лесосечные работы

60 моделей КХМ. Передовые фирмы изготавливают одновременно в основном по три или четыре модели.

Рис. 4.4 Харвестер Н-14 компании Rottne для выборочных и сплошных рубок

Шасси: 6К6; шарнирно-сочлененная рама; дизель – 168 кВт; гидрообъемная трансмиссия; тяговое усилие 170 кН; скорость движения 0…25 км/ч; габариты машины, мм: длина –12000, ширина – 2890, высота –4000; клиренс – 525 мм; масса – 15990 кг; максимальный диаметр спиливаемого дерева – 600 мм, гидроманипулятор: подъемный момент – 150 кНм, вылет стрелы 12,0 м.

Классификация КХМ по массе, мощности двигателя и диаметру спиливаемого дерева приведена в таблице 4.1. Наибольшее количество моделей по своим параметрам относится ко 2-ой группе (40,4%). Это универсальный класс средних КХМ для выполнения выборочных и сплошных рубок со средним объемом ствола. Наиболее представительными в данной группе являются модели Ergo компании Ponsse, 901.3 компании Valmet, 1070D компании John Deere и Н-14 компании Rottne. Большинство моделей в этом классе имеют повышенную устойчивость и маневренность. Они могут работать в насаждениях с различной сложностью рельефа.

1-ую группу составляют легкие компактные харвестерные машины (31,9%) для проведения практически всех видов рубок ухода, кроме осветления. Ярким представителем этой группы являются модели H-8 компании Rottne и 770D компании John Deere. Имея небольшие размеры, данные машины обладают хорошей габаритной проходимостью и повышенной маневренностью в условиях густых насаждений.

3-ю группу представляют тяжелые КХМ. Их доля составляет 27,7%. Основное предназначение данных машин является выполнение рубок главного пользования в крупномерных древостоях. Они также могут использоваться в среднемерных древостоях, но эффект их применения будет значительно ниже. Наибольший эффект от машин этой группы достигается при крупномасштабных заготовках леса. В этой группе особо выделяются модели H-20 компании Rottne, 1470D компании John Deere и TB-620E компании TirnberPro.Технические характеристики современных моделей КХМ представлены в таблице 4.2.

Большинство машин имеет колесную схему 6К6. Таких моделей КХМ 60,9%. Со схемой 4К4 их 26,1 % и 8К8 –13,0 %. Мощностной диапазон машин данного типа составляет 85…205 кВт. Однако, основное количество машин (70,0 %) имеют двигатели мощностью 125…190 кВт. Масса всех КХМ представлена широким интервалом от 7,0 до 23,5 т. В то же время масса основного количества машин расположена в диапазоне 14,0…21,0 т. Большая масса обеспечивает им надежную устойчивость при валке. Номинальная мощность двигателей, устанавливаемых на КХМ, выше, чем на колесных трелевочных и форвардерных машинах, соответственно в 1,3…1,6 и 1,1…1,4 раза. Это объясняется повышенной энергоемкостью операций, необходимостью одновременного их выполнения и обеспечения высокого качества обработки древесины. Обычно устанавливаются высокомоментные двигатели, позволяющие одновременно выполнять обрезку сучьев и перемещать дерево.

КХМ представлены широким диапазоном максимальных тяговых усилий 70…200 кН. Наименьшее значение данного показателя имеют легкие модели Н-8 компании Rottne и 770D компании John Deere. Наи-

142

большими, значениями обладают тяжелые модели Н-20 компании Rottne и ТВ 620-Е компании TimberPro. Все КХМ имеют два бесступенчатых скоростных режима, которые обеспечиваются гидрообъемной трансмиссией. Это рабочие скорости, изменяющиеся от 0,0 до 8,0…10,0 км/ч и транспортные –от 0,0 до 18,0…27,0 км/ч. Плавное трогание с места без буксования снимает сложности установки машины для валки дерева и обеспечивает сохранение дернового и почвенного покровов.

Таблица 4.2 Технические характеристики харвестерных машин

Общая компоновка КХМ имеет четыре варианта решений. Каждый из них определяется не только колесной схемой, но и, главным образом, расположением относительно друг друга гидроманипулятора, кабины оператора и моторной установки на модулях машины. Характерным признаком для всех вариантов является установка гидроманипулятора по центру технологического модуля, что положительно влияет на устойчивость машины.

Основными чертами 1-го варианта компоновки КХМ является разделение монтажа гидроманипулятора на отдельные платформы установ-

143

ки технологического модуля и совместное размещение кабины и моторной установки на энергетическом модуле. Такие машины выпускаются компаниями Ponsse, Rottne, Tigercat и др. КХМ данного варианта компоновки выпускаются с колесными схемами 4К4, 6К6 и 8К8.

Ко 2-му компоновочному варианту отнесены КХМ с совместным расположением гидроманипулятора и кабины оператора на технологическом модуле, но имеющие отдельные установочные платформы. Энергетический модуль у этих машин занимает только моторная установка. Модели КХМ данной компоновки производят компании John Deere, Logset и др. Они имеют колесную схему 4К4, 6К6 и 8К8.

3-ий компоновочный вариант похож на 2-ой, но в нем гидроманипулятор и кабина оператора располагаются совместно на одной установочной платформе. Производителями машин данной компоновки являются компании Valmet, Caterpillar и ECO LOG. Они имеют колесные схемы 4К4 и 6К6.

К 4-му варианту компоновки следует отнести модель машины ТВ620-Е компании Timber Pro с колесной схемой 6К6. В данной машине гидроманипулятор, кабина и моторная установка объединены в единый блок, который расположен на энерготехнологическом модуле. Второй модуль является активно-приводным.

Почти все кабины КХМ среднего и тяжелого классов установлены на поворотных платформах. На харвестерах, имеющих раздельные платформы установки кабины и гидроманипулятора, кабины автоматически разворачиваются и постепенно следуют за поворотом манипулятора. При установке кабины и гидроманипулятора на одной платформе они поворачиваются вместе. У большинства машин данных классов кабины автоматически выравниваются при работе в сложных условиях рельефа. Данные свойства открывают оператору отличный круговой обзор рабочей зоны машины.

Платформы кабин КХМ легкого класса неподвижны. Оператор осуществляет обзор рабочей зоны с помощью поворотного кресла.

Ширина стандартных шин у КХМ составляет 600 или 700 мм. Исключение составляет модель TВ620E компании TimberPro, у которых шины шириной 750 мм. Современные КФМ имеют широкий диапазон давления на почво-грунт – 42,5…87,5 кПа. Наименьшее давление у 8-и колесного харвестера Н09 компании Tigercat, наибольшее – у 4-х колесного харвестера 570 компании Caterpillar. Значения давления колес на опорную поверхность получены с использованием методики канадского лесотехнического научно-исследовательского института (FERIK), в соответствии с которой определение данного показателя производится расчетным путем при условном заглублении колес на 70…100 мм. Несмотря на условность получения значений, методика позволяет делать сравни-

144

тельную оценку машин по данному показателю, ставя их в равные условия.

Большинство КХМ имеют шарнирно-сочлененные или параллельные манипуляторы с телескопическими удлинителями, редко – телескопические. Крупные компании оборудуют свои машины манипуляторами собственного производства (Ponsse, John Deere, Rottne и др.). Широкое распространение нашли манипуляторы фирм Loglift, Cranab и Foresteri, специализирующихся на производстве данной продукции. Манипуляторы выполняются с широкими параметрическими рядами по грузоподъемности и вылету стрелы. Грузоподъемность харвестерных манипуляторов колеблется от 70 до 190 кН. Общий диапазон максимальной длины вылета стрелы составляет 6000…11800 мм. Рабочий вылет изменяется за счёт телескопического хода удлинителей стрелы. Угол поворота стрелы колеблется от 220 до 380 градусов. У большинства манипуляторов КХМ стойка имеет продольный наклон. Угол наклона ее составляет вперёд до 30 и назад до 15 градусов.

Минимальные значения подъёмного момента и вылета стрелы принадлежат манипуляторам лёгких харвестерных машин 770D компании John Deere и H-8 компании Rottne. Максимальные значения – тяжелым КХМ 1470D (John Deere), 941.1 (Valmet), Н-20 (Rottne) и др.

Харвестерные головки являются самым ответственным механизмом на начальной стадии лесозаготовительных работ. Они обеспечивают валку деревьев, обрезку сучьев и раскряжевку стволов на сортименты. Современные головки имеют высокую производительность и качество работы, технологическую и техническую надежность. В первую очередь данные свойства обеспечиваются обоснованным выбором рациональной кинематики движения рабочих органов, подбором материалов и высокой точностью изготовления.

По толщине спиливаемого дерева и своей массе модели головок подразделяют на 4-и группы: легкие (массой 300…600 кг) для прореживания древостоев с толщиной ствола до 40 см; средние (700…1000 кг) имеют общее назначение для работы со стволами толщиной до 50 см; тяжелые (1100… 1500 кг) для рубок главного пользования со стволами до 60 см; сверхтяжелые (массой более 2000 кг) для работы с деревьями толщиной свыше 80 см.

Наряду с головками, которые обрабатывают только единичные деревья, в последние годы применяются головки с накопителем нескольких стволов. Срезающим органом у них являются мощное лезвие или дисковая пила.

Ряд головок имеют дополнительную верхнюю пилу для удаления дефектов ствола, двойных вершин, больших ветвей и т.п. Наибольшее применение нашли головки с 4-мя или 5-ю ножами для обрезки сучьев.

145

При этом один из ножей зафиксирован неподвижно. Подача деревьев на обрезку сучьев осуществляется роликами и, реже, гусеницами. На некоторых головках применяются подающие механизмы дискретного действия. При увеличении нагрузки автоматически повышается сила протяжки деревьев.

Харвестерные головки управляются высокочувствительными ми- ни-джойстиками. С помощью компьютеризованных систем контролируется гидравлика, измеряется длина и диаметр сортиментов. Система позволяет раскраивать стволы деревьев с учетом их породы и диаметров.

4.1.3. Колесные форвардерные машины

Большинство моделей КФМ имеют двухмодульную компоновку. Энергетический и технологический модули шарнирно соединены между собой. Характерная компоновка современных форвардеров представлена на рис.4.5 На энергетическом модуле, так же как и у КХМ, установлена моторная установка машины, а на технологическом – гидроманипулятор с подвешенным захватом для погрузки и разгрузки древесины и грузовой отсек для транспортировки. Форвардеры обычно работают совместно с харвестерами, но довольно часто они применяются в технологическом процессе с вальщиком.

На основании классификации КФМ, приведенной в таблице 4.3, наибольшее количество моделей КФМ сосредоточено в группе средних машин (46 %). Модели 2-ой группы являются универсальными машинами. Они с успехом работают как на рубках прореживания, так и на рубках главного пользования. Среди них следует выделить модели компаний John Deere 1110D и 1410D, Rottne Solid F12S и Solid F14, Valmet 860.1, Ponsse Wisent и Bison, Logset 6F. КФМ данной группы имеют грузоподъемность от 12000 до 16000 кг. Их максимальные тяговые усилия достигают 130…180 кН.

Класс легких машин составляет 36 %. В основном данные КФМ предназначены для проведения всех видов прореживания. Они могут использоваться также на сплошных малообъмных рубках древостоев с небольшим объемом ствола. Наибольший интерес здесь представляют модели Cazelle компании Ponsse, 1010D компании John Deere, 830.1 компании Valmet и 554B компании ECO LOG. Грузоподъемность КФМ этого класса составляет 9000…12000 кг, максимальное тяговое усилие – 120…150 кН.

В группе тяжелых машин, предназначенных для работы на сплошных рубках, сосредоточено 18 % моделей КФМ. Это дорогие машины высокой грузоподъемности, которые применяются на широкомасштабных рубках главного пользования. При минимальном количестве рейсов

146

они выполняют производственную программу по трелевке древесины с лесосеки. Наибольшую эффективность применения имеют модели Buffalo King компании Ponsse, 1710D компании John Deere, 890.2 компании Valmet и TF820-E компании Timber Pro. Диапазон изменения грузоподъемности машин данной группы составляет 16000…21000 кг. Они развивают максимальное тяговое усилие 180…230 кН.

Технические характеристики современных моделей КФМ представлены в таблице 4.4. Трансмиссия данного типа машин позволяет начинать скоростной режим плавно с нулевого значения и развивать его при движении по лесосеке до 7…10 км/ч и по дорогам общего назначения – до 20…30 км/ч. КФМ имеют три варианта компоновки машин. Компоновочные решения отличаются местом расположения манипулятора. Наибольшее распространение получили машины с расположением манипулятора на технологическом модуле впереди грузового отсека. На некоторых машинах манипулятор устанавливается на энергетическом модуле сразу за кабиной.

Рис. 4.4 Колесная форвардерная машина Solid F14 фирмы Rottne для проведения рубок главного пользования.

шасси: 8К8, две тандемных тележки, шарнирно-сочлененные рамы; дизель 137 кВт; тра-нсмиссия гидрообъемная; тяговое усилие 168 кН; скорость движения 0…25 км/ч; габариты, мм: длина – 9650, ширина – 2750, высота – 3730; клиренс –. 610 мм; масса 17400 кг; грузоподъемность 14000 кг; манипулятор: подъемный момент 80 кНм, вылет стрелы 7,1 м

147

Таблица 4.4 Технические характеристики колесных форвардерных машин

Высота дорожного просвета у современных КФМ составляет 560…735 мм. Меньшие значения имеют легкие модели машин Solid F9-6 компании Rottne и 810D компании John Deere. Максимальные значения этого параметра отмечаются у тяжелых машин Buffalo King компании Ponsse, 1710D компании John Deere, 890.2 компании Valmet и др. Диапазон изменения просвета большинства машин составляет 600…680 мм.

Ширина стандартных шин у КФМ с колесной схемой 6К6 равняется 600 или 700 мм, у машин с 8К8 –только 600 мм. Современные КФМ имеют широкий диапазон давления на почво-грунт, который составляет 28,7…62,6 кПа. Наименьшие значения давления имеют легкие 8-ми колесные машины. Это Solid F9-6 компании Rottne и 830.1 компании Valmet. Наибольшее давление на почво-грунт оказывают модели TF820-E компании TimberPro и 1014 компании Tigercat. При полной загрузке грузового отсека давление у всех машин возрастает в 1,8…2,2 раза. Благоприятно сказывается на снижении давления использование шин более широких размеров. В качестве альтернативы предлагаются шины шириной 700 или 750 мм.

Хорошие ездовые качества КФМ в сложных условиях бездорожья и на дорогах с различным покрытием поддерживает комплексная система управления, микропроцессор которой контролирует и управляет гидронасосом и двигателем. Точное и полное автоматическое регулирование позволяет получить максимальное тяговое усилие даже при низкой частоте вращения коленчатого вала двигателя, а также создать благоприятные ездовые качества машины, легко и ровно преодолевая подъемы и спуски. При движении по дороге процессор автоматически меняет режим работы трансмиссии на более плавный и динамичный. Все это происходит при плавном трогании с места машины и мягкой ее остановки.

Форвардеры последних поколений устойчивые и хорошо сбалансированны. Данные эксплуатационные свойства обеспечиваются за счет рационального расположения шарнирного соединения рамы и их конструктивного совершенства. Благодаря хорошей уравновешенности КФМ, на них можно безопасно двигаться с полной нагрузкой как на пересе-

149

ченной местности, так и на тяжелых почво-грунтах. Когда оператор останавливает машину, тормоз шарнирного сочленения полурам автоматически приводится в действие, что обеспечивает ее устойчивость во время погрузки и разгрузки. Это особенно важно при работе на склонах. Благоприятно сказывается на устойчивости и маневренности машины применение балансирных тандемных тележек, равномерно распределяющих нагрузку по колесам.

Для обеспечения грузоподъемности, проходимости, маневренности, устойчивости, высокой надежности и ограничения влияния на окружающую среду ходовая система КФМ выполнена в 6-ти или 8-ми колесном варианте. Для упрощения конструкции балансирные тележки имеют одинаковые размеры колес, что позволяет комбинировать их с различной длиной задней части рамы в зависимости от целей и назначения машины и снижать расположение центра тяжести грузовой платформы. Кроме того, равноплечие балансирные тележки обеспечивают минимальный размах поперечно-угловых колебаний обеих полурам при преодолении пороговых препятствий, что является очень важным при движении КФМ с возом древесины.

На большинстве машин с колесной схемой 6К6, как правило, применяются разные размеры передних и задних колес. Увеличенный диаметр передних колес снижает их бульдозерное действие, уменьшает сопротивление качению, уменьшает уплотнение почвы, способствует преодолению больших по величине пороговых препятствий. Передние колеса, взаимодействуя с почвой, уплотняют ее, облегчая этим движение последующих за ними колес.

При многократных проходах КФМ по одному следу решающее значение на глубину колеи оказывает максимальная нагрузка на колесо. Перегрузка задних колес при движении с возом неизбежно вызывает увеличение глубины колеи. Максимальное число проходов будет обеспечиваться, если нагрузка будет равномерно распределена по осям, чего проще добиться при работе 8-ми колесной машины. По данным компании John Deere распределение нагрузки между передней и задней тележками форвардера 810D при полной его загрузке составляет соответственно 41 и 59 %.

Для повышения проходимости 8-и колесных форвардеров на почвах с низкой несущей способностью компания Ponsse установила третью пару колес за тележкой технологического модуля с применением гусениц на обоих модулях (рисунок 4.6). Создание КФМ с колесной схемой 10К8 позволило снизить давление на почву и, тем самым, повысить его грузоподъемность. В результате уменьшается количество рейсов, повышается производительность, снижается расход топлива.

150