Назначение и применение форвардеров

В нашей стране наибольшее применение нашли форвадеры на колесном ходу. Однако встречается и комбинированный вариант: тяговое техническое средство – гусеничное шасси, прицеп – колесное шасси (рис. 32).

Большинство форвадеров имеют схожую конструкцию и принцип работы. Они включают в себя тяговую машину, к которой присоединяется прицеп с грузовой платформой 4, кроме этого имеется гидроманипулятор 1 с челюстным захватом 5 на конце и гидросистема для его функционирования (рис. 33).

Гидроманипулятор имеет больший вылет в сравнении с трелевочными тракторами манипуляторного типа, в том числе благодаря специальной телескопической конструкции. Он предназначен для сбора сортиментов на лесосеке, погрузки их на грузовую платформу и выгрузки в штабель. Для обеспечения поворота челюстного захвата в горизонтальной плоскости он снабжен ротатором 11 (механизмом поворота).

Грузовая платформа13, как и гидроманипулятор 2, расположена на раме трактора за кабиной и снабжена несколькими парами стоек 6. Это позволяет укладывать на платформу сортименты разных длин: от двух до шести метров.

Гидросистема предназначена для привода в действие рабочих органов навесного технологического оборудования. Она включает гидронасосы, распределительную и предохранительную аппаратуру, трубопроводы высокого и низкого давления, бак с фильтрами для рабочей жидкости и исполнительные рабочие органы – гидроцилиндры и гидромоторы.

Большинство современных моделей форвадеров иностранного производства представляет собой шасси с шарнирно-сочленной рамой. Передняя и задняя части рамы соединены универсальным шарниром с двумя степенями свободы. Таким образом, поворот машины осуществляется за счет изменения взаимного расположения полурам относительно вертикальной оси шарнира. Исполнительный механизм поворота представляет собой один или два гидроцилиндра для изменения угла взаимной ориентации полурам в горизонтальной плоскости. Значение угла складывания полурам находится в пределах 36-60 градусов. Кроме того, универсальный шарнир позволяет полурамам наклоняться в вертикальной плоскости относительно друг друга на угла порядка 15 градусов. Это разгружает раму при движении машины по пересеченной местности и обеспечивает высокую проходимость при значительной длине продольной базы. За счет возможности блокировки шарнира по горизонтальной оси обеспечивается повышенная устойчивость при работе машины в режимах погрузки и разгрузки.

Большинство форвадеров имеют шести- или восьмиколесную ходовую систему с приводом на все колеса. Для снижения удельного давления машины на грунт ширина шин на большинстве моделей составляет 600 мм. При этом по желанию покупателя, фирмы производители машин могут оснащать их альтернативными шинами в зависимости от будущих условий эксплуатации (от 500 до 800 мм). Для повышения проходимости и снижения удельного давления на грунт на шины одеваются цепи и гусеничные ленты. Незначительная часть особо легких малогабаритных форвадеров имеет гусеничный движетель с резиновыми катками и резинометаллической гусеничной лентой.

Трансмиссия машин гидростатическая или гидромеханическая, имеет два скоростных диапазона. Это обеспечивает плавное движение форвадера в лесу при высокой силе тяги (среднее значение по рассмотренным машинам составляет 89 кН) и благоприятно сказывается на взаимодействии машины с почвой. Максимальная скорость движения машин на первом скоростном диапазоне 7…10 км/ч, на втором – 25…34 км/ч.

Компоновка всех машин примерно одинакова: на передней полураме располагаются двигатель и кабина оператора, на задней полураме – грузовая платформа со стойками для перевозки сортиментов. Технологическое оборудование – манипулятор с захватом – на большинстве моделей располагается на задней полураме перед грузовой платформой (рис. 34, б) и отделяется от нее ограждением. Только на некоторых моделях манипулятор размещен за кабиной на передней полураме (рис. 34, а) или на кабине, за счет чего несколько увеличиваются размеры грузовой платформы на задней полураме.

Двигатели машин дизельные, водяным охлаждением. Средняя мощность двигателя современного форвадера – 98,9 кВт при средней массе машины 11956 кг. Кабина располагается за двигателем за исключением нескольких моделей, в которых она вынесена вперед. Удобство, безопасность, просторность и хороший обзор – главные атрибуты кабин всех моделей форвадеров. Кабины отличаются низким уровнем шума и вибрации, эргономичным сиденьем и удобными органами управления. За кабиной на передней полураме располагаются бак гидросистемы и гидрораспределители.

Вылет манипуляторов достигает 7…10 м, средний грузовой момент 66…100 кНм. Управление манипулятором – электрогидравлическое, с помощью рычагов, размещаемых на подлокотниках сидений.

Производительность современных машин данного класса зависит от характеристика древостоя и принятой технологии валки леса (полностью механизированная или ручная бензопилами). Средняя производительность современных форвадеров на рубках ухода при работе после харвестера равна 12 м³/час, при работе вслед за вальщиком с бензопилой – 10 м³/час.

В сравнении с другими известными наземными трелевочными средствами форвадеры на лесосеке при транспортировании сортиментов имеют ряд несомненных преимуществ:

– перемещение древесины с пасеки на лесопогрузочный пункт осуществляется полностью погруженным способом, что уменьшает разрушение почвенного покрова; повреждений корневой и комлевой части деревьев расположенных вблизи трелевочных волоков; загрязнение трелюемой древесины;

– потребная сила тяги для трелевки форвадером меньше, чем у других трелевочных средств, а значит мощностной потенциал техники наиболее эффективно используется в рейсовой нагрузке;

– форвадеры могут производить сортировку древесины при погрузке и разгрузке, что положительно влияет на дальнейшее распределение леса между потребителями при вывозке автомобильным транспортом;

– возможность укладывания сортиментов в высокие штабели, уменьшая тем самым размеры верхних складов;

– производительность форвадеров мало зависит от размеров лесоматериалов, тогда как трелевочные тракторы крайне неэффективны при трелевке короткомерной и тонкомерной древесины (большая продолжительность формирования воза, незначительный объем трелюемой пачки);

– наличие манипуляторов с большим вылетом (до 10 м) раскрывает возможности повышения эффективности трелевки путем обоснования оптимальных параметров (вылет манипулятора, расстояние между технологическими позициями) функционирования форвадеров;

– при необходимости форвадеры могут эффективно использоваться для сбора и перевозки порубочных остатков.

К недостаткам применения форвардеров следует отнести: густую сеть трелевочных волоков; возможность колееобразования; повреждения манипулятором кроны оставляемых на лесосеке деревьев и их стволовой части; высокая стоимость относительно трелевочных тракторов.

При вывозке сортиментов с лесосеки обрезка сучьев и раскряжевка могут выполняться на пасеке либо на лесопогрузочном пункте. Для первого случая на последующей трелевке могут быть использованы форвадеры в трех вариантах технологического процесса:

– все обрабатывающие операции проводятся с помощью бензопилы;

– валка выполняется бензопилой, обрезка сучьев и раскряжевка – процессором (передвижная сучкорезно-раскряжевочная машина);

– валка, обрезка сучьев и раскряжевка проводяться одной машиной – харвестером (валочно-сучкорезно-раскряжевочной машиной).

Развитие сортиментной технологии несплошных рубок и средств ее осуществления привело к тому, что сегодня наиболее значимыми оказались две системы машин и оборудования: с использованием бензопил и форвадеров, а также с использованием харвестеров и форвадеров. В первом варианте сбор древесины на пасеке для ее перемещения к погрузочному пункту осуществляется из рассредоточенных по всей территории делянки сортиментов, во втором – из сформированных харвестером пачек определенного объема и расположенных на определенном расстоянии друг от друга. Это обстоятельство непосредственно влияет на характер (расстояние между технологическими позициями, количество технологических остановок) и показатели функционирования форвадера (время формирования трелюемого воза).