Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Тема: Валочно-сучкорезно-расряжевочные машины (харвестеры)
Цель занятия: детальное изучение конструкций навесного технологического оборудования харвестерови правил их эксплуатации
Структура отчета:
1. Назначение, область применения харвестеров;
2. Устройство и принцип работы навесного технологического оборудования харвестеров;
3. Правила эксплуатации и техника безопасности при работе на валочно-сучкорезно-расряжевочных
Конструкции современных харвестеров рассмотрим с учетом их классификации (раздел 1) на примерах харвестеров "Valmet-911" и "Timberjack-1270С".
Харвестер "Valmet-911" является одномодульной машиной. Может использоваться при проведении различных видов рубок. Конструкция харвестера включает в себя следующие основные узлы (рис. 6):
– дизельный силовой агрегат, приводящий в действие все системы харвестера;
– шарнирно-сочлененную раму на базе трехосного колесного шасси;
– качающуюся кабину оператора, установленную на поворотной платформе;
– комбинированный шарнирно-рычажно-телескопический манипулятор;
– харвестерную валочно-сучкорезно-раскряжевочную головку.
Рис. 6. Устройство харвестера: 1 – рама; 2 – двигатель; 3 – манипулятор; 4, 5 – передний и задний мосты; 6 – харвестерная головка; 7 – тандемы
Силовой агрегат харвестера представляет собой 6-цилиндровый дизель с непосредственным впрыском и турбонаддувом. К особенностям двигателя харвестера можно отнести устойчивую работу при изменении оборотов коленчатого вала от 780 до 2400 об/мин, достаточную мощность – 130 кВт, а также наличие турбокомпрессора, который состоит из газовой турбины и соосного компрессора. Турбина, раскручиваемая выхлопными газами, приводит в действие компрессор, подающий сжатый воздух под давлением в цилиндры (давление наддува). Увеличение количества воздуха в цилиндрах дает возможность увеличить количество впрыскиваемого топлива, которое интенсивно сгорает. В результате получается большая мощность при меньшем расходе топлива и более чистых выхлопных газах.
Рама харвестера состоит из двух частей: передней и задней, которые соединены вместе центральным шарниром. Гидроцилиндры управления поворотом машины установлены между передней и задней рамами и обеспечивают изменение угла между ними. На раме имеется механизм наклона кабины и манипулятора, который установлен между поворотной платформой и рамой. Гидроцилиндры наклона кабины позволяют не только изменять ее ориентацию при работе на склонах, но и уменьшают боковые колебания машины при движении по неровной дороге. Поворот кабины с манипулятором в горизонтальной плоскости во время работы осуществляется с помощью мотор-редуктора и зубчатой передачи. Максимальный угол поворота 315°.
Харвестер "Valmet-911" оснащается валочно-сучкорезно-раскряжевочной головкой модели 960, которая позволяет успешно применять харвестер как на выборочных, так и на сплошных рубках. Им можно обрабатывать как уже поваленные, так и стоящие деревья. Головка шарнирно подвешивается к манипулятору. Конструкция харвестерной головки показана на рис.9. Для привода всех механизмов харвестерная головка имеет электрическую и гидравлическую системы.
Механизм поворота харвестерной головки позволяет расширить возможность захвата дерева, особенно при выборочных рубках, а в сочетании с гидроцилиндром наклона головки облегчает работу с наклонными деревьями, а также работу на ветровальных и буреломных участках лесосеки.
Подающие вальцы установлены на управляемых с помощью гидроцилиндров шарнирных рычагах. Для привода вальцов используются аксиально-поршневые гидромоторы, которые обеспечивают скорость подачи до 4 м/с с усилием 18 кН. Вальцы имеют специальное резиновое покрытие. Управление прижимом имеет два режима: нормальное и дополнительное сжатие. Для повышения силы сцепления вальцов с поверхностью ствола применяют съемные цепи.
Поваленное дерево очищается от сучьев пятью подвижными ножами. Четыре боковых ножа управляются гидроцилиндром. Причем торсионная подвеска передних ножей позволяет регулировать их прижим к обрабатываемой поверхности. При работе ножи копируют поверхность ствола и через установленные на них датчики формируют сигнал для измерения диаметра сортиментов.
Рис. 9. Харвестерная головка: 1 – шарнирная управляемая подвеска; 2 – протаскивающие вальцы с приводными гидродвигателями; 3 – пять подвижных сучкорезных ножей; 4 – пильный аппарат; 5 – система измерений и контроля на базе мини-ЭВМ MD 22A; 6 – механизм поворота (ротатор)
Пильный аппарат в харвестерной головке выполняет две операции: валку и раскряжевку. Он выполнен в виде консольной цепной пилы с приводом от гидромотора и системой надвигания, обеспечивающей максимальную скорость надвигания в зависимости от сил сопротивления, действующих при пилении. Пильный аппарат состоит из стальной каплеобразной шины длиной 560 мм и универсальной цепи "Сандвик" с шагом 10,3 мм. Для уменьшения сопротивления движению пилы в пропиле некоторые харвестерные агрегаты оснащаются системой "Экосмазчик". Ее назначение состоит в подаче в пропил специальной смазки, которая впоследствии подвергается биологическому разложению с получением безвредных для природной среды веществ.
Измерение длины сортиментов в харвестерном агрегате производится с помощью перекатывающегося вдоль ствола зубчатого измерительного колеса. Датчик импульсов, кинематически связанный с ним, посылает сигналы на блок ЭВМ, которая выдает результат измерения на дисплей и при необходимости на принтер. С помощью бортового компьютера можно также производить раскряжевку по заданной программе.
Харвестер "Timberjack-1270С" представляет последнее поколение машин такого класса. Он имеет колесную формулу 6К6 и оснащен системой сбалансированных тандемных тележек, что позволяет достичь большого тягового усилия. Трансмиссия гидростатическая с двухдиапазонной раздаточной коробкой. Передний и задний ведущие мосты имеют блокировку дифференциала, приводимую в действие электрогидравлической системой. Передний мост с балансирными тандемными тележками, задний – одинарный. Харвестер оснащен дизельным двигателем "Cummins 6CT8.3" мощностью 165 кВт, который обеспечивает увеличенный крутящий момент и большую мощность при низких оборотах.
Управление поворотом шарнирно-сочлененных полурам осуществляется двумя гидроцилиндрами. Рабочий и вспомогательный тормоза многодисковые в масляной ванне, приводимые в действие гидравликой. Стояночный и аварийный тормоза приводятся в действие пружинами.
Харвестер имеет комбинированный шарнирно-рычажно-телескопический манипулятор параллельного действия с максимальным вылетом 10 м и грузовым моментом 178 кН×м. Харвестерная головка оснащена шестью сучкорезными ножами. Из них две пары – подвижные, а одна стационарная. При этом один стационарный нож имеет верхнее расположение, а второй – нижнее. Подвижные ножи приводятся в движение посредством одного гидроцилиндра. Протаскивающий механизм представляет собой 4 вальца, поверхность которых резиновая, а при необходимости оснащается специальными цепями. Привод вальцов осуществляется аксиально-поршневыми гидродвигателями с повышенным крутящим моментом.
Кабина оператора имеет системы обогрева и кондиционирования воздуха, эргономичное сиденье и остеклена тонированными стеклами из ударопрочного материала (лексан).
Харвестер "Timberjack-1270С" оснащен системами управления двигателем, балансирными тележками, раскряжевкой ствола дерева и передачи информации потребителям лесоматериалов. Кроме того харвестер имеет систему нанесения цветной маркировки на торцы лесоматериалов и обработки пней химическими жидкостями.
Конструкции и технические характеристики наиболее распространенных в настоящее время харвестеров и харвестерных головок приведены в приложении.
Системы управления современными харвестерами представляют собой сложные технические комплексы, реализующие одновременно несколько функций: управление базовой машиной, исполнительными органами технологического оборудования, принятие решений.
Операции перемещения машины, валки, очистки стволов от сучьев и раскряжевки требуют соблюдения ряда требований: технологии, ГОСТов, экономики, экологии, эргономики, охраны труда.
Важной составляющей систем управления харвестером является оператор. В его функции входит не только управление харвестером, но и принятие решений по оптимальной работе машины и раскряжевке хлыстов, что обеспечивает максимальную прибыль.
Система управления харвестером включает следующие подсистемы:
– управление базовой машиной;
– управление манипулятором;
– управление харвестерным процессором;
– управление системой отмера длин;
– управление в комплексе: харвестер (оценка лесосечного фонда отводимого в рубку и заготовка лесоматериалов), транспорт лесоматериалов и их переработка.
Системы управления манипуляторами
Системы управления манипуляторами современных харвестеров базируются на идентичных принципах, практически независимо от фирмы изготовителя, типа и основных параметров манипулятора. В харвестерах в основном используются манипуляторы двух кинематических схем: шарнирно-рычажные и комбинированные (с телескопической вставкой). Принципиальная схема управления гидравликой манипулятора комбинированного типа представлена на рис. 10.
Сервоуправление гидравликой манипулятора выполняется с помощью системы сервоуправления "ЕНС-35", в которую входит регулировочный блок "IPS" для индивидуальной регулировки каждой рабочей операции манипулятора. Рычаги управления манипулятором расположены у сиденья. Предусмотренными в рычагах управления потенциометрами регулируется сила тока, идущего через регулировочный блок "IPS" на клапаны управления. Для обеспечения надежной работы системы "ЕНС" ее регулировочные вставки должны быть проверены уполномоченным специалистом через каждые 1000 моточасов или как минимум один раз в год. Кроме вышеуказанного, регулировка системы "ЕНС" необходима также в том случае, если манипулятор работает неудовлетворительно или гидросистема вырабатывает слишком много тепла.
Перспективные системы управления харвестерами
Информационная система харвестеров позволяет устанавливать связь между оператором харвестера и лесопильным предприятием либо потребителем. Лесопильное предприятие имеет возможность следить за процессом заготовки древесины и постоянно располагать информацией об ее объеме, количестве деревьев, длине сортиментов. Вновь разрабатываемые в Скандинавских странах системы, использующие спутниковую связь и выход в Интернет (рис. 13), на основе геоинформационных технологий позволяют: выполнять оценочный прогноз на будущую рубку; планировать лесозаготовительные работы в зависимости от спроса, корректировать и оптимизировать их проведение в рамках системы "лес – харвестер – потребитель", включая маршрутизацию перевозок сортиментов; обмениваться встречной информацией между операторами харвестеров, форвардеров и водителями сортиментовозов; также основываясь на данные, полученные ЭВМ харвестера во время рубки, моделировать возобновление нового поколения леса.
С харвестером, как источником многих данных о производимой продукции и с лучшими сведениями о растущем лесе, в базисе составляются банки данных о древесине, которые позволяют осуществлять полный количественный контроль над складируемой древесиной. Этот контроль охватывает всю цепь от леса к промышленности и обратно к заказчику. С помощью новой системы управления можно получать отчет о поставках древесины, выбирать вид рубки, средства, продолжительность (от 2 до 10 лет). Кроме того, можно производить детальную годовую и месячную планировку мероприятий по рубке древостоев.
Рис. 13. Информационная система харвестера: 1 – спутник; 2 – харвестер; 3 – сервер; 4 – лесопильный завод; 5 – форвардер
Рис. 14. Система дистанционного управления заготовки древесины харвестером
В Шведской фирме EU-PRQJEKTES PROMOTE разработана программа "SkogForsk" для персонального компьютера по поставкам отходов из леса, подбору подходящего вида рубки, а также прогнозу месячной поставки древесины. Данная система представлена на рис. 14.
Система "ProLog" определяет объемы образующихся на лесопильном заводе сортиментов и другой готовой продукции, а также все заказы на пиломатериалы в районе. Заказы пересчитываются в круглые лесоматериалы. С помощью "ProLog" лесопильный завод узнает, кроме того, какие лесосеки выбраны для рубки. На основании всей информации дается заказ на круглые лесоматериалы, определяются длина и диаметр сортиментов, их количество. В лесу подбираются насаждения, которые лучше всего подходят для рубки. Для харвестера устанавливается очередность вырубки насаждений. Затем прогноз ожидаемых качественных и количественных характеристик сортиментов предстоящего периода поставок передается на лесопильный завод. Достоверный прогноз размера поставки на следующий месяц как минимум в два раза увеличивает горизонт планирования работы лесопильного завода и значительно облегчает управление заказами покупателей.
С полными сведениями о составе и положении древесины, а также с бортовыми компьютерами в лесовозных транспортных средствах, которые имеют GPS-доступ (интернет-доступ), появляется возможность оптимизации транспортных перевозок. Это означает уменьшение холостых пробегов и более лучшее использование автопарка.
Ориентированная на нужды потребителей и движимая изменениями рыночных тенденций, торговля круглыми лесоматериалами предъявляет повышенные требования к точности измерительного оборудования и передаче компьютеризированных данных при работе харвестеров.
Чтобы достичь желаемой производительности и рентабельности, оператор харвестера должен принимать быстрые решения по качеству и оптимальному использованию каждого заготавливаемого дерева. В используемых в настоящее время харвестерах применяются системы измерения и управления, которые осуществляют автоматическую оценку ствола, во время того, как происходит очистка ствола от сучьев и выбирают оптимальные места для распила, тем самым позволяя оператору сконцентрироваться на контроле за качеством древесины. С помощью таких систем быстро и эффективно может задаваться множество требуемых параметров процесса заготовки древесины. Возможен также большой набор автоматических функций: автоматизация управления подачи пильной шины; регулирование прижима сучкорезных ножей и протяжных вальцов либо гусениц; поднятие харвестерного процессора после завершения раскряжевки. Системы обладают функциями диагностики, которые позволяют оператору определить неисправности не покидая кабины.
Наряду с этим оператору предоставляется ряд возможностей – доступ к электронной почте, глобальной навигационной системе GPS, интегрированному программному обеспечению, комплексной системе управления харвестером. Информация по всем перечисленным аспектам представляется на одном дисплее.
Так система "Тимберматик 300" полностью компьютеризирована и использует оперативную систему Windows 2000, простой графический интерфейс и два уровня меню. При использовании системы "Тимберматик 300" не нужны отдельный ноутбук и отдельный дисплей для комплексной системы управления харвестером. Оператор может использовать любые программные обеспечения и системы, такие как e-mail, карты, программы глобальной навигационной системы GPS, доступные пользователю PC. Для управления системой "Тимберматик 300" могут использоваться клавиатура, мышь, панель управления либо джойстик. Это упрощает ряд операций, особенно процесс ввода письменной информации.
Ведущие фирмы, выпускающие харвестеры, работают над созданием мультимедийной системы "помощь" (help), которая помимо прочего объединит в себе инструкции, гидравлические и электрические схемы, фотографии и другой визуальный материал для оказания помощи оператору при любых обстоятельствах.
Принципы работы харвестеров
Харвестер во время работы перемещается задним ходом. С любой стоянки он валит и обрабатывает деревья, растущие в рабочей зоне гидроманипулятора. Перед захватом очередного дерева технологическое оборудование поворачивают в вертикальное положение (рис. 22, а) и направляют на дерево, которое захватывают по возможности ниже с противоположной стороны от направления валки (рис. 20, б) и спиливают.
Рукоятью гидроманипулятора осуществляется толчок и дерево падает на растущий лес, что гасит скорость падения и предотвращает резкие динамические усилия на грейфер и гидроманипулятор. Далее дерево обрабатывают аналогично как процессором в горизонтальном положении с очисткой ствола от сучьев и раскряжевкой на сортименты (рис. 20, в, г, д). При глубоком снеге дерево захватывают на высоте 0,5…1 м и включением протаскивающего механизма грейфер опускают по стволу (рис. 20, е).
Рис. 20. Технология работы харвестера: а – поворот грейфера в вертикальное положение; б – захват и спиливание дерева; в – подтаскивание дерева в зону обработки; г – процесс обработки; д – перенос сучьев на волок для его укрепления; е – опускание грейфера по дереву