Новации в конструкции лесных машин обеспечат повышение их производительности и безопасности
Доля машинной заготовки в России постоянно увеличивается, и рынок лесных машин до сих пор не насыщен: покупателям часто приходится месяцами ждать поставки от дилера заказанной машины. Вместе с тем при оформлении заказа, выборе марки и комплектации машины лица, принимающие решение о ее приобретении, зачастую не владеют информацией о новинках в линейке производителей или не принимают ее в расчет, не знают основных трендов развития технологии, конструкционных изменений, а также не осведомлены о возможных дополнительных опциях для выбранной техники.
За последние годы на рынке лесных машин России определилась вполне очевидная ведущая тройка фирм-производителей. Из соображений своеобразной профессиональной толерантности специалисты отрасли не называют их, а обозначают по «фирменным» цветам машин: «зеленые», «желтые», «красные». На примере одного из мировых лидеров в производстве лесных машин – финской компании Ponsse рассмотрим основные тренды в совершенствовании конструкции харвестеров и форвардеров, а также возможные дополнительные опции для них.
В текущем году состоялась мировая премьера двух новых машин, разработанных на основе результатов постоянного мониторинга рынка и тщательного анализа эксплуатации операторами разных моделей харвестеров и форвардеров.
Харвестер PONSSE Cobra по виду почти не отличим от самой популярной в России модели Ergo, однако в его конструкции есть принципиальные отличия. Основным является новое построение гидравлической системы, обеспечивающее машине значительно бóльшую эффективность по удельной энергоемкости, достигаемую за счет замены традиционной двухконтурной гидравлической схемы одноконтурной. Двухконтурная гидравлическая система предусматривает установку и работу раздаточной коробки, включающей два гидронасоса, один из которых работает на харвестерную головку, а второй на гидроманипулятор. В харвестере Cobra раздаточной коробки нет и установлен один мощный гидронасос, обслуживающий и харвестерную головку, и гидроманипулятор.
Это конструктивное новшество связано с тем, что, как показала практика, многие операторы не полностью используют возможности, которые предоставляет двухконтурная гидравлическая система при выполнении совмещенных операций, что приводит к неоправданно высоким энергозатратам на привод двух гидромоторов. Эффект особенно заметен на лесосеках с небольшим объемом хлыста, когда на обработку деревьев, валку и протаскивание стволов не требуется больших усилий, в сравнении с обработкой крупномерного древостоя.
Нерациональный выбор мощности харвестера ранее приводил к снижению энергетического КПД, но с появлением модели Cobra эта проблема теряет актуальность: машина одинаково эффективно работает на обработке деревьев как малого, так и большого диаметра. Раньше для оптимизации энергозарат при работе с некрупным лесом рекомендовалось использовать харвестер классом пониже, например, Fox вместо Ergo. Но на такую машину уже нельзя было поставить мощную харвестерную головку, необходимую для обработки лиственных деревьев с крупными сучьями. В результате заготовителям приходилось использовать даже на заготовке преобладающего в России мелкого смешанного леса мощный харвестер с двухконтурной гидравлической системой и нести высокие удельные энергозатраты.
Cobra может обрабатывать деревья с малым объемом хлыста при невысоких энергозатратах и в то же время, благодаря мощной харвестерной головке, способен эффективно обрабатывать крупномерные лиственные деревья с толстыми сучьями. Экономичность харвестера наряду с сохранением большого потенциала по производительности и одинаково эффективной работе как на мелком, так и на крупном лесе позволяет лесозаготовительному предприятию существенно экономить топливо.
В плане органов управления в новом харвестере для оператора ничего не изменилось. И приходится признать, что высококлассному оператору, привыкшему работать динамично, совмещать выполняемые операции (например, протаскивание ствола сквозь головку с движением гидроманипулятора), Cobra может показаться медлительной, поскольку один гидромотор не в силах выдавать сразу такой же поток, как два мотора. Но будем смотреть правде в глаза: профессионалов высокого класса на лесозаготовительных предприятиях не так уж много, а экономия топлива с лихвой оправдает несколько замедленное выполнение операций. Большинство операторов этого просто не заметят. На взгляд механика, машина стала даже проще, поскольку регулировать и настраивать теперь требуется один гидронасос.
Еще одна новинка модельного ряда Ponsse – форвардер Bison Active Frame. Если в случае Cobra конструкторы пошли по пути упрощения конструкции, то Bison технические новации усложнили, зато добавили ряд неоспоримых эксплуатационных достоинств. В результате, можно сказать, получился форвардер особого типа. У всех предыдущих моделей форвардеров Ponsse была гидростатическая трансмиссия, а Bison оснащен бесступенчатой гидромеханической. Особенность ее работы такова, что в начале движения форвардер использует гидравлическую часть передачи, а при достижении скорости 3 км/ч постепенно подключается ее механическая часть. Конструктивные новшества этого форвардера, как и вышеописанной машины, нацелены на повышение энергоэффективности и сокращение удельной энергоемкости. Такое инновационное техническое решение трансмиссии связано с тем, что по КПД механическая передача значительно превосходит гидростатическую.
Новый форвардер предназначен для трелевки древесины на большие расстояния и даже ее подвозки по лесовозным усам к веткам, промежуточным складам или магистралям. Максимальная скорость машины 20 км/ч, для перевозок в лесу вполне достаточно.
С появлением Bison в линейке форвардеров Ponsse появилась машина грузоподъемностью 16 т (грузоподъемность Buffalo 14 т, а следующих за ним Buffalo King и Elefant – уже 18 т).
Еще одна принципиальная конструктивная особенность Bison – это (как бы в противовес харвестеру Cobra) два небольших гидронасоса вместо одного большой мощности, традиционно устанавливаемого на форвардеры. Поскольку для работы форвардера не требуется постоянного большого потока масла, как в случае харвестера, он совершает много неэнергоемких движений (таких как открытие и закрытие захвата, работа со штабелем и т. д.), и необходимости в постоянной работе мощного гидронасоса нет. Для совершения этих операций достаточно работы одного небольшого насоса, а второй включается только в случае выполнения энергоемких операций, что, конечно же, позволяет существенно снизить расход топлива.
Стоит обратить внимание на примечание Active Frame в названии машины: Bison будут выпускать только в компоновке «с активной рамой», которая позволяет значительно уменьшить дискомфорт для оператора от неровностей под колесами форвардера, особенно ощутимых при быстром передвижении. Система позволяет снизить утомляемость оператора и одновременно повысить производительность его работы.
Для оператора управление новым форвардером не поменялось, активация механической части трансмиссии происходит автоматически, а вот для механика Bison стал значительно сложнее, и качественное обслуживание потребует серьезной переподготовки.
В качестве целевого рынка для новой машины производитель рассматривает страны Северной Европы, включая скандинавские.
А доставка демонстрационного экземпляра Bison в Россию ожидается только в начале 2020 года.
Безусловно, при оценке качества конструкции любой лесной машины на первом месте ее безопасная эксплуатация. Вопрос безопасности эксплуатации лесных машин можно разделить на две составляющие: безопасность оператора машины и всех находящихся на лесосеке и безопасность работы машины для лесной экосистемы, иначе говоря, экологическая безопасность.
Для обеспечения защиты оператора прежде всего необходима прочная кабина, которая может уберечь оператора от травм в результате внешних воздействий (например, летящего в окно бревна при ошибке в выборе направления протаскивания дерева или осколков пильной цепи в случае обрыва, или «выстрела», цепи). В машинах Ponsse безопасность оператора достигается за счет особо прочной конструкции рамы кабины и сверхпрочного остекления. На заводе для разных моделей машин производятся три типоразмера кабин, различающихся толщиной металла рамы. Конструкция кабины должна обеспечить необходимую прочность для защиты оператора, в том числе при переворачивании машины, даже форвардера с полной загрузкой грузового отсека древесиной. Масса и грузоподъемность машин разная, поэтому для обеспечения требуемой прочности кабин нужны рамы разного сечения.
В сфере безопасности мелочей не бывает: в компании была создана специальная конструкторская группа для выбора с учетом анатомии человека местоположения ручек, за которые оператору удобнее всего держаться, когда он садится в кабину и выходит из нее. После длительных наблюдений за операторами, экспериментов с установкой ручек был найден оптимальный вариант их расположения.
Продуманы все нюансы удобства и безопасности обслуживания машин: например, защита радиатора при открывании трансформируется в лестницу с нескользящими ступенями, по которой оператору или механику удобно подниматься к моторному отсеку.
Есть у машин ряд ограничителей и блокировок, предохраняющих оператора от возможных ошибок вследствие невнимательности или неопытности. К ним относится блокировка харвестерной головки при отклонении кресла оператора от направления работы головки, ограничитель подачи мощности при крайнем верхнем подъеме стрелы гидроманпулятора и т. д.
В качестве дополнительных опций, обеспечивающих безопасность, на форвардер может быть установлена камера заднего вида, которая помогает оператору в процессе работы, когда грузовой отсек полностью загружен сортиментами и необходимо движение задним ходом. Еще одно дополнение – водяной балласт колес, который обеспечивает машине бóльшую устойчивость. Возможна также установка дополнительной металлической пластинчатой решетки на окна, предохраняющей стекла от ударов, например, при погрузке сортиментов в грузовой отсек форвардера. Однако она уменьшает оператору обзор. Для защиты от возможных ударов бревен специальную защиту можно установить и на выхлопную трубу.
Основное негативное воздействие лесных машин на экосистемы лесосек заключается в нарушении почвогрунтов – их переуплотнении, минерализации, загрязнении топливно-смазочными материалами (например, при обрыве рукава высокого давления), образовании колей. Для уменьшения этого негативного воздействия наряду с решением проблемы проходимости машин можно использовать гусеницы, которые обеспечивают снижение давления на поверхность, а следовательно уменьшают уплотнение и колееобразование. Минерализация почвогрунта часто играет скорее положительную, нежели отрицательную роль для последующих лесовосстановительных процессов.
Для уменьшения потенциального ущерба экосистеме леса от возможного загрязнения маслом из гидросистемы во многих европейских странах, например, в Швеции и Германии, разрешено эксплуатировать лесные машины только с биоразлагаемыми маслами в гидросистеме. При попадании на почвогрунт такие масла быстро разлагаются и не вредят экосистеме. Конечно, эти масла дороже минеральных и синтетических, но на фоне общей стоимости машины это почти незаметно. Серьезным минусом биоразлагаемых масел в сравнении с другими видами масел является более агрессивное действие на резиновые уплотнители гидросистемы, сокращающее их ресурс и приводящее к частым заменам. Законодательство Евросоюза не оставляет лесозаготовителям из стран ЕС выбора типа масла для гидросистемы. В России же биоразлагаемые масла популярностью не пользуются, а системы б/у машин из Европы, работавших на подобных маслах, надо обязательно промыть, прежде чем заливать в них минеральное масло перед запуском.
Игорь Григорьев, д-р техн. наук, проф. каф. ТОЛК ЯГСХА
Арбо Лыуке, директор по продажам ООО «Понссе»
