15 dr in¿. Norbert LESZCZYÑSKI
Katedra Maszyn Ogrodniczych i Leœnych, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie e-mail: norbert.leszczynski@up.lublin.pl
Streszczenie
W artykule przedstawiono modele prostych i lekkich no¿owych g³owic œcinkowych, przeznaczonych do pozyskiwania drewna energetycznego. Opisano ich budowê i zastosowanie.
: drewno energetyczne, g³owice œcinkowe S³owa kluczowe
ULTRALEKKIE G£OWICE ŒCINKOWE
DO POZYSKIWANIA DREWNA
ENERGETYCZNEGO
TECHNIKA ROLNICZA OGRODNICZA LEŒNA 2/2013 W ostatnich latach, w zwi¹zku z dro¿ej¹c¹ energi¹, nasila siê zjawisko poszukiwania nowych metod pozyskiwania energii, a wœród nich energii z produktów drzewnych [8, 12, 13]. Do spalania wdra¿a siê uprawy œlazowca, topoli, czy robinii akacjowej [6, 7, 11]. Wraz z upowszechnianiem tych plantacji prowadzone s¹ prace nad nowymi technologiami do zbioru tych plonów, b¹dŸ prowadzone s¹ prace nad udoskonaleniem istniej¹cych ju¿ technologii [1, 5, 13, 14]. Maszyny œcinkowe mog¹ byæ wyposa¿ane w ró¿ne typy g³owic œcinkowych [3, 4]. Najczêœciej do œcinki drzew stosowane s¹ g³owice z pi³¹ ³añcuchow¹ [2], ale pojawiaj¹ siê w ofertach producentów coraz czêœciej g³owice no¿owe, a wœród nich g³owice gilotynowe [9] oraz g³owice z no¿em sta³ym. Na rynku europejskim mo¿emy spotkaæ kilku producentów prostych i lekkich g³owic œcinkowych, takich firm jak: Farma, Kellfri, Kesla, Nisula, Westtech.
Ma³e g³owice no¿owe bazuj¹ na konstrukcji chwytaka szczêkowego, jednak s¹ nieco w stosunku do niego roz-budowane - przede wszystkim o nó¿ do œcinki drzewa. Posia-daj¹ te¿ dwa jarzma, z których jedno jest ³¹czone z rotorem, dziêki któremu g³owica mo¿e obracaæ siê dooko³a pionowej osi. Drugie jarzmo, w którym mocowane s¹ szczêki chwytaka, ³o¿yskowane jest w jarzmie rotora, co pozwala na pochylanie g³owicy, dziêki czemu mo¿e ona przyjmowaæ pozycjê do œcinki lub pozycjê chwytaka manipulacyjnego. W wiêkszoœci takich modeli g³owic no¿owych (Farma BC18, Kesla 18G, Nisula 175E, Westtech C150) wyposa¿ona jest w nó¿ sta³y (nieruchomy), który przytwierdzony jest do podstawy jarzma szczêk. Œcinka drzew w takim przypadku odbywa siê w wyniku dociskania no¿a za poœrednictwem szczêk chwytaj¹cych za pieñ.
Do obs³ugi takich g³owic nie jest wymagany skompli-kowany pojazd bazowy typu harwester. G³owice mog¹ byæ stosowane zamiennie z chwytakami manipulacyjnymi wysiê-gnikowych maszyn zrywkowych (wyposa¿onych w ¿uraw hydrauliczny) jak forwarder [10], a tak¿e ci¹gnik rolniczy, k³onicowa przyczepa zrywkowa, czy minikoparka. Do rea-lizacji wszystkich funkcji prostej g³owicy no¿owej wystarcz¹ zaledwie dwa hydrauliczne przewody zasilaj¹ce, pomimo ¿e w swojej budowie zawiera a¿ dwa si³owniki hydrauliczne dwustronnego dzia³ania (jeden si³ownik porusza szczêkami chwytaka, a drugi pochyla jarzmo ze szczêkami). Mo¿liwe jest to w wyniku zastosowania dodatkowego zaworu steruj¹cego kierunkiem przep³ywu oleju hydraulicznego. Rozwi¹zanie takie wymusza automatyczn¹ pracê podczas œcinki - œciête drzewo jest obalane samoczynnie zaraz po œciêciu drzewa, co z jednej strony wymaga dodatkowego przeszkolenia operatora maszyny (musi odpowiednio wczeœniej zaplanowaæ kierunek obalania), ale wymusza te¿ szybsz¹ pracê i eliminuje
koniecznoœæ dodatkowego wciskania przycisków steruj¹cych. Pochylenie g³owicy do pozycji za³adunkowej odbywa siê automatycznie po zaciœniêciu szczêk chwytaka - po osi¹gniêciu nastawy ciœnienia w si³owniku steruj¹cym szczêkami, co wy-stêpuje zaraz po œciêciu drzewa w chwili jego pe³nego uchwy-cenia. W tej pozycji g³owica pracuje jak klasyczny chwytak manipulacyjny, co pozwala na uk³adanie w myg³ach lub za³adowanie œciêtego drewna na œrodki transportowe. Z kolei po upuszczeniu ³adunku, z chwil¹ maksymalnego otwarcia szczêk chwytaka, g³owica znów sama przechodzi w pozycjê do œcinki, umo¿liwiaj¹c œciêcie kolejnego drzewa. W razie potrzeby istnieje mo¿liwoœæ blokady automatycznego pochylania g³owicy i mo¿e ona pracowaæ stale w pozycji chwytaka manipulacyjnego.
G³owice no¿owe o no¿u sta³ym wyposa¿ane s¹ w no¿e o ró¿nym kszta³cie. Farma BC18 ma nó¿ falisty, wystêpuj¹ te¿ g³owice o prostych krawêdziach tn¹cych. W Kesla 18G s¹ trzy krawêdzie tn¹ce w uk³adzie trapezowym: czo³owa i dwie bocz-ne; w Nisula 175E s¹ dwie krawêdzie tn¹ce: czo³owa o zmien-nym k¹cie naostrzenia oraz jedna boczna; a w Westtech C150 dwie krawêdzie tworz¹ce niski trójk¹t równoramienny. Geometria no¿y determinuje technikê pracy g³owic¹. W przy-padku dwóch krawêdzi tn¹cych istnieje koniecznoœæ Rys. 1. Schemat budowy no¿owej g³owicy œcinkowej z no¿em sta³ym (Farma BC18) [14]
Fig. 1. Schematic diagram of the felling head with a fixed blade (Farma BC18) [14]
dociskania g³owicy w kierunku ostrza, za poœrednictwem szczêki zewnêtrznej.
Proste g³owice no¿owe (tab. 1) o no¿u sta³ym umo¿liwiaj¹ œcinkê miêkkich drzew o œrednicy do ok. 18 cm, przy masie w³asnej g³owicy zaledwie ok. 200 kg (bo bywaj¹ g³owice o ma-sie nawet blisko 4 ton [2]). G³owice takie mog¹ byæ stosowane tak¿e do œcinki drzew twardszych takich jak: brzoza, jod³a, sosna, klon, ale nie grubszych jak 14 cm, czy nawet d¹b, jesion, ale o œrednicy do 10 cm [14-17].
Poszczególne typy g³owic no¿owych ró¿ni¹ siê te¿ od siebie budow¹ samych szczêk. Mo¿na spotkaæ klasyczne rozwi¹zanie, analogiczne jak w typowych chwytakach za³a-dunkowych, gdzie wystêpuj¹ szczêki o dwóch zespolonych za-krzywionych zêbach ka¿da (jak w Nisula 175E, Kellfri TK 18), które pozwalaj¹ na chwytanie i œcinkê zarówno cienkich drzew, jak i ca³ych wi¹zek krzewów. Wystêpuj¹ te¿ g³owice o zró¿ni-cowanej budowie szczêk - o pojedynczym zêbie szczêka wew-nêtrzna i podwójnym zêbie szczêka zewwew-nêtrzna (jak w Farma BC18, Kesla 18G, Westtech C150), czy nawet szczêki jednozêbowe (w g³owicach Nisula). Poszczególne zêby szczêk ró¿ni¹ siê te¿ od siebie gruboœci¹, czy nawet geometri¹ zakrzywienia. Mog¹ byæ zakrzywione ma³ym promieniem przechodz¹cym w du¿y, b¹dŸ odwrotnie, czy te¿ o œrednim zakrzywieniu na ca³ej d³ugoœci. Rozwi¹zania te w du¿ej mierze s¹ œciœle powi¹zane z geometri¹ no¿a tn¹cego. Producenci staraj¹ siê tak wyprofilowaæ szczêki, aby jak najefektywniej dociska³y do no¿a.
G³owice no¿owe maj¹ sporo zalet. Poza tym, ¿e mog¹ byæ montowane na prostych ¿urawiach ci¹gników rolniczych, s¹ te¿ relatywnie tanie (kilka do kilkudziesiêciu tysiêcy z³otych w zale¿noœci od firmy), s¹ lekkie i maj¹ nisk¹ masê zespo³u tn¹cego, nie maj¹ tendencji do iskrzenia, s¹ ³atwe w ostrzeniu, a no¿e nie s¹ drogie w zakupie.
Bibliografia
[1] Abrahamson L.P., Volk T.A., Priepke E., Posselius J., Aneshansley D.J., Smart L.B.: Development of a willow biomass crop harvesting system in New York. Minneapolis, 2008, ss. 21.
[2] Brzózko J.: Tendencje rozwojowe g³owic œcinkowych. Czêœæ II. Technika Rolnicza Ogrodnicza Leœna, 2007, nr 6. [3] Brzózko J., Skar¿yñski J.: Harwestery do pozyskiwania
Firma i model g³owicy
Parametry techniczne Masa [kg] Maksymalne otwarcie chwytaka [cm] Wysokoœæ g³owicy w pozycji œcinki [cm] Maksymalna œrednica œcinki [cm] Wymagany wydatek oleju [l·min ]-1 Wymagane ciœnienie oleju [bar] Farma BC18 Kellfri TK 18 Kesla 18G Nisula 175E Westtech C150 190 195 183 183 210 66 74 65 76 90 43,7 50 44 52 b.d. 18 18 18 15÷18 15 40÷60 b.d. 40÷60 25 40 190 170 220 190 175 210 180 ÷ ÷ Tab. 1. Podstawowe dane techniczne wybranych prostych g³owic œcinkowych do pozyskiwania drewna energetycznego Table 1. Basic technical specifications of selected simple felling heads for fire-wood harvesting
drewna stosowane w polskich lasach. Czêœæ II. Technika Rolnicza Ogrodnicza Leœna, 2011, nr 2.
[4] D³ugosiewicz L., Grzebieniowski W.: Porównanie wybranych technologii pozyskania drewna pod wzglêdem wydajnoœci i kosztów. In¿ynieria Rolnicza, 2009, 8(117), s. 7-13.
[5] Do³¿ycki A., Smaga M., Lisowski A., Nowakowski T., Stru¿yk A.: Opracowanie dokumentacji konstrukcyjnej przystawek œcinaj¹cych. Raport z zadania nr I.6.2 projektu badawczego zamawianego PBZ-MNiSW - 1/3/2006 (maszynopis). Katedra Maszyn Rolniczych i Leœnych SGGW, Warszawa, 2008, ss. 7, plus dokumentacja konstru-kcyjna.
[6] Kozakiewicz P., Wiktorski T.: Robinia akacjowa ( L.) - drewno egzotyczne z Ameryki Pó³nocnej. Przemys³ Drzewny, 2007, 1: 25-28.
[7] Kraszkiewicz A.: Ocena ciep³a spalania i wartoœci opa³owej wybranych sortymentów drewna robinii akacjowej na tle klas gruboœci. MOTROL, 2008, 10: 67-72.
[8] Lisowski A., Klonowski J., Stru¿yk A., Nowakowski T., Waszkiewicz Cz.: Technologie zbioru roœlin energe-tycznych. [w:] Nowoczesne technologie pozyskiwania i energetycznego wykorzystania biomasy, red. Rakowski J. Wydawnictwo Instytutu Energetyki, Warszawa, 2010, s. 121-144.
[9] Leszczyñski N.: No¿owe g³owice œcinkowe. Technika Rolnicza Ogrodnicza Leœna, 2011, nr 4, s. 10-12.
[10] Maksymiak M., Grieger A.: Analiza wydajnoœci pracy przy pozyskiwaniu drewna na przyk³adznie harwestera Valmet 901.3 i forwardera palmet 840.2. In¿ynieria Rolnicza, 2008, 1(99), s. 273-281.
[11] Molas R.: Topola czy œlazowiec - roœliny energetyczne. 2008, www.instalator.pl, ss. 4.
[12] Spinelli R.: A review of short-rotation forestry harvesting in Europe. 1999,
www.woodycrops.org/paducah/spinelli.html.
[13] Spinelli R., Kofman P.: A Review of Short-Rotation Forestry Harvesting in Europe, First Conference of the Short Rotation Woody Crops Operations Working Group, Paducah, KY, September 23-25, 1996.
[14] http://www.forsmw.com - materia³y firmowe Farma. [15] http://www.kellfri.se - materia³y firmowe Kellfri. [16] http://www.kesla.com - materia³y firmowe Kesla. [17] http://www.nisulaforest.com - materia³y firmowe Nisula. [18] http://www.westtech.at - materia³y firmowe Westtech.
Robinia pseudoacacia
ULTRALIGHT FELLING HEADS FOR ENERGY WOOD HARVESTING
Summary
This paper presents simple, lightweight models of felling heads designed for energy wood harvesting. The construction and application of such heads are described.
: energy wood, felling heads Key words
TECHNIKA ROLNICZA OGRODNICZA LEŒNA 2/2013 16
