Одну из ключевых ролей в лесозаготовительных технологиях играет валочно-сучкорезно-раскряжевочная машина, получившая более распространенное название харвестер. Как на рубках ухода, так и при сплошных рубках харвестеры отлично справляются с заготовительными функциями, и сегодня вряд ли найдется хоть одно успешно действующее лесозаготовительное предприятие, которое бы не использовало эти энергонасыщенные машины.
В чем секрет популярности харвестеров?
Эксплуатация харвестеров проходит в широком диапазоне условий, которые одним словом можно охарактеризовать как тяжелые, и это, безусловно, находит отражение в конструкции этих машин. Колесный харвестер выполняет целый комплекс работ: машина срезает и валит деревья, очищает стволы от сучьев, раскряжевывает хлысты на сортименты с одновременным измерением их объема, а также сортирует и формирует пачки сортиментов.
Потребность в харвестерах в нашей стране стала появляться во второй половине ХХ века. До этого лесозаготовительные предприятия СССР заготавливали лес сотнями тысяч кубометров, причем использовался главным образом хлыстовой метод, когда спиленные деревья с ветками собирались в пачку, а трелевочный трактор, обхватив тросом деревья за вершины или за комели, доставлял их на лесопромышленный склад, где уже для разделки деревьев использовались стационарные высокопроизводительные установки. Для хлыстовой и цельно-древесной заготовки имело смысл создавать специальные перерабатывающие огромные терминалы, что и было реализовано в CCCP. Но таких территорий, где остались большие массивы лесов и разборку всей заготавливаемой древесины целесообразно сосредотачивать на крупном складе, практически не осталось.
Все шире применяется у нас так называемый скандинавский метод лесозаготовки, еще именуемый сортиментным. Деревья валят, обрезают, разделывают на сортименты прямо на лесосеке. Валка и обрезка, ранее выполняемая вручную, с помощью бензопил, повсеместно уходит в прошлое, ее заменяет работа харвестеров. Сортименты, сложенные харвестером в пачки, форвардеры по временным лесным дорогам перевозят на склады, откуда готовые пачки сортиментов тягачи-лесовозы вывозят на переработку.
Тенденция создания мелких лесозаготовительных предприятий характерна не только для России. Например, в небольшой Швеции зарегистрировано около 350 тыс. частных предпринимателей-лесозаготовителей. В связи с таким развитием ситуации в заготовительной отрасли, а подобные процессы наблюдаются и в странах Южной Америки, и в Азии, успешно стали применять технологию лесозаготовок, основанные на использовании так называемых модульных машин.
Принцип метода заключается в том, что технологический инструмент, представляющий собой навесное оборудование, агрегатируется с энергетическим модулем или базовой машиной. Как правило, в этом качестве выступают колесные или гусеничные тракторы общего назначения, мощные промышленные гусеничные экскаваторы.
Растущая популярность подобного подхода при малых и средних объемах лесозаготовок легко объяснима: базовую машину можно использовать на самых разных, лесозаготовительных и не только, работах, переоборудование займет 2-3 часа. А при наличии необходимого ассортимента навесных агрегатов использование экскаватора лесозаготовителями решает многие производственные задачи.
Превращение происходит не так уж и просто
Популярность использования экскаватора в качестве харвестера объясняется целым рядом преимуществ такой машины перед специализированным харвестером. Но главная причина – это экономия средств. Харвестеры, полученные в результате переоборудования экскаваторов, стоят значительно дешевле специализированных колесных харвестеров. А если в качестве базовой машины использовать экскаватор со стажем, что часто случается, то и вовсе, по расчетам некоторых специалистов, можно прийти к тому, что себестоимость кубометра заготовленной древесины будет стоить дешевле в 1,5 раза кубометра, заготовленного колесным харвестером.
Это, конечно, сильный аргумент в пользу экскаватора. Но рассмотрим вопрос более подробно и начнем с того, что обычный экскаватор нужно сначала доработать до состояния лесной машины, а это целый комплекс работ.
Прежде всего, нужно защитить поворотную платформу гусеничного экскаватора. Для этого устанавливают сначала верхнюю, а затем и нижнюю защиты.
Кроме того, необходимо обеспечить защиту от боковых ударов – это предполагает монтаж целого комплекса ограждений, предотвращающих повреждение защитных крышек, дверей насосного и вспомогательных отсеков, боковых элементов при боковом ударе платформы экскаватора о столбы, деревья и другие препятствия, которые могут встретиться с поворотной платформой при ее повороте в стесненных условиях.
Для предотвращения попадания бревен, других посторонних предметов, а также всякого мусора между катками и элементами гусеничной тележки, устанавливаются специальные защитные накладки для защиты ходовой части.
Необходима дополнительная защита от повреждений, которые могут возникнуть при падении деревьев и их частей, для элементов впускной и выпускной системы. Для моторного отсека дополнительно нужно предусмотреть защиту от попадания в него опилок и других мелких предметов, окружающих машину на лесосеке. Надежную защиту должны получить и гидролинии поворотной платформы и гидроцилиндров, а также сам гидравлический бак, его следует оградить мощной металлоконструкцией.
Безопасность оператора предусматривает усиление каркаса и крыши кабины, а также установку прочной решетки, защищающей стекло кабины. Стандартное стекло также надо заменить высокопрочным поликарбонатным.
На следующем этапе на стрелу монтируют харвестерную головку. Тут возможны два варианта: либо головка устанавливается с переходником-адаптером, либо совместно с ковшом-балкой и ротатором. Последний вариант более распространенный, поскольку сохраняется возможность выполнять отдельные работы ковшом.
Для подключения харвестерной головки к гидросистеме экскаватора потребуются рукава высокого давления (РВД), идущие от головки к стреле, и РВД для соединения с ротатором. Для полноценной работы головки иногда нужна доработка гидросистемы экскаватора, установка джойстиков, управляющих функциями головки.
Затем машина оснащается контрольно-измерительной аппаратурой, позволяющей определять параметры, необходимые для качественной лесозаготовки. Такой вот минимум преобразований превратит строительный экскаватор в лесную машину.
Факты в пользу экскаватора
Сравнивая нагрузки, действующие на узлы экскаватора, работающего в режиме землеройной машины, и в качестве харвестера, надо отметить, что работа в режиме лесного комбайна менее нагруженная, чем работа экскаватора по выемке грунта или погрузке скальных глыб. А металлоконструкции экскаватора рассчитываются именно на такие повышенные нагрузки, поэтому вполне логично, подготовив экскаватор для работы на лесосеках, рассчитывать на длительный срок эксплуатации нашего экскаватора-харвестера.
Как было сказано выше, очень привлекательной является финансовая сторона вопроса: покупка экскаватора, дооснащение его необходимым оборудованием и переделка гидравлики стоит значительно дешевле приобретения специализированного колесного харвестера с аналогичными характеристиками.
Например, массу положительных отзывов можно услышать о работе на лесозаготовках экскаватора среднего класса Hitachi ZX210LCH-5G массой 21,1 т, причем аббревиатура LCH означает, что машина соответствует потребностям лесной промышленности (L), а конструкция машины максимально усилена и рассчитана на работы в тяжелых условиях (H). На Hitachi устанавливают, например, шведскую харвестерную головку высокого класса Log Max7000С с диаметром распила до 750 мм, хотя выбор головок на рынке очень обширный.
Также уже работают в наших лесах и получают массу положительных отзывов харвестеры-экскаваторы Komatsu PC200LC-8M0 массой около 25 т, собираемые в Ярославле. На стреле с ковш-балкой радиусом действия до 9,5 метров установлен харвестерный агрегат Komatsu S132, обеспечивающий диаметр отпила до 720 мм.
Характеристики описанных экскаваторов-харвестеров сопоставимы с колесным харвестером John Deere 1270G, укомплектованным финской харвестерной головкой John Deere/Timberjack H480 с диаметром распиловки до 710 мм. Так вот, харвестер JD стоит, как минимум, в 1,5 раза дороже. Комментарии, как говорится…
Аргументом в пользу экскаватора, хотя и спорным, является лучшая проходимость гусеничной машины по сравнению с колесным специализированным харвестером. Действительно, отличную проходимость экскаватору даже на слабых грунтах или при движении по глубокому снегу обеспечивает большой дорожный просвет, а давление на грунт оказывается минимальным за счет использования гусениц. Причем используют в основном гусеницы не стандартной, 600 мм, ширины, а увеличенной – 700 мм, с двойными грунтозацепами.
Но спорным называют аргумент по поводу проходимости экскаватора, потому что почвы все же сильнее травмируются при перемещении гусеничной техники, особенно по склонам. В некоторых районах России даже запрещено выполнение работ гусеничным машинам на уклонах свыше 20 %.
Гусеничная машина эффективна на широких просеках, на грунтах с высокой грузонесущей способностью и на ровных участках, где нет косогоров. Колесные же харвестеры более приспособлены к лесным условиям и работают практически с одинаковой скоростью как на ровных лесосеках, так и на подъемах или спусках.
В сложных ситуациях, на болотистых участках или склонах сопок с большим, до 35 °, уклоном, сам может себе помочь выйти из ситуации, подняв стрелу-наконечник вверх. Ковш на рукояти становится дополнительной опорой машине в труднопроходимых местах, экскаватор сохраняет равновесие и создает зазор для подкладывания опорных бревен. Опытный оператор экскаватора с помощью такой опоры, как стрела, поднимает переднюю часть машины и переносит экскаватор в сторону.
А вот у харвестера такой возможности нет, потому что хотя стрела у него и имеется, но она достаточно слабая, и ее использовать в таких целях просто опасно.
Справедливости ради надо отметить, что экскаватор, как и харвестер, может погрузиться и даже провалиться в болотистую землю. Но для того, чтобы вытащить колесную машину достаточно одного трактора, а вот экскаватор иногда приходится вытаскивать несколькими экскаваторами.
Многих покупателей лесных экскаваторов привлекает их универсальность. Действительно, рентабельность экскаватора, учитывая возможность его многоцелевого использования, куда выше рентабельности харвестера. Экскаватор может зимой использоваться на лесозаготовках, а в теплое время выполнять земляные или лесохозяйственные работы.
Также многие покупатели склоняются к приобретению экскаватора, учитывая ликвидность машины. Практика показывает, что реализовать экскаватор, поработавший несколько лет, гораздо легче, чем аналогичный харвестер. Объяснение этому очень простое: покупатель ищет дешевую и универсальную машину, а вот приобрести узкоспециализированный харвестер может только предприятие или частный предприниматель, планирующий заниматься заготовкой леса. А таких людей, как показывает рынок, значительно меньше, чем желающих купить экскаватор.
И все-таки, лесозаготовительные комбайны – машины перспективные!
Что самое важное в работе лесозаготовительного предприятия? Это заготовка максимального объема леса с минимальной себестоимостью куба древесины. А российские леса – это 11 лесозаготовительных природно-производственных зон. И в каждой из 11 зон работают предприятия по заготовке и переработке древесины. Условия работы предприятий сильно различаются как по объемам производимых заготовок, так и по имеющимся экономическим возможностям приобретения и использования той или иной лесозаготовительной техники.
Для успешной работы предприятия работающие на лесосеках машины должны быть надежны, чрезвычайно прочны и, безусловно, безопасны. Если какой-то из этих трех показателей не выдерживается, то другие характеристики утрачивают смысл, а предприятие теряет вложенные средства в покупку, не отвечающую этим требованиям оборудования, уже в момент сделки, какой бы выгодной она не казалась изначально. Причем ситуация вскоре усугубляется тем, что затраты на ремонт и обслуживание такой машины неуклонно будут расти.
Поэтому для предприятия, оперирующего большими объемами лесозаготовок, является логичным приобретение дорогой, но высокопроизводительной и супернадежной техники. Именно с этой целью и приобретаются современные харвестеры.
Первое, что бросается в глаза, наблюдая за работой харвестера, – его маневренность. Основная часть колесных харвестеров имеет шарнирно-сочлененную раму, управление поворотом таких сочлененных полурам осуществляется двумя гидроцилиндрами, рабочим и вспомогательным. Колесные формулы, присущие тяжелым и средним харвестерам, – 8х8 и 6х6, для легких машин это обычно 4х4. Колесные оси достаточно близко располагаются друг относительно друга, рама состоит из двух частей, соединенных крестовым шарниром. Эти факторы позволяют колесному лесорубу разворачиваться с минимальным радиусом, а гидравлические тяговые моторы и свободно управляемый крестовый шарнир обеспечивают высокую проходимость харвестеру даже на самых сложных для движения почвах.
Для удобства во многих харвестерах имеются механизмы наклона кабины и манипулятора. Устройство располагается между поворотной платформой и рамой и крепится к раме машины. При работе на склонах гидроцилиндры наклона кабины автоматически поддерживают ее горизонтальное положение. К тому же система наклона снижает раскачивание и колебания кабины при движении машины по любой неровной поверхности. Это снижает утомляемость оператора, повышает производительность.
Для создания лесонасаждений, обладающих необходимой биологической устойчивостью, необходимо выдерживать плановую систему рубок ухода. В ходе выборочных санитарных рубок обязательна вырубка поврежденных или погибших лесных насаждений. И с этими видами рубок отлично справляются легкие (массой 7-12 т) и средние (13-14 т) харвестеры: колеса за счет большой площади протекторного пятна спецшин оказывают минимальное давление на грунт, машины движутся плавно, что обеспечивает гидростатическая трансмиссия, и не наносят вреда подросту.
Еще одно преимущество харвестера – возможность выполнять все виды рубок с минимальными повреждениями растущих деревьев благодаря использованию манипулятора. Управление манипулятором и харвестерной головкой электрогидравлическое, вылет стрелы обычно составляет 8-11 м, а грузовой момент – 100-170 кНм. На конце телескопической стрелы или рукояти манипулятора, через поворотный ротатор и скобу валочного устройства, связанную с ротатором, монтируется харвестерная головка. Манипулятор обеспечивает функцию наклона и перемещает головку в нужную точку для выполнения технологических операций. Поэтому харвестеру при минимальных перемещениях по лесосеке удается доставать такие стволы, доступ к которым обычной стреле затруднен. А функция автоматической стабилизации, которая обычно входит в оснащение манипулятора, еще больше упрощает работу оператора.
К тому же манипулятор можно наклонять еще и в продольном направлении относительно машины, это обеспечивает гидроцилиндр. Поэтому оператор может совершенно спокойно работать на склоне. За счет возможности наклона базы манипулятора создается оптимальное сцепление со стволом дерева, и таким образом нагрузка на узлы манипулятора и харвестерной головки остается в пределах нормы, не сокращая срок службы оборудования.
Надо сказать, что к работам на несплошных рубках экскаваторы-харвестеры, как правило, вообще не привлекаются. Это объясняется тем, что на мощную стрелу экскаватора в основном монтируют тяжелые головки, массой от 1,5 т и выше. Это оборудование, конечно, универсальное и очень производительное, поскольку рассчитано на валку стволов толщиной до 70 см и более.
Но в наших лесах гораздо больше деревьев средних диаметров, и часто мощные машины валят лес с диаметром ствола до 50 см, а то и меньше. Харвестер же спиливает такие деревья, используя головку массой до тонны. Таким образом, эксплуатационные затраты харвестера, прежде всего, расход ГСМ, ниже, чем при работе тяжелой лесной машины с массивной головкой. В этом также существенный плюс харвестеров.
Производительность – важный критерий при выборе машины
Скажем сразу, что сравнить производительность харвестера и лесного экскаватора практически невозможно. Слишком много факторов должно совпадать, начиная от одинаковых участков и заканчивая операторами одной квалификации.
Однако, по общему мнению специалистов, управление гусеничным экскаватором более «жесткое». Вроде бы мелочь – остановка для аккуратного обхвата ствола и некоторое ожидание остановки качки головки, возникающее при подъезде машины к дереву. Но харвестер таких временных потерь не имеет, он может двигаться даже при работающих манипуляторе и харвестерной головке. В то же время мелкие потери при обработке каждого дерева в течение месяца составят для предприятия если не часы, то десятки минут точно.
Еще один аспект – условия труда. Высокий уровень комфорта в кабине харвестера отличает их от кабин большинства экскаваторов: во многих харвестерах кресло со встроенным пультом управления машиной установлено на пневмоподвеске, причем в конструкции присутствует пневмокран, который автоматически задает настройку упругости подвески под вес конкретного водителя: чем он тяжелее, тем выше будет давление в пневмоэлементе. Поэтому вне зависимости от комплекции оператору будет комфортно перемещаться по бездорожью на харвестере. Ограничение по массе тела водителя составляет диапазон от 50 до 120 кг. Кресло, кроме того, оснащено подогревом и ремнем безопасности.
В кабине уровень шума не превышает 65 дБ за счет качественных звукоизолирующих материалов. Остекление представляет собой выпуклое поликарбонатное стекло Lexan, сверхустойчивое к ударам и царапинам, а металлическая решетка практически не мешает обзорности оператора.
На дисплее приборной панели оператор видит объем заготовленной продукции, количество сортиментов, расход топлива, затраты времени на определенные виды работ и другую полезную информацию. Информацию даже можно вывести на принтер, установленный тут же, в кабине. Согласитесь, на экскаваторах информативность приборной панели значительно ниже, часто это связано с тем, что экскаватор выбирается подешевле.
Достойные условия работы в харвестере, безусловно, отражаются и на производительности. По крайней мере, многие эксперты в области лесозаготовок едины в оценке, что производительность харвестера выше производительности лесного экскаватора примерно на 20 %. Средняя производительность харвестера составляет около 10 м3/ч при прореживании и 20 м3/ч при сплошной рубке. Думаем, что этот весомый аргумент будет интересен потенциальным покупателям и, возможно, изменит их мнение в вопросе выбора харвестера. Ведь представленные данные говорят, прежде всего, о том, что разница в стоимости специализированной машины и модернизированного экскаватора будет в процессе работы постоянно сокращаться.
В заключении можно добавить, что эксплуатация лесной техники связана с огромным комплексом обстоятельств и условий как технических, так и природных, а, иногда и политических. Поэтому владельцы, операторы и механики, сталкиваясь с проблемой итоговой целесообразности использования машины, сами для себя решают, приносит ли им выгоду, с экономической точки зрения, владение конкретной моделью в конкретном состоянии или нет. В статье же мы просто обратили внимание на отдельные особенности эксплуатации тех или иных видов харвестеров.
