ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНАЯ МАШИНА ДЛЯ СБОРА И ТРАНСПОРТИРОВКИ ЛЕСОСЕЧНЫХ ОТХОДОВ

Полезная модель относится к лесной промышленности, в частности к лесозаготовительным машинам, предназначенным для сбора и транспортировки лесосечных отходов, очистки лесосек от порубочных остатков, расчистки горельников, ветровалов, пнево-корневой древесины.
Известна лесозаготовительная машина для сбора и транспортировки лесосечных отходов, выполненная на базе трелевочного трактора, осуществляющая сбор лесосечных отходов, их транспортировку к лесопогрузочному пункту и разгрузку самосвальным способом. Самоходное гусеничное шасси машины содержит толкатель, оснащенный зубьями дугообразной формы, установленный на раме шасси за кабиной оператора гидроманипулятор с рабочим органом - пальцевым (вильчатым) захватом, металлический кузов самосвального типа, смонтированный на раме шасси (ЛП-23) или на полуприцепе (ЛТ-168) (см. В.С. Сюнев и др. Энергетическое использование древесной биомассы: заготовка, транспортировка, переработка и сжигание: учеб. пособие. Петрозаводск. Издательство ПетрГУ, 2014, стр. 45-49; А.К. Редькин и др. Технология и оборудование лесозаготовительных производств: учеб. пособие. М.: ФГБОУ ВПО МГУЛ, 2012, стр. 65-68).
Машина, продвигаясь по волокам лесосек, осуществляют сбор порубочных остатков (веток, вершин, обломков стволов, валежника, тонкомера, неликвидной древесины, выкорчеванных пней), пальцевым захватом загружают их в свой кузов насыпным методом, послойно уплотняя при помощи гидроманипулятора, вывозит к лесопогрузочному пункту и выгружает самосвальным способом. Размеры кузова позволяют применять традиционные средства их поворота, как правило, телескопические гидроцилиндры одностороннего действия. Поворот производится относительно поперечной оси шарнирного крепления кузова к раме базовой машины на угол, обеспечивающий сползание груза (опрокидывание кузова).
Однако расположение гидроманипулятора за кабиной оператора уменьшает возможную длину кузова по его, вместимости, а использование полуприцепа увеличивает продольный габарит машины, снижает маневренность и ограничивает проходимость машины, что затрудняет сбор лесосечных отходов.
Следует также отметить, что существенным недостатком при заготовке лесосечных отходов является их неоднородность по составу, а транспортировка насыпным методом занимает значительные объемы. При конструктивных особенностях вышеуказанной машины наблюдается низкое использование полезной грузоподъемности базовых машин из-за малого коэффициента полнодревесности перемещаемого воза.
Известна лесозаготовительная машина для сбора и транспортировки лесосечных отходов, содержащая самоходное гусеничное шасси, гидроманипулятор с грузозахватным рабочим органом, расположенный в передней части шасси толкатель и установленный на остове шасси за кабиной оператора кузов, имещий днище, переднюю и бортовые стенки и средство увеличения грузоподъемности кузова, который соединен с задней частью остова шасси посредством поперечного шарнира с возможностью поворота в продольно-вертикальной плоскости посредством расположенных с обеих боковых сторон остова гидроцилиндров (см. SU №1342772, публ. 07.10.87). Данное технческое решение выбрано в качестве ближайшего аналога заявляемой полезной модели.
При работе данной машины разгрузка кузова от порубочных остатков и пнёво-корневой древесины осуществляется под недостаточным углом наклона кузова, что приводит к стопорению разгружаемого материала на днище и к необходимости дополнительных действий со стороны оператора по режиму работы машины для самосвальной разгрузки кузова, что увеличивает трудозатраты и снижает производительность процесса разгрузки, увеличивается занимаемая площадь под разгруженный лесоматериал.
В данном техническом решении средство увеличения грузоподъемности кузова выполнено в виде расположенной со стороны задней части кузова П-образной телескопической рамки, шарнирно закрепленной средними частями на боковых бортах кузова, свободными концами рамка связана гибкой тягой с рамой трактора для откидывания ее при разгрузке кузова, что усложняет конструкцию кузова и не обеспечивает надежности удержания транспортируемого груза над проемом между днищем кузова и П-образной рамкой, особенно при движении машины по пересеченной местности, в результате уменьшается производительность машины вследствие снижения ее грузоподъемности.
Технический результат полезной модели состоит в повышении производительности машины за счет снижения трудозатрат при разгрузке лесосечных отходов и увеличения ее грузоподъемности.
Для решения поставленного технического результата предложена лесозаготовительная машина для сбора и транспортировки лесосечных отходов, содержащая самоходное гусеничное шасси, гидроманипулятор с грузозахватным рабочим органом, расположенный в передней части шасси толкатель, установленный на остове шасси за кабиной оператора кузов, имещий днище, переднюю и бортовые стенки и средство увеличения грузоподъемности кузова, последний соединен с задней частью остова шасси посредством поперечного шарнира с возможностью поворота в продольной вертикальной плоскости посредством соединенных с днищем кузова и расположенных с обеих боковых сторон остова гидроцилиндров, согласно полезной модели, кузов снабжен устройством подъема, который выполнен в виде оппозитно расположенных с боковых сторон остова и установленных на нем трехзвенных рычажных механизмов, одно звено каждого из которых выполнено в виде гидроцилиндра, а другое смещено относительно предыдущего к задней части остова и выполнено в виде поворотного рычага шарнирно соединенного с соответствующим гидроцилиндром поворота кузова в продольно-вертикальной плоскости, а средство увеличения грузоподъемности кузова имеет выступающие относительно его днища продольно-ориентированные балки, свободные концы которых соединены поперечно-ориентрованным шарниром с аналогично выступающими балками остова шасси, при этом гидроцилиндры поворота кузова в продольно-вертикальной плоскости шарнирно соединены с продольными балками днища кузова в средней их части.
При реализации полезной модели, благодаря выше описанным конструктивным особенностям, осуществляется сбор порубочных остатков, низкокачественной, поврежденной древесины, тонкомера, сбор пнёво-корневой древесины и их надежная транспортировка при технологически заданной грузоподъемности машины к лесопогрузочному пункту, складирование пнёво-корневой древесины для естественной очистки от прилипшего грунта, причем за счет подъема кузова и его поворота в продольно-вертикальной осуществляется более эффективный самосвальный способ разгрузки без дополнительных трудозатрат со стороны оператора на изменение режима работы машины, что в целом повышает производительность машины, уменьшает количество рейсов и расход топлива, увеличивает ресурс гидроманипулятора и снижает утомляемость оператора машины.
При реализации полезной с модели машина может выполнять функции форвардера.
При анализе известного уровня техники не выявлено технических решений, совокупность конструктивных признаков которых соответствует заявляемому техническому решению, что свидетельствует о соответствии его критериям полезной модели: «новизна»
При реализации полезной модели используют известные промышленно реализуемые конструктивные решения в области проектирования лесопромышленных машин лесозаготовительного назначения, имеющих шасси с гусеничными движителями.
Полезная модель поясняется нижеприведенным его описанием и рисунками, где:
на рис. 1 показана лесозаготовительная машина для сбора и транспортировки лесосечных отходов;
на рис. 2 - положение кузова машины при разгрузке;
на рис. 3 - фрагмент гидросистемы технологического оборудования машины.
Машина сбора и транспортировки лесосечных отходов содержит самоходное гусеничное шасси 1 (см. рис. 1), в передней части которого перед кабиной оператора установлены толкатель 2 и гидроманипулятор 3 с грузозахватным рабочим органом 4, в задней части за кабиной оператора на остове 5 шасси установлены кузов 6, имеющий днище, переднюю и бортовые стенки и средство увеличения грузоподъемности кузова для повышения его вместимости.
Толкатель 2 шасси базовой машины используется для окучивания лесосечных отходов, расчистки путей следования, разборке завалов и на вспомогательных работах.
Бортовые стенки кузова в зависимости от выполняемых технологических работ могут быть демонтированы, например, при транспортировке лесоматериалов, грунта для засыпки ям после корчевки пней или сыпучих материалов при производстве вспомогательных работ. Грузозахватный рабочий орган 4 гидроманипулятора 3 в зависимости от выполняемых технологических операций по сбору и транспортировки лесосечных отходов или лесоматериалов может быть выполнен в виде грейферного захвата, пальцевого захвата, грейферного захвата, оснащенным цепным пильным аппаратом.
Кузов соединен с остовом шасси посредством поперечного шарнира 7 с возможностью поворота в продольной вертикальной плоскости посредством соединенных с днищем кузова и расположенных с обеих боковых сторон остова гидроцилиндров 8. Кузов 6 снабжен устройством подъема, который выполнен в виде оппозитно расположенных с боковых сторон остова и установленных на нем трехзвенных рычажных механизмов. Одно звено каждого трехзвенного рычажного механизма выполнено в виде гидроцилиндра 9, а другое звено смещено относительно предыдущего (9) к задней части остова и выполнено в виде поворотного рычага 10, шарнирно соединенного с соответствующим гидроцилиндром 8 поворота кузова в продольно-вертикальной плоскости.
Средство увеличения грузоподъемности кузова имеет выступающие относительно его днища продольно-ориентированные балки 11, свободные концы которых соединены поперечно-ориентрованным шарниром 7 с аналогично выступающими балками 12 остова шасси, при этом гидроцилиндры 8 поворота кузова в продольно-вертикальной плоскости шарнирно соединены с продольными балками 11 днища кузова в средней их части, что оптимально по условиям силового воздействия на кузов при его подъеме и самосвальном опрокидывании транспортируемого груза. Гидроцилиндры 8 и 9 соответственно поворота кузова в продольно-вертикальной плоскости и подъема кузова соединены с напорной магистралью 13 через трехпозиционный электроуправляемый гидрораспределитель 14 и со сливной магистралью 15, соединенной с баком гидросистемы (см рис. 3). При подаче рабочей жидкости в поршневые полости гидроцилиндров 8 и 9 через гидрораспределитель 14 изменяется положение рычагов 10 и гидроцилиндров 8, при выдвижении штоков последних происходит опрокидывание кузова. Из штоковых полостей рабочая жидкость вытесняется посредством сливной магистрали 15 в бак гидросистемы.
При установке гидрораспределителя 14 в нейтральное положение прекращаются подача и слив рабочей жидкости, кузов 7 остается в том положении, при котором произошло запирание гидрораспределителя.
Для опускания кузова гидрораспределитель переводят во второе положение, при котором рабочая жидкость поступает в штоковые полости гидроцилиндров 8 и 9, а из поршневых полостей - в сливную магистраль 15, при этом в конце хода поршней гидроцилиндров 9 срабатывают демпферные устройства 16, замедляя ход поршней, и кузов заканчивает опускание плавно без ударов об остов машины.
Машина работает следующим образом.
При очистке лесосек от порубочных остатков машина, продвигаясь по волокам лесосек, осуществляет сбор порубочных остатков рабочим органом гидроманипулятора, загружает их в кузов 6 насыпным методом, послойно уплотняя при помощи гидроманипулятора 3, применение которого обеспечивает также сохранность жизнеспособного подроста. После заполнения кузова стрела гидроманипулятора с захватом укладывается на воз, лесосечные отходы вывозятся к лесопогрузочному пункту и выгружаются самосвальным способом:
непосредственно у работающей передвижной рубительной установки для переработки в топливную щепу. Там же располагаются сменные контейнеры или автощеповоз;
у мобильной специальной установки для пресс-пакетирования и обвязки лесосечных отходов с последующей доставкой пакетов (тюков) автотранспортом потребителю.
При заготовке пнёво-корневой древесины гидроманипулятор машины оснащается грейферным захватом для лесоматериалов с навесным пильным аппаратом. Машина, продвигаясь по вырубке, осуществляет сбор предварительно выкорчеванных пней и их загрузку гидроманипулятором 3 в кузов 7 машины. Разгрузку пнёво-корневой древесины осуществляют самосвальным способом в специально отведенных местах складирования у лесовозных дорог для естественного очищения от прилипшего грунта при отрицательных температурах. Под влиянием замораживания и колебаний влажности грунт разрыхляется и начинает осыпаться, что облегчает работу по освобождению пней от приставшей к корням земли. После чего пнёво-корневая древесина доставляется автощеповозами потребителю для тщательной доочистки и переработки в топливную/технологическую щепу или заготовки осмола.
При расчистке горельников и ветровальных лесосек в качестве рабочего органа так же используется захват для лесоматериалов с навесным пильным аппаратом. Расчистка лесных площадей производится после проведения лесозаготовительных работ на этих участках и вывозке заготовленной древесины. Машиной собирается валежник, поврежденная, низкокачественная и тонкомерная древесина, которая кряжуется пильным аппаратом на куски длиной 3-4 м и загружается гидроманипулятором 3 в кузов 6 машины. Попутно обрезаются высокие пни (обломыши) и собираются другие лесосечные отходы.
Разгрузку машины осуществляют самосвальным способом (см. рис. 2). Для чего выдвигают штоки гидроцилиндров 9, которые воздействуют на рычаги 10 и гидроцилиндры 8, поворачивают их относительно остова 5 машины и продольных балок 11 кузова, при этом действующие силы раскладываются на горизонтальные и вертикальные составляющие предварительного подъема кузова, который приподнимается, а гидроцилиндры 8 занимают благоприятное положение создания момента сил воздействия на дальнейший поворот кузова 6 относительно оси 7 его опрокидывания с меньшими усилиями, поскольку они действуют напрямую почти без их разложения на составляющие. При опускании кузова 6 под действием гравитационных сил и безнапорного потока рабочей жидкости через гидрораспределитель 14 штоки гидроцилиндров 9 и 8 занимают исходное положение, их полости заполняются рабочей жидкостью из бака гидросистемы без избыточного давления.
Таким образом, благодаря конструктивному устройству механизма подъема кузова в виде стержневых элементов, уменьшаются энергозатраты на опрокидывание кузова, а в целом увеличение вместимости кузова и применение самосвальной разгрузки снижает время разгрузки, вследствие чего увеличивается производительность машины, уменьшается количество грузовых и холостых рейсов, снижается расход топлива, увеличивается ресурс технологического оборудования и снижается утомляемость оператора машины. Применение сменных рабочих органов расширяет технологические возможности машины и повышает коэффициент ее использования.
Кроме этого, применение таких машин благоприятно сказывается на дальнейшем лесовосстановлении, связанном со снижением захламляемости лесосек, недопущением распространения вредителей леса и предотвращением лесных пожаров.