Одномашинные комплексы для лесозаготовительных работ

Выбор идеальной пары «харвестер-форвардер» — задача, к которой лесозаготовители подходят с высокой ответственностью, ведь верно подобранные машины — это залог успешной и максимально эффективной работы на деляне. Популярная в скандинавских странах механизированная система заготовки леса, при которой и применяются многоцелевые лесные машины, активно внедряется не только в России, но и в странах СНГ.

Интересное: прежде чем рынок спецтехники в изобилии наводнили харвестеры и форвардеры известных брендов, специалисты Карельского НИИ лесной промышленности в 1984 году разработали первый в Советском Союзе комплекс машин для заготовки сортиментов, и он успешно применялся на лесосеках страны достаточно долгое время.

О том, как подобрать форвардер под конкретную задачу, мы рассказали в прошлой статье, теперь же обратим внимание на его многофункционального брата, которого многие вальщики леса с уважением называют «лесным комбайном».

Так как харвестер предназначен для того, чтобы выполнять сразу несколько задач, включая валку леса, удаление веток, раскряжёвку и т. д., то при выборе машины необходимо обращать внимание на столь важные критерии, как мощность двигателя, производительность и, конечно же, способность техники работать на сложных делянках и различных грунтах.

Не стоит делать выбор, как говорится, «наобум»: прежде необходимо оценить условия, в которых предстоит эксплуатировать машину. В том случае, если лесозаготовительные участки располагаются на приличном расстоянии друг от друга, то оптимальным решением станет колёсный харвестер. Гусеничные аналоги лучше использовать на равнинных местностях. При этом производительность колёсных и гусеничных машин практически не имеет отличий, также некоторые производители предусматривают возможность дополнить модель колёсного харвестера гусеницами.

Немаловажными критериями выбора также являются наличие удобных условий для оператора, оснащение кабины и, что неудивительно, стоимость конкретной машины.

Ниже рассмотрим несколько моделей харвестеров от наиболее популярных на рынке лесной спецтехники производителей, включая такие известные бренды, как Ponsse, John Deere, Komatsu..

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:

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

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 ножей и цепного механизма, подвижные сучкорезные ножи и поперечная цепная пила, четырехвальцовый протяжный и тормозной механизмы.

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.

Харвестер Komatsu 951 2021: гигант на бездорожье

Если вы относите себя к любителям действительно мощной лесозаготовительной техники, то Komatsu 951 2021 — ваш идеальный вариант. Данная модель является одной из самых больших харвестеров в мире. Гигант весом от 22 790 кг оснащён трёхнасосной гидравлической системой, на удивление легко справляется с бездорожьем, что делает его незаменимым помощником при заготовке древесины. За манёвренность харвестера несёт ответственность система портальных тандемов Komatsu Comfort Bogie.

Фото: https://www.komatsuforest.ru Гидравлическая система мощностью 584 л/мин, помимо того, что имеет три насоса, разделена на два контура с отдельными уровнями давления. Оператор может одновременно управлять несколькими функциями манипулятора и харвестерного агрегата, при этом не беспокоясь об утере гидравлической мощности.

Кабина большая, просторная, хорошо звукоизолирована. Сконструирована она на фирменных технологиях эргономики и комфорта. Рабочее пространство внутри удобно организовано (отдельный плюс — большое количество ящиков).

Размеры машины действительно вызывают уважение, поэтому ниже мы, помимо того, чтобы указать мощность двигателя и другие ключевые характеристики, уточним и такие параметры, как длина, ширина и высота.

Колёса: 710/70×34: 3 060 мм

Длина (общая): 8 285 мм

Длина от передней оси до сочленения: 2 300 мм

Длина от сочленения до задней оси: 1 850 мм

Транспортная высота (включая компрессию шин): 3 960 мм

Мощность двигателя: 210 кВт при 1,850 об/мин

Модель манипулятора и вылет стрелы: 270H: 8,7 м, 10,3 м

Тяговое усилие: 222 кН

Харвестерные головки: C124, S132, C144, S172

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:

• легкий тип машин – предназначен для работы в лесопарковой зоне городов, основное назначение – резка сучьев и деревьев диаметром от 50 до 400 мм
• средние машины – универсальный тип машин для валки деревьев диаметром 500 мм.
• тяжелый лесозаготовительный комбайн – выполняет основную работу по валке промышленным способом на участках сплошных вырубок;
• сверхтяжелые харвестеры – используются в качестве основной рабочей техники в реликтовых лесах, где нужен захват стволов в 1 метр и более.

Устройство валочной машины ВМ-4

Первой серийной машиной в СНГ, появившейся на лесосечных работах и способной производить направленную валку деревьев, была гусеничная, узкозахватная валочная машина флангового действия ВМ-4 на базе гусеничного трактора ТТ-4, производства Абаканского машиностроительного завода (РФ). Эта машина позволяла облегчить труд лесозаготовителей, заменяя трудоемкую и травмоопасную операцию механизированной валки на машинную. Фланговые рычажные валочные машины позволяли за один проход осваивать полосу леса шириной до 2,5 м. Они относятся к группе узкозахватных машин.

Валочные машины предназначены для срезания деревьев с корня и сталкивания их в заданном направлении. Машины ВМ-4, ВМ-4А, ВМ-4Б применяются в лесонасаждениях со средним объемом хлыста 0,5 м 3 и более при сплошных рубках на лесосеках, где отсутствует жизнеспособный под­рост или не требуется его сохранять. Для валки деревьев в насаждениях со средним объемом хлыста до 0,3 м 3 выпускается малогабаритная валочная машина ВМ-55.

Машина ВМ-4 (рисунок 5.1) сконструирована на базе гусенич­ного трелевочного трактора ТТ-4. Она состоит из ходовой части 1

базового трактора и навесного технологи­ческого оборудования, установленного на раме трактора, и включает следующие основные узлы: механизм срезания дерева с подвеской2 , механизм направ­ленного повала дерева5 , снегоочиститель, гидросистему, кабину3 и ограждение кабины4 , а в машинах, оснащенных коником – технологический рычаг погрузки комля дерева6 . Валочную машину обслуживает один человек.

– вид машины спереди;б – вид машины сзади:

– ходовая часть;2 – механизм срезания деревьев; 3 – кабина;

4 – ограждение кабины; 5

– механизм повала деревьев;

6 – технологический рычаг; 7

Рисунок 5.1 – Валочная машина ВМ-4

Технологический цикл валки деревьев машиной ВМ-4 складывается из следующих приемов: подъезд машины к дереву, наводка механизма срезания на дерево, наводка валочного ры­чага, спиливание дерева и его сталкивание. При работе машины с перекидыванием, кроме того, выполняется откиды­вание технологического рычага и происходит перекидывание комля дерева через машину. При снежном покрове высотой более 50 см снег расчищают около срезаемых деревьев для заглубления механизма срезания.

Подъезд машины к дереву

выполняется с таким расчетом, чтобы валить дерево в направлении, наиболее удобном для последующей трелевки трактором. Направление подъезда ма­шины определяется заданной технологией работы машины – без перекидывания комля дерева через машину или с перекидыванием.

При работе без перекидывания машина должна подъез­жать параллельно стене леса. В этом случае спиленное дерево падает параллельно стене леса. При работе с перекидыванием машина подходит к дереву с небольшим поворотом (на угол 10–15°) со стороны вырубки. Этот маневр позволяет свалить дерево так, что между его вер­шиной и стоящими деревьями образуется проход шириной 2–3 м.

Механизм срезания дерева с подвеской 2

предназначен для обеспечения беззажим­ного срезания дерева и направленной его валки. Применяются цепные пильные меха­низмы с гидроприводом. Подвеска служит для крепления механизма срезания на машине и ориента­ции последнего относительно спиливаемого дерева.

Механизм срезанияв исходном транспортном положении находится над левой гусеницей. С помощью подве­ски он может быть выдвинут влево на расстояние 1 м и опущен вниз на 1,1 м. С учетом длины пильной шины общая ширина рабочей зоны составляет 2 м. Консольная пила механизма срезания оснащена пильной цепью ПЦУ‑30, которая имеет скорость резания 18,5 м/с, среднюю скорость надвигания 6–8 м/с и ширину пропила 24 мм. Максимальный диаметр срезаемого дерева 120 см.

Пильный механизм подводится к дереву так, чтобы высота пня была наименьшей – не более одной трети диаметра де­рева в месте реза, а при срезании деревьев диаметром до 30 см – не более 10 см. Наведение пильного механизма обычно совме­щается по времени с выдвижением механизма срезания.

К дереву машина подъезжает таким образом, чтобы расстояние между деревом и гусеницей составляло не менее 0,7 м. Механизм срезания вы­двигается с расчетом, чтобы серединой пильной шины сре­залась центральная часть дерева в плоскости спиливания. При этом зазор между корпусом механизма срезания и деревом должен быть не менее 15 см.

Одномашинные комплексы для лесозаготовительных работ

Рациональный выбор системы машин для эффективного проведения лесосечных работ зависит, прежде всего, от принятого технологического процесса, а также от финансовых возможностей предприятия.

Под системой машин понимается совокупность машин и оборудования различного функционального назначения, взаимоувязанных по техническим и технологическим параметрам и предназначенных для последовательного выполнения технологического процесса лесосечных работ. Одной из наиболее эффективных форм организации работы систем машин являются комплексы (комплекты).

Комплекс (комплект) формируется для эффективного функционирования системы машин в конкретных природно-производственных условиях и характеризуется количеством машин каждого типа, последовательностью их расстановки, а также наличием и типом технологических связей между ними.

В настоящее время зарубежные производители предлагают лесозаготовительным предприятиям широкий спектр машин и механизмов для лесосечных работ.

К основным требованиям, предъявляемым к указанной технике, можно отнести:

• соответствие параметров и конструкции машины назначению и условиям применения;
• обеспечение минимальной энергоемкости процессов выполнения технологических операций;
• простоту устройства, прочность и надежность конструкции;
• унификацию и универсальность машин; износостойкость рабочих органов;
• минимальные затраты на обслуживание и ремонт.

Заготовка древесины по одному из технологических процессов сортиментной заготовки древесины, представленных в табл. 1, в настоящее время доминирует в России.

Таблица 1. Технологические процессы лесосечных работ по сортиментной технологии

Группа№ технологического процессаОперации, выполняемые на лесосекеВид трелюемых лесоматериаловОперации, выполняемые на верхнем складе (погрузочном пункте)Вид вывозимых лесоматериаловСортиментная1В-Ос-ФпХР-ПС2В-ФпДОс-Р-ПС3В-Ос-Р-ФпСПС

Условные обозначения: В — валка деревьев; Ос — очистка деревьев от сучьев; Р — раскряжевка; Фп — формирование пакета; П — погрузка на лесовозный транспорт; Д — деревья; Х — хлысты; С — сортименты.

К рабочим операциям основных лесосечных работ по сортиментной заготовке древесины (операции, в результате выполнения которых изменяются размеры, формы и свойства предмета труда) относятся: валка деревьев, очистка от сучьев и раскряжевка. К транспортным операциям (в результате выполнения которых изменяется месторасположение предмета труда) относятся трелевка и погрузка сортиментов на автолесовозы.

Технологический процесс № 1 обычно не рассчитан на использование лесозаготовительных машин. Работы по валке деревьев, очистке их от сучьев и раскряжевке обычно выполняются при помощи бензиномоторных пил. Подобная технология распространена на выборочных рубках, при отсутствии у предприятия высокопроизводительных многооперационных машин, позволяет использовать порубочные остатки для укрепления трелевочных волоков.

Технологический процесс № 2 обычно предусматривает использование комплекса машин, включающего валочно-пакетирующую машину и трелевочный трактор с пачковым захватом (скиддер), на верхнем складе используется сучкорезно-раскряжевочная машина (также называемая процессор). При работе по такому технологическому процессу большая часть кроновой части деревьев (порубочных остатков) концентрируется на площадке верхнего склада, что снижает трудоемкость очистки лесосек и облегчает дальнейшее использование порубочных остатков.

Технологический процесс № 3 являет собой классическую скандинавскую технологию заготовки древесины и в машинном варианте выполняется комплексом, включающим харвестер и форвардер. Один из недостатков работы такого комплекса заключается в том, что он не обеспечивает снижения затрат на сбор лесосечных отходов и их концентрацию на погрузочной площадке. Эти отходы образуются непосредственно на пасеке в деконцентрированном виде. В результате для переработки отходов рубительной машиной их необходимо собирать на лесосеке с применением еще одной машины — подборщика-погрузчика лесосечных отходов.

Отметим, что за рубежом принято делить технологические процессы лесосечных работ по виду трелюемых, а не вывозимых лесоматериалов, т. е. по европейской и американской классификации технологические процессы № 1 и 2 относились бы к хлыстовой технологии заготовки древесины.

При формировании систем машин их основные показатели и параметры определяются природно-производственными условиями, к которым относятся: производственная программа участка, средний размер лесосек и степень их концентрации (расстояние между ними), рельеф местности, крупномерность и породный состав древостоя, наличие жизнеспособного подроста, почвенногрунтовые условия, вид рубок. В свою очередь все эти факторы по отношению к системе машин могут быть отнесены к внутренним и внешним. Внутренние факторы определяются конкретной структурной схемой и организацией ее использования. Внешние факторы обусловлены действием окружающей среды.

К параметрам машин, определяющим структуру и размерность системы, относятся мощность двигателя, грузоподъемность машины, тяговое усилие, давление на грунт, диапазоны рабочих и холостых скоростей, радиус поворота машины, ширина машины, максимальный вылет, грузоподъемность и угол поворота манипулятора, максимальный диаметр обрабатываемого дерева, углы устойчивости машины, продолжительность цикла обработки одного дерева (пачки) и т. д.

Основными параметрами условий применения системы машин являются породный состав древостоя, средний объем хлыста, распределение деревьев по объему (или диаметру), средняя высота и распределение высот деревьев, количество деревьев и запас леса на гектаре, уклон лесосеки, несущая способность почвогрунта, наличие, количество и характер расположения на лесосеке подроста, камней, ветровально-буреломной древесины и т. д. Помимо этого, сюда относятся погодные условия.

Факторами, обусловленными технологическими и эксплуатационными показателями, являются: вид рубки, применяемые схемы разработки лесосек, требуемая производительность. Видом рубки определяются способы выполнения технологических операций, их очередность и задаваемые ограничения, а следовательно, и тип машины.

В зависимости от природно-производственных условий применения системы и вида рубки отдельные из перечисленных факторов будут наиболее важными, а целый ряд может иметь при этом второстепенное значение. Для лесосечных работ наиболее важными факторами являются таксационные характеристики насаждений, почвенно-грунтовые условия, рельеф местности, требования к сохранению подроста, технология работ, способ рубки. Для лесотранспортных работ — объем производства, концентрация лесосечного фонда, расстояние вывозки, рельеф местности, почвенно-грунтовые условия.

При формировании систем машин необходимо увязать между собой набор машин для последовательного выполнения всех технологических операций лесозаготовительного процесса. При этом должны быть согласованы: количество операций, выполняемое каждой машиной, технические, технологические, эксплуатационные и энергетические показатели и параметры машин. Иначе говоря, каждая предыдущая машина должна создавать оптимальные условия для работы всех последующих машин или всего комплекса машин, принимающих участие в производственном процессе лесосечных работ.

Во многих лесных регионах России в освоенных эксплуатационных лесах лесосечный фонд становится все более разрозненным. В результате для освоения годичной лесосеки предприятия вынуждены разрабатывать небольшие по площади, удаленные друг от друга лесосеки, что часто делает невыгодным использование высокопроизводительных машинных комплексов из-за больших временных и материальных затрат на их частые перебазировки с лесосеки на лесосеку.

С точки зрения сервиса, снабжения запчастями и расходными материалами, крайне желательно, чтобы машины в комплексе были одного производителя.

Все эти сложности с принятием оптимального решения по формированию комплекса лесосечных машин во многом снимаются, если обратиться к концепции «одна машина = комплекс», иначе говоря, одномашинного комплекса для заготовки древесины.

Таким примером из старых времен, при заготовке древесины целыми деревьями, может служить валочно-трелевочная машина (ВТМ), если последующая вывозка деревьев производилась при помощи самопогружающихся автолесовозов.

С точки зрения скандинавской технологии заготовки древесины (тех. процесс № 3, табл. 1), в свое время зарубежными разработчиками была предложена концепция харвардеров (иногда их называют форвестерами, а иногда комбимашинами), или, по отечественной классификации, валочно-сучкорезно-раскряжевочно-трелевочных машин (рис. 1 и 2).

Рис. 1. Харвардер Logman 811 C

Рис. 2. Харвардер Pinomaki 856

Однако эти машины большого распространения не получили, в том числе и в России, да и производится (производилось) их не так много. Проблема харвардера, часто представляющего собой форвардер (сортиментоподборщик, по отечественной классификации), оснащенный харвестерной головкой, в том, что для привода харвестерной головки требуется значительно большая мощность (литраж гидросистемы), чем для грейферного захвата форвардера.

В результате машина получается маломощная (рассчитанная на малые диаметры заготавливаемых деревьев, до 40 см) и малопроизводительная. За рубежом они обычно используются на рубках ухода за лесом, но в России машинами рубки ухода практически не выполняются. Если делать харвардер по принципу оснащения харвестера тележкой для сортиментов, то такая машина будет хорошо выполнять валку, обрезку сучьев и раскряжевку, но будет слишком тяжелой и энергоемкой для трелевки. Это связано как минимум с тем, что харвестер имеет много больший объем топливного бака, по сравнению с форвардером.

С точки зрения лесозаготовительного производства в условиях, например, Северо-Западного федерального округа такие машины имеют еще меньшие перспективы для широкого распространения, в связи с крайне сложными почвенно-грунтовыми условиями.

Надо признать, что у лесозаготовительных предприятий России практически нет опыта работы с харвардерами, но зато есть явно выраженное предубеждение, заключающееся в следующих аргументах: во-первых, считается, что харвардер, как более сложная машина, имеет меньшую надежность, во-вторых, что оператору сложнее работать на такой машине, и она требует от него более высокой квалификации, в-третьих, у этих машин меньшая производительность, чем у пары харвестер + форвардер.

Здесь следует отметить, что производительность харвардера безусловно меньше, чем у классической пары машин, в сопоставимых условиях примерно на 40–45 %. Зато оператору харвардера обычно не надо подбирать сортименты с земли, поскольку раскряжевка обычно идет прямо в грузовую тележку. К тому же такие машины и нужны в том случае, когда высокая производительность не требуется, а нужны меньшие капиталовложения.

В данном случае капиталовложения снизятся примерно на 35–40 % в сравнении с приобретением классического комплекса из харвестера и форвардера. С учетом того, что работа операторов как харвестера, так и форвардера имеет свою ярко выраженную специфику, конечно, от оператора харвардера требуется больше навыков и профессионального мастерства, от которых напрямую будет зависеть не только производительность, но и надежность машины.

Производственный опыт, в том числе и использования одномашинных комплексов в России, показывает, что львиная доля поломок лесных машин связана с пресловутым человеческим фактором. В свое время все производители лесных машин из «большой тройки» разработали такие машины. В фирме Джон Дир опытный экземпляр харвардера был испытан, но не был запущен даже в мелкосерийное производство. Фирма Камацу Форест (Валмет) предлагала в России харвардер Valmet 801 combi, но большого успеха в продажах он не получил. Сейчас можно найти объявления о его продажах в России, в разделе б/у техники (рис. 3).

Рис. 3. Харвардер Valmet 801 combi

Компания PONSSE выпускает и успешно продает в России харвардер PONSSE Buffalo Dual (рис. 4) — это 14-тонная машина на базе форвардера PONSSE Buffalo. Ее можно быстро без больших усилий трансформировать в харвестер или форвардер. Пожалуй, на сегодняшний день это единственная марка харвардера, предлагаемая производителями лесных машин в России.

Рис. 4. Харвардер PONSSE Buffalo Dual

Известны еще ряд единичных или мелкосерийных разработок, не нашедших широкого спроса потребителя, который, как известно, решает всё. Например, шведский инженер Кристер Леннартссон на выставке Elmia Wood в 2013 г. представил первый харвардер для рубок главного пользования, имеющий рабочее название The Beauty (Красота), который имел ряд новых решений. В лесу машина валила деревья и обрезала сучья. Раскряжевка была перенесена на верхний склад.

Машина могла выполнять также погрузочные операции (штабелевку, загрузку автолесовозов). Для этого харвестерная головка могла заменяться грейферным захватом. Замена производилась с помощью специальной системы, позволявшей оператору делать это за десять секунд из кабины (рис. 5).

Рис. 5. Харвардер The Beauty

По большому счету на первом технологическом этапе харвардер The Beauty работал как валочно-сучкорезно-трелевочная машина. Это позволяло снизить давление трелевочной системы на почвогрунт за счет трелевки в полупогруженном положении. Но при этом кроновая часть заготовленных деревьев оставалась на лесосеке, что затрудняло ее дальнейшую очистку, а также полезное использование порубочных остатков. Иначе говоря, The Beauty не совсем харвардер, поскольку не производил сортименты у пня, что предусматривается скандинавской технологией заготовки древесины, а работал по цепочке технологического процесса № 1, табл. 1.

Безусловно, теоретически использование ВТМ имеет серьезное преимущество, связанное с отсутствием необходимости в наличии специальной трелевочной техники, когда арендованный лесосечный фонд состоит из небольших разрозненных лесосек. В состав технологического оборудования таких машин входят (рис. 6): гидроманипулятор, на свободном конце которого установлено захватно-срезающее устройство (ЗСУ), и кониковый зажим (коник) для сбора и удержания собираемых деревьев. благодаря наличию гидроманипулятора эти машины с одной технологической стоянки могут собирать несколько деревьев, что уменьшает время, затрачиваемое на переезды машины во время набора пачки.

Рис. 6. Валочно-трелевочная машина ЛП-17: 1 — коник; 2 — гидроманипулятор; 3 — захватно-срезающее устройство

При разработке лесосеки машина проходит по волоку, проходу или образовавшейся вырубке в дальний от погрузочного пункта конец пасеки, разворачивается и, двигаясь вдоль границы леса, приступает к валке деревьев и сбору пачки. На стоянке поочередно срезаются все деревья, находящиеся в зоне действия манипулятора, и перемещаются манипулятором за комлевую часть в коник. При этом выполняются следующие приемы.

С помощью рычагов управления оператор подводит ЗСУ к дереву, производит его зажим и предварительное натяжение. Включается механизм срезания, и дерево отделяется от пня. управляя гидроцилиндрами валки и наклона, оператор валит дерево в нужном направлении, не раскрывая зажимных рычагов захвата. При валке крупного дерева (50 см и более) зажимные рычаги раскрываются и ЗСу отводится от дерева в процессе его падения, как и харвестерная головка.

После приземления вершины комлевая часть дерева снова зажимается. управляя гидроцилиндрами манипулятора, оператор перемещает дерево к машине и укладывает комлевой частью в зажимной коник. Перед укладкой дерева рычаги коника должны быть раскрыты. Если в рабочей зоне действия манипулятора находятся еще деревья, то цикл повторяется. Перед движением машины деревья в конике надежно зажимаются.

Собрав пачку максимально возможного объема, ВТМ доставляет ее на погрузочный пункт. Для разгрузки пачки рычаги коника раскрываются, и машина движется вперед на 2–3 м. После разгрузки пачки весь цикл работы повторяется.

Использование ВТМ позволяет концентрировать большую часть кроны заготавливаемых деревьев на верхнем складе, что облегчает их дальнейшую утилизацию, но для получения сортиментов все равно необходимо использование дополнительной машины — процессора. Очень перспективной представляется технология, разработанная в Петрозаводском государственном университете (ПетрГу) под руководством доктора технических наук, профессора И. Р. шегельмана (Способ выполнения лесосечных работ агрегатной машиной. Патент России № 2426303, МПК: A01G 23/00/ И. Р. шегельман, В. И. Скрыпник, П. В. будник, В. Н. баклагин. Опубл.: 08.2011).

Разработанная учеными ПетрГу технология основывается на использовании валочно-трелевочно-процессорной машины (ВТПМ). Общая схема компоновки ВТПМ заключается в том, что на самоходное шасси устанавливается зажимной коник и манипулятор с харвестерной головкой. При помощи манипулятора и харвестерной головки осуществляется валка деревьев, погрузка их в коник, обрезка сучьев и раскряжевка на погрузочной площадке, или на пасеке, при необходимости. Кроме этого, манипулятор с харвестерной головкой используются для сортировки и штабелевки готовых сортиментов. Зажимной коник позволяет удерживать пачку деревьев на машине. Таким образом, принципиальное отличие компоновки ВТПМ от ВТМ заключается в установке вместо захватно-срезающего устройства харвестерной головки.

Машины такой компоновки производятся сейчас за рубежом (рис. 7). В России их, например, представляет компания Сибтрак машины. Это машины NF160-4R, NF160-6R, NF210-4R, NF210-6R, оснащенные агрегатом Woody 50.

Рис. 7. Валочно-трелевочно-процессорная машина

Валочно-трелевочно-процессорная машина (ВТПМ) предназначена для срезания дерева, трелевки набранной пачки деревьев, обрезки сучьев и раскряжевки на сортименты.

ВТПМ заменяет три машины классического лесозаготовительного комплекса, широко распространенного в Сибири и на Дальнем Востоке, включающего валочно-пакетирующую машину + скиддер + процессор. Но в самом лучшем случае ее производительность будет, при прочих равных условиях, составлять около 30 % от указанного трехмашинного комплекса. Так же как и у харвардера, будут выше требования к квалификации и профессиональному мастерству оператора.

Стоимость машины сопоставима с харвардером. Однако ее преимуществом является то, что она без проблем может работать на сплошных рубках спелых и перестойных насаждений. Давление на почвогрунт, при трелевке такого же объема пачки, как у харвардера, у ВТПМ меньше, за счет полупогруженного положения пачки.

Работа такой машины имеет определенные сходства с работой ВТМ. Схема разработки волока ВТПМ представлена на рис. 8. Машина движется задним ходом вглубь лесосеки до очередного дерева, находящегося на пути следования. Остановив машину, оператор, управляя манипулятором и харвестерной головкой, валит дерево в просвет между растущими деревьями.

Рис. 8. Схема разработки трассы волока ВТПМ: 1 — ВТПМ; 2 — стоящее дерево; 3 — поваленное дерево; 4 — граница волока; 5 — пень

Комлевая часть сваленного дерева смещается к продольной границе волока. За один рейс машина проходит расстояние, достаточное для набора пачки. Двигаясь к верхнему складу, машина на остановках срезает деревья, оставшиеся на трассе волока, и укладывает их комлями в зажимной коник. Одновременно подбирает деревья, сваленные при расчистке пути. Волок прорубается шириной 4–6 м.

При необходимости производить заготовку сортиментов на лесосеках с низкой несущей способностью грунтов, особенно в период избыточного увлажнения, для обеспечения проходимости проезжая часть укрепляется порубочными остатками (сучьями, вершинками хлыстов и др.).

Для укрепления проезжей части волоков может быть использована следующая технологическая схема с использованием ВТПМ (рис. 9). ВТПМ при разработке волока осуществляет обрезку сучьев, укладку получившихся отходов на проезжую часть волока. Хлысты складываются в запас по бокам волока. После окончания разработки машина, двигаясь в обратном направлении, собирает хлысты в коник и транспортирует их на верхний склад, где осуществляет раскряжевку хлыстов, сортировку и штабелевку сортиментов.

Рис. 9. Схема укрепления проезжей части уса с использованием ВТПМ: 1 — ВТПМ; 2 — поваленное дерево; 3 — граница волока; 4 — ветки, сучья и вершины; 5 — стоящее дерево; 6 — пень; 7 — хлысты

Для укрепления лесовозных усов возможен следующий вариант: деревья трелюются машиной к трассе уса и укладываются комлями к усу. ВТПМ, двигаясь по трассе уса, протаскивает деревья, обрезает сучья, раскряжевывает; при этом сучья и вершины деревьев укладываются в покрытие уса, а сортименты укладываются с противоположной стороны дороги.

Применение данной технологии обеспечивает снижение затрат на строительство временных дорог, особенно при дефиците гравийных материалов или значительных расстояниях их подвозки.

На рис. 10 приведена технология разработки лесосеки ВТПМ. При разработке каждой пасеки машина задним ходом заходит вглубь лесосеки и разрабатывает волок (технологический коридор), укладывая деревья по краям, освобождая проезд. Двигаясь в обратном направлении, подбирает и укладывает в коник деревья, находящиеся в пределах доступности с обеих сторон машины. После набора пачки деревьев она трелюется на верхний склад. На верхнем складе машина производит обрезку сучьев, раскряжевку, штабелевку сортиментов.

Рис. 10. Схема разработки лесосеки ВТПМ: 1 — лесовозный ус; 2 — граница пасек; 3 — размеченный волок; 4 — полупасека до рубки; 5 — подрост; 6 — ВТПМ; 7 — разработанный волок; 8 — пень; 9 — поваленное дерево; 10 — разработанная пасека; 11 — щеповоз; 12 — погрузчик; 13 — куча щепы; 14 — штабеля деревьев; 15 — автолесовоз; 16 — штабеля сортиментов; 17 — сучья, вершины, откомлевки; 18 — рубительная машина

При значительных расстояниях трелевки (более 500 м) или при невозможности осуществлять трелевку деревьями в комплексе с ВТПМ при ее работе в режиме валки — трелевки — обрезки сучьев — раскряжевки может работать форвардер (рис. 11).

Рис. 11. Схема разработки лесосеки комплексом машин ВТПМ + форвардер: 1 — лесовозный ус; 2 — погрузочная площадка; 3 — штабеля сортиментов; 4 — форвардер; 5 — перевалочный пункт; 6 — пень; 7 — пасечный волок; 8 — граница разрабатываемой ленты; 9 — ВТПМ; 10 — рубительная машина; 11 — лесосечные отходы; 12 — малоразмерные штабеля; 13 — магистральный волок; 14 — контейнер для щепы

Как показано на рис. 11 , ВТПМ осуществляет разработку ленты и трелевку деревьев на перевалочный пункт, где производит выработку сортиментов и их складирование в малоразмерные штабеля. С перевалочного пункта форвардер осуществляет транспортировку сортиментов на погрузочную площадку. На погрузочной площадке форвардер сортирует и штабелюет сортименты, после чего возвращается на промежуточный склад за новой пачкой сортиментов.

Для производства топливной щепы рубительная машина перерабатывает сконцентрировавшиеся лесосечные отходы на перевалочном пункте. При невозможности заезда щеповоза на перевалочный пункт целесообразно использовать рубительную машину с бункером-накопителем, как показано на рис. 1 . После заполнения бункера-накопителя такая рубительная машина доставляет топливную щепу на погрузочную площадку, где складирует ее в контейнеры.

ВТПМ при необходимости может работать в режиме харвестера, выполняя на лесосеке валку деревьев, обрезку сучьев и раскряжевку на сортименты, работая в комплексе с форвардерами.

В этом случае зажимной коник снимается, для уменьшения массы машины и расхода топлива на ее перемещение, а технология работы сходна с технологией разработки лесосеки харвестером.

Кроме того, ВТПМ может вполне успешно работать как валочно-трелевочно-сучкорезная машина (ВТСМ), если на предприятии принят технологический процесс с отгрузкой хлыстов, что встречается на лесозаготовительных предприятиях Сибири и Дальнего Востока.

ВА́ЛОЧНАЯ МАШИ́НА

• В книжной версии

Том 4. Москва, 2006, стр. 544-545

Скопировать библиографическую ссылку:

ВА́ЛОЧНАЯ МАШИ́НА, ле­со­за­го­то­ви­тель­ная ма­ши­на, пред­на­зна­чен­ная для сре­за­ния и по­ва­ла де­ревь­ев на ле­со­се­ке. В за­ви­си­мо­сти от вы­пол­няе­мых до­пол­нит. опе­ра­ций раз­ли­ча­ют ва­лоч­но-суч­ко­рез­ные, ва­лоч­но-тре­лё­воч­ные, ва­лоч­но-па­ке­ти­рую­щие, ва­лоч­но-суч­ко­рез­но-рас­кря­жё­воч­ные (хар­ве­сте­ры), ва­лоч­но-суч­ко­рез­но-тре­лё­воч­ные ма­ши­ны; по ви­ду дви­жи­те­ля – гу­се­нич­ные, ко­лёс­ные, ша­гаю­щие; по ши­ри­не об­ра­ба­ты­вае­мой по­ло­сы ле­са – уз­ко­за­хват­ные (без гид­рома­ни­пу­ля­то­ра), ши­ро­ко­за­хват­ные (с гид­ро­ма­ни­пу­ля­то­ром); по на­прав­ле­нию дей­ст­вия тех­но­ло­гич. обо­ру­до­ва­ния – флан­го­вые, фрон­таль­ные, пол­но­по­во­рот­ные. В. м. ис­поль­зу­ют­ся при сплош­ных руб­ках ле­са, для про­ре­жи­ва­ния и ухо­да за ним, а так­же при про­кла­ды­ва­нии ЛЭП, строи­тель­ст­ве до­рог. На ле­со­за­готов­ках уз­ко­за­хват­ные В. м. при­ме­ня­ют­ся ред­ко, т. к. в про­цес­се ра­бо­ты им не­об­хо­ди­мо при­бли­жать­ся к ка­ж­до­му де­ре­ву. Ши­ро­кое рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли ва­лоч­но-па­ке­ти­рую­щие ма­ши­ны (ВПМ) ма­ни­пу­ля­тор­но­го ти­па, вы­пол­ня­ющие вал­ку де­ревь­ев на по­ло­се ши­ри­ной до 20 м и при не­об­хо­ди­мо­сти – вы­бо­роч­ную вал­ку, со­хра­няя жиз­не­спо­соб­ный под­рост де­ревь­ев. Та­кие ВПМ от­но­сят­ся к груп­пе ши­ро­ко­за­хват­ных ма­шин и по­зво­ля­ют с од­но­го ра­бо­че­го мес­та спи­ли­вать неск. де­ревь­ев и фор­ми­ро­вать их в пач­ки на зем­ле. Уз­лы ма­ши­ны смон­ти­ро­ва­ны на шас­си тре­лё­воч­но­го трак­то­ра с ис­поль­зо­ва­ни­ем экс­ка­ва­тор­ной плат­фор­мы, ма­ни­пу­ля­то­ра и за­хват­но-сре­заю­ще­го уст­рой­ст­ва (рис.). В. м. ос­на­ща­ют­ся цеп­ным пиль­ным ап­па­ра­том; при за­го­тов­ке тон­ко­мер­ных де­ревь­ев (диа­мет­ром до 30 см) мо­гут при­ме­нять­ся ап­па­ра­ты си­ло­во­го ре­за­ния (ти­па гид­ро­фи­ци­ров. но­жей). Мощ­ность дви­га­те­ля В. м. до 125–165 кВт; вы­лет стре­лы ма­ни­пу­ля­то­ра – до 10 м; макс. диа­метр ство­ла де­ре­ва в мес­те про­пи­ла до 90 см. В. м. с хар­ве­стер­ной го­лов­кой вы­пол­ня­ют вал­ку де­ревь­ев, об­рез­ку сучь­ев, рас­кря­жёв­ку хлы­стов на сор­ти­мен­ты, па­ке­ти­ро­ва­ние вы­пи­лен­ных сор­ти­мен­тов. За­хват­но-сре­заю­щее уст­рой­ст­во ВПМ до­пол­ни­тель­но мо­жет ос­на­щать­ся кор­не­пе­ре­ре­заю­щим уст­рой­ст­вом. Вал­ка де­ревь­ев с кор­нем по­зво­ля­ет мак­си­маль­но ис­поль­зо­вать био­мас­су де­ре­ва и улуч­ша­ет ус­ло­вия под­го­тов­ки поч­вы для по­сле­дую­ще­го ле­со­вос­ста­нов­ле­ния.

Валочные машины и комбайны для очистки древесины

Основные операции по лесозаготовительным работам заключаются в валке леса и последующей очистки древесины от сучье, верхушки и коры. Очистка древесины включает в себя срезание сучьев и верхушки деревьев, а также раскряжевку – удаление коры. Очищенное от сучьев и верхушки дерево называется хлыстами. Дальнейшей операцией лесозаготовительных работ является обмер и сортировка хлыстов. Отсортированная по параметрам древесина называется сортиментом.

Для валки древесины используются валочно-пакетирующие, валочно-трелевочные, валочно-сучкорезно-раскряжевочные машины. Также широкое распространение нашел многофункциональный автоматизированный лесной комбайн – харвестер.

Для обрезки сучьев применяются самоходные сучкорезные машины, а также сучкорезно-раскряжевочные машины. Лесные машины и оборудование для первичной обработки древесины используются на нижних складах лесозаготовительных участков, биржах сырья лесной индустрии, а также на деревообрабатывающих предприятиях.

В некоторых районах, например с горным рельефом или с грунтами низкой несущей способности в процессе валки древесины, обрезке сучьев лесозаготовительные компании используют специальные моторные инструменты.

Перевозка сырья

Транспортировка и вывозка леса объединяет между собой заготовительную функцию в технологическом процессе и складирование с последующей обработкой на сырьевых биржах. Специфические черты груза (бревна, хлысты, круглые сортаменты лесоматериала) определяют необходимость применения подвижного состава специального назначения, что не всегда приводит к использованию полной грузоподъемности.

Перевозка леса обеспечивается по сухопутным дорогам или морскими путями, последний способ распространен в районах, удаленных от железных дорог. При водной транспортировке учитывается способность древесины держаться на воде. Сухопутный транспорт играет роль для недалеких перевозок в районах и областях, выполняет другие задачи.

В зависимости от вида подвижного состава, работающего на лесовозных дорогах, его подразделяют на автомобильный, рельсовый, конный транспорт. Для перевозки используют автомобили МАЗ, КРАЗ, ЗИЛ со сложными составными прицепами. Для вывозки распиленных кусков из нижнего склада часто делают рельсовые пути и в качестве прицепа применяют платформы к дизелю грузоподъемностью до 20 т, а полногабаритные стволы везут в вагонах от 23−25 т.

Валочно-пакетирующая машина

В ходе лесозаготовительного процесса валку деревьев осуществляют механическим способом, например, с помощью валочно-пакетирующей машиной. В основе механизма такой машины находится цепная пила. Валочной машиной называется лесной комбайн, с помощью которого возможно выполнить четыре операции на лесозаготовительной площадке. В настоящее время в лесозаготовительной деятельности широко используются валочно-пакетирующие машины, которая кроме валки деревьев осуществляет также и пакетирование бревен в штабеля.

Конструкция валочно-пакетирующей машины предусматривает спиливание и укладку деревьев по одному, поэтому данный механизм эффективнее применять для крупномеров. В лесозаготовке также используется валочно-пакетирующая машина с прогрессивным механизмом пакетирования деревьев – в основе такой машины лежит дисковая пила и механизм накапливания деревьев в захвате. С помощью эта машины возможно спиливание деревьев диаметром до 52 см.

Лесной комбайн «Валочно-сучкорезно-раскряжевочная машина» снабжен прогрессивным автоматизированным харвестерным оборудованием и автоматизированной системой измерения сортиментов.

Валочно-сучкорезно-раскряжевочная машина, в зависимости от выбранной лесозаготовительной компании технологической схемы используется для получения сортиментов непосредственно у пня. Также возможно получения формирование «хлыстов» или сортиментов на верхнем складе или же вблизи погрузочной площадки.

Валочная машина «Стреловой погрузчик с полноповоротным грейферным захватом» предназначена для погрузки и выгрузки. Также с помощью этой машины возможна укладка древесины в штабеля и последующая сортировка хлыстов и бревен, а также различных видов длинномерных грузов (столбы, прокат, балки, рельсы, трубы и др.).

Существует несколько видов машин, предназначенных для валки леса. Среди них — валочно-пакетирующая машина ЛП-19 (ЛП-19А, ЛП-19Б). Это самоходная машина, разработанная работа на лесозаготовительном участке по хлыстовой технологии древесины, лесозаготовительных работ по хлыстовой технологии заготовки древесины . Ранее Валочно-пакетирующая машина ЛП-19 выпускалась Йошкар-Олинским заводом лесного машиностроения Минстройдормаша. На сегодняшний день ЛП-19 выпускается в городе Йошкар-Ола на

Следующая машина, предназначенная для валки леса – «Валочно-пакетирующая машина с традиционным механизмом срезания и пакетирования деревьев». Принцип механизма — цепная пила. «Валочно-пакетирующая машина с традиционным механизмом срезания и пакетирования деревьев» осуществляет рубку деревьев диаметром до 90 см. Машина укладывает сортименты в пакеты, удобные для последующей транспортировки трелёвочным трактором.

Назначение

По назначению все оборудование можно разделить на 4 основные группы:

• валочное;
• вспомогательное;
• страховочное;
• транспортировочное.

К валочному оборудованию относят все, что так или иначе используют для спиливания, рубки или валки дерева. Чаще всего это различные пилы, как ручные, так и установленные на автомобилях. Кроме того, топоры, а также различная техника, которую используют для валки деревьев.

Квспомогательному оборудованию относят все, что помогает спилить, срубить или завалить дерево. На лесоповалах такую роль играют различные многофункциональные машины, а в городской и сельской местности это:

• лестницы, в том числе раскладные;
• подъемники (вышки);
• краны;
• лебедки;
• веревки.

К страховочному оборудованию относят все то, что защищает арбориста (специалиста по спиливанию и обрезке деревьев) в случае падения, то есть монтажные пояса и альпинистское снаряжение.

К транспортировочному оборудованию относят не только технику, с помощью которой стволы и ветки доставляют к месту утилизации и переработки, но и применяемые арбористами завесы, необходимые для плавного спускания отрезанных элементов дерева.

Харвестер

Лесозаготовительный многофункциональный комбайн – харвестер способен выполнять более четырех видов операций на лесозаготовительном участке. Харвестер не только валит деревья, но и очищает стволы деревьев от сучков и верхушек. Также с помощью харвестера возможна раскряжевка – освобождение древесины от коры. Уникальное отличие харвестера от других видов валочных комбайнов состоит в том, что эта лесозаготовительная машина снабжена компьютером, который установлен в кабине оператора. Поэтому процесс лесозаготовки, который осуществляется с помощью харвестера полностью автоматизирован.

Оператор, который работает на харвестере, не только управляет процессом очистки древесины, но и обеспечивает распределение хлыстов по сортиментам. При этом важно отметить, что компьютерная программа харвестера позволяет автоматизировать процесс замеров, определения сортности и качества хлыстов. Задавая определенные параметра в соответствии с назначением древесины, оператор харвестера формирует сортименты указанных параметров. Более того в компьютерную базу заносится вся информация по объемам поваленных и сортированных деревьев.

Трелевка бревен

Трелевка — это перемещение срезанных стволов из области валки до погрузочного пункта. Лесозаготовочный транспорт и узкоколейные автомобили не могут взять деревья с лесосеки, их следует предварительно собрать с места валки. Транспортная операция отличается от других перемещений тем, что ведется в условиях бездорожья. Так как машины работают на большой территории в короткий период, то подъездные пути и проезды для них не делают. В зависимости от вида транспорта различают способы трелевки:

• тракторами на гусеничном ходу;
• тракторами на колесном ходу;
• канатными устройствами;
• перемещение с помощью вертолетов;
• в редких случаях привлекают лошадей.

В нашей стране основной трелевочной техникой для леса на заготовках выступает трактор на гусеничном ходу. Его применение допускается в гористой местности с крутизной склонов не больше 25˚ при благоприятной погоде, зимой этот показатель уменьшается до 15˚, в других случаях используется канатная установка. Основным требованием к трелевочным агрегатам выступает хорошая проходимость, обеспечивающая работу на участках с валунами, уплотнениями валежника, пнями, болотами и другими препятствиями.