Харвестер - комбайн для автоматизованого валки лісу

Ще півстоліття тому професія лісорубу вимагала великої фізичної сили та витривалості, а сьогодні на лісозаготівлях замість лісорубів та трелювальників все більше потрібні фахівці, які знають комп'ютер. Технічний прогрес зробив крок настільки, що те, що вважалося в 70-80 роках фантастикою, вже давно стало реальністю. І ця реальність така, що харвестери та форвардери сьогодні виступають як основні багатоцільові машини, здатні виконати найскладніші завдання на лісозаготівлі.

Історія створення харвестера

Лісозаготівельний комбайн, а саме так спочатку називалася валкова машина, як робочий зразок в СРСР був створений у 1984 році. Фахівцями Карельського НДІ Леспрому було розроблено машини для валки дерев і водночас їх розкряжування. Прогрес полягав у тому, що основну роботу з валки дерев виконував агрегат, оснащений маніпулятором із захопленням, на якому встановлювалися пили. Але це була перша машина лісозаготівельного комплексу. Продуктивність роботи комплексу суттєво підвищувалася за рахунок другої машини комплексу – комбайна для розкряжування. Цей лісоповалочний комплекс обробляв деревину у два етапи – валкова машина здійснювала валку лісу, а друга машина здійснювала розкряжування та різання дерев за розміром. При цьому лісозаготівля таким комплексом мала ще один елемент – доставку заготовленого матеріалу, що зазвичай здійснюється трелювальним трактором.

Новим етапом розвитку техніки став винахід харвестерної головки, що дозволив об'єднати дві машини в один агрегат – харвестер, або лісозаготівельний комбайн.Новація полягала в тому, що дія по валці дерева та його початковій обробці поєднувалася в одному пристрої – пиляльній головці.

З впровадженням комп'ютерних технологій управління харвестером полегшало, оператор харвестера отримав можливість контролювати всі процеси. Починаючи від визначення обсягу заготовленої деревини і закінчуючи визначенням геолокації виробітку.

З моменту появи прототипу принцип роботи харвестера не змінився, але став суттєво відрізнятися завдяки новим функціям. Основна дія тепер сконцентрована в одному агрегаті - голівці з кількома пилками. Поперечна пилка застосовується для валки дерев та різання згідно сортаменту, інші пилки використовуються для видалення гілок та сучків. Гусеничний харвестер згодом був замінений машиною, більш універсальною, колісною платформою.

Що таке сучасний харвестер було представлено у 1996 році John Deere – саме він випустив машину, яку можна назвати першим сучасним харвестером.

Розвиток цього виду техніки призвело до появи кількох видів таких машин. Міні версію можна побачити не тільки в лісі, в Москві також знайшлося застосування цього виду техніки. Ці машини незамінні у лісовій та парковій зонах столиці. Щодо транспортування, то на заміну важкому гусеничному трактору прийшла концепція форвардера – колісного трактора з маніпулятором та кузовом для перевезення деревини.

Пристрій та принцип роботи комбайна

Виробники харвестерів найчастіше використовують переломну схему компонування машини. У більшості моделей відсутня цільна рама шасі, виняток становить моделі на гусеничному ходу. Пристрій харвестера складається з таких частин та агрегатів:

• переломне шасі;



• дизельний двигун;



• система керування;



• гідравлічна система;



• електроустаткування;



• трансмісія;



• маніпулятор;



• харвестерні голівки.

Харвестер – самохідний лісозаготівельний комбайн як двигун має потужний 6 або 8 циліндровий дизельний двигун. Потужність двигуна забезпечує роботу електрообладнання та гідравлічної системи машини. Гідравлічна система забезпечує виконання основних функцій маніпулятора – винесення робочого органу, захоплення та утримання спиляного дерева, розкладка спиляної деревини. Гідравліка, крім того, забезпечує роботу гальмівної системи та встановлення нахилу кабіни оператора. Електроустаткування забезпечує працездатність системи керування. Трансмісія забезпечує пересування машини, в тому числі і сильнопересіченою місцевістю.

Окремим елементом виступає маніпулятор із робочим органом – харвестерною головкою, він забезпечує піднос валкової головки до дерева, захоплення та утримання ствола, переміщення обробленої частини до місця складування.

Харвестерні головки включають кілька механізмів:

• механізм валки та розкряжування;



• механізм протягування;



• механізм обрізання гілок та сучків.

У цих механізмах є гідроприводи пиляльних ножів і ланцюгового механізму, рухомі сучкорізні ножі та поперечна ланцюгова пилка, чотиривальцевий протяжний та гальмівний механізми.

Принципи роботи

Принцип роботи харвестера ґрунтується на комплексному вирішенні завдань в умовах суцільних або вибіркових валок лісу. Призначена для валки машина забезпечує виконання інших супутніх завдань:

Продуктивність машини залежить від модифікації – найпотужніші мають ланцюгові пилки з довжиною шини 750 мм та застосовуються для лісозаготівлі у тайгових масивах.Вигляд міні харвестерів призначений для обрізання сучків та проріджування дерев у лісопарковій зоні, працює така техніка переважно в молодих насадженнях, де дерева мають стовбури до 40 см у діаметрі.

Загальна схема роботи лісового комбайна має такий вигляд:

• Оператор харвестера, користуючись навігацією, приганяє машину на ділянку лісозаготівлі;



• У параметрах комп'ютера задається сортамент деревини, що заготовляється;



• Машина підганяється до дерева та розгортає маніпулятор;



• Оператор підводить валочний вузол до дерева біля основи та робить захоплення;



• Ланцюгова пилка спилює стовбур, після чого маніпулятор кладе дерево на грунт;



• Пристрій протягування простягає ствол, паралельно ножі обрізки зрізають гілки та суччя;



• Досягши заданої довжини відрізка, пилка робить різ;



• Відрізок, що вийшов, маніпулятор складає в штабель для навантаження на форвардер.

Переваги та недоліки харвестерів

Як і для більшості видів вузькоспеціалізованої техніки харвестери мають як позитивні сторони, так і недоліки. До переваг варто віднести:

• Харвестер може працювати в різних кліматичних та погодних умовах, у складних формах рельєфу;



• Машина застосовується як лісорубний комплекс при суцільному валку лісу, проріджуванні та санітарній рубці;



• Із застосуванням харвестера підвищується культура виробництва, знижується кількість відходів, проводиться аналіз обсягів вирубки, сортаменту продукції;



• Підвищується продуктивність праці.

З іншого боку, до недоліків слід зарахувати:

• Необхідність спеціальної підготовки оператора харвестера;



• Машина використовується в комплексі з транспортним засобом, тому покупка форвардера необхідна;



• Машина чудово працює в лісі на рівнині, і на невеликих ухилах, для великих кутів нахилу більшості машин працювати небезпечно;



• За промислової заготівлі не всі види машин зможуть впоратися з великими діаметрами дерев. Поперечні пилки мають максимальну довжину 75 см.

Види лісозаготівельних комбайнів

Класифікація комбайнів сьогодні проводиться в основному за призначенням машини та можливостей його використання. На підставі опису та пристрою машин можна виділити такі типи харвестерів:

• легкий тип машин – призначений для роботи в лісопарковій зоні міст, основне призначення – різання сучків та дерев діаметром від 50 до 400 мм.



• середні машини – універсальний тип машин для валки дерев діаметром 500 мм.



• важкий лісозаготівельний комбайн - виконує основну роботу з валки промисловим способом на ділянках суцільних вирубок;



• надважкі харвестери – використовуються як основна робоча техніка в реліктових лісах, де потрібне захоплення стволів в 1 метр і більше.

Технічні характеристики

Уявити, що таке харвестер можна вивчивши технічні характеристики John Deere 1270D.

Управління харвестером

Центр управління харвестером знаходиться у кабіні – це робоче місце оператора. Це місце забезпечує керування харвестером, кабіна обладнана всім необхідним для роботи від джойстиків (звичайне рульове колесо у багатьох машин відсутнє) до моніторів, що передають дані з харвестерної головки та відеокамер, встановлених на стрілі.

Кабіна виготовлена ​​з міцного металу і має велике скління - оператор має можливість, не виходячи з кабіни, контролювати всі процеси. Крім того, сама кабіна має автономний механізм вирівнювання, тому оператор не зазнає великих навантажень під час роботи.

Безпосередньо процесом заготівлі лісу оператор керує за допомогою кількох джойстиків маніпуляторів – важелі та штурвали в кабіні не передбачені. Натомість передбачено кондиціонер, магнітола, радіоприймач, радіостанція та зарядка для мобільного телефону. Скло має тонування, а крісло більше схоже на крісло боліда, ніж робоче місце. Додатковий огляд відбувається за рахунок камер, що надсилають зображення на монітори.

Контроль сортаменту, кількість та якість заготовленої деревини під час роботи харвестерної головки одразу передається на центральний комп'ютер. При санітарному різанні та проріджуванні масивів комп'ютер сам проводить фіксацію місць вирубки, на підставі чого складається карта промислових насаджень.

Оброблена деревина складується в штабелі, при цьому комп'ютер фіксує місцезнаходження штабеля, розраховує його обсяг і передає необхідну інформацію на комп'ютер форвардера.

Популярні моделі харвестерів

Виробники харвестерів пропонують у своїй модельній лінійці різні типи машин. Але одними з найпопулярніших залишаються багатоцільові важкі машини для промислової заготівлі лісу.

Відмінною особливістю харвестера моделі 1270D від John Deere є оснащення комбайна сучасним комп'ютерним обладнанням. Велика маса машини, повний привід та потужний дизельний двигун роблять цей харвестер одним із найкращих у своєму класі. Він призначений для суцільних вирубок лісу з діаметром захвату головки 56 см. Модель може оснащуватися маніпулятором завдовжки 8,6, 10 та 11,7 метра. Кут повороту складає 220 градусів.

Komatsu 941.1 японського концерну Komatsu вважається одним із найбільших харвестерів. До переваг машини можна віднести високу прохідність і надійність. Кабіна оператора має автоматичну стабілізацію. Полегшує роботу та можливість кругового обертання кабіни та стріли з маніпулятором. Машина має солідну вагу – 23,5 тонни. Виліт стріли (залежно від комплектації моделі) складає 8 чи 10 метрів.

Харвестер Cat 521B американського виробництва характеризується високою продуктивністю, відмінною прохідністю та надійністю. Як і всі машини Caterpillar, він оснащений потужним, але одночасно економічним дизельним двигуном. Кабіна має систему незалежного вирівнювання. Маса машини одна з найбільших – 27 тонн. Максимальний виліт робочої голівки – 9,9 метра.Трансмісія та шасі забезпечують впевнене пересування як по болотистій місцевості, так і на скелястих ділянках.
Як видно, технічний прогрес не стоїть на місці. Сучасні лісозаготівельні машини практично досягли своєї досконалості, забезпечивши заміну людини у більшості виробничих операцій. Але й тут в історії розвитку засобів механізації лісозаготівель ставити крапку ще зарано. Адже застосування нових комп'ютерних технологій у обладнанні харвестера це лише початок його широкого впровадження у лісовому господарстві.