Těžební stroje
Těžební stroje
Jednooperační – vykonávají jen jednu operaci ( kácení,odvětvování)
Víceoperační - vykonávají více než jednu operaci. Nemusí to být operace téže výrobní fáze (např. těžba a soustřeďování)
Těžební víceoperační stroje dělíme na:
Harvestory - kácí + odvětvují (krátí,třídí,ukládá na hromady)
Procesory - nejsou schopny kácet. Odvětvují a krátí stromy pokácené jiným prostředkem.
Také mohou provádět třídění a ukládání sortimentů do hromad.
Ostatní víceoperační stroje –
káceč-přibližovač - provádí těžbu a soustřeďování
káceč-hromádkovač - kácí a sestavuje náklad pro přibližovací prostředek
káceč-vytahovač - kácí a strom přitáhne ke stroji (vyklizuje)
Harvestory:
- kompaktní – mají kácecí a odvětvovací zařízení nesené na přední části stroje .Musí zajíždět ke každému stromu.
- výložníkové – jednofázový ( má harvestorovou jednotku umístěnou na konci výložníku- po jediném uchopení stromu následuje jeho pokácení,odvětvení a zkrácení).
- dvoufázový – má na konci výložníku jen kácecí hlavici a zařízení pro odvětvování a krácení nese na sobě. Kácecí hlavice kácí a vkládá kmen do procesorové jednotky.
Rozdělení harvestoru podle hmotnosti,výkonu a dosahu jeřábu:
hmotnost dosah hmotnatostmax. průměr roč.výkon
Malé 8-13 tun 7-10 m 0.10-0.30 m3 55 cm 12400 m3 Střední 13-17 8-12.5 0.20-0.70 62 26000
Velké 17-24 8-12.5 0.50-1.50 52 40000
MOTOR
Turbodiesel (čtyřválec, šestiválec) obsah 4,5-9 litrů. Výkon 80-190kW. Elektronicky řízené vstřikování paliva, chladič stlačeného vzduchu. Vyšší kroutící moment, který umožňuje chod motoru při nižším počtu otáček a tím i nižší spotřebu paliva, prodloužení životnosti a snížení hlučnosti. Snaha výrobce o prodlužování dob výměny motorového oleje (snižování nákladů).
PODVOZKY
Harvestory jsou montovány na terénní podvozky vyvážecích traktorů.
Podvozky:
- kolové
- pásové vycházejí z konstrukce podvozků bagrů
- kráčející
Kolové harvestory mohou pracovat (podle povahy terénu) na svazích o sklonu 25-50%. Nad tuto hodnotu mohou pracovat s kolopásy, pásy nebo kráčející. Příčná stabilita je poměrně menší u 4kolových typů 15% a u šestikolových max.20% ( v provozu vytyčujeme trasy s příčným sklonem do 10%).
Na prudkých svazích je vhodné kombinovat LDZ s harvestorovou hlavicí.
Ve svažitých terénech je možné vyrovnávat kabinu řidiče.
Jízda po spádnici je vhodnější než jízda po vrstevnici. U nás se většinou používají harvestory s kolovými podvozky – jsou mobilnější, jednodušší přesun na krátké vzdálenosti. Pro zlepšení pohybu v náročných terénech může harvestor používat řetězy a kolopásy.
Podvozek bývá vybaven čtyřmi,šesti nebo osmi koly. Skládá se z předního a zadního vozíku, který je uložen ve zlamovacím kloubovém rámu. Pomocí hydraulického ovládání (natáčení) vozíku se dosahuje snadného řízení vozidla i v těžkém terénu (hydrostatický systém). Úhel natočení podvozku až 40 stupňů.
Nápravy vozíku:
- pevné
- výkyvné
- tandemové (boogie „bugi“)
Tandemové nápravy jsou buď poháněny systémem ozubených kol nebo pomocí řetězu.
Kroutící moment mezi předními a zadními koly na nápravě je v rovnováze v každé poloze záběru.Tyto nápravy mají oproti jednoduché nápravě s velkým kolem výhodu při přejíždění překážek. Malá kola mohou snadno překonat vysokou překážku aniž by došlo k porušení stability vozidla. Boční výkyv podvozku s tandemovou nápravou je menší, než u nápravy s dvěma velkými koly.
loze zupravy mají oproti jednoduché nápravě s velkým kolem výhodu při přejíždění překážek. Malá kola mohou snadno překonat vysokou překážku aniž by došlo k porušení stability vozidla. Boční výkyv podvozku s tandemovou nápravou je menší, než u nápravy s dvěma velkými koly.
Hydrostaticko-mechanický přenos síly mezi dieslovým motorem a koly se skládá ze tří hlavních částí:
- mechanická
- hydraulická
- elektrická
Hydraulická část se skládá z hydraulického čerpadla a hydraulického motoru. Dochází k plynulé regulaci rychlosti a řazení (vpřed,vzad).Hydraulický motor přenáší sílu na ozubená kola převodovky.Odtud je hnací síla přenášena na kardan,diferenciály přední a zadní nápravy a na koncové převody kol.
Pohon harvestorového podvozku se děje buď pomocí centrálního hydromotoru přes převodovou skříň a další náhonové elementy, nebo přímo namontovaným hydromotorem v kole. Systém Load-Senzing dovoluje řízení rychlosti kol pomocí počítače v závislosti na zatížení kola. Tím se snižuje poškození půdy prokluzem kol.
Změna pohybu dopředu a dozadu se uskuteční přes hydraulické čerpadlo- obrácení toku oleje do hydromotoru.
Stroje jsou vybaveny hydraulickým brzdícím systémem( vícelamelové).
Parkovací a nouzová brzda bývá pružinová.
Poloautomatický protipožární systém – má kontejnery, obsahující hasící prostředek napojené do potrubního systému.Při aktivaci je systém spuštěn.V případě požáru uvedou čidla reagující na teplo systém do činnosti . Poplach je provázen světelnými a zvukovými signály.
Hydraulický jeřáb:
- je podstatnou součástí každého harvestoru. Slouží k nesení kácecí hlavice.
Montuje se - vedle kabiny operátora na boku – Valmet
- před kabinou operátora Rotne, Timberjack
Hlavice švédského typu – robustnější konstrukce a delší základní rám. Posuv kmene je zajišťován dvěma válci s větší protahovací silou. Dokáže zpracovat kmen s nižším průměrem. Vhodná pro práci s dlouhými a rovnými kmeny s minimálním počtem nerovností.
Hlavice finského typu – kompaktnější konstrukce a kratší základní rám. Pro posuv kmene je vybavena 4 válci posuvu. Typ vhodný pro práci i s křivými kmeny – díky kratší délce rámu je schopna lépe kopírovat povrch křivých kmenů. Nižší váha umožňuje jednodušší manipulaci s hydraulickým jeřábem.
Harvestorové hlavice bývají vybaveny barevným značením.
Kabina
Je zvukotěsná (hlučnost v kabině 65-70 dB), klimatizovaná s nízkou úrovní vibrací. Skla jsou vydutá ( snížení reflexních odrazů) z vysoce odolného tónovaného polykarbonátu. Vyhřívané ergonomické sedadlo ( nastavení dle tělesných proporcí a hmotnosti operátora). V horní části bezpečnostního rámu jsou umístěny halogenové nebo xenonové pracovní reflektory. Řídící páky jsou umístěny v přední části loketních opěrek.Pod kabinou může být umístěno nivelační zařízení. Může být také zařízení „sleduj jeřáb“ – kabina se automaticky otáčí do směru jeřábu.
Měřící a řídící systémy harvestorů
Výrobci harvestorů nabízejí různé měřící a vyhodnocovací systémy, které vypočítávají zpracované objemy vyrobených sortimentů podle druhů dřeviny, tloušťkové třídy a kvality. Původní skandinávské programy pro elektronické zpracování dat jsou dnes upraveny pro poměry středoevropské (zohlednit délkový přídavek, výpočet středního průměru kmene, přepočet na kůru..).Digitální datová síť se skládá z určitého počtu vzájemně propojených modulů (funkce hydraulického jeřábu, pojezdové funkce stroje, příkazy operátora...)
Systémy umožňují zpracování kmene
- manuální
- poloautomatické
- automatické
Elektronický systém harvestorové hlavice má senzory:
- impulzátor – měření délky
- potenciometr – měření průměru
- indukční senzory – kontrola polohy pily
-
Měření délky:
Je prováděno na základě vyhodnocení informací získaných z ozubeného měřícího kolečka na kterém je připojen impulzátor. Kolečko je umístěno na vnitřní části hlavice harvestoru a je přitlačováno pružinou nebo hydraulickým válcem ke kmeni a při jeho pohybu se odvaluje a předává odpovídající počet impulsů. Délka je udávána s přesností na celé cm.
Většina nepřesností je dána mechanickým přenosem pohybu z kmenu na měřící kolečko (odtrhávající se kůra z kmenu, nerovnosti kmenu, nadměrně opotřebené mechanické ústrojí měřícího kolečka) při správně prováděné kalibraci.
Měření průměru:
Potenciometry jsou umístěny většinou na zajišťovacích čepech pro odvětvovací nože (někdy nad podávacími válci). Při každém otevření nebo zavření odvětvovacího nože se zvětšuje nebo zmenšuje jimi procházející napětí. Velikost napětí z obou potenciometrů v daném okamžiku je rozhodující pro vyhodnocení výsledného průměru, který je počítán jako aritmetický průměr z obou hodnot. Průměr kmene je měřen po 10cm sekcích. Přesné zjištění tlouštěk kmene, zvláště v horní části (čepu) má vliv na cenovou relaci sortimentu. Systém vypočítává z délek a průměru objem s kůrou i bez kůry. Vypočítává i tvar kmene. Z hlavice agregátu jsou naměřené hodnoty digitálně přenášeny na MŘ v kabině operátora a zde dochází k uložení dat.
Obrazovka je umístěna před řidičem. Výrazná čísla udávají délky a průměry výřezů. Operátor může v každém okamžiku zjistit na obrazovce nutné údaje o délkách, průměrech, objemu, počtu sortimentů, druhu dřeviny a stavu stroje.
MŘ systém zaznamenává automaticky začátek a konec provozu, přestávky, opravy, provozní hodiny stroje... O poruše stroje je operátor informován signálem na obrazovce. Zde se také ukazují pokyny k odstranění poruch, či jak poruchu nalézt. Stále častější je také využití systému GPS ( udávání souřadnic o vyrobené hmotě na různých lokalitách, hranice porostů...
Optimalizačním proces při výrobě sortimentů:
Harvestorová technologie nedovoluje, aby byl celý kmen protažen hlavicí a teprve potom byla vypočtena volba variant sortimentů. Při zpracování kmenů pracuje počítač v kabině řidiče na principu postupné sortimentace. Část kmene je změřena a pro další část je vypočítán pravděpodobný tvar kmene. Údaje o zpracovaném kmeni jsou použity pro vypracování celkového pravděpodobného tvaru kmene v porostu.
Počítání hmotnatosti harvestorem při zpracování jednotlivých porostů nelze počítat jako přesné, ale jen jako orientační. Je to zapřičiněno např. při zpracování dvojáků , kdy při zpracování druhého vršku stromu počítač automaticky reaguje na rozdíl změřeného průměru z menšího na větší zastavením programu zpracování. Pak je třeba znovu zvednout kácecí hlavici a počítač automaticky připíše jeden další oddenkový kus.
V jarním období je také nutné počítat s větším rozptylem naměřených délek harvestorem. Délky zpracovaných sortimentů jsou zpravidla delší, což je způsobeno nabalováním kůry v době mízy na měřící kolečko, které se pak nedostatečně točí a po stromu klouže.
Pokud se kmen zlomil na dvě části, musí být zpracován postupně po odlomených částech. Pak je třeba před tím, než je harvestorová hlavice po zpracování první části kmenu otevřena, stisknout tlačítko RESET. V tomto případě se systém nevrátí do výchozí polohy (harvestorová hlavice zůstane v plovoucím režimu) a po dokončení zpracování druhé části kmenu je registrován součet z první i druhé části kmene. Pokud tak operátor neučiní, hodnota naměřeného stromu bude rozdělena do více částí, což bude v konečném důsledku změna hmotnatosti a počtu kmenů
Kalibrace měřícího a řídícího systému:
Naměřené hodnoty od harvestoru jsou porovnávány s hodnotami ručního měření zpracovaného dřeva ( přesné pásmo-dělení na cm a průměrka-dělení na mm- nejvhodnější je elektronická průměrka). Na základě odchylek mezi hodnotami od harvestoru a ručního měření se rozhodne o nastavení nové kalibrace.
Kalibrace
- umožňuje kontrolu přesnosti měření
- nastavení měřícího zařízení harvestoru na základě ověřovacího měření
- vedoucí provozu je zodpovědný za pravidelnost provádění kalibrace
- kalibrace se provádí u délkového měření i měření průměrů
- při počítání objemu výřezů znamená chyba v průměru 2x tolik než chyba měření délky. U výřezu v průměru 20cm znamená chyba 1cm na průměru 5%, ale z objemu to je 10%.
- délku je třeba kalibrovat u každé dřeviny zvlášť, neboť měřící kolečko se pohybuje po každém druhu kůry jinak. Průměr stačí ve většině případů kalibrovat pro všechny dřeviny jedenkrát. Je však třeba přeměřit průměr na všech vyráběných sortimentech. Kontrolu správnosti měření je třeba provádět pravidelně např. jednou za týden. Stroj, pokud je to nutné, se současně nakalibruje. Kontrola správnosti měření délky musí být provedena před kontrolou měření průměrů. Kalibrace měření se také provádí při změnách podmínek porostu a po výměně měřících čidel v harvestorové hlavici.
- před provedením kalibrace musí být zkontrolováno, zda jsou v pořádku základní nastavení senzorů průměru. Současně by mělo být zkontrolováno správné nastavení tlaků pro válce posuvu a odvětvovací nože.
Vyvážecí traktor (Forwarder)
Vyvážecí traktor vyrobené sortimenty v porostu posbírá, naloží na úložnou plochu a odveze na skládku. Hlavním pracovním nástrojem je hydraulický jeřáb ( dosah 7-10m) s rotátorem a drapákem. Traktor je vybaven rámovým zlamovacím podvozkem, který dovoluje i vertikální pootočení předního rámu oproti zadnímu rámu podvozku. Podvozek je vybaven 6, nejčastěji 8 koly nebo pásy.
Podle užitečného zatížení dělíme forwardery:
hmotnost šířka nosnost roč.výkon
malé 10-12 t 250-260 cm 9-10 25000
střední 12-15 260-280 11-13 35000
velké 15-21 280-310 14-18 45000
Pohon je většinou hydrostatický.
Hydraulický jeřáb je montován za kabinou operátora buď na společném rámu s kabinou nebo na rámu nákladového prostoru. Základní prvky jeřábu jsou sloup, hlavní, zlamovací a teleskopické rameno.
Kromě vyvážecího traktoru existuje také přívěs za traktor – vyvážecí traktorová souprava. Tvoří ji univerzální traktor s taženým přívěsem s klanicemi. Je vybavena jeřábem pro nakládání sortimentů se stabilizačními podpěrami. Délka sortimentů je omezena na 5 metrů. Tandemová náprava může být bez pohonu nebo s ocelovým kolem, které je vtláčeno mezi dezén pneumatik a podle potřeby se zapíná.
Nákladový prostor vymezují rám podvozku,klanice a opěrná mříž. Nákladový prostor je charakterizován délkou a také plochou příčného řezu ( 3,3 – 8.7 m2).
Je možné volit z různých kombinací šířky a délky nákladového prostoru. Parametry nákladového prostoru je možno měnit i přímo v provozních podmínkách ( prostřednictvím čelní mříže nebo stranovým rozšířením – VLS – variabilní ložná plocha).