СПОСОБ ВЫКОРЧЕВЫВАНИЯ ПНЕЙ
METHOD FOR UPROOTING STUMPS

Изобретение относится к рабочим органам машин для производства культуртехнических работ, в частности к корчевателям, предназначенным для выкорчевывания пней, размещенных рядами. Может использоваться в садах и полосах лесонасаждения.
Известен корчеватель по А. Св. СССР №441010, МПК A01G 10/06, опубл. 1973 г., включающий раму, домкраты с расположенным между ними корчующим челюстным захватом.
Этот корчеватель содержит челюсти захвата, привод поворота челюстей захвата, установленный внутри рамы устройства. Привод захвата выполнен в виде силового цилиндра с двумя штоками, имеющими на концах пальцы.
Недостатком данного корчевателя является низкая производительность, выкорчевывание одиночных пней, простои при переходе от одного пня к другому, вертикальное направление усилия корчевания пней, создаваемое подъемом рабочего органа домкратами, так как корчеванию вертикальным усилием соответствует максимальное сопротивление пней корчеванию.
Известен корчеватель по А. Св. СССР №42386, кл. 45F23/06, опубл. 1965 г., включающий толкающую раму, брус с корчующими клыками, гидроцилиндры подъема и опускания рамы и гидроцилиндры поворота корчующих зубьев.
Недостатком такого рабочего органа является направление усилия корчевания, не обеспечивающее минимального сопротивления корчеванию со стороны пня, а также создание небольшого корчующего момента из-за малого расстояния между точкой приложения корчующего усилия и осью поворота пня.
Известен корчеватель по патенту РФ на полезную модель №64474, МПК A01G 234/06, опубл. 10.07.2007 г., прототип способа и устройства.
Этот корчеватель содержит двуплечие рычаги с корчующими клыками, дополнительный управляемый гидроцилиндром рычаг, обеспечивающий возможность захвата и предварительного надрыва корней с одной стороны пня.
Недостатки - низкая производительность, неприспособленность для выкорчевывания пней, размещенных рядами, низкая прочность и малая надежность при интенсивной эксплуатации.
Задачами создания группы изобретений является обеспечение прочности, надежности и большого ресурса корчевателя при интенсивной эксплуатации.
Технический результат - обеспечение более равномерного распределение нагрузки, возникающей при извлечение пня, на максимально возможное число элементов конструкции.
Решение указанной задачи достигнуто в способе выкорчевывания пней, расположенных рядами, характеризующемся тем, что пни выдергивают из грунта при помощи клыков, установленных в виде гребенки на устройстве для выкорчевывания, непрерывно перемещаемой базовой машиной вдоль этих рядов таким образом, чтобы продольная ось этой гребенки совпадала с продольной осью ряда, в котором расположены выкорчевываемые пни, при этом перед выкорчевыванием осуществляют подрезание грунта в ряду пней с обеих сторон от них.
Сущность изобретения поясняется на чертежах и фото (фиг. 1…23), где:
- на фиг. 1 изображен корчеватель (вид сбоку),
- на фиг. 2 изображена кинематическая схема корчевателя, вид сбоку,
- на фиг. 3 представлена кинематическая схема корчевателя, вид сверху,
- на фиг. 4 приведен узел крепления клыка к поворотной раме,
- на фиг. 5 приведена общая ось и пружины в сборе с клыком,
- на фиг. 6 приведено фото корчевателя с базовой машиной,
- на фиг. 7 приведен вид сзади,
- на фиг. 8 приведен вид корчевателя без базовой машины с подрезающим ножом,
- на фиг. 9 приведен корчеватель без подрезающего ножа,
- на фиг. 10 приведена сборка клыков, вид слева,
- на фиг. 11 приведена сборка клыков, вид справа,
- на фиг. 12 приведено фото правого цилиндрического шарнира,
- на фиг. 13 приведено фото левого цилиндрического шарнира,
- на фиг. 14 приведен нож в плане,
- на фиг. 15 приведен нож в изометрии,
- на фиг. 16 приведено крепление подрезающего ножа спереди,
- на фиг. 17 приведен вид на подрезающий нож в сборе сзади,
- на фиг. 18 приведена схема усиления поворотной рамы в месте крепления подрезающего ножа,
- на фиг. 19 приведена схема размещения деревьев,
- на фиг. 20 показана схема размещения пней,
- на фиг. 21 схема первого прохода устройства для выкорчевывания пней,
- на фиг. 22 схема второго прохода устройства для выкорчевывания пней,
- на фиг. 23 приведена схема окончательного выкорчевывания пней.
Корчеватель (фиг. 1…23) состоит из основной рамы 1, навешенной на базовую машину 2, силового элемента 3, выполненного на основной раме 1. Основная рама 1 установлена на двух металлических колесах 4. Корчеватель содержит поворотную раму 5, соединенную с основной рамой 1 при помощи цилиндрических шарниров: правого 6 и левого 7.
Гидроцилиндр 8 соединяет силовой элемент 3 основной рамы 1 и поворотную раму 5. Гидроцилиндр 8 предназначен для приведения устройства из транспортного в рабочее положение. Гидроцилиндр 8 крепится к силовому элементу 3 при помощи шарнира 9 и к поворотной раме 5 при помощи шарнира 10.
Гидроцилиндр 8 установлен под острым углом α к горизонту (фиг. 2) и под острым углом β в вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось корчевателя OO (фиг. 3). Оптимально значение угла β=30…60 град.
На поворотной раме 5 при помощи соединений 11 закреплены клыки 12, имеющие С-образную форму. Клыки 12 размещены веером (фиг. 3) для охвата выкорчевываемого пня. Оптимальный угол между соседними клыками γ от 7 до 15 град. При меньших углах затрудняется подрезание боковых корней (точнее, они почти не подрезаются), а при больших углах, более 15 град., увеличивается потребное тяговое усилие, так как, например, при использовании 5 клыков общий угол верности ψ составит 60 град.
Ψ=15 град. × (n-1),
где n - число клыков.
Для создания симметричной нагрузки оптимально использовать нечетное количество клыков. Опытные исследования показали, что применение 5-ти клыков вместо 4-х уменьшило количество поломок механизмов.
К поворотной раме справа прикреплен подрезающий нож 13. Крепление подрезающего ножа 13 выполнено при помощи четырех болтов 14 (фиг. 1 и 2).
На фиг. 3 представлена кинематическая схема корчевателя, вид сверху, откуда видно, что клыки 12 установлены на общей оси 15, проходящей через отверстия 16 в них, а между соседними клыками 12 установлены пружины 17 (фиг. 3 и 4).
На фиг. 5 более детально приведена конструкция узла соединения 11 клыка 12 и поворотной рамы 5. Соединение 11 содержит болт 18 и гайку 19. Болт 18 проходит через втулку 20. Под гайкой 19 установлена шайба 21.
Более детально конструкция правого и левого цилиндрического шарниров 6 и 7 и приведена на фиг. 6 и 7. Цилиндрические шарниры 6 и 7 выполнены в виде болтов М30, установленных во втулках.
На фиг. 8 и 9 приведен корчеватель с подрезающим ножом и без него соответственно.
Клыки 12 установлены на поворотной раме 5 на общей оси 11 с возможностью их взаимного поворота и перемещения на относительно небольшой угол. Для этого ось 15 имеет меньший диаметр, чем установочные отверстия 16 клыков 12 (фиг. 4).
Пружины 17, установленные между клыками 12, предназначены для обеспечения их ориентации при сборке и взаимного перемещения клыков 12 при неравномерных боковых нагрузках на них при корчевании, а также гашения вибронагрузок.
На фиг. 10 и 11 приведена сборка клыков, на фото видны пружинные демпферы.
На фиг. 12 приведено фото правого цилиндрического шарнира, на фиг. 13 приведено фото левого цилиндрического шарнира.
На фиг. 14 приведен подрезающий нож 13 в плане, видно утолщение основания ножа и четыре крепежных отверстия, а на фиг. 15 приведен подрезающий нож 13 в изометрии. Видны отверстия крепления.
На фиг. 16 и 17 показано крепление подрезающего ножа к поворотной раме 7.
На фиг. 18 приведено усиление правой части поворотной рамы при помощи приваренной накладки.
Корчеватель предназначен для корчевания пней 22, расположенных рядами 23, из грунта 24 (фиг. 1 и 19).
При этом предпочтительно использовать это устройство для выкорчевывания пней, расположенных рядами, например, в садах или в лесопосадках.
Работает корчеватель следующим образом.
К базовой машине 2, например трактору, крепится основная рама 1. Базовая машина 2 выезжает к месту работы с приподнятой поворотной рамой 5 и клыками 12.
На фиг. 19 приведена схема размещения деревьев 25 до их спила, они размещены рядами 23. На фиг. 20 показана схема размещения пней 22 рядами 23.
На фиг. 21 показана схема первого прохода устройства для выкорчевывания пней 22, в результате чего устройство для выкорчевывания пней делает первую борозду 26 параллельно ряду 23 по одну сторону от пней 22. Потом базовая машина 2 совершает обратный ход и выполняет вторую борозду 27 по другую сторону от пней 22 (фиг. 22).
Для этого снимают подрезающий нож 13 и при помощи клыков 12 выкорчевывают пни 22 (фиг. 23).
В процессе корчевания гидроцилиндром 8 поворачивают поворотную раму 5 и опускают клыки 12 в нижнее положение, чтобы клыки 12 углубились в грунт 24, и при движении производят захват пня 22. Движением корчевателя от пня 22 осуществляется его наклон и надрыв корней и извлечение на поверхность. Гидроцилиндром 8 поднимают поворотную раму 5, оставляют пни 22 на поверхности, подъезжают к следующему пню 22 и операции повторяют. Эти операции совершаются непрерывно и очень быстро.
Предлагаемые способ и устройство для корчевания пней обеспечивают эффективную работу при выполнении корчевания ряда 23 пней 22, расположенных в ряд, за один подход с использованием меньшего усилия и с высокой производительностью.
Применение подрезающих ножей 13 (фиг. 14…17) позволяет производить предварительное подрезание корней перед выкорчевыванием пней.
Клыки 12 изготавливают из нехрупкой, относительно дешевой стали, и они могут испытывать небольшие деформации при нагрузках без поломок.
Применение изобретения позволило:
1. Обеспечить эффективную работу машины при выполнении корчевания ряда пней за один подход.
2. Повысить производительность процесса.
3. Уменьшить тяговое усилие базовой машины при корчевании.
4. Повысить надежность корчевателя и исключить его поломку при длительной эксплуатации.
5. Равномерно распределить нагрузку между клыками.
6. Произвести одновременно с корчеванием культивацию почвы для ее использования под другие сельскохозяйственные культуры. Сохранить верхний плодородный слой почвы.
7. Обеспечить ремонтопригодность устройства для корчевания пней.
Изготовлен опытный образец устройства для корчевания пней и проведены его успешные испытания по предложенной технологии с предварительным подрезанием грунта с обеих сторон выкорчевываемых пней на базе Государственного бюджетного учреждения Самарской области Научно-исследовательский институт садоводства лекарственных растений «Жигулевские сады». Производилось выкорчевывание пней садовых деревьев, расположенных рядами. Диаметр пней садовых деревьев достигал 35 см. За сезон выкорчевано более 18 тыс. пней. После модернизации устройства в соответствии с заявленным изобретением поломки элементов конструкции, несущих основную нагрузку - клыков, ножей и поворотной рамы - прекратились.