лесосечные работы

HITACHI, Caterpillar, Volvo и др. Технические характеристики некоторых валочно-пакетирующих и харвестерных машин приведены в таблице 4.15. Две из них представлены на рис. 4.21 и 4.22.

Компоновка машин данного типа имеет экскаваторное построение. Единый блок, состоящий из кабины оператора, моторной установки и манипулятора, установлен на поворотной платформе по центру шасси. Платформа имеет непрерывное вращение, обеспечивая рабочую зону манипулятора вокруг машины на 360º. Компоновочное построение блока постоянно дает возможность оператору иметь перед собой рабочую зону.

Поворотный привод вращения платформы осуществляется одним или двумя (у тяжелых машин) аксиально-поршневыми гидромоторами и планетарными редукторами, которые способны создавать увеличенный крутящий момент. Платформа вращается на упорном подшипнике, диаметр которого достигает 1,2 м. Частота поворота составляет 4…7 мин-1.

Платформа опирается на раму единой сварной конструкции, которая соединена с двумя ходовыми тележками. Тележки имеют усиленную защиту и создают высокий дорожный просвет 590…820 мм. Угол въезда тележек обеспечивает плавное перемещение через большинство препятствий. Привод гусениц осуществляется многоступенчатыми редукторами и регулируемыми аксиально-поршневыми гидромоторами с направлением вращения в обе стороны.

Стандартная ширина башмаков гусеничных лент 610 мм с одинарным или двойным грунтозацепом. При данном размере башмаков общий диапазон давления машин на почво-грунт составляет 41,7…73,4 кПа. Для снижения давления возможна установка башмаков шириной 710, 760 и 915 мм.

Для работы на склонах ряд моделей оборудованы 4-х сторонней системой выравнивания кабины. Она обеспечивает отклонение кабины вперед на 27º, назад 7…10º и в боковом направлении 20º. Система выравнивания благоприятно сказывается на эргономике работы оператора и устойчивости машины.

Все машины обеспечены надежной гидравлической системой с обратной связью по нагрузке. Управляемая комплексной компьютеризованной системой, она приводит в движение все компоненты. При более чем одной функции, поток масла плавно и пропорционально распределяется между ними. Приоритет при этом отдается ЗСУ или харвестерной головке.

У ВПМ максимальный вылет стрелы гидроманипулятора состовляет 7100…8600 мм, у ГХМ - 8100…10750 мм. Увеличение вылета стрелы ГХМ достигается постановкой на манипулятор телескопических удлинителей.

181

Технологическое оборудование на свои машины фирмыпроизводители устанавливают обычно собственного производства. Это прежде всего манипуляторы и ЗСУ. ЗСУ предназначены для валки деревьев диаметром до 700 мм и имеют площадь накопителя 0.38...0.50 м2. Технические характеристики наиболее применяемых ЗСУ в таблице 4.16.

Характерными конструктивными особенностями ЗСУ является широкое раскрытие захватов, что обеспечивает быстрое и легкое их позиционирование. Все ЗСУ имеют узел бокового наклона в пределах ± 15º с мощными гидроцилиндрами, которые дают возможность контролировать работу с высокими и тяжелыми деревьями. Высокие центральные стойки ЗСУ способствуют надежному удержанию высоких деревьев без риска поломки ствола.

Таблица 4.15 Техническая характеристика харвестерных и валочно-пакетирующих гу-

сеничных машин

Рис. 4.20 – Гусеничный харвестер HL830 компании Tigercat

183

Рис. 4.21 – Гусеничная валочно-пакетирующая машина 950 компании John Deere

Распространены ЗСУ с боковым поворотом по 110º в каждую сторону. Они позволяют оператору выполнять валку большого количества деревьев из одной позиции, создавать пачки увеличенного объема и выполнять укладку пачек с двух лент на один маршрут трелевочной машины за счет чего расстояние передвижения машин уменьшается. Количество пачек на одну пасеку сокращается. Трелевочная машина берет полный груз из одной пачки вместо 2-х или 3-х малых пачек. Время цикла сокращается. При этом уменьшается негативное влияние на почвенный слой и сохраняется подрост.

На всех моделях установлена система комплексного управления. Практически она управляет всеми функциями машины давая возможность оператору сконцентрироваться на работе и тратить меньше усилий на управление. Система обеспечивает полный контроль над двигателем, гидросистемой, функциямипередвижения, поворота и управления стрелой. При этом она непрерывно отслеживает жизненно важные функции машины и информирует оператора звуковым и визуальным предупреждениями о состоянии ответственных систем и компонентов с целью принятия немедленных действий для предупреждения дорогостоящего простоя. Возможности диагностики включают регистрацию ошибок, чтобы облегчить поиск и устранение неисправностей. Кроме того, сохраняются данные о наработке отдельных систем и механизмов.

Таблица 4.16 Технические характеристики валочных головок

4.3.4. Трелевочные машины на базе промышленных тракторов

На лесозаготовках Северной Америки широко распространены промышленные гусеничные тракторы с чокерным и бесчокерным обору-

184

дованием. Наибольшее распространение имеют тракторы компании Caterpillar. Техническая характеристика гусеничных лесопромышленных тракторов (ГЛПТ) этой компании представлены в таблице 4.17. Один из них представлен на рис. 4.22.

Тракторы имеют движители с треугольным обводом гусеничной ленты. Рамы гусеничных тележек удлинены в сторону тыловой части, что обеспечивает надёжную устойчивость трактора при подтягивании пачек деревьев лебёдкой и при их трелёвке, так как центр тяжести смещен ближе к передней части машины. Варианты тракторов с широкими башмаками (до 760 мм) и с большой длиной гусеничной ленты значительно увеличивают их опорную поверхность. Такое конструктивное оформление ходовой части даёт возможность трактору работать в сложных природно-производственных условиях (заболоченные лесосеки, участки с глубоким снежным покровом и т.д.)

Тракторы, имея достаточно широкую колею и удлиненную опорную поверхность, способны уверенно работать поперёк склонов. Удлиненные назад рамы гусеничных тележек позволяют значительно повысить сцепные качества трактора при больших нагрузках и дают возможность трелевать деревья вверх по склону. Дорожный просвет от 530 до 710 мм, гладкая броня днища без раскосов создают минимальный риск зацепления трактора за пни, скальные выступы и преодолевать завалы. Всё это уменьшает потребность в маневрировании с одновременным сокращением продолжительности технологического цикла. На лесопромышленных тракторах этого семейства установлены дизельные двигатели различных модификаций. Эти тракторы имеют гидромеханическую трансмиссию. Одноступенчатый гидротрансформатор соединяется непосредственно с двигателем. Коробка передач планетарного типа переключается под нагрузкой. Особый клапан быстро переключает скорость и направление движения. Управление движением тракторов Caterpillar обеспечивается многодисковыми муфтами и тормозами, которые охлаждаются маслом. Они имеют гидравлический привод.

В чокерном варианте тракторы оснащаются лебёдками с большим тяговым усилием. Они управляются одним рычагом, что улучшает эргономику работы оператора. Лебёдки имеют специальные выводные устройства для каната и направляющие ролики.

На тракторах D5H установлена дугообразная рама для подвешивания пачкового захвата. Рама пригодна для установки различных захватов с диапазоном раскрытия челюстей 1830…2540 мм. Все функции управления захватом выполняются одним рычагом. На тракторах моделей D4H TSK и 527 пачковые захваты подвешены на поворотных стрелах. Благодаря большому вылету и возможности поворота стрелы на угол 70°

185

влево и вправо трактор может формировать пачки из отдельных деревьев.

Все гусеничные лесопромышленные тракторы оснащены стандартным отвалом для производства бульдозерных работ. С их помощью трактор может производить не только расчистку лесных площадей, но и выполнять все виды перемещения грунта начиная от грубых начальных работ и кончая его нивелированием. Управление отвалом полностью гидрофицировано.

Таблица 4.17 Технические характеристики гусеничных трелёвочных тракторов компа-

нии Caterpillar

186

Рис. 4. 22 – Гусеничный трелёвочный трактор D5H с пачковым захватом компании Caterpillar

Гидравлическое управление технологическим оборудованием имеет чувствительную реакцию к нагрузке. Насос переменной производительности воспринимает нагрузку навесного оборудования и соответствующим образом автоматически регулирует поток жидкости.

Конструкции для защиты оператора при опрокидывании трактора (ROPS) и от падающих тяжёлых предметов (FOPS), которые устанавливаются на лесопромышленных трелёвщиках Caterpillar, удовлетворяют всем требованиям, предъявляемых нормами SAE и NSO.

Конструкция кабины тракторов обеспечивает комфортные условия работы оператора. С рабочего места оператор имеет отличный обзор зоны отвала и пространства позади машины. Установлено полностью регулируемое пятипозиционное кресло.

Электронная система контроля непрерывно отслеживает основные функции машины и подает оператору предупредительные сигналы трёх типов: звуковой, визуальный или комбинированный.

Данные тракторы обладают лёгкостью проведения технических уходов и ремонтов. Модульная конструкция силовой передачи ускоряет ремонт. Снятие отдельных узлов или механизмов производится без потери времени на демонтаж соседних компонентов. Проверка узлов до их сборки или после ремонта обеспечивает им качество экспплуатации.

187

4.4. Шагающие харвестерные машины

Снижение техногенной нагрузки на лесную среду при лесозаготовительных работах является одним из приоритетных направлений при создании лесных машин. Особое внимание уделяется разработке новых типов ходовых систем. На уровне экспериментальных работ компанией Timberjack (ныне John Deere) совместно с компанией Plustech разработан харвестер с шагающим движителем (рисунок 4.23). Для проведения экспериментальных работ изготовлено две машины.

В сравнении с применяемыми в настоящее время колесными и гусеничными ходовыми системами шагающий движитель воздействует на поверхность не сплошной лентой, а строчно пятнами, что значительно сокращает площадь воздействия машины на почву (рис. 4.24). При этом не происходит ее сдирания грунтозацепами, особенно срезания при повороте гусеничной машины. Ноги шагающей машины при ее движении поднимаются над почвой и опускаются на нее, обеспечивая машине поворот в любом направлении (рисунок 4.25). Важным достоинством данного движителя является полное отсутствие его буксования.

Рис. 4.23 – Шагающий харвестер компании Timberjack (ныне John Deere)

Сбалансированная кинематика движения шести ног обеспечивает машине высокую устойчивость и проходимость. Основание остова машины, ее кабины и гидроманипулятора постоянно остаются в горизонтальном положении. Высота просвета под днищем машины может изменяется в диапазоне 0,2…1,2 м, что дает возможность уверенно преодоле-

188

вать препятствия различной сложности и перемещаться по склонам. К достоинству шагающей машины следует отнести отсутствие сил сопротивления от перекатывания, которые возникают при движении колесной и гусеничной технике.

Рисунок 4.24 – Распределение уплотнения почвы под движителями колесной (а) и шагающей (б) машин

Рис. 4.25 – Возможные направления движения шагающей (а),колесной (б) и гусеничной (в) машин

Проведенные эксперименты показали высокую экологическую приспособляемость шагающей машины к ведению лесозаготовительных работ в сложных природно-производственных условиях. Основным недостатком машины является ее тихоходность, что отразилось на весьма низкой производительности. Это отрицательно сказалось на возможности применения шагающих машин в эксплуатации.

4.5. Лесосечные машины последнего поколения

Основные требования, предъявляемые потребителями к лесозаготовительной технике, заключаются в их простоте и надежности, легкости

189

в обслуживании и эксплуатации и главное – в высокой производительности при универсальной пригодности к выполнению различных видов работ. Данные требования вошли в основу принципов оптимального проектирования мобильных лесосечных машин американской компании Timber Pro. Достижение эффективности использования техники предусматривается решением широкого комплекса задач по интенсификации ее применения за счет создания универсальных машин для выполнения работ по заготовке леса. Такой подход обеспечивает снижение количественного состава парка лесозаготовительных машин предприятия и улучшает его структуру, а также благоприятно сказывается на его обслуживании и содержании в процессе эксплуатации.

Специалистами компании был создан блок, состоящий из кабины оператора, моторной установки и манипулятора с оригинальной стрелой. Блок представляет собой единый модуль, установленный на общей платформе. Он явился основой создания семейства лесозаготовительной техники различных типов. В результате были разработаны модели машин для заготовки леса деревьями, хлыстами и сортиментами. Учитывая разнообразие природных и производственных условий, машины создавались как на гусеничном, так и на колесном шасси. В качестве гусеничного шасси была применена ходовая система тракторов D6 и D7 компании Caterpillar, а колесного – вновь созданная шарнирно-сочлененная рама на шасси с колесной схемой 6К6 и 8К8.

190