Харвестеры и форвардеры принцип работы характеристика. Харвестеры и форвардеры: основные типы, принцип работы, технические характеристики. Старый новый харвестер

Основу современной полностью машинизированной сортиментной технологии составляют харвестеры (валочно-сучкорезно-раскряжёвочные машины манипуляторного типа) и форвардеры (самозагружающиеся машины для трелёвки сортиментов в полностью погруженном положении – подборщики-сортиментовозы).

Харвестеры

В настоящее время наибольшее распространение получили однозахватные (одномодульные) харвестеры. Именно этот тип манипуляторных машин используется для механизации рубок ухода.

Большинство машин данного типа представляет собой колесное шасси с шарнирно-сочлененной рамой. Колесная формула, как правило, 8х8 и 6х6 для достаточно мощных моделей и 4х4 – для более легких и маневренных. Незначительная часть харвестеров базируется на экскаваторных гусеничных шасси (Ляннен Лако, МЛ-20, CombiCat 4.3s, AFM-Magnum и AFM-60). Ряд моделей имеет специальные гусеничные или полугусеничные шасси, обеспечивающие работу машин на заболоченных участках с низкой несущей способностью грунтов (NOKKA 16WD, Farmi Trac 575H), или в качестве базового шасси используется сельскохозяйственный трактор (Patu 400 SH, FARMI). Ширина шин или гусениц обеспечивает достаточную проходимость при низком уровне удельного давления на грунт (примерно 40-50 кПа).

По общему компоновочному решению машин их можно разделить на две группы:

1. С передним моторным и задним технологическими модулями. На переднем моторном модуле монтируется кабина оператора с поворотным сиденьем. На технологическом модуле размещен гидроманипулятор с харвестерной головкой. По этой схеме скомпонованы, например, Ponsse HS 10, HS 15, Logset 106H, Valmet 892, 862.
2. С задним моторным модулем и передним технологическим. При этом кабина оператора находится на технологическом модуле, и управление машиной в режиме передвижения и манипуляторном в режиме валки осуществляется с кресла без его разворота. На большинстве машин кабина неповоротная, а поворотный манипулятор располагается перед ней (Timberjack 1270, 870, 570, FMG 990, 0470, Valmet 701). На других машинах кабина вместе с манипулятором располагается на поворотном круге (Valmet 901, 911).

Манипуляторы, устанавливаемые на харвестерах, имеют в основном достаточно сложную комбинированную конструкцию с вылетом около 10 метров и грузовым моментом 90–100 кНм. На конце манипулятора навешивается харвестерная головка. При этом одна и та же модель харвестера может оснащаться различными альтернативными головками, отвечающими требованиям заказчика по условиям характеристик древостоя и способа рубок. Управление манипулятором и харвестерной головкой электрогидравлическое с помощью двух рычагов, размещаемых на подлокотниках сидений.

Харвестерные головки предназначены для захвата растущего дерева, его срезания, валки с последующим протаскиванием через сучкорезные ножи, смонтированные непосредственно на самой головке, и раскряжёвке ствола на сортименты различной длины. Таким образом, харвестерная головка объединяет в себе захватный механизм, срезающе-раскряжёвочное устройство, валочное устройство, сучкорезно-протаскивающий механизм.

Харвестерная головка представляет собой металлическую сварную раму, на которой монтируются захватные рычаги, управляемые гидроцилиндрами. На концах рычагов смонтированы высокомоментные гидравлические моторы. На выходные валы моторов установлены барабаны (вальцы) протаскивающего механизма. Вальцы с помощью гидроцилиндров управления захватными рычагами прижимаются к дереву и удерживают последнее в силовом контуре харвестера при валке. При этом вальцы блокируются от проворачивания. После валки дерево вращающимися вальцами протаскивается относительно сучкорезных ножей. Конструктивное исполнение вальцов и используемые материалы достаточно разнообразны. Однако главным требованием к их конструкции является низкая повреждаемость обрабатываемого ствола при достаточных усилиях протаскивания, обеспечивающего качественную обрезку сучьев.

Сучкорезные ножи (подвижные и неподвижные) также смонтированы на раме головки. На разных моделях харвестеров число ножей различно (от 3 до 5). На ряде моделей привод прижима рычагов протаскивающих барабанов механически объединен с приводом сучкорезных ножей на охват ствола (Valmet 935, 945, 948, 955, 960), на других моделях привод ножей независимый (FMG 730, 740, 746, 762). На нижней части рамы размещается пильный механизм для срезания дерева при валке и раскряжёвке его на сортименты после обрезки сучьев. Привод всех механизмов харвестерной головки – гидравлический.

Харвестерная головка навешивается на конце рукояти или телескопической стрелы манипулятора через поворотный ротатор и связанную с ним скобу валочного устройства. Относительно скобы головка может поворачиваться из вертикального в горизонтальное положение с помощью гидроцилиндра.

Процессы протаскивания дерева через сучкорезные ножи, отмера длин сортиментов и раскряжёвки автоматизированы на подавляющем большинстве моделей харвестерных головок. Контроль за процессами компьютеризирован и позволяет проводить учет заготовленной древесины по объему и сортиментам. Характеристики и точность измерения различных электронных устройств примерно одинаковы. Точность измерений в сравнении с контрольными замерами по объему соответствует – 0,4…+0,6%.

Трансмиссия большинства машин гидростатическая. Это обеспечивает плавное движение харвестера в лесу, снижающее повреждаемость почвы. Машина может двигаться даже при работающих манипуляторе и харверстерной головке. Соответственно увеличивается эффективное рабочее время и повышается производительность.

Производительность современных харвестеров при рубках ухода варьируется в широком диапазоне в зависимости от древостоя и в среднем соответствует 10 куб. м/час.

Форвардеры

Большинство современных машин данного типа представляет собой шасси с шарнирно сочлененной рамой. Передняя и задняя части рамы соединены универсальным шарниром с двумя степенями свободы. Таким образом, поворот машины осуществляется за счет изменения взаимного расположения полурам относительно вертикальной оси шарнира. Исполнительный механизм поворота представляет собой один или два гидроцилиндра для изменения угла взаимной ориентации полурам в горизонтальной плоскости. Значение угла складывания полурам находится в пределах 38–60º. Кроме того, универсальный шарнир позволяет полурамам наклоняться в вертикальной плоскости относительно друг друга на угол до 15º. Это разгружает раму при движении машины по пересеченной местности и обеспечивает высокую проходимость при значительной длине продольной базы. За счет возможности блокировки шарнира по горизонтальной оси обеспечивается повышенная устойчивость при работе машины в режимах погрузки и разгрузки.

Большинство форвардеров имеет шести- или восьмиколесную ходовую систему с приводом на все колеса. Для снижения удельного давления машины на грунт ширина шин на большинстве моделей составляет 600 мм. При этом по желанию покупателя фирмы-производители машин могут оснащать их альтернативными шинами в зависимости от будущих условий эксплуатации (от 500 до 800 мм). Для повышения проходимости и снижения удельного давления на грунт на шины одеваются цепи и гусеничные ленты. Незначительная часть особо легких малогабаритных форвардеров имеет гусеничный движитель с резиновыми катками и резинометаллической гусеничной лентой.

Трансмиссия машин гидростатическая или гидромеханическая, имеющая два скоростных диапазона. Это обеспечивает плавное движение форвардера в лесу при высокой силе тяги и благоприятно сказывается на взаимодействии машины с почвой. Максимальная скорость движения машин на первом скоростном диапазоне 7-10 км/ч, на втором – 25-34 км/ч.

Компоновка всех машин примерно одинакова: на передней полураме располагаются двигатель и кабина оператора, на задней полураме – грузовая платформа со стойками для перевозки сортиментов. Технологическое оборудование – манипулятор с захватом – на большинстве моделей располагается на задней полураме перед грузовой платформой и отделяется от нее ограждением. Только на некоторых моделях манипулятор размещен за кабиной на передней полураме, например Timberjack 810 B, или на кабине (FMG 678 MINI, Valmet 870), за счет чего несколько увеличиваются размеры грузовой платформы на задней полураме.

Все форвардеры оснащаются, как правило, комбинированными манипуляторами с телескопической рукоятью (фирмы Loglift, Cranab и др.), ротатором и захватом. Вылет манипуляторов – 7-10 метров, средний грузовой момент – 66-100 кНм. Управление манипулятором – электрогидравлическое, с помощью двух рычагов, размещаемых на подлокотниках сидений.

Производительность современных машин данного класса зависит от характеристик древостоя и принятой технологии валки леса (полностью машинизированная или ручная бензопилами). Средняя производительность современных форвардеров на рубках ухода при работе после харвестера приблизительно соответствует 12 куб. м/ час, при работе вслед за вальщиком с бензопилой – 10 куб. м/ час.

По материалам НИИ леса Финляндии, Исследовательский центр Йоэнсуу

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.

Харвестер это спецтехника? применяемая на лесозаготовительных работах. Не секрет, что для продуктивной работы на лесозаготовительных площадках, нужно использование большого числа специализированной техники, которая будет валить лес, обрезать с него сучья, складировать бревна штабелями, грузить и транспортировать их до места складирования. Вот собственно все самые основные операции, по лесозаготовительным работам.

Эксплуатация харвестера

Раньше данные работы выполнялись с привлечением множества технических устройств, и большой массы рабочей силы. Данный ход работы не являлся особо продуктивным из-за возникающих на содержание техники и оплаты труда рабочим, расходов. Поэтому было введено использование при лесозаготовительных работах такого вида техники, как харвестеры. Данный вид техники выполняет все вышеназванные операции самостоятельно, не привлекая дополнительного оборудования.

В его задачи входит выполнение таких функций, как валка деревьев, обрезание сучьев, обмерные работы, раскряжевка и другие подобные работы. Таким образом становиться понятно, что проще использовать один аппарата, нежели привлекать кучу других и дополнительные трудовые резервы.

Выполнение всех перечисленных видов работ осуществляется харвестером при помощи всего одной головки, которая входит в конструкцию манипулятора. Стрела манипулятора способна к вылету до десяти метров, таким образом, ее рабочая площадь может быть равной порядка двадцати метров. Но если сам относится к классу тяжелых, то его стрела вылетает не более чем на восемь метров, поскольку должно быть соотношение в весе техники и весе стрелы с грузом, в противном случае техника может перевернуться.

Харвестер - принцип работы и устройство

Сама работа харвестера происходит следующим образом. Харвестер подходит к деревьям на обрабатываемом участке и подводит рабочую головку вплотную к дереву, валку которого он будет производить. Далее одним пропилом, безостановочно производит спил дерева. Но данные манипуляции можно производить лишь с небольшими или среднего размера деревьями. А вот крупные деревья харвестер валит иначе. Для начала делается первый надпил, а затем происходит разворот головки и проводится еще дин встречный пропил, по оси дерева, таким образом еще и направляет дерево в нужную сторону, куда дерево должно упасть. При падении дерева отсоединяется от него, поскольку сильный удар при падении дерева может повредить электронную систему, которая отвечает за измерительные работы.

После завершения валки, деревья помещаются на технологический участок, где происходит их последующая обработка. Происходит она следующим образом. Специальный толкающий механизм харвестера проталкивает ствол вперед, где посредством применения специальных сучкорезов происходит обработка ствола дерева. Все действия происходят посредством движения манипуляторной головки вдоль ствола дерева, таким образом можно ускорить данный процесс, путем увеличения скорости движения манипулятора.

За все действия отвечает оператор, который в кабине задает нужный темп движения и скорость хода манипуляторной головки. Современные харвестеры в своем оснащении имеют автоматические измерительные устройства, с помощью которых выполняют не только все вышеперечисленные операции, но и посредством которых можно производить работы по разделке и раскряжевке материала.

Как правило, современные харвестеры устроены так, что обработка одного дерева, не занимает более одной минуты. Валка, конечно, осуществляется несколько медленнее, но здесь играет роль насколько просторно на рабочем участке и сколько времени уйдет на подведение рабочей головки к стволу дерева. Харвестеры настолько упрочнили свои позиции в лесозаготовительной промышленности, что сомнений в их пользе не может быть. Эти машины - настоящие рабочие лошадки, которые заменяют множество техники и рабочей силы.

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.

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.