимая толщина дерева. На этом участке ствол обрезается;
• подготовленные материалы складываются все сразу либо по пачкам (партиями), после чего осуществляется их погрузка на спецтехнику и транспортировка на технологический участок.

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:

• легкие - малогабаритные харвестеры используются для рубки в целях прореживания лесопарковых зон. Способны валить деревья диаметром 5-40 см;
• средние - универсальные харвестеры, применяемые для широкого спектра лесохозяйственных работ, отлично справляются с валкой деревьев толщиной до 50 см;
• тяжелые - производительные харвестеры, которые предназначены для крупномасштабных лесозаготовительных работ. Легко спиливают деревья диаметром до 60 см;
• сверхтяжелые - мощная и высокоэффективная техника для сложных работ. Способна резать стволы деревьев толщиной более 1 метра.

По типу ходовой:

• колесный харвестер - имеет мощную базу с колесной формулой 4 х 4, 6 х 6 или 8 х 8, дополненную полным приводом и специальными внедорожными покрышками;
• гусеничный харвестер - имеет ходовые колеса и гусеничные цепи с механизмами их натяжения, часто дополняемые цепями противоскольжения.

По виду харвестерной головки:

• комбинированного типа - имеют шарнирно-сочлененную стрелу и удобную телескопическую рукоять (наиболее распространенная разновидность);
• параллельного типа - имеют подъемную стрелу, сделанную в виде параллелограмма и дополненную телескопической рукоятью.

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:

• масса и габариты техники . Указанные параметры подбираются с учетом особенностей местности, на которой предстоит работать. Компактные и легкие модели обладают большей маневренностью, но меньшей устойчивостью на холмистой местности, производительность и грузоподъемность тоже обычно ниже по сравнению с тяжелой техникой;
• тип шасси и размер клиренса . Харвестеры на гусеничном шасси обладают повышенной проходимостью и часто используются на неровной, болотистой местности. Колесные харвестеры более маневренны. Клиренс напрямую влияет на проходимость машин и тоже подбирается с учетом характеристик местности, в которой предстоит работать;
• мощность силовой установки . Для выполнения лесозаготовки на труднодоступных участках и/или пиления крупных деревьев требуются харвестеры с более мощным двигателем;
• вид манипулятора . Данный узел отвечает за подъем и перемещение грузов. Современные харвестеры обычно комплектуются гидравлическими манипуляторами, поскольку механизмы такой конструкции отличаются надежностью и производительностью;
• вылет и угол поворота стрелы . Чем дальше вылетает стрела, тем большую площадь может охватить харвестер. Соответственно, возрастает и производительность техники. Значительный вылет стрелы и большой угол разворота повышают комфортность работы и в горах, на сопках, труднодоступных участках;
• грузоподъемность рабочего органа . Она подбирается с учетом толщины и веса деревьев, которые будут спиливаться посредством харвестера. Чем массивнее стволы, тем выше должна быть грузоподъемность.

Преимущества харвестеров

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

• высокой производительностью . В зависимости от модели, она может составлять 150-300 м 3 леса за смену. В сочетании с форвардером харвестер способен обеспечить заготовку более 60 000 м 3 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.

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:

• полная мощность моделей составляет 226 кВт;
• предельный вылет стрелы - 9,9 м (с учетом головки).

Главное отличие заключается в эксплуатационной массе. Для модели Cat 521B она составляет 26,966 т, для Cat 522B - 31,993 т (без учета головки).

Конструктивные преимущества харвестеров Cat

• Надежная силовая передача. Харвестеры Cat 521B и Cat 522B комплектуются запатентованными двигателями Cat C9 ACERT, которые отвечают требованиям Tier 3. Такие приводы обеспечивают отличную мощность, высокий крутящий момент, сравнительно низкие топливные затраты. Они являются долговечными, исключительно надежными, простыми в обслуживании, а по экологичности отвечают американским стандартам.
• Многофункциональная гидравлика. Харвестеры оснащаются гидравлическими системами с закрытым центром и электронными органами управления, которые можно программировать под конкретные задачи и условия эксплуатации. В состав гидросистемы также входят отдельные насосы для пилы, рабочего оборудования, хода и контуров управления, что повышает удобство и стабильность выполнения технологических операций, задания нужных настроек.
• Наличие системы выравнивания (наклона). Она является единственной системой, которая при наклоне обеспечивает одновременное перемещение в двух направлениях по всей длине хода харвестера. Система выравнивания Cat комплектуется тремя гидравлическими цилиндрами и отличается высоким уровнем надежности, длительным сроком службы.
• Универсальная и надежная ходовая часть. Машины оснащаются новой ходовой частью, имеющей размер D7. Указанное решение обеспечивает надежную эксплуатацию при выполнении лесозаготовки, позволяет проводить работы на различной местности, включая скалистые склоны, болотистые низины.
• Комфортабельная кабина. Она спроектирована специально для лесозаготовительной техники. Кабина харвестеров Cat обеспечивает максимальный в своей отрасли комфорт и защиту оператора, что положительно сказывается на качестве работы. Новая крепежная система ISO уменьшает вибрационные и акустические воздействия. Элементы управления имеют продуманное эргономичное расположение. Кабины прошли испытания в расчете на 120 % массы техники, отвечают стандартам OPS, ROPS, WCB и др.
• Долговечность. Она обусловлена надежной конструкцией харвестеров и тем, что при их производстве используются узлы и детали повышенной прочности, а также наличием защитных элементов. Например, на гусеничных лентах предусмотрены накладки, предотвращающие повреждение ходовой части. Имеются защитные элементы (решетки, ограждения) и других важных узлов, включая радиатор и др.
• Удобное управление. В харвестерах Cat оно осуществляется с помощью электронной системы IQAN. Она позволяет задавать и настраивать множество параметров, данные выводятся на большой монитор.

Прежде чем дерево попадет на обработку, его надо спилить и вывезти из леса. Все чаще для этой тяжелой работы используются «стальные» лесорубы: харвестеры и форвардеры.

Сегодня половина промышленных лесозаготовок в мире выполняется вручную, другая половина - механизированным способом с применением двух методов: доля технологии хлыстовой заготовки составляет около 60%, а сортиментной - около 40%.

Приоритет применения сортиментной технологии и лесозаготовительных машин принадлежит Скандинавским странам и в настоящее время активно внедряется в странах СНГ и Южной Америки. Основу современной полностью механизированной сортиментной технологии составляют харвестеры (валочно-сучкорезно-раскряжевочные машины манипуляторного типа) и форвардеры (самозагружающиеся машины для перевозки сортиментов). К слову, еще в 1984 г. Карельский НИИ лесной промышленности создал первый в СССР комплекс машин для заготовки сортиментов, правда, в то время специалисты отрасли еще не употребляли популярных ныне названий машин - «харвестер», «форвардер».

Лесной комбайн - харвестер - появился не сразу. Он эволюционировал из сучкорезной машины, которая сначала приобрела функцию раскряжевки (разделки) хлыста, а в дальнейшем была «скрещена» с валочной машиной. Первые харвестеры обрабатывали дерево в два этапа: сначала оно захватывалось и срезалось валочной головкой, потом укладывалось в сучкорезно-раскряжевочное устройство (процессор). Причем на некоторых моделях для работы требовалось два оператора: один для управления машиной, второй - процессором!

С целью сокращения времени рабочего цикла почти 40 лет назад был изобретен единый агрегат - харвестерная головка. Он объединил в себе захватный механизм, срезающее устройство для валки и раскряжевки дерева, механизм обрезки сучьев (протаскивающие вальцы и сучкорезные ножи) и механизм замера длин.

Шасси харвестера и форвардера имеют много общего

Компактные маневренные модели идеально подходят для прореживания леса

Для сплошных рубок требуется техника помощнее

Выпускаемые модели делят на классы по диаметру обрабатываемого ствола и собственной массе: легкие (300-600 кг, Ø 5-40 см), средние (700-1000 кг, Ø 5-50 см) и тяжелые (1000-1200 кг, Ø 10-60 см). Первые используют для рубок прореживания, вторые - универсальные, последние - для рубок главного пользования. На рынке есть и более мощные модели массой до 3 500 кг, которым «по зубам» стволы толщиной более метра! Разработкой и изготовлением харвестерных головок сегодня занимаются компании: AFM-Forest, Arbro-Stroke, Caterpillar, Kesla, Komatsu Forest (Valmet), Kone-Ketonen, Lako Forest, Log Max, Logset, Mense RPK, Naarva, Ponsse, Silvatec, SP Maskiner, Tigercat, Waratah и др.

Подавляющее большинство лесных машин является манипуляторными, тем самым удается оградить человека от прямого контакта с тяжелыми и травмоопасными деревьями, хлыстами и сортиментами. Харвестерная головка через ротатор подвешивается к «стальной руке» гидроманипулятора. Широкое распространение получили манипуляторы комбинированного типа (шарнирно-сочлененная стрела с телескопической рукоятью) и параллельного типа (стрела в виде параллелограмма с телескопической рукоятью). Для харвестеров они выпускаются с вылетом до 12 м и грузовым моментом от 80 до 300 кНм. Изготовлением манипуляторов занимаются компании: Cranab, John Deere, Kesla, Loglift, Ponsse, Rottne, Tigercat и др.

Манипуляторы для форвардеров отличаются более скромными параметрами: вылет до 10 м, грузовой момент от 40 до 160 кНм. Вместо харвестерной головки они оборудованы грейферным захватом для погрузки сортиментов. Форвардер работает в связке с харвестером и служит для доставки сортиментов на специальные площадки для перегрузки на автомобильный транспорт. Как правило, плечо перевозки не превышает 1 км. Грузоподъемность наиболее мощных машин составляет 20 т! Грузовой отсек форвардера сформирован кониками и решетчатой передней стенкой, отдельные модели имеют возможность его трансформации с целью увеличения перевозимого объема легковесной топливной древесины.

Универсальный шарнир с двумя степенями свободы

Балансирная тележка - просто и функционально

Современная харвестерная головка умеет многое

Эксплуатация харвестеров и форвардеров проходит в широком диапазоне условий, которые одним словом можно охарактеризовать как тяжелые, что, в свою очередь предъявляет повышенные требования к конструкции машин. Функционально они разные, но конструктивно имеют много общего.

Это внедорожные полноприводные машины с колесной формулой 4х4, 6х6 или 8х8. Собственный вес находится в пределах 8-24 т. Компоновка двухмодульная с шарнирно-сочлененной рамой, вариации расположения энергетического (с двигателем) и технологического (с рабочим оборудованием) модулей самые разнообразные, особенно у харвестеров. В качестве двигателей используются 4-х и 6-цилиндровые дизели с турбонаддувом мощностью 130 – 280 л.с. Для бесступенчатой регулировки и передачи крутящего момента служит механико-гидростатическая трансмиссия, позволяющая реализовывать тяговые усилия до 22 т и мягко адаптироваться к возникающим препятствиям на лесосеке. Два диапазона ее механической коробки передач обеспечивают технологическую скорость 7-10 км/ч и транспортную 25-34 км/ч. Ведущие мосты имеют планетарные колесные редукторы, блокировку дифференциалов, многодисковые гидравлические тормоза.

Балансирные тандемные тележки объединяют задние оси трехосных, а также задние и передние оси четырехосных машин. Их простая и надежная конструкция позволяет успешно преодолевать пни, валуны, канавы. Отличной проходимости способствует и внушительный дорожный просвет (580-800 мм) вкупе с бронированным днищем. Для снижения удельного давления машин на грунт шины, помимо большого диаметра, имеют ширину 600 мм. Также в арсенале имеются цепи противоскольжения и гусеничные ленты.

Все «телодвижения» рабочих органов осуществляются с помощью гидравлики. Гидросистема имеет один или несколько контуров, которые запитываются регулируемыми аксиально-поршневыми насосами, чувствительными к нагрузке. Рабочая жидкость посредством пропорциональных гидрораспределителей с электрогидравлическим управлением направляется к гидроцилиндрам и гидромоторам манипулятора и харвестерной головки. Сохранению экологической обстановки леса способствует использование биологически разлагаемых масел.

Благодаря системе управления, отвечающей за согласованную работу гидравлики, дизельного двигателя и трансмиссии, машина может двигаться даже при работающем манипуляторе и харверстерной головке. В задачу оператора входит наведение головки на дерево, а дальнейшей обработкой заведует бортовой компьютер, определяющий, как использовать хлыст с наибольшей пользой. Настройки для разных пород деревьев позволяют оператору одним нажатием кнопки переключаться с хвойных деревьев на лиственные. Система управления позволяет проводить учет заготовленной древесины по объему и сортиментам. Так что в конце смены не составит большого труда получить подробный отчет о выполненной работе, а отдельные «гурманы» могут даже направить его в офис по электронной почте, не выходя из кабины!

Система выравнивания кабины обеспечивает комфортную работу на косогорах

Цепи и гусеничные ленты дополнительно увеличивают проходимость

Прицепной форвардер - дешево и сердито!

Ну, а кабина современного «лесоруба» только стимулирует на высокую производительность труда. Рабочее место сконструировано с учетом всех нюансов эргономики и пожеланий операторов.

Стали историей многочисленные рычаги, россыпи тумблеров и кругляши аналоговых индикаторов. Им на смену пришли удобные многофункциональные джойстики с минимумом «горячих» клавиш и цветные сенсорные экраны. Прослеживаются тенденции применения поворотных кабин с системой выравнивания крена, что особенно эффективно при работе на косогорах. Кабина может располагаться как на поворотном устройстве вместе с манипулятором, так и отдельно, при этом она поворачивается синхронно за манипулятором. Чтобы голова не шла «кругом» от последних достижений прогресса, а харвестерная головка не «вспахивала» землю, для операторов предусмотрено обучение: сначала на тренажере-симуляторе, потом на реальной машине.

Напоследок перечислим основные фирмы-производители харвестеров и форвардеров: Caterpillar, Gremo, HSM, John Deere, Komatsu Forest (Valmet), Logset, Ponsse, Rottne, Sampo, Silvatec, Sogedep, Tigercat, TimberPro, Амкодор, МТЗ, ЧЕТРА и др.

Рассмотренные выше колесные харвестеры и форвардеры получили наибольшее распространение. Также широко используются тяжелые харвестеры на базе гусеничных шасси экскаваторов и легкие - на базе колесных тракторов. Существует альтернативный вариант - харвардер, объединяющий в себе два типа машин. Сформировался класс самоходных мини-форвардеров и форвардеров прицепного типа. Проходят испытания роботизированные комплексы машин, набирает обороты гибридный привод. Одним словом, семья лесорубов постоянно увеличивается и развивается!

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.

Лесная техника делится на несколько основных типов: форвардеры, сортиментовозы и харвестеры. Ну, а погрузчики, тягачи и манипуляторы — это дополнительные комплектующие, которые еще больше упрощают работу спецтехники.

Итак, что же такое харвестеры?

Харвестеры – это универсальная, многофункциональная машина, которая служит для проведения лесозаготовительных работ и подготовки различного типа сортимента в условиях лесосеки.

Это самоходные машины, которые обладают собственной классификацией. В настоящее время наиболее распространенными марками производителями, являются John Deere, харвестеры Volvo, харвестеры Ponsse, харвестеры Valmet, Timberjack и другие.

К их основным функциям относится: валка деревьев, распилка и обрезка лишних сучьев, процесс раскряжевки лесного массива, а также замер готового сортимента.

Это такие машины, основным рабочим элементом которых является специальная харвестерная головка, которая, собственно, и производит валку лесного массива.

Харвестерная головка состоит из металлической рамы, которая приводится в действие специальными захватными рычагами. А на концах захватных рычагов находятся специальные моторы, которые при приближении к стволу дерева, начинают, непосредственный процесс валки леса.

Действие харвестерной головки может ограничиваться одним или же двумя пропилами. Если ствол дерева не слишком большой, то достаточно одного сплошного пропила, который перережет ствол насквозь, а если, наоборот — диаметр ствола слишком велик для лезвия харвестера, то нужно будет сначала с одной стороны сделать пропил, после чего харвестер должен развернуться и завершить начатое, путем окончательной валки дерева.

Работа на харвестере заключается в серии действий оператора, которая заключается в первичной и вторичной обработке лесного массива. Для начала, необходимо, чтобы манипулятор повалил дерево, после чего оно должно быть перемещено на специальный технологический коридор; данная операция осуществляется с помощью протаскивающего устройства, который протаскивает ствол дерева вперед и специальными ножницами срезает все лишние выступы дерева.

Для чего люди занимаются переоборудованием спецтехники? Ответ на этот вопрос заключается в экономии средств. Очевидно, что если использовать полноценный фирменный харвестер, то затраты на него окупятся через большой промежуток времени; гораздо выгоднее переоборудовать в харвестер одну из специальных землеройных или землеройно — транспортных машин.

Харвестер на базе экскаватора

Если заказчик нуждается в харвастере, обладающим высоким уровнем производительности и который бы смог работать в самых неблагоприятных условиях, то достойной альтернативой покупке полноценного финского харвестера будет служить переоборудование экскаватора в харвестер.

Основным конструктивным элементом харвестера будет служить экскаваторная база, которую нужно будет снабдить необходимыми комплектующими, а именно: заменить экскаваторный ковш на харвестерную головку, установить рычаги и саму систему управления, а также установка контролирующей измерительной системы, которая будет качественно выполнять свои возложенный на нее обязанности и функции.

Процесс переоборудования экскаватора обуславливается, в первую очередь, желанием заказчика сэкономить, довольно большую сумму денег. Разумеется, данный процесс довольно трудоемкий, но выгода, которую, в конце концов, имеет заказчик, вполне ощутима.