Мулчери и чипъри

Раздробяване на дървесна и храстовидна маса

През последните десет години в българското селско и горско стопанство навлязоха най-съвременни машини за раздробяване и насичане на дървесна и храстовидна маса на съвсем малки парченца. Тези машини са два основни вида: мулчери и чипъри. Тяхната ефективна експлоатация и постигане на заложените икономически резултати изисква добро познаването на основните принципи на технологията, а и някои тънкости и детайли, които ви предлагаме в настоящата обзорна статия.

Текст:  списание АгроБио Техника

Каква технология и каква машина ще се използва за раздробяване и насичане на дървесната или растителната маса зависи от крайния резултат, който искаме да постигнем. За почистване на пасища например от прораслите храсталаци и млади дървета традиционно се използват мулчери. Характерното за тях е, че те представляват еднороторни дробилки, които най-често се монтират като прикачен инвентар към трактор или минитоварач. Те се използват за раздробяване на стоящи млади дървета и храсти на място. Получените раздробени парченца растителна маса обикновено не се събират, а остават разпръснати на мястото на раздробяване. Така се получава неравномерна покривка от раздробена растителна маса, подобна на мулч. От тук идва и името на машината - мулчер. Това наименование очевидно не е много коректно, тъй като действителното полагане на мулч се прави по определени правила: в равномерен слой, с еднообразни дървесни или друг вид частици, и за определени цели: запазване на влажността на почвата, елиминиране на плевели и т.н. Наименованието „мулчер“ обаче придоби популярност, защото италианските производители, които са пионери в тази техника, наложиха този термин за обозначаване на прикачна еднороторна дробилка.

Ако целта ни обаче не е раздробената дървесна или храстовидна маса да остане на място и да се преобразува в естествен тор, тогава можем да използваме другия вид машина, която обикновено се нарича чипър. Това е мобилна машина и най-често се предлага като ремарке, теглено от камион. Повалената (предварително отсечена) растителна маса се подава в приемния му бункер и се насича на малки парченца - чипс, чрез много остри ножове, монтирани на диск или барабан, въртящи се с висока скорост. Чипсът се подава от специален ръкав към точно определено място за събиране на куп или направо в превозното средство. Така полученият чипс, т.е. малки трески с определена еднообразна форма, могат да се транспортират и използват за най-различни цели: например за производство на мулч, пелети за горене, компост, плоскости от ПДЧ и много други.

В селското и горското стопанство понякога се използва и терминът „шредер“ и с него се обозначава машина, която всъщност е мулчер. Това, разбира се, е опит да се избегне компромисното име „мулчер“ и често води до объркване. За целите на тази статия ще се придържаме към наименованието „мулчер“. Типичният шредер като концепция представлява машина с два ротора с насрещно разминаващи се ножове или чукове. Тя е предназначена за преработката и рециклирането на различни видове отпадъци като дървесина, пластмаси, метали и др., като тя раздробява отпадъците на малки парченца с цел да редуцира големината им преди следващата операция, която най-често е сортиране. Но тъй като индустриалният шредер по начало не е машина за селското или горското стопанство, тя няма да бъде разглеждана в обзора.

Най-популярните мулчери

Най-популярните модели мулчери в България са с работна ширина 2,5м и 2м, като техните ротори са оборудвани с фиксирани ножове (зъби). Те са предназначени за монтаж към триточковата система на трактор и се задвижват от силоотводен вал (РТО) при скорост 1000об./мин или 540об./мин. По-големият вариант изисква мощност от 120 до 200к.с. и е предназначен за раздробяване на растителност с диаметър до 35см. За по-малкия вариант мощността е от 90 до 130к.с. при диаметри до 20см. За задвижването на самия ротор обикновено се използва едностранна или двустранна ремъчна предавка.

С един мулчер с работна ширина 2,5м могат да се разчистят поне 30-40 декара пасища дневно при голяма гъстота на растител­ността и дебелина на дърветата около 5-20см. Специфичен е начинът на работа в такива условия – тракторът прави 6-7м ход назад, а след това и ход напред по една и съща повърхност. Освен това той може да атакува и с предницата, където трябва да е монтирано наклоняващо-повалящо устройство (рамка). След като притисне дървото с така подсилената си предница, тракторът преминава върху него и раздробяването му става в това положение по цялата му дължина.

Ако по пасището има прорасли само шипки или други храсталаци производителността с 2,5-метров мулчер може да достигне до 50-60 декара дневно, тъй като посоката на движение е само една, без да се минава втори път. От съществено значение е специалното подреждане на ножовете (зъбите) по ротора – те са разположени спираловидно, като двете спирали започват от една и съща позиция в двата края на ротора, завиват огледално една спрямо друга и се срещат по средата. Зъбите са разположени в няколко повърхнини, като по-този начин във всеки един момент има зъб, атакуващ стъблата.

Разчистването на пасища с мулчери в днешно време изглежда, че няма алтернатива, споделят български агропредприемачи. Навремето това ставаше чрез ръчен труд с работници, получаващи надници от порядъка на 30-50лв., като един декар се чисти от 7-8 човека за един ден. При мулчера, прикачен на трактор, разходът на дизел е от 3 до 10л на декар в зависимост от големината и мощността на техниката, а дневната производителност на голям мулчер, например с работна ширина 6,3м, може да достигне дори до 400дка. Инвестицията в нов мулчер се възвръща за около година и половина, смятат наши фермери.

Вселена от технологични решения за мулчери

Разбира се, мулчерите се използват за разчистване на всякакви терени (стари лозя, овощни градини, изоставени ниви, гори и др.), които могат да се използват като обработваема земя за различни видове култури. Ето защо на пазара се предлагат стотици варианти и версии. Те могат да се разделят на две основни групи оборудване:

Първата група определя задвижване от силоотводен вал на трактор и монтирано на триточковата навесна система, където влизат гамите на мулчърите, горските фрези, прикачните разтрошители за камъни, изкоренителите за пънове и многофункционалните устройства, комбиниращи в едно горска фреза и разтрошител за камъни.

Втората група оборудване включва задвижване от хидравличната система на базова машина, където влизат гамите на мулчърите, монтирани на челни минитоварачи и багери, изкоренители за пънове, монтирани на багери, прикачни мулчъри, горски фрези и устройства за разтрошаване на камъни за монтаж към специализирани горски машини.

Най-богата е гамата от мулчъри задвижвани от силоотводен вал на трактор. Основно те са два вида: типичните мулчъри с фиксирани зъби на ротора за разчистване на дървесина с диаметър от 10 до 40см и мулчъри с подвижни ножове зъби (Swinging Hammers), предназначени за по-дребна растителност с тънки стебла. Моделите се различават от една страна по необходимите мощности на тракторите (започват от 60к.с. и достигат 390к.с.), а от друга страна по вида на навесната система (нисък или висок профил) и зъбите на ротора (фиксирани или подвижни).

Прикачните горски фрези са оборудвани с по-особен вид фиксирани зъби. За разлика от класическите мулчери, те работят в дълбочина от 30 до 50см и с тяхна помощ може да се извърши първия етап на подготовката на почвата за сеитба. Необходимата мощност от трактора започва от 100к.с. и достига до 350к.с. Прикачните разтрошители, освен че отстраняват растителността над повърхността и смилат корените, натрошават също камъните в почвата на дълбочина 15-25см. Необходимите мощности на трактора започват от 80к.с. и достигат 350к.с.

От своя страна изкоренителят за пънове намира широко приложение при разчистване на дългогодишни насаждения, които са отглеждани на редове (овощни градини, лозя и др.) и след това са изсечени. Това устройство се пуска в реда и поради по-малката ширина на работната глава навлиза на дълбочина до 50-60см в почвата и на практика смила кореновата система. Необходимата мощност на трактора обикновено е 130-350к.с.

През последните години се появиха и мулчери, предназначени за обработка на площи след жътва на царевица, слънчоглед, памук, цвекло и др. Тяхната задача е да се справят с остатъците от корени, стъбла и листа. По своята конструкция те наподобяват роторна косачка, като ножовете са подвижни и имат особена Y-образна форма. Използването на такъв тип мулчер облекчава необходимата обработка на площите за следващото засяване (например не се налага трикратно дисковане). Работната ширина може да бъде от 2 до 8м, а мощността на трактора съответно от 60 до 200к.с.

Специфичното за хидравличните мулчери е, че използват дебит и налягане от хидравличната система на базовата машина, като въртенето на ротора става чрез хидромотор. Класическите хидравлични мулчъри се монтират на челни минитоварачи, като необходимите мощности на двигателите варират от 40 до 130к.с., хидравличният дебит от 50 до 200л/мин., а налягането 180-350 бара според модела. Разнообразна е гамата и от мулчъри за монтаж на рамото на багер, като те са предназначени за багери със собствена маса от 1,5т до 40т. От своя страна хидравличният изкоренител за пънове обичайно е разчетен за монтаж на багери с маса от 12 до 20т. Основното преимущество на хидравличния мулчер е възможността за работа на преден ход с базовата машина и лесно повдигане на работното устройство на височина над 3м.

В днешно време се предлагат и варианти, които събират треските след раздробяване на растителността и през улей ги насочват към ремарке, закачено към мулчера. Така раздробената растителност не остава на земята и може да се превози и използва като биомаса или за компост.

Най-популярните чипъри

В българското селско и горско стопанство най-популярните чипъри са малки модели без собствен двигател, използващи силоотводния вал (РТО) на трактор, като се монтират на триточковата му навесна система. Производителността варира от 7 до 20куб.м/час в зависимост размера на крайния продукт, диаметъра и твърдостта на входящия материал, мощността на трактора и др. Обикновено работят при мощност от 30 до 160к.с., а размерът на получения дървесен чипс се регулира - минималният размер може да бъде от 3 до 7мм, а максималният от 20 до 25мм. Входящият размер на стеблата е до 25-26см, като материалът се подава към машината ръчно.

Приемният бункер на чипъра е снабден с двойка валове, с различен диаметър, задвижвани по хидравличен път, които издърпват подаденото дърво и го притискат към секачния диск. При някои модели всеки от валовете разполага със собствен хидромотор, който използва дебит и налягане от хидравличната система на трактора. Има различни версии с подаване на материала под ъгъл от 45° към режещия диск. При някои от тях, с всяко отрязване, режещият диск придърпва дървесината навътре. Това позволява да се разработват и по-евтини модели без захранващи валове, които обаче изискват по-често заточване на ножовете. В същото време нарязването на дървесината под ъгъл от 45° изисква по-малка мощност, съответно и разходът на дизелово гориво е по-нисък.

Насечената растителна маса се подава към точно определено място чрез специален извит метален ръкав, наричан често „комин“. Неговата позиция може да се регулира, така че изхвърляните с голяма сила трески да попаднат точно в желаното място на разтоварване.

Основният работен орган при малките модели е секачен диск. В най-опростения вариант той има два ножа, чиято позиция се регулира с цел получаване на различни дебелини чипс. При по-сложните конструкции дискът се оборудва с два вида ножове: стандартни и тип „гребен”. При тяхната съвместна работа те нарязват материала съвсем равномерно, без почти да остават по-големи трески. Регулирането на размера на чипса се извършва чрез преместване позицията на тези ножове по шаблон, който се доставя заедно с машината.

Освен задаване на размера на чипса операторът настройва и скоростта на подаване на материала на входа, която зависи от въртенето на захранващите валове. Така се синхронизира работата на цялата машина. За ефективната работа на чипъра е важна системата за защита от претоварване, с която се оборудват повечето модели. При намаляване оборотите на въртене на секачния диск (около 50-60об./мин), в следствие на някакво затруднение – по-твърда дървесина с по-голям диаметър и др., системата спира приемането на материал на входа. След преодоляване на затруднението и връщане към зададените обороти, подаването се възобновява автоматично.

Управлението на работните параметри обикновено е изнесено отстрани на корпуса в отделен панел. От него се правят различни настройки, най-важната от които е задаване обороти на въртене на режещия диск (540 и 1000об./мин). За захранване на управлението и системата за защита от претоварване се използва електричество с напрежение 12V, което се подава чрез кабел от акумулатора на трактора.

Основният икономически ефект, който се цели чрез инвестиране в машина като чипър е пълното оползотворяване на дървесна маса, която иначе би била изхвърлена или изгорена в непреработено състояние. Чрез насичането й на парченца с точно определени размери, тя може да бъде продадена на съответните фирми производители на мулч, компост, пелети, плоскости от ПДЧ и др. А може да се използва и директно като гориво за котли, работещи на чипс. В горското стопанство извозването на клоните под формата чипс от мястото на сечта е много по-икономично и ефективно заради много по-малкия брой курсове на камионите.

Огромен избор от технологични решения

Чипърите могат условно да се разделят на малки и големи. Предлаганите на пазара малки модели с техните варианти и версии могат да се обобщят в три групи: с независимо работно задвижване, базирани на ремарке; със задвижване чрез силоотводен вал от базова машина и с независимо задвижване и верижна ходова част.

Моделите, базирани върху ремарке и разполагащи с независимо работно задвижване, обикновено могат да преработват храсти, клони и дървета с диаметър на ствола от 13см до 30см. Оборудвани са с дизелови двигатели с мощности от 20к.с. до 100к.с., като секачният диск се върти от двигателя чрез съединител. При някои от моделите целият работен корпус може да се завърта чрез лафет на 270°, което предполага по-малко спирания на работата за преместване на машината. Размерът на треските може да се регулира и по хидравличен път. Възможни са варианти на едноосни и двуосни ремаркета.

Гамата чипъри, задвижвани чрез силоотводен вал от базова машина - например трактор, също поемат максимални диаметри на преработвания материал от 13 до 30см. Необходимата мощност за задвижване варира от 18-45к.с. при най-малките модели до 75-200к.с. при по-мощните. Малките модели с верижна ходова част използват гумени вериги и преработват растителност с диаметър до 20см. Те разполагат със собствени дизелови двигатели с мощност 35-45к.с. 

При най-съвременните режещи дискове има дизайн, при който всеки нож е съставен от отделни секции (например осем) от много твърда сплав – волфрам-карбид. Съответно контраножът също е съставен от отделни секции. И в двата случая всяка секция е монтира с болтова връзка. Голямото преимущество на този дизайн е, че при повреда на острието от случайно попаднал много твърд предмет, не е необходимо да се подменя цял нож, а само отделната секция. Ножовете от волфрам-карбид не се заточват, а заради свойствата на сплавта, се самозаточват по време на работа. Така практиката е ножовете да се сменят веднъж годишно при непрекъснат цикъл на работа с твърда дървесина. Голямо преимущество на тази технология е, че не се губи никакво време в спиране за заточване на ножовете.

Някои производители използват ножове със специална V-образна форма. Благодарение на нея дървеният материал навлиза по-равномерно, по-безопасно и с по-малко вибрации, в сравнение със стандартните ножови системи. Експлоатационният им живот е с до 40% по-дълъг. При големите машини за раздробяване на дървесина до технологични трески - чипс, основният работен орган не е секачен диск, а барабан с ножове. Той се задвижва от силоотводен вал на трактор с голяма мощност, 200-280к.с. или от собствен дизелов двигател, като мощността на агрегатите варира от 350к.с. до 760к.с.

Производството на хомогенен висококачествен чипс при много голяма производителност изисква по-специална технология. При подаването на материала освен задължителните валове с хидравлично независимо задвижване се монтира и метална транспорта лента. Барабанът се задвижва по хидравличен път и е разделен на два или три сегмента (понякога четири), като на всеки се монтира един или два ножа (нож с контранож). Съответно разположението на всички ножове по сегментите е разпределено на равномерни отстояния едни от други по окръжността. В основата на ножа са нарязани канали, позволяващи преместването му по-навън или по-навътре за получаване на съответния размер чипс. Зад всеки нож е предвиден т.нар. джоб, който веднага подхваща получените трески и ги изхвърля директно през металния ръкав към контейнер или ремарке. Барабаните се въртят със скорост 1000об/мин.

Важни компоненти са ситата от стомана (например от Hardox 400), които могат да бъдат в различни варианти и размери според желания краен продукт. Те са монтирани в горната част на машината и не позволяват на твърде дългите трески да бъдат изхвърлени заедно с останалите. Те се връщат към барабана и след второто рязане се подават към купа.

Големите чипъри могат да поемат стволове на дървета с диаметър до 75см. Най-често се конструират като ремаркета, теглени от трактор, камион или горски транспортьор (форуърдър). Има варианти за монтаж като надстройка върху камионно шаси, в т.ч. надстройката може да се завърта на до 270°. Задвижването се осигурява или от силоотводен вал (РТО) на теглещия трактор, или от собствен дизелов двигател. Производителността може да достигне дори 200куб.м/ч. Големите чипъри традиционно не се зареждат на ръка като малките, а от кранове, монтирани към трактора, ремаркето или камиона.