ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННАЯ МАШИНА

Полезная модель относится к лесной промышленности, в частности к лесохозяйственным машинам, осуществляющим заготовку пнево-корневой древесины свежесрубленного (до трехлетней давности) древостоя для производства топливной щепы в лесной биоэнергетике, добавок к технологической щепе при варке целлюлозы, для выработки древесных плит, волокнистых полуфабрикатов и пневого осмола в лесохимической промышленности.
Использование пней и корней, оставшихся после валки деревьев, позволяет увеличить выход древесины с единицы лесной площади на 15-20%. Заготовка пневой древесины носит сезонный характер, поэтому корчеватели пней или их агрегаты выполняются, как правило, в виде навесного или сменного оборудования лесозаготовительных, лесохозяйственных машин манипуляторного типа тракторной или экскаваторной компоновки.
Известна машина для заготовки пнево-корневой древесины, выполненная на базе валочно-пакетирующей машины экскаваторной компоновки, содержащая в качестве рабочего органа многогранную кольцеобразную фрезу (см. SU №1291074, публ. 23.02.87). Благодаря вылету манипулятора при вырезке пнево-корневой древесины машина уменьшает повреждение окружающего лесного покрова и подроста, однако резцы фрезы при корчевке пней подвергаются интенсивному абразивному воздействию и износу из-за постоянного контакта с землей и каменистыми включениями грунта. Кроме этого, прерывается технологический цикл заготовки пневой древесины, поскольку пни из-за большого содержания в них земли предпочтительно оставлять на месте корчевки на всю зиму. Под влиянием замораживания и колебаний влажности грунт разрыхляется и начинает осыпаться, что облегчает работу по освобождению пней от приставшей к корням земли.
Сбор, доочистку и транспортировку пней производят в следующем сезоне лесохозяйственной машиной для сбора лесосечных отходов (см., например, SU №950242, публ. 15.02.82 и SU №1186154, публ. 23.10.85).
По данным техническим решениям машина для заготовки пнево-корневой древесины (сбора, очистки от грунта и транспортировки пней) содержит самоходное шасси, на раме которого смонтирован гидроманипулятор с захватом, устройство для очистки пней в виде дискового ротора с вертикально ориентированной осью, которое смонтировано в установленном на шасси кузове, имеющего окна в нижней части для выброса грунта под действием центробежной силы и створки в задней части для выброса очищенных пней.
Основными недостатками этого технического решения являются малая емкость кузова и необходимость повторения погрузочных работ, что снижает производительность машины и эффективность транспортных операций, а также большой объем демонтажно-монтажных работ при сезонном переоборудовании машины.
В известном техническом решении (см. SU №247695, публ. 04.07.69) корчевание, сбор и транспортировка пней осуществляются машиной, содержащей самоходное шасси, гидроманипулятор, устройства для корчевания и очистки пней, смонтированные на конце стрелы последнего, и кузов для пней, установленный на прицепе. Устройство для корчевания выполнено в виде двух подпружиненных рам, силовой и грузовой, на силовой раме смонтированы гидродомкраты и подвеска, на грузовой - вибратор, захват и гидроцилиндры привода, рамы между собой соединены при помощи пружин и направляющих штоков. Извлечение пня из грунта осуществляется заведением рычагов захвата под пень и отжиманием домкратов от грунта, далее вибратором очищают пень от застрявшей земли непосредственно над образовавшейся ямой и манипулятором переносят в кузов прицепа.
Однако при работе машины происходит утопание домкратов в слабых грунтах вплоть до полного выдвижения их штоков, вследствие чего увеличивается цикл корчевания и снижается качество корчевки и очистки пней. Наличие домкратов в передней и задней части самоходного шасси, расположение гидроманипулятора за кабиной оператора и размещение кузова на прицепе ухудшают маневренность машины и ограничивают ее технологические возможности при выполнении других лесохозяйственных работ.
Известна лесохозяйственная машина, которая выбрана в качестве ближайшего аналога заявляемой полезной модели (см. патент РФ №118510 ПМ, публ. 27.02.2012). Машина выполнена на основе гусеничного самоходного шасси с технологическим оборудованием в виде установленного в передней части шасси перед кабиной оператора гидроманипулятора с захватным рабочим органом, фронтально расположенного навесного устройства с расположенными между его продольно ориентированными балками рабочим органом для расчистки лесных площадей, и расположенной в задней части шасси за кабиной оператора грузовой платформы с кониками.
При указанном размещении технологического оборудования на шасси машины повышается ее маневренность при осуществлении лесохозяйственных работ, а сменность захватного рабочего орган на гидроманипуляторе и конструктивные особенности грузовой платформы расширяют ее технологические возможности (см., например, патент РФ №167259 ПМ, публ. 27.12. 2016). Данной машине на базе гусеничного форвардера (лесозаготовительной погрузочно-транспортной машины) с передним (перед кабиной оператора) расположением гидроманипулятора и задним (за кабиной оператора) - грузовой платформы свойственны: высокая производительность и надежность, проходимость и маневренность, низкая степень воздействия на окружающую среду, безопасность труда, удобство средств при выполнении лесохозяйственных работ.
Однако при реализации известных технических решений спектр выполняемых технологических операций, по сути, ограничен лесохозяйственными работами, относящимися к рубками ухода за лесами (осветление, прочистка, прореживание и т.д.), санитарными рубками, вырубкой плантаций энергетических деревьев, расчисткой линейных объектов (обочин дорог, линий электропередач, газопроводов), очистке лесных насаждений, поврежденных пожарами (горельников) и лесосек от поваленных ветром древостоя (ветровалов), при этом фронтально расположенный на шасси перед кабиной оператора рабочий орган осуществляет расчистку лесосеки от растительных материалов и не обеспечивает комплекс технологических операций по расчистке лесосек от пнево-корневой древесины, которая является эффективным технологическим сырьем для производства топливной щепы в лесной биоэнергетике, добавок к технологической щепе при варке целлюлозы, для выработки древесных плит, волокнистых полуфабрикатов и пневого осмола в лесохимической промышленности.
Технический результат заявляемой полезной модели состоит в расширении технологических возможностей лесохозяйственной машины путем расчистки лесосек от пнево-корневой древесины для получения дополнительного древесного сырья.
Для решения поставленного технического результата предложена лесохозяйственная машина на основе гусеничного самоходного шасси с технологическим оборудованием в виде установленного в передней части шасси перед кабиной оператора гидроманупулятора с захватным рабочим органом, фронтально расположенного навесного устройства с расположенным между его поворотными в вертикальной плоскости продольно ориентированными балками рабочим органом для расчистки лесных площадей, и грузовой платформы, расположенной в задней части шасси за кабиной оператора, при этом рабочий орган для расчистки лесных площадей установлен на поперечно ориентированной балке (поперечине), смонтированной между продольно ориентированными балками навесного устройства с возможностью поворота в продольно-вертикальной плоскости посредством гидроцилиндров, установленных на продольных балках, и выполнен в виде расположенных на названной поперечине корчующих рычагов с одной ее стороны и оппозитно по отношению к ним с противолежащей стороны кронштейнов с кольцеобразной обоймой, по периметру которой установлены клинообразные подрезающие ножи со ступечатами лезвиями, при этом захватный рабочий орган гидроманипулятора выполнен в виде грейфера с гидроприводным вибратором челюстей для очистки пней от прилипшего грунта, а на грузовой платформе смонтирован вкладной самосвальный кузов с поворотным задним бортом.
При реализации полезной модели базовый вариант лесохозяйственной машины благодаря описанным выше конструктивным особенностям рабочего органа для расчистки лесных площадей и его монтажу на фронтально расположенном навесном устройстве осуществляет качественное корчевание пней свежесрубленного древостоя, удовлетворительную их очистку от прилипшего грунта за счет использования на гидроманипуляторе грейфера с гидроприводными вибраторами челюстей, транспортирование пней к местам складирования у лесовозных дорог и самосвальную их разгрузку.
При анализе известного уровня техники не выявлено технических решений, имеющих аналогичную заявляемому техническому решению совокупность конструктивных признаков для решения заявленного технического результата, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критериям полезной модели: «новизна».
При реализации полезной модели используют традиционно известное технологическое оборудование, что свидетельствует о соответствии его критерию «промышленная применимость».
Полезная модель поясняется нижеприведенным его описанием и рисунками, где:
- на рис. 1 показана лесохозяйственная машина, предназначенная для заготовки пнево-корневой древесины, фронтальный вид;
- на рис. 2 - рабочий орган для расчистки лесных площадей в положении корчевки пней;
- на рис. 3 - кольцевая обойма с подрезающими ножами и сечением по режущей кромке ножа.
Лесохозяйственная машина содержит гусеничное шасси 1, в передней части которого перед кабиной оператора установлен гидроманипулятор 2 с захватным рабочим органом 3, фронтально расположенное навесное устройство в виде рабочего органа 4 для расчистки лесных площадей, смонтированного между поворотными в вертикальной плоскости продольно ориентированными балками 5 и расположенную в задней части шасси за кабиной оператора грузовую платформу 6.
Рабочий орган 4 для расчистки лесных площадей установлен на поперечно ориентированной балке 7, смонтированной между продольно ориентированными балками 5 навесного устройства с возможностью поворота в продольно-вертикальной плоскости посредством гидроцилиндров 8, установленных на продольных балках, и выполнен в виде расположенных на названной поперечине корчующих рычагов 9 с одной ее стороны и оппозитно по отношению к ним с противолежащей стороны кронштейнов с кольцеобразной обоймой 10, по периметру которой установлены клинообразные подрезающие ножи 11 со ступечатами лезвиями. Поворот продольно ориентированных балок 5 осуществляется гидроцилиндрами 12.
Согласно полезной модели захватный рабочий орган гидроманипулятора 2 выполнен в виде грейфера с гидроприводными вибраторами 13 челюстей (на рис. 1 показан вариант конструкции) для очистки пней от прилипшего грунта, а для сокращения времени разгрузки и сезонного переоборудования машины с минимальными трудозатратами грузовая платформа 6 снабжена вкладным самосвальным кузовом 14 с поворотным задним бортом 15 и опрокидывающих кузов гидроцилиндров 16.
Лесохозяйственная машина осуществляет заготовку пнево-корневой древесины свежесрубленного (до трехлетней давности) древостоя до появления на вырубке жизнеспособного подроста.
Работает машина следующим образом. Продвигаясь по вырубке, оператор наводит кольцевую обойму 10 с подрезающими ножами 11 на корчуемый пень 17, поворотом поперечной балки 7 гидроцилиндрами 8 ориентирует положение обоймы 10 с ножами 11 над пнем, гидроцилиндрами 12 вводит ножи 11 в грунт, подрезая дернину и боковые корни пня 17, при этом каждая ступень режущей кромки ножей перерезает соответствующую часть поперечного сечения корневой системы пня, что снижает усилие резания и увеличивает стойкость режущих кромок к затуплению.
Далее поворотом поперечной балки 7 ножи 11 выводят из грунта, причем одновременно под пень заводятся корчующие рычаги 9, извлекая пень из грунта. Затем поднимают корчующее устройство 4 гидроцилиндрами 12, выкорчеванный пень 17 захватывают грейфером 3, приподнимают над грунтом, встряхивают вибраторами 13, при этом земля из корней пня осыпается в образовавшуюся яму. При недостаточной очистке пень 17 манипулятором 2 поднимают на некоторую высоту и бросают на землю, затем повторяют процесс очистки и очищенный пень загружают в кузов.
Далее корчующее устройство наводят на другой пень и процесс повторяется до полной загрузки кузова машины. После чего пни транспортируют к лесовозной дороге и выгружают самосвальным способом. Вывоз пневой древесины на нижний склад лесозаготовительного предприятия или потребителю для тщательной доочистки и переработки в топливную / технологическую щепу или же производства осмола осуществляют автотранспортом, например, щеповозами.
По окончании сезона заготовки пнево-корневой древесины машину путем замены рабочих органов и демонтажа вкладного самосвального кузова с минимальными трудозатратами переоборудуют для производства рубок ухода за лесами, санитарных рубок и других видов расчистки лесных площадей.
Таким образом, предлагаемая лесохозяйственная машина осуществляет весь цикл работ по очистке лесных площадей и заготовке пнево-корневой древесины: корчевание пней, очистку их от грунта, сбор, транспортировку и складирование у лесовозных дорог. Лесохозяйственной машине, в том числе за счет качеств базовой машины, свойственны: высокая машинизированность технологического процесса заготовки пнево-корневой древесины, минимальные затраты труда и материальных средств, высокие производительность, надежность, проходимость и маневренность, низкая степень воздействия на окружающую среду, безопасность труда, удобство эксплуатации и обслуживания, низкие затраты на сезонное переоборудование машины.