Głowica Harvesterowa

głowica harvesterowa

Głowica w harvesterze to najważniejsza jego część. Często traktowana jest jak osobna maszyna, chodź samodzielnie nie może działać. Natomiast sam harvester można być wyposażony w różne typy głowic uwzględniając oczywiście parametry. Nie można zastosować zbyt dużej głowicy , gdyż trzeba zapewnić odpowiedni wydatek oleju i ciśnienia. Wiąże się to z mocą silnika i rodzajem pompy. Efekt może być taki że głowica nie będzie wydajna. Pozostaje jeszcze kwestia stabilności.

Jak działa , z czego się składa , to przybliży poniższy artykuł. Jest to tylko ogólna forma przedstawienia zasady działania.

Działa stosunkowo prosto na pierwszy rzut oka. Chwyta , ścina, krzesze i tnie na kawałki , proste … Prosto przestaje być jeśli zagłębimy się w budowę głowicy.

Główne elementy głowicy w nazwach potocznych to: noże, rolki , piła , blok zaworowy, moduły elektroniczne, czujniki, komputer.

Noże ich zadaniem jest krzesanie i podtrzymywanie obrabianego drewna. Wykonane z metalu , wycinanego i spawanego lub odlewanego. Kształt noży jest tak wyprofilowany żeby dolegać do jak największej powierzchni drzewa i to bez różnicy na średnicę. Każda głowica ma noże górne i tzw nóż pływający (chodź często jest stały) Jest to nóż umiejscowiony nad nożami górnymi i odpowiada tylko za okrzesywanie. Natomiast co do dolnych noży, to głowica może ich nie mieć, mieć jeden lub dwa.

Głowice nie posiadające noży dolnych to także głowice nie posiadające tradycyjnych rolek. Ich miejsce zastąpiły taśmy (rodzaj łańcucha) dzięki czemu jest większa powierzchnia styku z drewnem. Rozwiązanie to jest stosowane w mniejszych głowicach. Tu jako ciekawostka , jest też inaczej realizowany układ pomiarowy długości. Nie z kółka , a z hydromotoru napędzającego taśmę. I kolejna ciekawostka hydromotory mają różny moment obrotowy. Odczyt długości odbywa się z tego mniejszego. Wyklucza to możliwość uślizgu taśmy na drewnie, a co za tym idzie błędu pomiarowego. 

Rolki to potoczna nazwa zestawu hydromotoru o dużym momencie obrotowym z zamontowaną rolką posuwu. Rolki chodź okrągłe mają różną budowę. Od całych wykonanych z metalu – tu różnice polegają na średnicy , szerokości i kształcie bieżni, po rolki metalowo-gumowe. Każdy z producentów chce osiągnąć najlepsze dopasowanie rolki do kształtu drzewa.  Głowice zazwyczaj mają dwie lub cztery rolki.Przy czterech rolkach dwie są zamontowane na stałe , a dwie otwierają się i zamykają , tak jak noże tylko ruchem po lekki łuku. Ruch po łuku ma zapewnić dopasowanie do drzewa bez względu  na jego średnicę.

Piła to kolejna potoczna z nazw. Za nią się kryje układ cięcia. Składa się z hydromotoru szybkobrotowego napędzającego łańcuch, prowadnicy i łańcucha z jego napinaczem oraz systemu smarowania łańcucha. Zestaw ten posiada także czujniki położenia prowadnicy. Wychył prowadnicy realizowany jest hydraulicznie.

Blok zaworowy mieści się z tyłu głowicy jego zadaniem jest sterowanie każdej z funkcji. Otwierania/zamykania noży , rolek, sterowania piłą , siłą docisków , pozycją głowicy. Do bloku zaworowego dostarczany jest olej z pompy harvestera i przez układ zaworów różnego typu dostarczany do siłowników i hydromotorów, czyli w/w funkcji. Sterowanie blokiem odbywa się z komputera głowicy za pomocą modułów.

Moduły – ich zadanie polega na zbieraniu informacji z czujników , kodowanie ich i wysyłanie do komputera. Po przeanalizowaniu informacji , dane wracają do modułów są rozkodowywane i przekazywane do bloku zaworowego głowicy. Co producent to inny system sterowania, czyli możemy mieć w głowicy np 5 modułów , a możemy mieć jeden. Natomiast sam zakres wykonywania funkcji jest taki sam. Działają podobnie.

Czujniki elementy elektroniczne do pomiaru ustawień noży , długości , piły. Zwykle są to enkodery lub czujniki indukcyjne. Są także czujniki ciśnienia oleju w bloku zaworowym. Czujniki ciśnienia służą do kontrolowania ustawień zaworów proporcjonalnych oraz kontroli ciśnień w bloku. W sytuacjach ekstremalnych jest zatrzymywany wydatek z pompy żeby nie uszkodzić bloku zaworowego.

Najważniejszym elementem systemu głowicy jest algorytm oprogramowania. Nie jest to panel który widzi operator , czyli wyświetlacz na którym pokazywana jest długość, średnica gdzie można modyfikować ustawienia. Panel powiązany jest oczywiście ściśle z algorytmem i tworzy to razem oprogramowanie głowicy. Oprogramowanie przez interfejsy wejść i wyjść odczytuje dane z czujników rozmieszczonych na głowicy i po przeanalizowaniu steruje zaworami w głowicy. Operator oczywiście ma możliwość ręcznego sterowania zachowaniem głowicy za pomocą przycisków , aby dostosować je najlepiej dla każdego drzewa. Jeśli “sztuka” ma krzywizny , jest oblodzona, bez ręcznej korekty nie przejdzie przez głowice. Każdy z producentów stosuje swoje oprogramowanie EPEC Herman, DASA, TimberMatic, Opti etc. Z punktu widzenia użytkownika (panelu operatora) są zmienione , mają dodatkowe opcje. Natomiast sama zasada działania jest bardzo podobna. Odczytać informacje o drzewie w głowicy i najlepiej dostosować parametry głowicy.

Odczyt informacji / parametrów

Odbywa się z czujników rozmieszczonych na głowicy. Są dwa podstawowe rodzaje czujników enkodery i czujnik indukcyjne. Enkodery to czujniki ruchu obrotowego. Przy obrocie generują impulsy elektryczne, które odczytywane są przez oprogramowanie. Dla przykładu jeden pełen obrót to 360 impulsów, może być ich więcej lub mniej. Generowania przez enkoder dwóch przebiegów pozwala określić kierunek obrotu. Stosowane są do pomiaru średnicy do pomiaru długości oraz do wychyłu piły lecz nie zawsze. Czujnik indukcyjny działa na zasadzie reakcji na zbliżenie do metalu. Czyli zmienia swój stan z niskiego na wysoki 0/1 lub odwrotnie. Tu mamy dwa podstawowe typy NO i NC (normalnie otwarty i normalnie zamknięty). Czujnik ciśnienia działa na zasadzie zmiany wartości napięcia na wyjściu w zależności od podanego ciśnienia. Zmiana napięcia jest liniowa lub logarytmiczna.

W/w czujniki są powszechnie stosowane w automatyce przemysłowej. Jeśli ktoś nie usunął oznaczeń z czujników możemy je zakupić na wolnym rynku. Może się okazać że enkoder z naszej głowicy od pomiaru długości, jest także używany w przemyśle spożywczym w maszynie do butelkowania.

Średnica – enkodery są montowane przy nożach głowicy. Tu jest różnie. Mogą być dwa i wtedy na każdym z noży jeden (wyciągana jest średnia), może też być tylko jeden enkoder. W zależności od producenta umieszczane są przy nożach dolnych lub górnych. Samo umiejscowienie też jest różne. Mogą występować w o sworzniu lub napędzane za pomocą zębatki , a umiejscowione w osobnej obudowie. Rozwiązanie drugie jest wygodniejsze w serwisowaniu , ale bardziej podatne na uszkodzenia.

Pomiar długości – enkoder zamontowany w kółko pomiarowe. Kółko/zębatka pomiarowe jest umiejscowione w środkowej części głowicy. Jest dociskane do powierzchni drewna i obraca się wraz z jego przesuwem. Jest dociskane hydraulicznie, tak żeby dopasować się do krzywizn. W sam układ docisku wchodzi dodatkowo sprężyna jako kompensator. Kółko przy obalaniu drzewa jest automatycznie chowane żeby nie uległo uszkodzeniu jeśli nastąpi przekręcenie drzewa.

Sterowanie piłą – enkoder przy osi montażu prowadnicy lub dwa czujniki indukcyjne. Enkoder odczytujący położenie prowadnicy pozwala na ustawienie opcji wysuwania prowadnicy tylko do średnicy odczytanej przez pomiar średnicy. W efekcie pozwala to zaoszczędzić czas , gdyż prowadnica nie musi wysuwać się przez cały swój zakres, a tylko na grubość drewna. Gdy są tylko czujniki indukcyjne, które odczytują pozycję “piła w domu” i “piła max”, przy trybie automatycznego cięcia operator musi ręcznie chować piłę żeby zaoszczędzić czas, olej i paliwo. Pozycja głowicy – najprościej mówiąc chodzi o określenie w jakiej pozycji jest głowica, pion , czy poziom. Nie każda z głowic co ma, bo może odbywać się to programowo , jeśli występuje realizowane jest za pomocą czujnika indukcyjnego.

Realizowanie funkcji

Noże – sterowanie nimi odbywa się za pomocą zaworów proporcjonalnych. Dzięki nim zmienia się ich docisk , praktycznie nigdy nie jest stały. Zależy od średnicy , rodzaju drewna, czynników atmosferycznych. Operator może ręcznie podczas automatycznej pracy nimi sterować lekko otwierać i zamykać jeśli wymaga tego kształt drzewa.

Rolki – tak jak noże sterowane są proporcjonalnie jeśli chodzi o docisk. Drugą rzeczą jest tzw. posuw, czyli obracanie się rolek. Obrót jest oczywiście dwukierunkowy. Głównym parametrem sterowania rolek jest odczyt długości z kółka pomiarowego. Także odczyt średnicy może mieć znaczenie jeśli chcemy np zrealizować funkcję taką że do średnicy 30 cm tniemy kawałki 2,4 m , a poniżej tej średnicy 1,2 m. Dla uproszczenia odnieśmy się tylko do długości. W momencie zadania np 120 cm kłoda jest przesuwana z dużą prędkością , przy ok 105 cm zwalnia prędkość , tak żeby wyhamować na 120 cm. Zawsze określana jest tolerancja ciecia minimalna to ok 3 cm. Czasy na wyhamowanie sterowane są z oprogramowania głowicy i są wynikiem zmiennych , takich jak wcześniej czyli: średnicy, rodzaju drewna. Tu także operator może po wyhamowaniu zmienić położenie kłody w głowicy ( tył , przód) .To charakterystyczne “pikniecie” jakie można usłyszeć w kabinie harvestera , jest zasygnalizowaniem osiągnięcia zadanego punktu.

Piła – uruchamiana ręcznie bądź automatycznie. Sterowanie także proporcjonalne daje możliwość regulacji siły dociskania do powierzchni drewna, także wynikające ze zmiennych z czujników. Innym zaworem jaki jest zastosowany w układzie piły to zawór odpowiedzialny za naciąg łańcucha. Tutaj jednak jest zazwyczaj zawór przelewowy ze stałym nastawem ok 20 bar. Do tego dochodzi smarowanie łańcucha, Odbywa się także różnie w zależności od producenta. Najczęściej spotykanym rozwiązanie to takie że piła wracając do pozycji “w domu” zaciąga przy pomocy specjalnego siłownika ” rodzaj strzykawki” dawką oleju ze zbiornika umieszczonego w głowicy. Wysuwając się wstrzykuje olej do rowka prowadnicy. Przy tym układzie smarowania przy siłowniku są zastosowane zawory kierunkowe, aby olej się nie cofał. Często ulegają zabrudzeniu dlatego olej nie jest podawany.

Każda głowica się obraca praktycznie w 100% przypadków za pomocą rotatora. Jest to rodzaj silnika hydraulicznego łopatkowego w specjalnej obudowie. Łączy on żuraw z zawiesiem głowicy. Przy zawiesiu rotatora umieszcza się tarczki hamulca , które niwelują wahania głowicy wzdłużne i poprzeczne.

Głowice są wyposażane także w takie systemy jak : malujący i pakietujący.

System do malowania/oznaczania ma na celu ułatwienie zrywki , gdyż  jeśli mamy kilka różnych długości każdą możemy oznaczyć innym kolorem.

System pakietujący używany jest wtedy jeśli ścinamy bardzo cienkie sztuki  i żeby nie przepuszczać każdej z osobna przez głowicę jest wtedy używany i np po ścięciu 5 sztuk razem są przepuszczane. Składa się on z łamanych chwytaków “łapek” umieszczonych przy nożach górnych.  W momencie otwarcia otwarcia noży , łapki przytrzymują wcześniejsze “sztuki” żeby nie wypadły.  Działają naprzemiennie z nożami. Sterowanie z komputera głowicy. Realizacja przez blok zaworowy.

Najczęstsze uszkodzenia głowic wynikają z złej jakości oleju przepracowanego oraz jego zabrudzeń przy wymianie węży hydraulicznych. Blok zaworowy jest bardzo czuły na wszelkie zanieczyszczenia. Kolejną część awarii stanowią problemy elektryczne. Dużą ich część nie wynika z uszkodzeń czujników czy modułów, a zanieczyszczeń pomiędzy połączeniami. Stałe wibracje, wilgoć i zanieczyszczenia powodują narastanie tego problemu.

Comments are closed.