> 4 _ »
Tommy Helgesson
Utveckling mot skadefri
matning på skördare
Harvesters — Development towards
a feeding process that causes
no damage to the timber
Trätek
Tommy Helgesson
UTVECKLING MOT SKADEFRI MATNING PÄ SKÖRDARE
TräteknikCentrum, Rapport I 8911053 Nyckelord damage feed rolls harvesting Value Stockholm november 1989
Rapporter frän TräteknikCentrum är kompletta sammanställningar av forskningsresultat eller översikter, utvecklingar och studier. Publicerade rapporter betecknas med I eller P och numreras tillsammans med alla utgåvor från Träteknik-Centrum i löpande följd.
Citat tillätes om källan anges.
Reports issued hy the Swedish hisiiliitc for Wood Technology Research comprise complete accounts for research results, or summaries, surveys and
stu-dies. Published reports hear the designation I or P and arc numbered in consecutive order together with all the other publications from the Institute.
Extracts from the text may be reproduced provided the source is acknowledged.
TräteknikCentrum betjänar de fem industrigre-narna sågverk, trämanufaktur (snickeri-, trähus-, möbel- och övrig träbearbetande industri), träfi-berskivor, spånskivor och plywood. Ett avtal om forskning och utveckling mellan industrin och Styrelsen för Teknisk Utveckling (STU) utgör grunden för verksamheten som utförs med egna, samverkande och externa resurser. Träteknik-Centrum har forskningsenheter, förutom i Stock-holm, även i Jönköping och Skellefteå.
The Swedish Institute for Wood Technology Re-search serves the five branches of the industry: saw-mills, manufacturing (joinery, wooden houses, fur-niture and other woodworking plants), fibre board, particle board and plywood. A research and deve-lopment agreement between the industry and the Swedish National Board for Technical Development (STU) forms the basis for the Institutes activities. The Institute utilises its own resources as well as those of its collaborators and other outside bodies. Apart from Stockholm, research units are also located in Jönköping and Skellefteå.
I N N E H Å L L S F Ö R T E C K N I N G
Sid
SAMMANFATTNING 3
BAKGRUND 4 GUMMIRULLAR MED SLIRSKYDD 4
BANDMATNING 4 VIRKESSKADOR ORSAKADE AV BANDMATNINGSAGGREGAT 5
S i l v a t e c 330 5 Keto 51 8 Keto 150 9 KOMMENTARER 10 FORTSATT UTVECKLING 11 SUMMARY 12
SAMMANFATTNING
E t t a l t e r n a t i v t i l l matningsanordningar med g u m m i r u l l a r e l l e r l u f t g u m m i h j u l på k v i s t a r e - k a p a r e och skördare är bandmatningsanordningar. Tanken med dem är a t t man genom en s t o r a n l i g g n i n g s y t a mellan stock och matningsanordning s k a l l få god d r a g k r a f t och undvika skador i veden. De bandmatningsanord-n i bandmatningsanord-n g a r som f i bandmatningsanord-n bandmatningsanord-n s på markbandmatningsanord-nadebandmatningsanord-n idag u p p f y l l e r dock i n t e k r a v e t på s k a d e f r i matning. Av r e s u l t a t e n från de s t u d i e r som Trätek g j o r t på maskiner med
bandmatningaanordningar kan v i k o n s t a t e r a följande:
Då matningsanordningarna har rätt inställt klämtryck b l i r de mekaniska ska-dorna i veden så små a t t de knappast ger utbytesförluster v i d sågning. Medelskadedjupet för S i l v a t e c 330 är 0,3 - 1,1 mm beroende på klämtryck och b a r k t j o c k l e k . Motsvarande värde för Keto 51 är 0,8 mm och för Keto 150 0,2 - 0,8 mm. Skadorna i veden f i n n s dock där och utgör inkörsport för m i k r o b i e l l a angrepp.
I och med a t t det f o r t f a r a n d e e r f o r d r a s aggressiva dubbar e l l e r kammar, som tränger i n i veden, kan i n t e bandmatningsutrustningarna anses färdigut-vecklade .
BAKGRUND
Utvecklingen av m a t n i n g s u t r u s t n i n g a r på k v i s t a r e - k a p a r e och skördare har på senare år följt två l i n j e r . Sedan matarvalsarna med aggressiva ståldubbar försvunnit ur s o r t i m e n t e t hos f l e r t a l e t s k o g s m a s k i n t i l l v e r k a r e har den ena u t v e c k l i n g s l i n j e n v a r i t massiva gummirullar e l l e r gummidäck med s l i r s k y d d och den andra u t v e c k l i n g s l i n j e n bandmatningsutrustning.
GUMMIRULLAR MED SLIRSKYDD
Utvecklingen har v a r i t tämligen framgångsrik. De problem med livslängden på gummirullarna som uppstod i n l e d n i n g s v i s har övervunnits. Orsaken t i l l p r o -blemen var främst a t t gummiskiktet på r u l l a r n a var för t u n t och i v i s s a f a l l av olämplig k v a l i t e t . På de maskiner som från början k o n s t r u e r a t s för gummihjulsmatning har man kunnat välja lämplig g u m m i k v a l i t e t och t j o c k l e k på gummit och därmed fått upp både livslängden och dragförmågan t i l l rätt nivå.
Även s l i r s k y d d e n för r u l l a r n a har e f t e r hand förbättrats, v i l k e t främst på-verkar livslängden och dragförmågan. Livslängden på vändbara massivgummi-r u l l a massivgummi-r bömassivgummi-r idag i n t e u n d e massivgummi-r s t i g a 1500 d massivgummi-r i f t t i m n a massivgummi-r undemassivgummi-r nomassivgummi-rmala dmassivgummi-riftsfömassivgummi-r- driftsför-hållanden.
Ur virkesskadesynpunkt är gummirullarna ganska harmlösa. De klämskador som s l i r s k y d d e n förorsakar l e d e r y t t e r s t sällan t i l l mätbara mekaniska skador i veden. Däremot utgör klämskadorna i barken inkörsport för blånadsangrepp under sommaren och förhösten. Under samma p e r i o d förorsakar gummirullarnas a n l i g g n i n g s t r y c k mot stammen också en v i s s p a r t i e l l barkning av s t o c k a r n a .
BANDMATNING
En bandmatningsanordning består av två e l l e r f l e r a d r i v n a band som t r y c k s mot stammen och d r a r den framåt, se p r i n c i p s k i s s f i g u r 1. K o n s t r u k t i o n e n möjliggör a t t man t r o t s en kompakt u t f o r m n i n g får en lång a n l i g g n i n g s y t a (A) mellan trädstammen och d r i v b a n d e t , v i l k e t i s i n t u r gÖr det möjligt a t t överföra en s t o r d r a g k r a f t t i l l stammen. Stammens ojämnheter ger drivbanden e t t bra grepp utan a t t aggressiva dubbar e l l e r l i k n a n d e behöver pressas i n
i veden.
R u l l n i n g s r o d i e n R
u t v e c k l i n g e n av bandmatningsaggregaten har dock i n t e v a r i t l i k a i n t e n s i v som u t v e c k l i n g e n av g u m m i r u l l a r n a . Idag f i n n s bandmatning endast på e t t få-t a l engreppsskördarfabrikafå-t. De bandmafå-tningsufå-trusfå-tningar som f i n n s på mark-naden har a l l a band av r u l l k e d j e t y p . M a t e r i a l e t är stål och på kedjelänkar-na har mer e l l e r mindre aggressiva dubbar och kammar s v e t s a t s f a s t . F i g u r 2 v i s a r bandaggregatet på Keto 51 och f i g u r 3 v i s a r bandaggregatet på
S i l v a t e x 330.
VIRKESSKADOR ORSAKADE AV BANDMATNINGSAGGREGAT S i l v a t e c 330
S i l v a t e c 330 t i l l v e r k a s av S i l v a t e c Skovmaskiner Aps i Danmark. Maskinen har t r e stycken matarband: e t t f a s t monterat och två monterade på rörliga armar som g r i p e r om stammen. Samtliga matarband är s t e l t infästade, v i l k e t innebär a t t de i n t e kan ställa i n s i g e f t e r stammens k o n i c i t e t . Vid
ojämn-heter på stammen uppstår p u n k t a n l i g g n i n g . V i d rekommenderade t r y c k och flö-den är d r a g k r a f t e n 19 kN och flö-den maximala m a t n i n g s h a s t i g h e t e n 3 m/sek.
Skadestudie
Trätek har genomfört s k a d e s t u d i e r på maskiner med bandmatningsaggregat v i d f y r a tillfällen. Av diagrammen 1-4 framgår r e s u l t a t e n . Samtliga s t u d i e r har g j o r t s i gallringsbestånd av gran. Åldern på de studerade bestånden
v a r i e r a r mellan 20 och 40 år. Även andra f a k t o r e r som k v i s t i g h e t , bark-t j o c k l e k och insbark-tällning av maskinerna v a r i e r a r .
A t t t ex inställningen av matningsaggregatens klämtryck mot stammen påver-kar skadebilden framgår av diagram 2 och 3, där a l l a parametrar utom j u s t klämtrycket är l i k a .
Inga b a r k a v s k a v s t u d i e r har g j o r t s på m a t e r i a l e t från S i l v a t e c - m a s k i n e r n a .
Silvatec 88 03 02 100 75 50 25 Skadefrekvens, '4 - 2 - 4 - 6 - 8 -10 -12 12-Skadedjup, rnn Diagram 1. Silvatec Klämtryck 90 bar 88 05 25 100 75 50 25 Skadefrekvens, '4 - 2 - 4 - 6 - 8 -10 -12 12-Skadedjup, mn ^medel B a r k t j o c k l e k D e n s i t e t A n t a l mätpunkter A n t a l mätpunkter med skadedjup O Medelskadedjup Maximalt skadedjup Klämtryck Dmedel B a r k t j o c k l e k D e n s i t e t A n t a l mätpunkter A n t a l mätpunkter med skadedjup O Medelskadedjup Maximalt skadedjup Klämtryck 12,6 cm 3 mm 350 kg/m^ 268 s t 134 s t 1,1 mm 5,0 mm 145 bar 11,4 cm 3 mm 430 kg/m3 476 s t 384 s t 0,3 mm 3,6 mm 90 bar Diagram 2.
Silvatec Klämtryck 110 bar 88 05 25 100 75 50 25 Skadefrekvens, 'K - 2 Diagram 3. - 4 - 6 - 8 -10 Skadad]up> mm -12 12-Dfnedel B a r k t j o c k l e k D e n s i t e t A n t a l mätpunkter A n t a l mätpunkter med skadedjup O Medelskadedjup Maximalt skadedjup Klämtryck 11,4 cm 3,4 mm 420 kg/m3 604 s t 395 s t 0,6 mm 6,8 mm 110 bar S i l v a t e c 330 Klämtryck 145 bar 89 04 25 100 75 50 25 Skadefrekvens, 5c - 2 - 4 - 6 - 8 -10 Skadad]up, mm -12 12-'-^medel B a r k t j o c k l e k D e n s i t e t A n t a l mätpunkter A n t a l mätpunkter med skadedjup O Medelskadedjup Maximalt skadedjup Klämtryck 12,9 cm 3,1 mm 355 kg/m3 452 s t 321 s t 0,8 mm 14,6 mm 145 bar Diagram 4.
Keto 51
Keto 51 t i l l v e r k a s av Kone-Ketonen KB i F i n l a n d . Maskinen har två stycken matarband monterade på rörliga armar som g r i p e r om stammen. Matarbanden är boggiupphängda så a t t de kan ställa i n s i g e f t e r stammens k o n i c i t e t . De rörliga armarna har en p a r a l l e l l s t y r d rörelse så a t t matarbandens a n l i g g -n i -n g s v i -n k e l mot stocke-n är l i k a , o a v s e t t stockdiameter. V i d rekomme-nderade t r y c k och flöden är d r a g k r a f t e n 25 kN och maximal matningshastighet
2,7 m/sek. Skadestudie
Trätek har genomfört en s k a d e s t u d i e . Beståndet är en sen g r a n g a l l r i n g i t r a k t e n av Osby. F l e r t a l e t skadeprover har t a g i t s ur andra och t r e d j e s t o c k , alltså den d e l av stammen där k v i s t n i n g s a r b e t e t är störst. Resulta-ten framgår av diagram 5.
KETO 51 Klämtryck 145 bar 89 04 26 100 75 50 25 Skadefrekvens, '4 - 2 - 4 - 6 - 8 -10 -12 12-l^medel B a r k t j o c k l e k D e n s i t e t A n t a l mätpunkter A n t a l mätpunkter med skadedjup O Medelskadedjup Maximalt skadedjup Barkavskav Klämtryck 12,6 cm 3,1 mm 411 kg/m^ 171 s t 76 s t 0,8 mm 13,5 mm 9,5 % 145 bar Skadedjup, mm Diagram 5
Keto 150
Keto 150 k l a r a r 55 cm fällsnitt men har i övrigt samma k o n s t r u k t i o n
n i n g s u t r u s t n i n g e n som Keto 5 1 .
mat-Skadestudie
Skadestudier har genomförts v i d t r e tillfällen. Samtliga s t u d i e r är g j o r d a i granbestånd. R e s u l t a t e n framgår av diagrammen 6-8.
KETO 150 87 11 24 100 75 50 25 Skadefrekvens, 'A - 2 - 4 - 6 - 8 -10 -12 12-SkadedjLp, mm Diagram 6. Dmedel B a r k t j o c k l e k D e n s i t e t = -A n t a l mätpunkter = 230 s t A n t a l mätpunkter med skadedjup O Medelskadedjup Maximalt skadedjup Barkavskav Klämtryck 16,5 cm 4,4 mm 203 s t 0,2 mm 3,0 mm 2,3 % KETO 150 Klämt njck 150 bar 88 05 25 100 75 50 25 Skadefrekvens, 'A - 2 - 4 - 6 - 8 -10 -12 12-SkadedjLP, mm Dmedel B a r k t j o c k l e k D e n s i t e t A n t a l mätpunkter A n t a l mätpunkter med skadedjup O Medelskadedjup Maximalt skadedjup Barkavskav Klämtryck = 14,8 cm = 2,9 mm = 350 kg/m^ = 295 s t = 80 s t = 1,8 mm - 9,2 mm = 150 bar Diagram 7.
10 KETO ISO Klämt ryck 160 bar 89 04 26 100 75 3D 25 Skadefrekvens, 5i - 2 - 4 - 6 - 8 -10 -12 12-Skadedjup, irni '^medel 11, 9 cm B a r k t j o c k l e k = 2,4 mm D e n s i t e t = 441 kg/m^ A n t a l mätpunkter 246 st A n t a l mätpunkter med skadedjup 0 - 108 st Medelskadedj up 0,8 mm Maximalt skadedjup = 4,3 mm Barkavskav - 3,5 •K /O Klämtryck 160 bar Diagram 8. KOMMENTARER
Som framgår av r e s u l t a t e n v a r i e r a r skadedjupen med beståndsfaktorer som k v i s t i g h e t , b a r k t j o c k l e k , d e n s i t e t och inställning av maskinerna. Några g e n e r e l l a s l u t s a t s e r om skadebilden för a l l a S i l v a t e c - och Keto-aggregat i a l l a t y p e r av bestånd kan i n t e dras av de genomförda s t u d i e r n a . Resultaten gäller för de studerade maskinerna med deras inställning och de bestånd och förhållanden som gällt v i d studietillfällena. A andra sidan har v i sökt välja r e p r e s e n t a t i v a bestånd för maskinerna och u n d v i k i t extrema maskin-inställningar, varför r e s u l t a t e n kan sägas ge en sann b i l d av hur aggre-gaten fungerar.
S l u t s a t s e n av skadestudierna är a t t de mekaniska virkesskadorna från band-matningsaggregaten är så små a t t de i n t e kan bedömas ha någon negativ på-verkan på sågutbytet. Däremot har skadorna s t o r b e t y d e l s e för blånadsskade-u t v e c k l i n g e n v i d oskyddad l a g r i n g av t i m r e t blånadsskade-under sommarhalvåret. V i v e t genom s t u d i e r av blånadsutveckling på timmer som u p p a r b e t a t s med gummi-h j u l s m a t n i n g , utan mätbara skador i veden, a t t redan p e r f o r e r i n g av barken ger goda b e t i n g e l s e r för blånadssvampars u t v e c k l i n g .
11
FORTSATT UTVECKLING
Vi konstaterade i n l e d n i n g s v i s a t t u t v e c k l i n g e n av bandmatningsaggregaten gått tämligen sakta och f o r t f a r a n d e får bedömas vara i i n l e d n i n g s s k e d e t . Anliggningen mellan band och stam kan u t v e c k l a s y t t e r l i g a r e så a t t dubbar och kammar h e l t kan utgå. Nuvarande k o n s t r u k t i o n e r u t n y t t j a r i n t e möjlig-heten t i l l y t a n l i g g n i n g utan ger endast e t t a n t a l p u n k t a n l i g g n i n g a r . Bandmatningsaggregaten med s i t t goda grepp om och s i n f i n a s t y r n i n g av stammen ger s t o r möjlighet a t t minska a n l i g g n i n g s k r a f t e n mellan k v i s t k n i v a r och stam, v i l k e t l e d e r t i l l minskat matningskraftbehov och mindre bark-avskav.
Målet med u t v e c k l i n g s a r b e t e t bör vara a t t nå en konstruktionslösning som i n t e ger några mekaniska skador i veden och m i n i m a l t barkavskav när träden i n t e savar.
12
SUMMARY
An a l t e r n a t i v e t o f e e d i n g devices w i t h rubber r o l l s or a i r rubber t y r e s on d e l i m b e r - s l a s h e r s and h a r v e s t e r s i s band f e e d i n g devices. Having a l a r g e c o n t a c t surface between l o g and f e e d i n g device, t h e i r t r a c t i o n f o r c e i s great w h i l s t damage t o the wood i s avoided. The band f e e d i n g devices t h a t are on the market today however do not meet the demands on damage-free f e e d i n g .
Results from Trätek's s t u d i e s on f o r e s t r y machinery provided w i t h band f e e d i n g devices show t h a t , when the squeezing f o r c e o f the f e e d i n g devices i s c o r r e c t l y a d j u s t e d , the mechanical damage done t o the wood i s so small t h a t i t w i l l h a r d l y g i v e r i s e t o y i e l d losses d u r i n g the sawing process. The average depth of damage done by the S i l v a t e c 330 machine i s
0.3 1.1 mm, depending on squeezing f o r c e and bark t h i c k n e s s . The c o r r e -sponding value f o r Keto 51 i s 0.8 mm and f o r Keto 150 0.2 - 0.8 mm. How-ever, the damage done t o the wood i s t h e r e and f a c i l i t a t e s m i c r o b i a l a t t a c k .
As aggressive spikes t h a t p e n e t r a t e the wood are s t i l l regarded necessary, the band f e e d i n g devices cannot be considered t o be f u l l y developed.
Detta digitala dokument skapades med anslag från
Stiftelsen Nils och Dorthi Troedssons forskningsfond
Trätel<nikCentru
INSTITUTET FÖR TRÄTEKNISK FORSKNING Box 5609, 114 86 S T O C K H O L M
Besöksadress: Drottning Kristinas väg 67 Telefon: 08-145300
Telex: 14445 tratek s Telefax: 08-116188 Huvudenhet med kansli
Åsenvägen 9, 55258 J Ö N K Ö P I N G Telefon: 036-126041 Telefax: 036-168798 ISSN 0283-4634 931 87 S K E L L E F T E Å Besöksadress: Bockholmsvägen 18 Telefon: 0910-65200 Telefax: 0910-65265
