УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСЧОКЕРНОЙ ТРЕЛЕВКИ ЛЕСА
DEVICE FOR CHOKERLESS SKIDDING

Изобретение относится к машинам, применяемым для трелевки леса в лесном хозяйстве.
Известно трелевочное оборудование ПТΉ-0,8 («Муравей»), предназначенное для подтрелевки и бесчокерной трелевки древесины при прореживании, проходных и санитарных рубках. Оборудование содержит клещевой захват, смонтированный на задней навеске трактора, раму захвата, выполненную виде балки для подсоединения к нижним тягам навески трактора. Зубья (челюсти) захвата открываются и закрываются гидроцилидром (см. Технологии, машины и оборудование в лесном хозяйстве: Учеб. Пособие / Л.Т. Свиридов, В.И. Вершинин. - Воронеж, гос. лесотехн. акад., 2002, - 312 с.).
Недостатком устройства является то, что при трелевке пачки навеска трактора с захватом находятся в транспортном положении и при движении трактора по неровностям вырубки возникают значительные по величине вертикальное и горизонтальное колебания пачки бревен. Это приводит к большим динамическим нагрузкам и поломкам элементов металлоконструкции и гидропривода трелевочного оборудования, а также навесного механизма трактора. При этом отсутствует возможность рекуперации энергии от перемещений пачки хлыстов в вертикальной и горизонтальной плоскостях относительно трактора, чем снижается экономичность агрегата при трелевке леса.
Известно устройство для бесчокерной трелевки леса, содержащее захват с двумя челюстями и выносным гидроцилиндром, смонтированным на навесной системе трактора, включающей центральную и нижние тяги, управляемые основным гидроцилиндром, штоковая полость которого сообщена с поршневой полостью выносного гидроцилиндра челюстного захвата посредством дополнительной гидролинии, снабженной обратным клапаном и управляемым запорным вентилем, причем центральная тяга соединена с кронштейном, закрепленным на раме захвата, а нижние тяги соединены с поперечной. Дополнительная гидролиния содержит второй запорный вентиль, синхронизированный с первым и гидроаккумулятором (см. патент РФ на полезную модель №93053, кл. В60Р 3/40, 09.12.2009).
Недостатком устройства является отсутствие возможности рекуперации энергии от перемещений пачки хлыстов в вертикальной и горизонтальной плоскостях относительно трактора, чем снижается экономичность агрегата при трелевке леса.
Наиболее близким по технической сущности решением, принятым за прототип, является устройство для бесчокерной трелевки леса, включающее раму, захват с двумя челюстями и гидроцилиндром челюстного захвата, смонтированными на навесной системе трактора, включающей верхнюю и нижнюю тяги, управляемые гидроцилиндром навесного механизма трактора, согласно изобретению, захват посредством двухшарнирного звена связан с одним из концов двуплечего рычага, шарнирно закрепленного на раме, а между вторым свободным концом двуплечего рычага и рамой шарнирно установлен дополнительный гидроцилиндр, между рамой и двуплечим рычагом установлены пружины, фиксирующие двуплечий рычаг в нейтральном положении и обеспечивающие ему повороты из этого положения в обе стороны в продольно-вертикальной плоскости под воздействием знакопеременных нагрузок со стороны захвата; для предотвращения поломок пружин и гидроцилиндра в крайних положениях двуплечего рычага предусмотрены ограничительные шпильки (см. патент на изобретение РФ №2494608, МПК A01G 23/00, В60Р 3/41, 10.10.2013).
Недостатком прототипа является то, что он не обеспечивает рекуперацию энергии при трелевке леса в трех из четырех возможных случаях: при поворотах двуплечего рычага в обе стороны в продольно-горизонтальной плоскости, при взаимном вращении пакета хлыстов и трактора относительно их продольной оси, а также при осевых горизонтальных возвратно-поступательных перемещениях пакета при толчках.
Задачей изобретения является обеспечение снижения энергозатрат тракторного агрегата. Достигаемый технический результат - аккумулирование непроизводительно теряемой при работе тракторного агрегата части энергии при поворотах в обе стороны в продольно-горизонтальной плоскости, взаимных угловых перемещениях пакета хлыстов и трактора относительно их продольной оси, а также осевых горизонтальных возвратно-поступательных перемещениях пакета при толчках. Кроме этого, вследствие существенного снижения максимальных значений давлений в гидроприводе за счет использования в нем гидроаккумулятора, соответственно снижаются нагрузки на элементы конструкции устройства для бесчокерной трелевки леса, навесного механизма и трактора, что позволяет повысить надежность всего агрегата в тяжелых условиях лесных вырубок. Для этого в устройстве для бесчокерной трелевки леса, смонтированном на навесной системе трактора, содержащем раму, захват с двумя челюстями и гидроцилиндром, двухшарнирное звено, шарнирно закрепленный на раме двуплечий рычаг, дополнительный гидроцилиндр, пружины, фиксирующие двуплечий рычаг в нейтральном положении в продольно-вертикальной плоскости и ограничительные шпильки, согласно изобретению, двуплечий рычаг соединен с рамой с помощью шарового шарнира и направляющей втулки, а между рамой и концом двуплечего рычага, на котором шарнирно закреплены двухшарнирное звено с захватом, шарнирно установлены два дополнительных гидроцилиндра под углом 45-90° друг к другу относительно продольной оси устройства, кроме этого двуплечий рычаг снабжен дополнительно пружинами и ограничительными шпильками, фиксирующими его в нейтральном положении в продольно-горизонтальной плоскости.
На фиг. 1 изображена кинематическая схема рекуперативного устройства для бесчокерной трелевки леса, на фиг. 2 - то же, вид сзади, на фиг. 3 - то же, вид сверху, на фиг. 4 - гидравлическая схема трактора с энергосберегающим устройством для бесчокерной трелевки леса.
Устройство для бесчокерной трелевки леса содержит раму 1, захват 2 с двумя челюстями 3 и гидроцилиндром 4 челюстного захвата, смонтированными на навесной системе трактора 5, включающей верхнюю 6 и нижние 7 тяги, управляемые гидроцилиндром 8 навесного механизма трактора, причем челюсти 3 посредством оси крепления 9, горизонтальной оси 10 и вертикальной оси 11 связаны с одним из концов двуплечего рычага 12, соединенного с рамой 1 шаровым шарниром 13 с направляющей втулкой 14, с этим же концом двуплечего рычага 12 и рамой 1 шарнирно установлены дополнительные гидроцилиндры 15 под углом 45-90° друг к другу относительно продольной оси устройства. Между рамой 1 и двуплечим рычагом 12 установлены пружины 16, фиксирующие двуплечий рычаг 12 в нейтральном положении и в то же время обеспечивающие ему повороты из этого положения в обе стороны, как в продольно-вертикальной, так и в продольно-горизонтальной плоскостях под воздействием знакопеременных нагрузок со стороны захвата 2. Для предотвращения поломок пружин 16 и гидроцилиндров 15 в крайних положениях двуплечего рычага 12 предусмотрены ограничительные шпильки 17. Использование в устройстве шарнирных соединений 10 и 11 позволяет снизить нагрузки на звенья навесного механизма при маневрировании трактора с пакетом хлыстов 18 на вырубке. Гидропривод устройства для бесчокерной трелевки леса состоит из рекуперативной системы 19, гидроцилиндра 4 челюстного захвата, гидроцилиндра 8 навесного механизма трактора, гидрораспределителя 20 и насосно-аккумуляторного узла 21. Рекуперативная система 19 устройства включает гидроцилиндры 15 с присоединительными гибкими трубопроводами 22 и 23, а также обратные клапаны 24 и 25. Насосно-аккумуляторный узел 21 включает насос 26, гидробак 27, фильтр 28, обратный клапан 29, гидроаккумулятор 30 и разгрузочно-автоматического клапана 31. Последний включает в себя обратный 32, разгрузочный 33 и предохранительный 34 клапаны. Все системы гидропривода соединены между собой напорной 35 и сливной 36 гидромагистралями.
Устройство работает следующим образом. Трактор с поднятым захватом 2 и раскрытыми челюстями 3 задним ходом перемещается в положение, при котором захват 2 находится над комлевой частью срезанных деревьев. Затем с помощью одной из секций гидрораспределителя 20 включается гидроцилиндр 8 навесного механизма, и захват 2 опускается на срезанные деревья и прижимает их к земле. После этого с помощью другой секции гидрораспределителя 20 включается гидроцилиндр 4 захвата 2, челюсти 3 которого сжимают комли деревьев с боков, формируя пачку. Далее включается гидроцилиндр 8 навесного механизма и происходит подъем захвата с пачкой хлыстов 18 в транспортное положение. При необходимости торцы хлыстов выравниваются с помощью щита - вертикальной нижней части двуплечего рычага 12. При трелевке пачка хлыстов 18 неизбежно вызывает три вида ее перемещений: колебания в вертикальной и горизонтальной плоскостях, продольные относительно оси агрегата возвратно-поступательные перемещения при толчках, а также вращение пачки относительно трактора. В результате этих сложных движений пачки хлыстов подпружиненный двуплечий рычаг 12 совершает повороты относительно своего шарового шарнира 13, неподвижная часть которого установлена на двуплечем рычаге 12, а подвижная размещена в направляющей втулке 14, закрепленной на раме 1. При этом соединенные с верхним концом двуплечего рычага 12 одни из концов гидроцилиндров 15 системы рекуперации устройства 19 соответственно обеспечивают возвратно-поступательное движение цилиндров относительно поршней. При втягивании поршня в цилиндр рабочая жидкость вытесняется из поршневой полости гидроцилиндра 15 по гибкому трубопроводу 22 через обратные клапаны 24 в напорную гидромагистраль 35, подзаряжая, таким образом, гидроаккумулятор 30. В это же время, за счет разряжения, штоковые полости гидроцилиндров 15 заполняются рабочей жидкостью из гидробака 27 через сливную гидромагистраль 36, обратные клапаны 25 и гибкий трубопровод 23. Аналогично, при выдвижении поршней из цилиндров 15, рабочая жидкость из штоковых полостей гидроцилиндров вытесняется в гидроаккумулятор 30 через гибкий трубопровод 23, обратный клапан 24 и напорную гидромагистраль 35, а поршневая полость за счет разрежения заполняется рабочей жидкостью из гидробака 27 через сливную гидромагистраль 36 и обратный клапан 25. В процессе работы гидропривод трактора и устройства для бесчокерной трелевки леса защищен от превышения заданной величины давления, при полностью заряженном гидроаккумуляторе 30, с помощью разгрузочного 33 и предохранительного 34 клапанов насосно-аккумуляторного узла 21. В случае недостаточной заряженности гидроаккумулятора 30 и снижения в нем давления ниже допустимого бесперебойную работу гидропривода обеспечивает насос 26 через нормально открытый обратный клапан 32.