2.5.4Харвестеры, процессоры и форвардеры

В отличие от характерных для нашей страны многооперационных машин в виде валочно-трелевочных, в ряде зарубежных стран более широкое распространение получили многооперационные машины валочно-сучкорезно-раскряжевочные (харвестеры), сучкорезно-раскряжевочные (процессоры) и погрузочно-транспортные (форвардеры). Применение этих типов многооперационных машин обусловлено тем, что в некоторых странах за рубежом преобладает сортиментная заготовка леса, при которой разделка спиленных деревьев производится у пня. Особенно сортиментная лесозаготовка распространена в Скандинавских странах (Швеция, Финляндия), достигая, например, в Швеции 99% эффективной сортиментной заготовки на рубках в условиях малой концентрации и разбросанности лесосечного фонда, где имеется разветвленная сеть автомобильных дорог общего назначения, связывающая потребителей с поставщиками. Многооперационные машины получили английские наименования, используемые при сортиментной лесозаготовке, поскольку они были впервые созданы в США и Канаде во второй половине 1965 г., а в Европе они стали использоваться в 70-х годах, сначала в Швеции, а потом в Финляндии.

Наибольшее преимущество имеет совместное использование харвестеров и форвардеров для различных видов рубок – от рубок ухода до сплошных рубок. Сочетания в технологической цепочке харвестеров и форвардеров наиболее рентабельно и позволяет удовлетворять основным лесоводственно-экологическим требованиям. Один харвестер заменяет примерно 10…15 человек.

В настоящее время основными фирмами, производящими многооперационные машины для сортиментной лесозаготовки являются «Раума» («Тимберджек»), «Партек Фортест» («Валмет») и их филиалы. Эти фирмы являются основными поставщиками для России и стран СНГ.

С целью уменьшения негативного воздействия на лесные почвогрунты за счет уменьшения числа проходов на лесосеке разработаны многооперационные машины, объединяющие в себе харвестеры и форвардеры (харвардеры). Они производят срезание деревьев, обрезку сучьев, раскряжевку и последующую их погрузку и подвозку на верхний склад. Эти машины особенно перспективны на сплошных рубках.

В зависимости от конструктивного оформления с учетом специфики их использования харвестеры могут быть одномодульные и двухмодульные. Наибольшее применение имеют одномодульные харвестеры. В качестве модуля используется технологическое оборудование в виде валочно-сучкорезно-раскряжевочной головки, установленной на рукояти манипулятора. Это наиболее распространенный тип харвестера. У двухмодульного харвестера на рукояти манипулятора установлено только валочное устройство, а сучкорезно-раскряжевочное оборудование установлено на базовой машине. Эти харвестеры используют в крупнолесных насаждениях. За счет поворота процессорной части харвестера в горизонтальной плоскости можно формировать несколько пачек и осуществлять предварительную сортировку сортиментов.

Устройство харвестеров можно разобрать на примере харвестера с колесным движителем и гидроманипулятором типа «Валмет» и «Тимберджек» (рис.43). Харвестер включает в себя раму, двигатель, передний и задний мосты, передние колеса, задние балансирные подвески с колесами, гидроманипулятор с харвестерной головкой и кабины.

Рама харвестера шарнирно-счлененная и взаимный поворот передней и задней части рамы осуществляется гидроцилиндрами. Колесный двигатель имеет гидростатическую трансмиссию, что позволяет машине хорошо приспосабливаться к движению по неровным поверхностям. Управление трансмиссией осуществляется с помощью ЭВМ, позволяющей согласовывать потребную для движения мощность с мощностью двигателя. Тандемный привод переднего моста обеспечивает высокую проходимость.

Следует отметить, что у современных харвестеров большое внимание уделено эргономике, что отражается, прежде всего, на устройстве рабочего места. В кабине установлено удобное кресло на воздушной подушке с подогревом и ремнем безопасности. Кабина герметична и имеет кондиционер, а уровень шума не превышает 65 дБ. Остекление кабины прочное и нет необходимости в металлической решетке. С помощью гидроцилиндров кабина может менять наклон при работе на склонах, что также позволяет уменьшать ее боковые колебания.

У рассматриваемого типа харвестера используется комбинированный манипулятор. Манипулятор установлен на поворотном устройстве и включает в себя стрелу, телескопическую рукоять и, обеспечивающие работу манипулятора, гидроцилиндры. На конце стрелы закреплена харвестерная головка.

Харвестерная головка является основным рабочим органом, обеспечивающим выполнение всех основных операций – срезание дерева, обрезку со ствола сучьев и раскряжевку ствола на определенной длины отрезки (рис.44). Срезание дерева выполняет установленный в нижней части пильный механизм с блоком автоматики пилы и отдельных датчиков. В верхней части каркаса размещаются сучкорезные ножи. Ножи располагают в два ряда: в верхнем – два боковых подвижных ножа и один неподвижный, в нижнем – два боковых подвижных. Харвестерная головка имеет каркас, к которому крепятся рычаги и на концах которых установлены протаскивающие вальцы. Вальцы имеет специальное резиновое покрытие, а для привода их во вращение используются гидроманипуляторы. Для обеспечения надежного контакта с деревом в головке имеются механизмы поворота и наклона, управляемые гидроцилиндрами.

Для отмера длин сортиментов используется зубчатое измерительное колесо, перекатывающееся вдоль ствола, и через датчик посылается сигнал на блок ЭВМ. С помощью бортового компьютера можно производить раскряжевку по заданной программе.

Работает харвестер следующим образом. После установки харвестера в рабочую позицию изменением наклона стрелы, длины рукояти и поворотом манипулятора харвестерная головка наводится на дерево и действием механизмов наклона и поворота надежно фиксируется. Включением в работу пильного аппарата осуществляется движение консольной пильной цепи (от гидромотора) и ее надвигание, в результате чего производится спиливание дерева. Для уменьшения сопротивления движению пил в пропил подается специальная смазка, которая в последствии подвергается биологическому разложению. После спиливания дерево переносится к месту укладки. С помощью вальцов дерево протаскивается через сучкорезные ножи, производится обрезка сучьев и в соответствии с программой включением пильной цепи раскряжевка на сортименты заданной длины.

Одной из наиболее удачных разработок в России считается «Софит-Х». Данная машина предназначена для проведения сплошных рубок и рубок ухода. Технологическое оборудование одномодульного харвестера смонтировано на модернизированном тракторе Т-150К с измененной длиной рамы и с арочными шинами низкого давления. Харвестерный агрегат с консольной цепной пилой и манипулятором на «Софит-Х» были разработаны и изготовлены финской фирмой «Валмет». Система отмера длин сортиментов автоматическая с помощью микропроцессорного устройства типа МД-2.

Одномодульный харвестер МЛ – 20, был создан на базе ВПМ ЛП-19А, реализуя идею машин двойного назначения. Для работы в харвестерном варианте вместо ЗСУ на рукоять манипулятора устанавливается валочно-сучкорезно-раскряжевочное устройство, которое, помимо пильного механизма и зажимных рычагов, имеет сучкорезную трехножевую головку и вальцовый протаскивающий механизм с устройством отмера позиционного типа. Особенностью машины МЛ-20 является то, что процесс очистки от сучьев и раскряжевка производятся при вертикальном положении дерева. После спиливания ствола дерево переносится к месту обрезки сучьев и поднимается на высоту не менее длины выпиливаемого сортимента. Путем вертикальной подачи и обрезки сучьев оно перемещается к месту выпиловки и укладки сортиментов.

В связи со значительной стоимостью зарубежных многооперационных машин перспективным является использование отечественных машин.

Процессоры производят заготовку сортиментов на лесосеке или лесопогрузочном пункте. В первом случае они перемещаются по волоку и обрабатывают деревья, сваленные механизированным или машинным способами. Во втором – работают из штабеля, созданного ВПМ или ВТМ, или трелевочными тракторами. Технологическое оборудование процессоров включает сучкорезно-раскряжевочный и загрузочный модули.

Сучкорезно-раскряжевочный модуль может быть расположен: на трехточечной подвеске трактора общего назначения (рис.45, а); на стреле (поворотном рычаге) (рис.45, б); на рукояти манипулятора (рис.45, в); на раме базовой машины (рис.45, г) или прицепном шасси.

Применение процессоров на лесозаготовках с середины 90-х годов в мире имеет тенденцию к постепенному уменьшению. Однако такие машины еще будут находить применение в странах СНГ. В Карелии разработан одномодульный процессор ЛО-123 на базе энергетической установки в виде трактора МТЗ-80 и шестиколесного шасси (рис. 46). Он предназначен для обработки предварительно поваленных деревьев с волока при несплошных и сплошных рубках в насаждениях с объемом хлыста до 0,3 м3.

Технологическое оборудование процессора представляет собой манипулятор ЛВ-184, оснащенный сучкорезно-раскряжевочным агрегатом (рис. 47). Он состоит из корпуса с челюстями, выдвижной балки с сучкорезными ножами и фиксатором ствола, цепного пильного аппарата от бензиномоторной пилы МП-5 «Урал-2Э» и ротатора для поворота устройства в горизонтальной плоскости. Обрезка сучьев производится путем перемещения сучкорезных ножей вдоль неподвижного ствола гидроцилиндром выдвижной балки. При обратном ходе выдвижной балки с ножами происходит подача очищенной от сучьев части ствола к раскряжевочной пиле.

После очистки от сучьев требуемой длины ствола производится отпиливание сортимента и укладка его у волока в требуемом месте. Система отмера длин работает на основе электронного логического устройства, обрабатывающего сигналы, поступающие от датчиков на балке сучкорезных ножей и на фиксаторе ствола. Оператор путем нажатия кнопок на пульте управления может реализовать программу раскряжевки от 1 до 10 длин сортиментов с градацией через 1 м.

Из зарубежных хорошо себя зарекомендовал одномодульный процессор концерна «Раума» модели «Локомо 915/750». К его конструктивным особенностям относятся гидродинамическая трансмиссия, протаскивающие шипованные вальцы, микропроцессорная система измерения длины, диаметра и объема сортиментов. Двухмодульные процессоры, включающие в себя манипулятор с грейферным захватом и смонтированный на раме самоходного шасси сучкорезно-раскряжевочный агрегат, пока отечественных аналогов не имеют. Из зарубежных наиболее известны «Локомо-930» для сплошных и несплошных рубок и «Брюнет мини» для рубок ухода.

Достаточно широко в России применяются процессоры (трехмодульные), созданные на базе сучкорезных машин типа ЛП-30, ЛП-33 путем дополнительной установки на стреле пилы и устройства отмера длин (рис. 43, б). Устройство для отмера длин позволяет выпиливать несколько сортиментов длиной от 4 до 6 м (с соответствующей переналадкой упоров).

Как правило, при сортиментной заготовке вместе с харвестерами и процессорами работают погрузочно-транспортные машины, получившие название форвардеры. Поскольку в скандинавских странах (Швеция, Финляндия) и некоторых других (США, Канада, Германия, Болгария) древесина заготавливается, в основном, в виде сортиментов, транспортировку древесины в виде хлыстов с помощью трелевочных тракторов вытеснили форвардеры. Это объясняется тем, что при сортиментной технологии по сравнению с заготовкой хлыстами существенно снизилось повреждение деревьев (до 1,8%), включая повреждение корней. Кроме того, оказалось, что применение трелевочных тракторов нерационально при трелевке тонкомерных деревьев, которые не могут обеспечить достаточную загрузку для трактора. Производительность же форвардеров мало зависит от размеров стволов, т.к. наряду с крупномерной древесиной они могут вывозить лесоматериалы диаметром до 8 см. При использовании форвардеров, оснащенных манипуляторами, можно укладывать сортименты в высокие штабели, уменьшая тем самым размеры верхних складов. В сравнении с трелевочными тракторами форвардеры движутся более плавно, кабина с электрогидравлической системой управления располагается высоко, в результате чего эргономические показатели у них выше, на водителя снижено воздействие вибрации при движении по каменистой и пересеченной местности, характерной для скандинавских стран. К недостаткам применения форвардеров следует отнести необходимость создания технологических коридоров (рекомендуется с расстоянием между ними 20 м), формирование пачек с укладкой их вдоль волока, а также более высокая стоимость форвардеров по сравнению с трелевочными тракторами (в 3...5 раз).

В последние годы и в нашей стране получил определенное развитие технологический процесс заготовки сортиментов. Это связано с тем, что в европейской части страны объемы лесозаготовок в результате вырубки спелых девственных лесов значительно снизились. В то же время возросли ресурсы молодых древостоев, нуждающихся в рубках ухода. В этих условиях технология заготовки сортиментов стала более предпочтительной, и поэтому также более широко начали применяться форвардеры, как зарубежные, так и отечественные.

Предназначены форвардеры для сбора и погрузки заготовляемых на лесосеке сортиментов с поштучной их подсортировкой по назначению и длинам, доставки на верхний склад и укладки в штабеля. Большинство форвардеров имеют схожую конструкцию и принцип работы. Они включают в себя тяговую машину, обычно с колесным движителем, к которой присоединяется прицеп, оборудованный манипулятором с погрузочным устройством. Например, форвардер «Норкар 490» имеет тягач с двигателем мощностью 57 кВт, гидростатической передачей с 8 ведущими-колесами и бесступенчатой регулировкой скорости. В качестве погрузчика используется полновращающийся ротатор типа РКП 3400 с вылетом стрелы до 7,5 м. При вывозке короткомерных сортиментов от 3 до 7 м используют прицепы (фирмы «Мохенда», «Берггреен». «Ланттеппен» и др.) со сдвоенными тандемными осями, рассчитанными на грузоподъемность от 2 до 10 т, выдвижной платформой, продольным штабельным устройством и гидравлическим краном. В некоторых прицепах предусматривается применение одно- и двухбарабанных лебедок.

Хорошей проходимостью и высокими эргономическими показателями обладает форвардер «Валмет 836» (рис. 48), имеющий двигатель мощностью 75 кВт, грузоподъемность 10,15 т с вылетом стрелы манипулятора до 6,8 м, а с дополнительным манипулятором «Лодлифт Ф60» или «Гранд 650 Комби» – до 10,3 м. Предусмотрены цепи для передних колес и гусеницы для задних. В болгарском сортиментовозе МСИ-100 (рис. 49), предназначенном для вывозки не только сортиментов, но и дров, используется четырехколесная самоходная машина, на задней полуоси которой устанавливается кран «Явор-6» с грейфером, предохранительная решетка с большими стойками. Машина имеет двигатель мощностью 76,4 кВт и перевозит груз объемом до 8 м³.

В показанном на рисунке (рис. 50) форвардере SMV Rapid у тяговой машины имеется двигатель мощностью 149 кВт с турбокомпрессором и водяным охлаждением и используется тандемная подвеска с 6 или 8 колесами. У него низкая и прочная рамная конструкция, оси с большим ходом тандемов и в сочетании с колесами на 30,5 дюймов все это обеспечивает хороший клиренс и в то же время невысокий центр тяжести груза. Прицеп выпускается с рамами разной длины, с подвижными стойками и передней решеткой, которые позволяют регулировать площадь погрузки по своему усмотрению. При работе на сложных видах почвы передние и задние тандемы могут быть оснащены гусеницами. Кабина большая и вместительная, обеспечивает хороший круговой обзор. Все кнопки управления расположены рядом с креслом оператора. Система кондиционирования с автоматическим климат-контролем оснащена новой системой фильтрации поступающего в кабину воздуха с большой рабочей площадью фильтра, который обеспечивает хорошую циркуляцию воздуха и очищает уже отработанный воздух.

Аналогичного назначения с хорошими техническими, технологическими и эргономическими показателями выпускаются форвардеры фирмы «Тимберджек» 111 ОС, Solid F14, финские Kesla Patu, фирмы John Deere 1010Д и др. с мощностью двигателя от 80 до 150 кВт, грузоподъемностью манипулятора от 10 000 до 16 000 кг и вылетом стрелы до 10 м.

На рубках ухода с трелевочными волоками (технологическими коридорами) шириной 2,5…3 м используют малогабаритные форвардеры массой от 7,5 до 10,5 т, мощностью двигателя от 30 до 70 кВт и грузоподъемностью от 7000 до 9000 кг. К таким машинам можно отнести форвардеры финских фирм «Актив Скотен 717», «Валмет 872К», «Локомо 909», «Локомо Макери 34Т», швецких «Эса 250», «Вольво ВМЯ 11», «Ротне Блондин 750 F» и др. Большинство из них имеют от 4 до 8 колес, а при работе в трудных грунтовых условиях может использоваться колесно-гусеничный движитель и далее на прицеп использовать санные полозья (форвардер «Нормен», Финляндия). Представляет интерес среднегабаритный форвардер ТЛ-60ф-4, который предназначен для сбора и погрузки сортиментов длиной до 4,5 м, перевозки их по трелевочным волокам, лесовозным дорогам к погрузочным площадкам, верхним складам или к автомобильным дорогам, разгрузки, сортировки и складирования сортиментов в штабеля. Форвардер ТЛ-60Ф-4 (рис. 51) представляет собой модификацию трелевочной машины ТЛ-60 и отличается увеличенной до 3600 мм продольной базой и экскаваторной кабиной большого объема с реверсивной системой управления. На задней полураме установлены гидроманипулятор 2 и грузовая платформа 13 со стойками 6 для транспортировки сортиментов.

В кабине размещены блоки электрогидравлических гидрораспределителей, поворачивающееся на 180° кресло оператора и дублирующие механизмы для включения муфты сцепления, изменения частоты вращения коленчатого вала двигателя и управления при движении форвардера, когда оператор расположен лицом к технологическому модулю.

Гидроманипулятор предназначен для сбора и погрузки сортиментов в грузовую платформу и выгрузки их из нее, а также для сортировки сортиментов и укладки их в штабель. Он состоит из опорно-поворотной стойки 3, стрелы 5, рукояти 9 с выдвижной секцией 10. К выдвижной секции 10 присоединяются ротатор 11 и грейферный захват 12. Опорно-поворотный механизм стойки 3 представляет собой зубчато-реечный редуктор с приводом от двух гидроцилиндров 15 специальной конструкции. Этот механизм обеспечивает поворот гидроманипулятора на угол 270° в горизонтальной плоскости. Подъем и опускание стрелы осуществляются с помощью гидроцилиндра 4. Угол поворота стрелы в вертикальной плоскости составляет 110... 120°. Поворот рукояти 9 относительно стрелы 5 обеспечивается гидроцилиндром 7, действующим через систему тяг 8. Выдвижение и втягивание секции 10 также осуществляется гидроцилиндром, который размещен в полости рукояти 9. Секция 10 может быть выдвинута на 800 мм.

В условиях России можно использовать не только зарубежные форвардеры, имеющие значительную стоимость, но и отечественные, а также стран СНГ (Белоруссия, Украина). Следует отметить, тем не менее, что у этих машин все же используются зарубежные конструкции отдельных узлов. В основном, это относится к гидроманипуляторам и системам управления.

При сплошных и выборочных рубках на местности с равнинным и слабокаменистым рельефом с крутизной склона до 15º используют форвардеры МЛ-104, ЛТ-189М, МЛ-124 / МЛПТ-354 и др.

У форвардера МЛ-104 за кабиной установлен гидроманипулятор фирмы «Логлифм» модели F7179FMT 100 C грузовым моментом 66 кНм и максимальным вылетом стрелы 10 м для сбора сортиментов. Электрогидравлическая система управления датской фирмы «Данфос» позволяет использовать джойстики. Двигатель Минского моторного завода дизельный с турбо-наддувом мощностью 90 кВт имеет предпусковой подогреватель, облегчающий его запуск в холодное время. Имеются передняя и задняя балансирная тележки, что позволяет балансирам качаться вокруг оси моста, что способствует выравниванию тележки и повышает ее проходимость. Все колеса ведущие и, кроме того, у них используются широкопрофильные шины (1350 мм).

У форвардера Л-189М в первоначальном исполнении, как показали испытания в республике Коми, оказалась ненадежная конструкция и малый вылет манипулятора. После доработки конструкции машины повысились прочность и надежность, а установленный манипулятор А-75-01 позволил довести вылет до 9,1 м. В настоящее время эти форвардеры используются на подборе лесоматериалов на лесосеке, их транспортировке, штабелевке, а также погрузке сортиментов на автопоезда на предприятиях республики Коми.

МЛПТ-354/МЛ-124 имеет передний (энергетический) и задний (технологический) модули, соединенные универсальным вертикально-горизонтальным шарниром. В его составе гидроманипулятор с полноповоротным ротатором и захватом, а также грузовая платформа со стойками и ограждением. Пути создания лесных машин могут быть различными, однако, как подтверждает практика, использование для этой цели принципа блочно-модульного проектирования является наиболее целесообразным, а по опыту западных стран – преобладающим. Такой метод позволяет в наиболее короткие сроки создать семейство специализированных машин, достаточно полно отвечающих технологическим и функциональным требованиям потребителей. При этом сохраняется высокий уровень унификации двигателей, трансмиссии, кабин, систем управления и др.

Форвардер ТЛК6-04 предназначен для сбора и вывоза сортиментов к автомобильным дорогам или нижнему складу, а также для погрузки и выгрузки леса в хлыстах и сортиментах на лесосеках и в местах складирования. Он имеет ходовую систему с шестью ведущими колесами, гидромеханическую трансмиссию, четырехступенчатую реверсивную коробку передач, безопасную одноместную кабину. На сортиментовозе установлен манипулятор Фискарс 65L. Передние и задние колеса оснащены специальными лесными шинами. При работе на грунтах с низкой несущей способностью на колесах могут быть установлены специальные лесные шины с шириной беговой дорожки 120 см. При небольших расстояниях транспортировки основными факторами, влияющими на производительность форвардера, являются быстродействие и грузоподъемность манипулятора. По этим показателям манипулятор Фискарс 65L, установленный на ТЛК6-04, уступает технологической оснастке современных зарубежных форвардеров. У него недостаточный вылет, из-за чего на несплошных рубках после валки – раскряжевки бензопилами приходится подтягивать и грузить сортименты, находящиеся на значительном расстоянии от волоков.

Однако, несмотря на отмеченные недостатки, по технико-экономическим показателям ТЛК6-04 превосходит зарубежные машины подобного назначения и, в частности, величина эксплуатационных затрат у него ниже в 2…3 раза в сравнении с зарубежными.

Можно отметить форвардеры, созданные предприятиями Белоруссии, используемые также и в Российской Федерации: МЛ-131, МЛПТ-354, МЛПТ-364. В форвардере МЛ-131 в силовом модуле используется двигатель мощностью 77 кВт с жидкостной системой, а трансмиссия шасси имеет привод через гидроусилитель. Технологическая секция рамы соединена с силовой посредством универсального вертикально-горизонтального шарнира. Задний мост вместе с балансирными редукторами представляет четырехколесную тандемную тележку.

Форвардер МЛПТ-364 (рис. 52) также выполнен на базе специального шарнирно сочлененного шасси и включает передний энергетический и задний технологический модули, шарнирно сочлененные между собой с возможностью поворота в горизонтальной и качания в вертикальной плоскостях. Предназначен для сбора, погрузки и транспортировки сортиментов, а также для их разгрузки и штабелевки.

Энергетический модуль состоит из силовой установки: двигателя, сцепления, коробки передач, переднего ведущего моста с бортовыми редукторами, обеспечивающими повышенный дорожный просвет. На мосту закреплена соединительная рама с кронштейном и передней опорой вертикального шарнира.

Технологический модуль включает раму, задний ведущий мост, карданный привод, согласующий редуктор, узлы пневмопривода тормозов. Рама заднего модуля с помощью вертикально-горизонтального шарнира соединена с передней опорой на энергетическом модуле. Двухстепенный шарнир позволяет обеспечивать относительный поворот модулей до 40° в обе стороны в горизонтальной плоскости и до 15° – в поперечной вертикальной плоскости.

В качестве технологического оборудования на погрузочно-транспортной машине установлены гидроманипулятор с поворотным ротатором и радиальным грейферным захватом на конце рукояти, грузовая платформа с кониковыми устройствами и ограждение.

Управление гидроманипулятором осуществляется с рабочего места оператора с помощью электрогидравлической системы пропорционального управления от двух пультов, имеющих по одной рукоятке под левую и правую руку, При этом обеспечивается подъем-опускание стрелы и рукояти манипулятора, их разворот, разворот захвата, а также управление выдвижной секцией рукояти и челюстями захвата.

Грузовая платформа погрузочно-транспортной машины для транспортировки сортиментов оборудована четырьмя кониковыми устройствами, расположение которых обеспечивает погрузку сортиментов длиной 2...6 м.

Для работы в тяжелых условиях эксплуатации используют форвардеры с гусеничным двигателем. Примером такой машины может быть ТБ-1М-16. С учетом тяжелых условий работы на лесозаготовках, кабина водителя, отвечающая всем требованиям условий труда, оборудована полноповоротным подрессоренным сиденьем, имеет пропорциональное электрогидравлическое управление полноповоротным гидроманипулятором, грузоподъемный момент которого 82 КНм, и вылет захвата 8 м. По заключению КАРНИИЛП, ТБ-1М-16 имеет высокую проходимость, свободно преодолевает уклоны 18-19° в грузовом направлении, устойчиво работает как на грунтах с низкой несущей способностью, так и при глубоком снежном покрове. В отличие от большинства зарубежных форвардеров и отечественных колесных машин подобного назначения у этой машины есть возможность захвата и погрузки сортиментов, находящихся впереди нее. Это облегчает работу вальщиков, так как исключает необходимость перемещения сортиментов к краю волока вручную. Расчеты показывают, что по технико-экономическим показателям сортиментовоз ТБ-1М-16 в однотипных условиях эксплуатации значительно превосходит зарубежную технику.

На малообъемных лесозаготовках в Швеции и Финляндии используют комбинированные машины, объединяющие харвестер и форвардер (харвардеры или форвестеры). К ним можно отнести машины Valmet 81 Combi, PIKA 828, PIKA 728 (рис. 53).

Пока только десятки таких машин работают в лесах Финляндии и Швеции, однако предполагается, что они станут более популярными, когда будут найдены оптимальные варианты их использования в системе лесозаготовок. Использование «комби»-машин снижает производительность по сравнению с традиционными харвестерами и форвардерами.

Для расчета производительности многооперационных машин, используемых для сортиментной заготовки, применяют формулу (42), по которой рассчитывают производительность трелевочных многооперационных машин для хлыстовой заготовки. Цикловое время Т_ц разбивают на составляющие соответственно типу машины и специфике ее работы.

Для харвестеров

, с

где – время на наводку харвестерной головки на дерево и его захват, с;

– время на срезание дерева, с;

– время на обрезку сучьев;

– время на раскряжевку хлыста;

– время на перемещение харвестера с одной технологической стоянки на другую.

Значения времени и соответствует аналогичным значениям ВПМ, а – значению , которые использовались при анализе времени цикла для валочно-пакетирующих машин.

Время обрезки сучьев со ствола дерева срезающими ножами харвестерной головки определится как

где – длина обрабатываемой части дерева, м;

– скорость протаскивания ствола протаскивающими вальцами, которая равна 1,7…2,2 м/с.

Величина равна

, м

где – общая длина дерева, м;

– длина вершиной части дерева, м;

Время на раскряжевку хлыста пильным аппаратом харвестерной головки можно определить по формуле

, с

где – число пропилов согласно установленной программе;

– время на выполнение одного пропила, с;

– время перемещения от одного места пропила до следующего, с.

Значение определяется как

,

где d_ср – средний диаметр хлыста, м;

– время чистого пиления, см²/с;

– коэффициент использования времени чистого пиления, =0,6…0,7.

Значение зависит от длины обрабатываемой части дерева

, с.

При расчете производительности процессора используются выражения, по которым рассчитывалась производительность харвестера, исключая прием валки дерева, вместо которого вводится время на наклон стрелы, захват и подъем конца дерева. Это время определяется фотохронометражом (20…30 с).

При расчете производительности форвардера следует принять во внимание, что он работает как сборочно-погрузочное средство и как сортиментовоз. При этом погрузка заготовленных лесоматериалов в кузов с помощью манипулятора осуществляется, как правило, поштучно.

С учетом сказанного, время цикла при расчете производительности форвардера будет включать в себя следующие элементы:

где – время погрузки сортиментов;

– время движения форвардера с грузом лесоматериалов на верхний склад или к дороге, по которой лесоматериалы вывозятся с помощью лесовозного транспорта после перегрузки с форвардеров;

– время маневрирования на верхнем складе с учетом разворота для движения в обратном направлении на лесосеку;

– время разгрузки сортиментов;

– время движения форвардера после его разгрузки с верхнего склада (или от транспортной дороги) на лесосеку;

– время маневрирования форвардера на верхнем складе или у транспортной дороги.

При типовой схеме работы форвардера вместе с харвестером время ( + ) можно рассчитать по формуле

, с

где – количество технологических коридоров, обслуживаемых форвардером с одного верхнего склада;

– расстояние между технологическими коридорами, м;

– длина технологического коридора;

– расстояние, которое проходит форвардер от места выезда с лесосеки (или въезда) до верхнего склада или дороги.

– средняя скорость движения форвардера в грузовом и порожнем направлении, которая может быть определена по формуле

, м/с

где – скорость движения загруженного форвардера;

– скорость движения форвардера на лесосеку после его разгрузки.

В формуле (44) производительность рассчитывается с учетом взаимодействия с двумя предметами труда – сортиментом и погруженным возом, и поэтому и умножаются на , где – объем погруженного на платформу воза сортиментов, а – объем одного сортимента.

Время погрузки сортиментов можно приблизительно считать равным времени их разгрузки и оно может быть определено по формуле

,

где – расстояние от поверхности почвы до верхнего конца стойки платформы, м;

– высота платформы, м;

– запас высоты для переноса сортимента через стойки платформы;

– скорость вертикального перемещения манипулятора;

– средний радиус вылета манипулятора, который можно принять равным половине максимального радиуса вылета ;

– средний угол поворота манипулятора ;

– угловая скорость перемещения манипулятора в горизонтальной плоскости;

– время, дополнительно затрачиваемое на выбор оператором сортимента для загрузки и подачи команды, принимаемое в пределах 10…15 с.