КРАН ХАРВЕСТЕРА
HARVESTER CRANE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к крану харвестера согласно преамбуле пункта 1 формулы изобретения.
Как известно, краны такого типа используются, например, в лесоводческих машинах для перевозки и обработки бревен или целых деревьев. В частности, в однозахватном харвестере используются так называемые краны харвестера, которые можно рассматривать, как имеющие отношение к решению согласно настоящему изобретению. Термин “кран харвестера”, в общем случае, используется, по меньшей мере, в отношении кранов и погрузчиков для погрузки леса, внешняя точка блока стрел которого, благодаря его геометрии вращения, реализует в некотором роде более или менее прямолинейное перемещение, предпочтительно главным образом в горизонтальном направлении в области досягаемости крана, когда работает только одно рабочее устройство (обычно так называемый передаточный цилиндр).
Погрузчик, изготовленный финской компанией Mowi system AB, является ближайшим аналогом этого типа согласно преамбуле. У него нижнее плечо расположено на конце высокого основания, так что подъемный цилиндр работает по существу в вертикальном положении.
Обычно совместно с погрузчиком или краном используются различные типы рабочих устройств, такие как захватно-срезающие устройства или погрузочный грейфер и ковши. Такие устройства обычно прикрепляют к внешней точке блока стрел. Кроме того, блок стрел крана крепится к ходовой части машины, такой как лесоводческая машина, для получения поворотного приспособления определенного типа. Также между поворотным приспособлением и блоком стрел может находиться основание определенного типа, к которому крепится блок стрел. Также известны решения, в которых поворотное приспособление может менять положение и угол наклона относительно ходовой части машины, например, для облегчения работы на склоне. Наклоняющее устройство такого типа может использоваться, например, для удержания оси поворота поворотного устройства по существу в вертикальном положении независимо от формы участка земли. Известно два типа поворотных устройств. В поворотном устройстве с использованием цилиндров один или несколько гидравлических цилиндров вращают, например, подвеску на компоненте основания посредством зубчатого венца, прикрепленного к блоку стрел, в то время как в типе с использованием зубчатого венца гидравлический мотор приводит в действие посредством небольшой шестерни кольцо, имеющее внутренние и внешние зубцы. Диаметр зубчатого венца обычно составляет 8-10% длины основной стрелы.
Кроме того, известно, что внешний конец блока стрел может быть известным образом удлинен или продолжен, при помощи чего может быть увеличена зона досягаемости стрелы. Обычно удлинение такого рода осуществляется благодаря телескопической конструкции, скользящей внутри самой себя, в сочетании с рабочим устройством, функционирующим посредством среды передачи давления и приводящим в действие удлинитель.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно множество различных видов погрузчиков, на которых расположен блок стрел, управляемый, например, при помощи рабочих устройств, функционирующих посредством среды передачи давления, таких как гидравлические цилиндры. В частности, можно констатировать, что краны харвестеров обычно содержат один подъемный цилиндр и один передаточный цилиндр. Согласно названию перемещение подъемного цилиндра по существу определяет вертикальное положение внешней точки блока стрел, при этом соответственно передаточный цилиндр по существу определяет горизонтальное положение внешней точки блока стрел. Различные способы реализации крана харвестера, в частности, для применения в лесоводческих машинах, раскрыты, например, в публикациях полезных моделей и патентов: WO 0156915, U 20000471, FI 961846, US 5197615, FI 20000978.
Вышеупомянутый погрузчик Mowi Ab (раскрытый в заявке на патент Швеции SE 7411568-4) имеет траекторию, обеспечивающую определенные преимущества. Предполагается, что если траектория конца шарнирно-сочлененной стрелы будет находиться впереди основной стрелы, то позади основной стрелы будет находиться трапециевидный механизм, который приводит в действие шарнирно-сочлененную стрелу. Компоненты этого механизма представляют собой, дополнительно к рассматриваемой основной стреле, нижнее плечо, вращающееся вокруг того же нижнего шарнира, что и основная стрела, тягу, параллельную основной стреле, и плечевое средство в верхней части основной стрелы. В этом случае верхний конец тяги соединен непосредственно с выступом шарнирно-сочлененной стрелы. В более современных погрузчиках используется соединение, допускающее большие углы поворота, посредством которого может быть увеличен угол относительного вращения шарнирно-сочлененной стрелы. Если блок стрел поднят, то подъемный цилиндр работает на сжатие, но существует опасность удара его грузом. К тому же, центр тяжести погрузчика находится высоко, что не является оптимальным.
В одном из коммерческих харвестеров-погрузчиков (Kesla Oyj, Forester H570) поворотное основание в блоке на верху опоры, на котором находится выступ, который несет нижний шарнир и существенно выступает, посредством чего увеличивается зона досягаемости. Подъемный цилиндр втягивается внутрь в вилкообразную опору.
Известно, что рабочее устройство, обеспечивающее перемещение вверх, подъемный цилиндр, может быть размещено на блоке стрел крана харвестера для использования либо тянущего, либо толкающего движения для подъема внешнего конца блока стрел. В случае тянущего цилиндра возникает проблема, связанная с размерами цилиндра, которые в случае создания достаточной подъемной силы становятся неразумно большими. Кроме того, подъемный цилиндр и структуры, соединенные с ним, которые подвергаются действию большого растягивающего усилия, в частности, структуры, изготовленные литьем, показали себя ненадежными при использовании. С другой стороны, в случае подъемного цилиндра, выполняющего подъем при помощи толкающего перемещения, конструкция крана может стать более сложной или тяжелой, в то время как цилиндр будет подвержен противодействующей нагрузке. Кроме того, в этом случае центр тяжести крана может быть расположен неблагоприятно высоко (как у Mowi). Если подъемный цилиндр расположен ниже основной стрелы, т.е. на той же стороне, с которой осуществляется обработка бревен при рубке леса, существует опасность, что подъемный цилиндр будет поврежден, например, ударом бревна или захватно-срезающим устройством.
В областях применения, относящихся к лесной промышленности, краны такого типа предпочтительно работают с использованием гидравлики, так что рабочие устройства главным образом представляют собой гидравлические цилиндры. С другой стороны, в данной области техники известны некоторые решения, в которых передача мощности реализована иным способом, например, с использованием кабелей или, например, с использованием электроэнергии.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение раскрывает новые решения, которые устраняют вышеописанные недостатки предыдущего уровня техники и, таким образом, приводят к новому, простому, неожиданному, конструктивному решению, характерными особенностями которого являются, в частности, низкий центр тяжести крана, большая подъемная мощность и естественным образом достигаемая хорошая защита подъемного цилиндра.
Эта цель достигается способом, определенным отличительными признаками, раскрытыми в формуле изобретения. Более конкретно, настоящее изобретение характеризуется тем, что заявлено в отличительной части пункта 1 формулы изобретения.
Прежде всего, изобретение основано на идее, что операция подъема реализуется путем толкающего перемещения с помощью подъемного рабочего устройства, которое выполнено с возможностью подъема таким образом, чтобы размеры и вес рабочего устройства оставались приемлемыми, реализуя при этом подъемную силу. Для размещения центра тяжести крана настолько низко, насколько это возможно, подъемный цилиндр располагают внутри опоры крана таким образом, чтобы усилие подъемного цилиндра передавалось тяге через вспомогательное плечо, шарнирно прикрепленное к нижнему штырю основной стрелы. В то же время, подъемный цилиндр и, в частности, его легко повреждаемый стержень поршня, преимущественно защищены опорой. В общем случае, нижний шарнир основной стрелы находится ниже, чем линия, соединяющая центры телескопического подъемного рабочего устройства.
Согласно одному из предпочтительных вариантов изобретения поворотное устройство относится к типу с зубчатым венцом. Диаметр кольцевой опоры составляет предпочтительно 13-25% длины шарнира (= расстоянию между центрами шарниров) основной стрелы. Опора при этом естественным образом удлиняется достаточно далеко вперед и защищает подъемный цилиндр и его передний шарнир на вспомогательном плече. Вся структура является низкой. Траектория переднего шарнира предпочтительно полностью проходит над всеми структурами (на уровне отверстия кольца, ниже уровня опоры).
Согласно второму варианту осуществления указанный нижний шарнир расположен существенно ближе к оси поворота поворотного устройства, чем шарнир подъемного устройства на опоре. Низкая и защищенная конструкция также обеспечивает расположение гнезда на опоре для подъемного устройства преимущественно на той же высоте или выше, чем высота самой нижней точки траектории шарнира на противоположном конце подъемного устройства.
Рабочие устройства, приводящие в действие блок стрел, предпочтительно являются рабочими устройствами, функционирующими посредством среды передачи давления, предпочтительно, гидравлическими цилиндрами.
Другие преимущества и варианты осуществления изобретения представлены в настоящем описании ниже.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ.
Ниже представлен один предпочтительный вариант осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых
На фиг.1 показан кран в вертикальном положении и сложенном состоянии.
На фиг.2 показана шарнирно-сочлененная стрела крана, развернутая в открытое положение, с удаленной боковой панелью опоры.
На фиг.3 показан опущенный кран в сложенном состоянии с удаленной боковой панелью опоры.
На фиг.4 показано изометрическое изображение нижней части крана, видимой под углом сзади.
На фиг.5 показана аксонометрическая проекция второго крана.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Кран, показанный на Фиг.1-4, предназначен для установки на платформе лесоводческой машины, т.е. в общем случае на ходовой части машины, которая на Фиг.1 схематично обозначена ссылочной позицией 10. Опора 9 крана прикреплена посредством поворотного устройства 12 к ходовой части 10 машины. Поворотное устройство предпочтительно представляет собой зубчатый венец, приводимый в движение зубчатым валиком, при этом он расположен на внешней или внутренней окружности кольцевой опоры. Одна из таких кольцевых опор 12.1 показана на Фиг.1 пунктирной линией внутри поворотного устройства 12.

В одной из моделей используемая кольцевая опора представляет собой опорно-поворотный круг типа ROLLIX. Диаметр опоры равен 823 мм, а диаметр внешнего зубчатого венца составляет 962 мм. Поскольку длина шарнира основной стрелы равна 4720 мм, диаметр опоры составляет 17% от этой длины. В общем случае, диапазон составляет 13-25%, предпочтительно 15-20%. В свою очередь, поворотное устройство большого диаметра и шестереночная передача допускают низкую структуру опоры с толкающим подъемным цилиндром.
Указанное наклоняющее устройство может находиться между поворотным устройством и ходовой частью машины.
Основная стрела 13 крепится на опоре 9 посредством нижнего шарнира 30, в то время как шарнирно-сочлененная стрела 14, в свою очередь, прикреплена к основной стреле 13 посредством верхнего шарнира 31. Шарнирно-сочлененная стрела 14 предпочтительно включает в себя известным способом телескопическое средство, при этом траектория конца расположена впереди основной стрелы 13. Нижнее плечо 20 трапециевидного механизма крепится к нижнему шарниру 30 и поддерживается опорой 9, при этом к его заднему концу крепится тяга 18 механизма посредством шарнира 34, который, в свою очередь, приводит в движение шарнирно-сочлененную стрелу 14 при помощи широкоугольного шарнира. Широкоугольный шарнир относится к хорошо известному типу, содержащему плечо 21 между шарниром 37 на верхнем конце тяги 18 и шарниром 38 шарнирно-сочлененной стрелы 14, а также синхронизирующее плечо 22, прикрепленное посредством шарниров к основной стреле.
Передаточный цилиндр 15 соединен с центральным шарниром 35 вилкообразного нижнего плеча 20, при этом его противоположный конец соединен с основной стрелой 13, при этом подъемный цилиндр 16 поддерживается шарниром 33 в гнезде опоры 9 и соединен посредством шарнира 32 с выступом 20.1 нижнего плеча 20.
Конструкция опоры существенно отличается от известной конструкции. Опора 9 имеет вилкообразную форму, так что и нижнее плечо 20, и подъемный цилиндр 16 могут быть размещены внутри с возможностью перемещения. Подъемный цилиндр 16 может находиться в горизонтальном положении очень близко к опоре, но вариант осуществления согласно Фиг.1-4 предназначен для лесоводческой машины, в которой структуры расположены рядом с кольцевой опорой. Шарнир 33 подъемного цилиндра 16 находится существенно дальше от оси вращения, чем нижний шарнир 30. В этом случае шарнир 32 выступа 20.1 нижнего плеча 20 в подъемном цилиндре 16 и стержень поршня подъемного цилиндра 16 практически не выдаются в область кольцевой опоры. Цилиндр может также быть установлен другим способом, и в этом случае он будет защищен лучше. Траектории этого шарнира 32 приданы такие размеры, чтобы быть настолько ниже, насколько это возможно, на практике самое маленькое расстояние траектории от структур поворотного устройства составляет менее 35 см, при этом траектория проходит полностью поверх структур. В значительной степени это определяет положение нижнего шарнира 30 по высоте, которое, однако, всегда соответствует размеру убранного подъемного цилиндра, измеренному от самого нижнего основания опоры.
На Фиг.2 положение подъемного цилиндра 16 является по существу таким же, как и на Фиг.1, но шарнирно-сочлененная стрела 14 выпрямлена при помощи передаточного цилиндра 15. На Фиг.2 и 3 боковая панель удалена с тем, чтобы можно было хорошо видеть положение и работу подъемного цилиндра 16.
Изометрическое изображение на Фиг.4 включает в себя отрезки гидравлических труб и другое оборудование, имеющее отношение к крану.
В варианте осуществления по Фиг.5 используются такие же ссылочные позиции для компонентов, выполняющих одинаковые функции. Конструкция рассматриваемого блока стрел является такой же, т.е. основная стрела 13, шарнирно-сочлененная стрела 14, тяга 18, нижнее плечо 20 с выступом 20.1, широкоугольным шарниром, подъемным цилиндром 16 и передаточным цилиндром 15 имеет такую же конструкцию, как описано выше. Также вилкообразная опора 9 имеет практически такую же конструкцию, как описано выше. В этой версии, однако, предусмотрено наклоняющее устройство 39, которое показано без гидравлических цилиндров. В этой модели поворотное устройство 40, которое содержит зубчатый венец, поворачиваемый гидравлическим мотором, находится в основном ниже кольцевой опоры. Однако существенным является то, что поддерживающие структуры проходят настолько далеко вперед, что траектория переднего шарнира 32 подъемного цилиндра 16 на выступе 20.1 всегда проходит над структурами и, кроме того, в основном внутри вилкообразной опоры. В этом случае “структуры” также могут быть структурами ходовой части машины, которая предотвращает столкновения груза или машины с передним шарниром 32 или, в частности, со стержнем поршня подъемного цилиндра 16.
Кольцевая опора допускает использование обычных шлангов, поскольку все гидравлические шланги (в основном линии подачи энергии и передачи данных) могут быть проведены хорошо защищенным образом через кольцевую опору и выведены из поля зрения водителя. Также можно использовать хорошо известные выполненные с возможностью вращения питающие компоненты для нескольких гидравлических шлангов.
Вышеописанные варианты осуществления являются наиболее предпочтительными вариантами осуществления изобретения. Однако изобретение не ограничивается только этими вариантами, а может быть модифицировано различными способами в пределах объема изобретательского замысла и формулы изобретения.