МАШИНА ДЛЯ ОЧИСТКИ ЛЕСОСЕК ОТ ПОРУБОЧНЫХ ОСТАТКОВ
MACHINE FOR CLEANING OF FALLING SITES OF FELLING DEBRIS

Изобретение относится к лесозаготовительной промышленности, в частности к машинам для очистки лесосек от порубочных остатков, обеспечивающих сбор, измельчение лесосечных отходов и перегрузку щепы в щеповозы.
При разработке лесосек остается значительное количество древесины в виде сучьев, веток, вершин, обломков, валежника и тонкомера, сбор и утилизация которых позволяет получить дополнительное сырье для производства технологической щепы, химической и химико-механической переработки, для топлива, для улучшения процесса последующего лесовосстановления.
Известны подборщики сучьев, состоящие из базового трактора и навесного оборудования в виде собирающих зубьев (Л.А. Занегин, В.А. Кондратюк, И.В. Воскобойников, В.М. Крылов. Однооперационные лесные машины, том 2, с. 377-381. М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2009). Подборщики сучьев обеспечивают сбор порубочных остатков и осуществляют частичное рыхление поверхностного слоя почвы. Однако описанные машины не осуществляют измельчения собранных древесных отходов на щепу. Для этих целей необходима специальная машина, предназначенная для переработки древесных отходов на щепу.
Известна машина для очистки лесосек от порубочных остатков, содержащая смонтированные на самоходном шасси манипулятор, рубительную установку с щепопроводом и кузов со специальными мягкими контейнерами (С.П. Карпачев, Е.Н. Щербаков, И.Д. Грачев. Некоторые вопросы технологии освоения биоресурсов из леса для нужд биоэнергетики. Лесопромышленник. 2009, 49, с. 23).
Основной недостаток известного технического решения в том, что при заполнении контейнеров их транспортируют к месту дальнейшей переработки щепы, при этом имеют место высокие энергетические и материальные затраты по выполнению погрузочно-разгрузочных и транспортных работ, что повышает удельные затраты на изготовление щепы.
Известно техническое решение, согласно которому машина для очистки лесосек от порубочных остатков содержит смонтированные на самоходном шасси манипулятор с захватом для лесосечных отходов, рубительный модуль с щепопроводом и смонтированный на раме шасси бункер-накопитель щепы (см. патент RU №102181, опубл. 20.02.2011 г.).
Данное техническое решение выбрано в качестве ближайшего аналога заявляемого изобретения.
Машина имеет также грабельное навесное оборудование для сбора порубочных остатков в валы или кучи, что значительно увеличивает продольный габарит машины и ухудшает ее маневренность.
Кроме этого, опыт эксплуатации устройств грабельного типа показал их неэффективность и ненадежность из-за бесконечного преодоления естественных препятствий, а расположение манипулятора с захватом между кабиной оператора и рубительным модулем приводит также к значительному уменьшению полезного объема бункера-накопителя.
Технологический процесс, осуществляемый данной машиной, основан на сборе необходимого количества лесосечных отходов на лесосеке, подачи их посредством захватного устройства манипулятора в рубительный модуль, щепа из которого поступает в бункер, после заполнения бункера машина двигается к погрузочному пункту, где происходит операция перегрузки щепы в автощеповоз.
Для обеспечения перегрузки щепы с учетом соответствующей высоты кузова щеповоза бункер-накопитель щепы необходимо оснащать специальным оборудованием, обеспечивающим подъем бункера и его опрокидывание при разгрузке.
Для выполнения данной технологической операции предлагаются различные технические решения (см., например, SU №629097, опубл. 01.09.1978 г.) или разгрузка его транспортирующим устройством (см. проспект фирмы PREUSS-SILVATEK (Германия) - Приложение 1).
Так, в изобретении SU №629097 в качестве оборудования, обеспечивающего подъем бункера и его опрокидывание при разгрузке, предложен сложный трособлочный привод бункера-накопителя щепы посредством размещенной на раме шасси лебедки, что не обеспечивает достаточную надежность работы данного оборудования.
По проспекту фирмы PREUSS-SILVATEK (Германия) для подъема и разгрузки бункера-накопителя используют шарнирный параллелограмм с гидроцилиндрами подъема, поворотное в горизонтальной плоскости устройство, установленный на днище бункера скребковый транспортер, поворотный борт бункера. Наличие такого количества механизмов для подъема и разгрузки бункера материалоемко, сложно в изготовлении и в эксплуатации.
Таким образом, анализ известного уровня техники в части машинизации технологического процесса по сбору, измельчению лесосечных отходов на лесосеке и перегрузки щепы в щеповозы показал необходимость создания машин для этих целей с более эффективными эксплуатационными характеристиками.
Задачей настоящего изобретения являлось создание конструктивно простой, эксплуатационно-надежной, энергетически малозатратной машины для очистки лесосек от лесосечных отходов.
Для решения поставленной технической задачи предложена машина для очистки лесосек от порубочных остатков, содержащая базовое шасси, на раме которого установлены манипулятор с захватом, рубительный модуль с щепопроводом и бункер-накопитель щепы, согласно изобретению машина снабжена для размещения бункера-накопителя соединенным с рамой шасси горизонтально ориентированным подрамником, имеющим со стороны задней стенки бункера две вертикально ориентированные П-образные направляющие, при этом бункер имеет две пары поярусно расположенных опорных роликов, одни из которых размещены ориентировочно в средней части бункера и взаимодействуют с внутренними поверхностями направляющих, а другие - в нижней части бункера и опираются на обращенные к бункеру поверхности направляющих, причем бункер соединен с подрамником гидроцилиндрами, одни концы которых закреплены на подрамнике, а другие - на стенках бункера, направляющие имеют поярусно расположенные упоры для ограничения высоты подъема бункера.
Согласно изобретению упоры для ограничения высоты подъема бункера расположены в верхней части направляющих и под опорными роликами средней части бункера.
Согласно изобретению вертикально ориентированные П-образные направляющие отклонены от подрамника с образованием с ним тупого угла, а задняя стенка бункера и внешние поверхности направляющих ориентировочно параллельны.
Согласно изобретению манипулятор с захватом расположен в передней части базового шасси, имеющего бульдозерный толкатель.
Согласно изобретению машина имеет электромеханическую трансмиссию, генератор которой используют для электропривода рубительного модуля.
При реализации изобретения, благодаря описанным выше особенностям машины обеспечивается эксплуатационно-надежное, конструктивно простое решение по подъему бункера-накопителя с его опрокидыванием в положение разгрузки на высоте выше бортов автощеповоза. Машина для очистки лесосек от лесосечных отходов эксплуатационно-надежна и энергетически малозатратна.
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 изобретения: «новизна», «изобретательский уровень».
При реализации изобретения используют традиционно известное технологическое оборудование, что свидетельствует о соответствии его критерию «промышленная применимость».
Изобретение поясняется нижеприведенным его описанием и рисунками, где
- на рис. 1 показана машина очистки лесосек с бункером-накопителем в транспортном положении - общий вид;
- на рис. 2 показано положение бункера-накопителя при перегрузке щепы в автощеповоз;
- на рис. 3 - разрезы по опорным роликам А-А и Б-Б.
Машина для очистки лесосек от лесосечных отходов содержит базовое шасси 1, на раме которого установлены манипулятор 2 с захватом, рубительный модуль 3 с щепопроводом и бункер-накопитель 4 щепы.
Предпочтительно, используют гусеничное базовое шасси, что наиболее целесообразно для эксплуатации в различных природно-климатических условиях, на различных типах грунтов, включая слабонесущие.
Машина снабжена для размещения бункера-накопителя соединенным с рамой шасси горизонтально ориентированным подрамником 5, с которым со стороны задней стенки бункера 4 соединены две вертикально ориентированные П-образные направляющие 6. Бункер 4 имеет две пары поярусно расположенных опорных роликов 7 и 8. Опорные ролики 7 размещены ориентировочно в средней части бункера и взаимодействуют с внутренними поверхностями направляющих 6 (рис. 3, А-А). Ролики 8 размещены в нижней части бункера и опираются на обращенные к бункеру поверхности 9 направляющих 6. Бункер 4 соединен с подрамником 5 гидроцилиндрами 10, одни концы которых закреплены на подрамнике, а другие - на стенках бункера. Предпочтительно, используют телескопические гидроцилиндры одностороннего действия, что способствует компактности конструкции. Направляющие 6 имеют поярусно расположенные упоры 11 и 12 для ограничения высоты подъема бункера. Упоры 11 расположены в верхней части направляющих 6, а упоры 12 под опорными роликами 7 средней части бункера.
Предпочтительно, вертикально ориентированные П-образные направляющие 6 отклонены от подрамника 5 с образованием с ним тупого угла, а задняя стенка бункера и внешние поверхности направляющих ориентировочно параллельны. В результате обеспечиваются более благоприятные условия подъема бункера и его опрокидывание, не зависящие от параметров и положения щепопровода рубительного модуля 3.
Манипулятор с захватом расположен в передней части базового шасси, имеющего бульдозерный толкатель 13. При данном расположении манипулятора и наличии на базовом шасси толкателя обеспечиваются наиболее эффективные условия сбора лесосечных отходов, подачи их в рубительный модуль и перемещения машины на лесосеке.
Для улучшения эксплуатационных характеристик машины и ее энергетических параметров машина имеет электромеханическую трансмиссию 14, конструктивное исполнение которой соответствует техническому решению по патенту РФ №2531531, опубл. 20.10.2014 г. При реализации данного технического решения в составе технологического оборудования по заявляемому изобретению обеспечивается возможность использования электрогенератора для привода рубительного модуля 3 и гидравлической системы технологического оборудования. В результате улучшаются характеристики машины за счет снижения энергозатрат при эксплуатации машины.
Машина очистки лесосек работает следующим образом. При помощи толкателя 13 и гидроманипулятора 2 с захватом порубочные остатки сгребаются в валы или кучи. Далее захватом они подаются в приемный бункер рубительного модуля 3, где перерабатываются в щепу, которая посредством щепопровода поступает в бункер-накопитель 4. По мере накопления бункера машина транспортирует щепу к лесовозной дороге и перегружает ее в сменные контейнеры автощеповозов или загружает непосредственно кузов автощеповоза 15.
Разгрузка щепы может осуществляться как задним подходом к кузову автощеповоза, так и боковым после перестановки подрамника бункера-накопителя в горизонтальной плоскости на угол ±90° в зависимости от принятого технологического процесса.
Перегрузка щепы в автощеповозы осуществляется следующим образом. Машина очистки лесосек подходит к автощеповозу 15 задним ходом или боковым подъездом и осуществляет гидроцилиндрами 10 отрыв от подрамника 5 и вертикальный подъем бункера-накопителя 4 до соприкосновения роликов 7 с упорами 11 (положение II). При дальнейшем выдвижении штоков гидроцилиндров 10 происходит поворот бункера 4 относительно крайнего положения роликов 7 до положения гарантированной разгрузки бункера (положение III). После чего при втягивании штоков гидроцилиндров 10 за счет гравитации (при использовании телескопических гидроцилиндров одностороннего действия) бункер-накопитель 4 возвращается в исходное положение I. При подъеме и опускании бункера в исходное положение он соприкасается с направляющими 6 только посредством роликов 7 и 8, что минимизирует потери на трение, а расположение гидроцилиндров 10 обеспечивает эффективные условия по подъему и опрокидыванию бункера.
Таким образом, при реализации изобретения в целом обеспечивается создание конструктивно простой и технологически эффективной машины для очистки лесосек от порубочных остатков, осуществляющей сбор, измельчение лесосечных отходов и перегрузку щепы в щеповозы, при эксплуатации которой уменьшаются энергетические затраты на предварительный подъем и опрокидывание бункера-накопителя в положение разгрузки щепы в кузов автощеповоза.