VIDAREUTVECKLING AV HSAB FULLY HYDRAULIC SKÄRBORD FÖR DIREKTFLISNING AV SALIX

Transkript

1 VIDAREUTVECKLING AV HSAB FULLY HYDRAULIC SKÄRBORD FÖR DIREKTFLISNING AV SALIX FURTHER TECHNICAL IMPROVEMENT OF HSAB FULLY HYDRAULIC HEAD FOR DIRECT CHIPPING OF SRC WILLOW SLUTRAPPORT FINAL REPORT December 2013

2 Innehållsförteckning SAMMANFATTTNING... 2 SUMMARY... 2 INLEDNING... 3 MÅL... 3 GENOMFÖRANDE... 4 Projektorganisation... 4 Konstruktionsaktiviteter... 4 Teleskopisk frambom... 4 Separat drivning av övre rullarna... 5 Parallellföring och förstärkning av de övre inmatningsrullarnas bärarmar Ökat avstånd mellan övre och undre inmatningsrullar... 6 Uppgradering av lagringen för vertikala inmatningsrullar... 6 Ny konstruktion av vertikala ben/vertikala inmatningsrullar som drivs av egentillverkad växellåda... 7 Stödhjul till skärbordet... 8 Ny drivningskonstruktion för de undre rullarna... 8 Förbättrat hydraulsystem och skyddsutrustning för anpassning till John Deere fälthack... 9 Nya reservdelslistor, användarhandböcker och CE-märkning Fältprovning Fältdemonstrationer MÅLUPPFYLLELSE EFFEKTER I SAMHÄLLET BILAGOR Henriksson Salix AB December (16)

3 SAMMANFATTTNING Projektet har genomförts av Henriksson Salix AB och innebär vidareutveckling av HSAB Fully Hydraulic skärbord, nytt namn: HSAB MKIV, för salixskörd genom direktflisning med självgående fälthack (SPFH). I ett tidigare projekt konstruerades två prototypskärbord, ett för Claas och ett för Krone SPFH. Målet för detta arbete är konstruktion av prototypskärbord och skyddsutrustning för John Deere SPFH, optimering av monteringssatsen för yttre hydraulik till Claas SPFH och John Deere SPFH samt ytterligare förbättring av kapaciteten. Konstruktionsarbetet har gjorts under av Gunnar Henriksson, Henriksson Salix AB med insatser av KIP Service AB, AMAB Hydraul AB och JPS Maskinstation samt med inhämtande av synpunkter från John Deere GmbH & Co, KG John Deere Werk, Zweibrücken i Tyskland. Resultaten är att HSAB MKIV är färdigt för serietillverkning, rekommenderas av Claas, Krone och John Deere som tillbehör till dessa fälthackar och kommer att marknadsföras av Salixenergi Europa AB i salix- och poppelodlingsområdet i hela Europa. Skördekapaciteten i praktisk drift är m 3 /timme i grov salix. Intresset är stort framförallt från nya salixodlande länder och skördedemonstration har gjorts eller kommer att göras under 2013 även i Tyskland, Rumänien, Lettland och Litauen. Intresse finns även från andra delar av världen där det börjar komma ett intresse för SRC såsom Sydamerika och Kina. SUMMARY The project objective was further technical development of the HSAB Fully Hydraulic head, new name HSAB MKIV, to be fitted to self propelled forage harvesters (SPFH) for harvesting of SRC willow by direct chipping. In a preceding project two prototype heads for the Claas and Krone SPFH were constructed. The goal for this project was to construct a head to be fitted to John Deere SPFH and protective equipment to be fitted to the John Deere SPFH and optimization of the external hydraulic system for John Deere and Claas SPFH as well as to further increase the harvesting capacity in SRC willow. The construction work has been carried out during by Gunnar Henriksson, Henriksson Salix AB. The Swedish companies KIP Service AB, AMAB Hydraul AB and JPS Maskinstation have contributed to specific technical solutions and the views of John Deere GmbH & Co, KG John Deere Werk, Zweibrücken in Germany have been incorporated in the construction specific for the John Deere SPFH. The result is that the HSAB MKIV is ready for serial production, is recommended by Claas, Krone och John Deere for fitting to the respective SPFH for SRC willow and poplar harvesting and will be marketed by Salixenergi Europa AB in the SRC willow and poplar growing areas of Europe. The capacity in practical harvesting is m 3 /hour in a heavy SRC crop. There is a big interest mainly from the new SRC willow and poplar growing countries in Europe and apart from in Sweden, harvest demonstrations have been or will be done during 2013 also in Germany, Romania, Lithuania and Latvia. We have also interest from other SRC growing areas in the world like South America and China. Henriksson Salix AB December (16)

4 INLEDNING De tidiga salixkalkylerna baserades på tillväxten 12 t ts/ha/år. Skärborden för direktflisning har inte varit driftssäkra med 4-åriga skördeintervall med denna tillväxt, inte ens med 3-åriga. Även om man räknar med 10 t ts/ha/år, dvs t ts/ha vid skördetillfället ställs mycket stora krav på skärbordets robusthet. Direktflisning av salix har gjorts i förtid för att skärborden inte har klarat av den grovlek på stammarna som salixen har när tillväxten per hektar börjar avta. En tumregel är att skörda när det är lätt att hitta stammar som är 60 mm på 30 cm höjd över marken inne i beståndet, inte tidigare. Korta skördeintervall ger sämre fliskvalitet och högre skördekostnad. Resultatet av det första utvecklingsprojektet av HSAB Fully Hydraulic för Claas och Krone under var att skärbordet fungerade bra även i övergrov salix dock med vissa avbrott. Att skärbordet fungerar i övergrov salix innebär driftssäkerhet och god tillgänglighet i normal salix eftersom det alltid förekommer enstaka övergrova stammar inne i ett skördefärdigt fält pga ojämnheter i beståndet och eftersom ytterraderna alltid är grövre än raderna inne i fältet. Skärbordet måste klara av övergrova stammar. Möjligheten är skörda enstaka hela fält med övergrov salix är en pluseffekt men inte ett mål. Under det första utvecklingsprojektet kom idéer från projektdeltagarna till ytterligare förbättringar som kunde göras för att öka driftssäkerheten/kapaciteten av HSAB Fully Hydraulic som gällde dimensionering av mekaniska komponenter, optimering av hydraulik och drivning. Eftersom marknaden för salixskörd ännu är för liten för att salixskörden ska styra entreprenörens val av märke säljs HSAB Fully Hydraulic (nytt namn from i år: HSAB MKIV) med separata monteringssatser anpassade specifikt till de olika märken av fälthackar som finns på marknaden. Anpassning till Claas och till Krone utvecklades under första projektet men monteringssatsen behövde optimeras och det begynnande intresset från John Deere var en stark drivkraft att vidareutveckla monteringssatsen med speciell anpassning till detta märke. Det finns ett mycket stort internationellt intresse för HSAB Fully Hydraulic /MKIV och stor efterfrågan på skördedemonstrationer, dels från utländska delegationer som besöker Sverige för att lära mer om salixodling, dels från salixodlare i andra länder som börjar planera för den första skörden. Det nya HSAB MKIV marknadsförs och säljs i hela det salixodlande området i Europa genom Salixenergi Europa AB. MÅL Målet var att lösa de problem som uppstår vid skörd av salixbestånd och därmed ytterligare öka kapaciteten och driftssäkerheten genom en vidareutveckling av HSAB Fully Hydraulic för Claas och Krone, att göra ett prototypskärbord för montering på John Deere, att konstruera en mera optimal monteringssats avseende yttre hydraulik för Claas och John Deere samt konstruera skyddsutrustning för John Deere. Henriksson Salix AB December (16)

5 GENOMFÖRANDE PROJEKTORGANISATION Projektägare är Henriksson Salix AB och projektledare Annika Henriksson. Det huvudsakliga konstruktionsarbetet för samtliga märken har gjorts av Gunnar Henriksson med specifika insatser av: Janne Pettersson, JPS Maskinstation; teleskopisk frambom och stödhjul, Kent Persson med personal på KIP Service AB, Skurup, Håkan Sollerhed AMAB Hydraul AB, Malmö; hydraulik och Kurt M. Schneider, H&F Platform Marketing, John Deere GmbH & Co, KG John Deere Werk, Zweibrücken samt tekniker från John Deere i Tyskland. Verkstadsarbete på befintliga respektive tillverkning av nytt prototypskärbord av för Claas och Krone respektive John Deere har gjorts av KIP Service AB i Skurup. Fälttest av alla skärborden har gjorts under salixskörden vintern 2012/13 i Sverige av: HSAB (John Deere), Fogelbergs maskinstation (Krone), FreMa Maskinstation (Krone) och Joachim Grahns Maskintjänst (Claas). Därutöver har John Deere-skärbordet testats i Tyskland i samarbete med Porst Landtechnik, John Deere Werk Zweibrücken och Carsten Neumeister, IB Biomasseconsulting. Demonstrationen av John Deere-skärbordet i Rumänien organiserades av IPSO Agricultura, (återförsäljare för John Deere), SalixEnergi Europa AB, Green Energy (förening för salixodlare), Domokos Árpád (salixodlare) och Kontrastwege S.R.C., (licensierad sticklingsproducent). HSAB MKIV marknadsförs och säljs genom Salixenergi Europa AB. Där inget annat anges har foton tagits av Gunnar Henriksson. KONSTRUKTIONSAKTIVITETER TELESKOPISK FRAMBOM Den fasta bommen har ersatts med en bom som är teleskopisk i längdled. En 1 m lång hydraulcylinder möjliggör att bommen kan varieras under pågående skörd. Detta innebär att, beroende på hur beståndets grovlek mm beskaffenhet, stammarna kan pressas med olika vinklar vilket underlättar inmatningen väsentligt. Henriksson Salix AB December (16)

6 Fig 1. Teleskopisk frambom monterad på Krone-skärbordet. SEPARAT DRIVNING AV ÖVRE RULLARNA I den förra modellen, HSAB Fully Hydraulic, drevs de två överrullarna av en och samma motor via kedjetransmission. I projektet har direktdrivning av de två överrullarna konstruerats genom att varje rulle drivs separat av en hydraulmotor via en flexibel koppling. I arbetet har ingått att testa och utvärdera befintliga komponenter och sammanfoga dessa för optimal funktionalitet. Resultatet är en konstruktion med det dubbla momentet, dvs större inmatningskraft/moment vilket ökar kapaciteten att skörda grova stammar och ytterligare ökat driftssäkerheten. Fig 2. Separat drivning till de övre inmatningsrullarna. Henriksson Salix AB December (16)

7 PARALLELLFÖRING OCH FÖRSTÄRKNING AV DE ÖVRE INMATNINGSRULLARNAS BÄRARMAR. Ett parallellsystem har konstruerats som har gjort konstruktionen av rullarna vridstyvare. Detta har betydelse för hållfastheten och driftssäkerheten vid skörd av grova stammar avseende bärarmarna. Fig 3-5. Övre bärarm och parallellföringssystem till de övre rullarna. ÖKAT AVSTÅND MELLAN ÖVRE OCH UNDRE INMATNINGSRULLAR Inmatningskanalen har gjorts högre och infästningspunkten av bärarmarna höjts och förlängts. Mellanrummet mellan de undre och övre inmatningsrullarna har ökats från 180 till 220 mm med bibehållen hållfasthet vilket ger bättre inmatning och flöde av stammar och ökar möjligheten att skörda grova stammar. UPPGRADERING AV LAGRINGEN FÖR VERTIKALA INMATNINGSRULLAR Under de vertikala inmatningsrullarna har ett stödlager monterats som effektivt tar upp sidokrafterna som uppstår speciell vid skörd av grova stammar. Detta ökar driftssäkerheten. Henriksson Salix AB December (16)

8 Fig. 6. Stödlager till vertikala inmatningsrullar NY KONSTRUKTION AV VERTIKALA BEN/VERTIKALA INMATNINGSRULLAR SOM DRIVS AV EGENTILLVERKAD VÄXELLÅDA En helt ny växellåda för individuell drivning av de vertikala benen har ersatt den tidigare individuella kedjedriften. Växellåda har konstruerats i projektet eftersom det inte fanns någon lösning på marknaden med avsedd funktionalitet till en rimlig kostnad. Syftet var att få en driftssäkrare drivning. Problematiken har gällt hållfasthet, dimensionering och kuggspel. Denna konstruktion ger avsevärt driftssäkrare drivning och lägre underhåll. Fig 7. Ny konstruktion för drivning av de vertikala rullarna. Fig 8. Montering av stödlager för de vertikala rullarna på KIP Service, Skurup. På bilden fr v: Leif Nilsson, HSAB och Arne Nilsson, KIP Service AB. Henriksson Salix AB December (16)

9 STÖDHJUL TILL SKÄRBORDET JPS har konstruerat höj- och sänkbara stödhjul att monteras framtill på skärbordet. Problematiken är stödhjulens höjd och dimensionering för att klara olika bestånd och markförhållanden samt däcktyp för att klara påkörning på stubbarna. NY DRIVNINGSKONSTRUKTION FÖR DE UNDRE RULLARNA I den nya drivningskonstruktionen för de undre rullarna ingår hydraulmotorer med splinesaxel istället för spårkil. Splinesaxeln medför en betydligt kraftigare drivning med samma funktionalitet. Fig Underrullen samt drivning av denna. Henriksson Salix AB December (16)

10 FÖRBÄTTRAT HYDRAULSYSTEM OCH SKYDDSUTRUSTNING FÖR ANPASSNING TILL JOHN DEERE FÄLTHACK Eftersom en del av utvecklingsarbetet har krävt synpunkter/godkännande från John Deere har testningen, förutom på HSAB:s egen John Deere fälthack i Sverige, även gjorts på en fälthack i Tyskland. Målet har hela tiden varit att lösa drivningen av skärbordet helt hydrauliskt och under det första utvecklingsprojektet gjordes grundläggande arbete för användning på Krone och Claas fälthackar. För att HSAB MKIV ska kunna användas till alla märken av fälthackar krävs olika anpassningar på basmaskinen. John Deere fälthack (liksom Claas) har en annan teknik för drivning av skärborden är Krone (och New Holland). När det gäller Krone har vi i det tidigare utvecklingsprojektet utgått från Krones befintliga högtryckssystem för drivning av klingorna och för drivning av rullarna har vi använt det yttre hydrauliksystem som är Krones originaltillbehör. Dessa möjligheter finns inte för John Deere eller Claas. Efter diskussioner med John Deere Werk Zweibrücken har vi överenskommit att HSAB bygger ett eget yttre hydraulsystem så att anpassningen till salixskörd blir optimal. Ett helt nytt komplett hydraulsystem för John Deere fälthack har utvecklats med två separata kretsar. Ett högtryckssystem (max 400 bar) driver sågklingorna och ett lågtryckssystem på max 250 bar för drivning av inmatningsrullarna. När HSAB MKIVsäljs för användning på John Deere levereras det med detta hydraulsystem för fast montering på fälthacken. Fälttesterna, framförallt i Tyskland, visade att värmeutvecklingen vid hård belastning (grova bestånd) blev högre än beräknad och modifiering av oljekylningen gjordes därför efterhand. Henriksson Salix AB December (16)

11 Fig 12. Hydraulsystem till Claas och John Deere salixskördare. Konsoller för infästning av hydraulsystemet på John Deere fälthack har konstruerats och efter samråd med John Deere Werk Zweibrücken placerats i utrymmet för corn crackern (cylinder för hackning av majskolvarna som tas bort vid gräshackning och salixskörd). Eftersom infästningen av hydraulsystemet är fundamentalt för att maskinen som helhet ska fungera gjordes monteringen av konsollerna på en John Deere fälthack på en auktoriserad verkstad i Tyskland i samverkan med John Deeres Werk Zweibrücken. Därmed säkerställdes att John Deere kommer att erbjuda salixutrustning till sina kunder och lägga in detta i det öriga produktprogrammet. Skyddsutrustningen för John Deere fälthack har utvecklats i Sverige och en testmontering gjordes på en John Deere-verkstad i Tyskland under medverkan av John Deeres Werk Zweibrücken av samma anledning som ovan. Henriksson Salix AB December (16)

12 Fig Yttre hydraulik till John Deere-skärbordet. Utbildning i salixskördeutrustning av John Deere-tekniker på Porst Landtechnik GmbH i Tyskland. NYA RESERVDELSLISTOR, ANVÄNDARHANDBÖCKER OCH CE-MÄRKNING Nya reservdelslistor och användarhandböcker på svenska och engelska har gjort för användning på Claas, Krone och John Deere fälthackar och ny CE-märkning har gjorts (bilaga 1). FÄLTPROVNING Test av HSAB MKIV i fält har gjorts efter hand som ändringarna har gjorts under hösten 2012 samt mer intensivt efter att det huvudsakliga konstruktionsarbetet var klart, under januari maj Skördeentreprenörernas synpunkter har inhämtats av Gunnar Henriksson som även har gjort egna observationer i fält av samtliga tre skärbord i Sverige och Tyskland. I mars 2013 gjordes en hårdtest av John Deere-skärbordet i Tyskland. Maskinen hade så hög kapacitet att tre stora följevagnar krävdes för att hålla undan. Då uppdagades ett problem med förhöjda oljetemperaturen (se ovan) vilket krävde åtgärder mot slutet av projektet. Henriksson Salix AB December (16)

13 Fig Fältprovning av modifieringar på Kronebordet. På bild17, fr v: John Grankvist, Månestorps Maskintjänst och Håkan Sollerhed, AMAB Hydraul AB. FÄLTDEMONSTRATIONER John Deere-skärbordet demonstrerades i Rumänien enligt önskemål från John Deere eftersom det finns ett starkt ökat intresse för salix från detta land. HSAB MKIV monterades på en tysk fälthack för demonstrationen vilken organiserades och till stor del bekostades av John Deeres rumänska återförsäljare. Till demonstrationen i byn Poian, i provinsen Covasna kom 224 personer från hela Rumänien och även från Moldavien. Ett 10 hektar stort salixfält skördades, ingen av besökarna hade sett något liknande och kommentarerna var entusiastiska. TV, radio och press var på plats och skördedemonstrationen visades på nyheterna i den rumänska nationella TV-kanalen. Fig 19. Vajda Lajos, Green Energy hälsar välkommen till fältdemonstration av HSAB MKIV på John Deere fälthack i byn Poian, Rumänien, januari Fig 20. Fältdemonstration av HSAB MKIV på John Deere fälthack i byn Poian, Rumänien, januari Henriksson Salix AB December (16)

14 Fig Fältdemonstration av John Deere fälthack med HSAB MKIV i Poian, Rumänien i januari Foto: Oszkar Buzas. I samband med demonstrationen visades en större växthusanläggning som bl.a. använder salixflis för uppvärmning och som avslutning hölls ett seminarium om salix. John Deere- skärbordet visades i Sverige den 15 januari i samband med ett av Jordbruksverket anordnat salixseminarium på Jordberga Gård, Klagstorp samt för internationella deltagare på ett möte i EU projektet Rokwood, den 26 juni på Tågra Gård, Sjöbo. Henriksson Salix AB December (16)

15 Fig 25. Fältdemonstration av John Deereskärbordet på Jordberga Gård d. 15 jan 2013, i samband med Jordbruksverkets salixseminarium. Foto Christer Hansson Krone-skärbordet visades i Enköping och Nyköping och Claas-skärbordet i Sjöbo i februari för en grupp tyska besökare. Claas-skärbordet visades i Stävie den 20 maj för Skånes Maskinstationsförening. Skördedemonstration med skärborde monterat på Krone respektive John Deere r planeras i Litauen och Lettland då salix och poppel för första gången i båda länderna kommer att skördas med självgående fälthack. MÅLUPPFYLLELSE Maskinutveckling pågår ständigt men målet för detta projekt, att konstruera helt hydrauliska skärbord för Claas, Krone och John Deere fälthackar som är driftssäkra även vid skörd av grövre stammar har till fullo uppnåtts. Skördetesterna visar en kapacitet på m 3 /timme eftersom skärbordet nu är så robust att det håller även när man kör i grov salix. Det är inte meningen att man ska vänta med skörden tills salixen blir övergrov med det är en stor fördel att skärbordet klara av att skörda enstaka sådana odlingar. Fortfarande gäller att skörd ska göras när det är lätt att hitta stammar som är 60 mm på 30 cm höjd över marken. HSAB MKIV är CE märkt och färdigt för serietillverkning och rekommenderas av Claas, Krone och John Deere som tillbehör för salixskörd till dessa fälthackar. EFFEKTER I SAMHÄLLET HSAB uppskattar att den totala produktiva salixarealen idag uppgår till ca hektar i Sverige. Skörd vart 4:e år innebär att 3000 hektar skulle skördas årligen. Den totala skördade arealen uppgår idag till ca 1500 hektar per år vilket innebär att många salixodlingar inte skördas i tid eftersom de ligger för långt från värmeverk som kan köpa flisen och därför för varje år blir allt grövre. Vi ser Henriksson Salix AB December (16)

16 nu att en del av dessa odlingar körs upp när de väl blir skördade. Vi bedömer att skörden kommer i balans med tillväxten och efterfrågan på flis inom den närmaste 5 års perioden samt att planteringen av salix kommer att ta fart i de områden där det finns efterfrågan och den svenska marknaden för HSAB MKIV ökar. Om EU:s mål för bioenergi ska uppnås krävs användning av flis och i många länder finns redan idag farhågor för en bristsituation. Nya fliseldade anläggningar byggs i snabb takt i länder som tidigare i stort sett har satsat enbart på gas och vi får återkommande förfrågningar om möjligheten till skörd. Det finns ett stort intresse för storskalig salixplantering i norra Östeuropa och Centraleuropa, från stora aktörer. I flera av dessa länder byggs värme/kraft-värmeverk med rökgaskondensering som kan använda fuktigt bränsle. HSAB MKIV har mycket hög kapacitet och är anpassat för storskalig produktion och passar in i denna produktionskedja. HSAB MKIV visades på Agritechnica i Tyskland i november 2013 och intresse fanns inte bara från det traditionella salixodlande området norra - centrala Europa utan även från poppelodlingsområdet i centrala - södra Europa och från andra områden i världen där man provar SRC såsom Sydamerika och Kina. Internationella kontakter underlättas av att HSAB MKIV säljs genom Salixenergi Europa AB. Marknaden för HSAB MKIV är redan idag större utanför Sverige än inom och tack vare Sveriges position som marknadsledande på salix vänder sig internationella aktörer hit för att hitta tekniska lösningar. Om Jordbruksverkets scenario på minst hektar salix år 2020 blir verklighet behövs 50 skärbord för att klara hela marknaden och även om direktskörd bara tar halva marknaden behövs 25 skärbord till år BILAGOR 1 Användar- och servicemanual 2 Tillverkardeklaration i enlighet med Maskindirektivet 2006/42/EC 3 Innehållsförteckning till reservdelslistan 4 Reservdelslista 5 Hydraulikschema 6 Artikel i ATL från Agritechnica november 2013 Henriksson Salix AB December (16)