ВАЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВАЛКИ И ОБРЕЗКИ СУЧЬЕВ НА СТВОЛАХ ДЕРЕВЬЕВ И ЛЕЗВИЕ ДЛЯ ОБРЕЗКИ СУЧЬЕВ
FELLER DEVICE FOR FELLING AND LIMBING ON TREE TRUNKS AND BLADE FOR LIMBING

Область техники
Изобретение относится к устройству сучкорезного лезвия для обрезки сучьев на стволах деревьев. Изобретение также относится к валочному устройству для валки и обрезки сучьев на стволах деревьев.
Описание предшествующего уровня техники
Для обработки стволов деревьев используется валочное устройство, задачей которого является обхватить растущее вверх дерево, срезать дерево и повалить его. После этого валочное устройство обрезает сучья на стволе дерева и распиливает его на части фиксированной длины. Обычно валочное устройство монтируют с помощью шарниров на конце подъемного крана лесной машины. Обрабатывающей машиной является, в частности, харвестер, который перемещается по местности посредством колес или гусениц. Некоторые валочные устройства могут быть также использованы для погрузки ствола на форвардеры, используемые в качестве харвестеров, при этом они также снабжены захватными элементами, выполненными с возможностью поворота относительно рамной конструкции, попарно с разных сторон ствола. Захват может также состоять из захватных элементов для обрезки сучьев. Валочное устройство содержит необходимые приводы, обычно гидравлические цилиндры и гидравлические двигатели, которые могут быть использованы для управления положением и различными функциями валочного устройства. Устройства прикреплены к концу подъемного крана лесной машины обычно посредством поворотного устройства, при этом устройство можно повернуть вокруг вертикальной оси вращения.
Валочное устройство, которое также называется харвестерной головкой или валочной головкой, обычно содержит по меньшей мере верхние захватные элементы, которых обычно два и которые прикреплены к рамной конструкции валочного устройства с возможностью поворота. Захватные элементы обычно размещают на противоположных сторонах ствола дерева. Обычно захватные элементы содержат также сучкорезные лезвия для обрезки веток в то время, когда ствол удерживается и подается через устройство. Валочное устройство также может содержать вторую, нижнюю пару захватных элементов или единичный захватный элемент, который при необходимости снабжен сучкорезным лезвием. Подающие элементы обычно содержат два подающих вальца или подающие шкивы, которые прижаты к стволу и протаскивают его мимо сучкорезных лезвий и через устройство за счет трения. Подающие элементы обычно размещены на противоположных сторонах ствола дерева. Валочное устройство снабжено также устройствами поперечной распиловки, такими как цепная пила, для выполнения распила ствола дерева для валки и распиливания его на части фиксированной длины.
Харвестерная головка описана в US 5 785 101. Другая харвестерная головка описана в US 6 318 425 В1. Лесная машина с харвестерной головкой, смонтированной на конце подъемного крана, описана в WO 03/096794 А1. Также можно собрать некоторое число деревьев малого размера в валочном устройстве, в котором используются собирающие устройства, которые соединены с валочным устройством и которые используются вместе с захватными элементами, чтобы обхватить дерево. Собирающее устройство описано в WO 01/10190 А1.
Обычно сучкорезное лезвие также прикреплено к рамной конструкции валочного устройства для обрезки веток ствола дерева и чтобы дополнить функцию других сучкорезных лезвий. Сучкорезное лезвие обычно размещают на передней поверхности рамной конструкции валочного устройства. Упомянутое сучкорезное лезвие используют для обрезки сучьев той стороны ствола дерева, до которой не могут достать сучкорезные лезвия захватных элементов. Сучкорезное лезвие может быть либо неподвижным, либо подвижным, при этом сучкорезное лезвие может следовать по шероховатой поверхности ствола дерева. Примеры подвижных сучкорезных лезвий раскрыты в US 4 194 542 и US 5 732 754.
Во время обрезки сучьев сучкорезное лезвие подвержено воздействию больших усилий, при этом конструкция должна быть прочной и надежной, и кроме того устройство для перемещения сучкорезного лезвия должно быть не чувствительно к ударам и загрязнениям. У некоторых древесных пород нижняя часть древесного ствола свободна от веток, где нет необходимости использовать сучкорезные лезвия. Во многих случаях необходимо обрезать сучья только на верхней части дерева. Кроме того, у твердых древесных пород, таких как дуб, бук, грецкий орех, существует возможность того, что форма древесных стволов меняется в большой степени. Нежелательно, чтобы сучкорезные лезвия врезались в древесный ствол и вызывали ненужное повреждение ствола из-за его кривизны или формы. Тот же ствол дерева также имеет ветки, которые должны быть обрезаны, так чтобы сучкорезное лезвие было доступно.
Согласно предшествующему уровню используется поворотное сучкорезное лезвие, режущая кромка которого благодаря перемещению сучкорезного лезвия может быть перемещена дальше от древесного ствола, чем обычно. Сучкорезное лезвие соединено шарниром с упомянутой передней поверхностью, при этом используемый в качестве привода цилиндр продолжается через отверстие в передней поверхности, причем первый конец цилиндра соединен с сучкорезным лезвием, чтобы перемещать сучкорезное лезвие в различные положения. Цилиндр по существу параллелен древесному стволу. Ось вращения шарнира поперечна продольному направлению древесного ствола. Очевидно, что это размещение привода затрудняет размещение других элементов и приводов за передней поверхностью. Почти невозможно добавить такое лезвие в старом устройстве. С точки зрения обслуживания трудно иметь доступ к соединению на втором конце цилиндра и подсоединить шланги к цилиндру. Кроме того, шланги занимают пространство и не должны быть повреждены.
Сущность изобретения
Цель настоящего изобретения - устранить представленные выше недостатки.
Устройство сучкорезного лезвия согласно настоящему изобретению будет представлено в пункте 1 формулы изобретения. Валочное устройство для валки и обрезки сучьев стволов деревьев согласно настоящему изобретению будет представлено в пункте 4 формулы изобретения.
Согласно изобретению сучкорезное лезвие может быть перемещено в положение, при котором режущая кромка сучкорезного лезвия не находится у древесного ствола, а находится дальше от древесного ствола. Это положение может быть названо отклоненным положением, при котором режущая кромка нелегко совпадает с формами древесного ствола. Сучкорезное лезвие соединено с валочным устройством с возможностью поворота, при этом сучкорезное лезвие выполнено с возможностью возврата к своему нормальному положению, когда оно натыкается на ветку, которая должна быть срезана. Упомянутая ветка толкает сучкорезное лезвие так, что не требуется другой внешней силы; при этом и оператору валочного устройства не требуется управлять положением сучкорезного лезвия.
При необходимости, сучкорезное лезвие может быть, при управлении оператором или даже автоматически, перемещено в различные положения посредством привода. Нормальное положение может быть использовано все время, например, во время обрезки сучьев сосны, ели или березы. Отклоненное положение сучкорезного лезвия может быть использовано в связи с обработкой почти всех применяемых древесных пород, в частности, если нижняя часть ствола дерева свободна от веток. В одном примере сучкорезное лезвие установлено на рамной конструкции валочного устройства, а не на приводе во время обрезки сучьев. Функция привода - только перемещать сучкорезное лезвие в различные положения, при этом привод может быть небольшим по размеру и вырабатывать малое усилие.
В одном примере конструкция, образованная сучкорезным лезвием и приводом, была изготовлена особенно компактной, и в то же самое время привод был хорошо защищен внутри этой конструкции. Кроме того, конструкция является тонкой, так что размер валочного устройства не становится излишне большим. Оптимальное размещение шарниров конструкции делает возможным, что весь привод, вместе с сучкорезным лезвием, может быть размещен на передней стороне передней поверхности валочного устройства. Сучкорезное лезвие и привод легко обслуживать. Легче чем раньше разместить другие элементы и приводы за передней поверхностью, особенно устройство поперечной распиловки, предназначенное для распила сверху.
Краткое описание чертежей
В нижеследующем описании изобретение будет проиллюстрировано посредством примеров и со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:
на Фиг.1а и 1b показано на виде сбоку валочное устройство, в котором использовано сучкорезное лезвие согласно настоящему изобретению,
на фиг.2а и 2b показано на виде сбоку сучкорезное лезвие согласно настоящему изобретению в различных положениях,
на фиг.3 показано на виде спереди валочное устройство согласно фиг.1а и его привод, и
на фиг.4 показано на виде спереди сучкорезное лезвие согласно фиг.2а и его привод.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
На фиг.1 показано валочное устройство 1 для распила, валки и обрезки сучьев стволов деревьев, в котором показана рамная конструкция или рама 2, которую размещают у древесного ствола, который подлежит обработке, и к которой несущие рычаги подающих элементов 3 присоединены шарнирами. В примере согласно фиг.1а имеется два подающих элемента 3 (см. фиг.3), размещенных на противоположных сторонах древесного ствола, при этом каждый подающий элемент 3 содержит валец, вращаемый посредством двигателя. Ствол 13 перемещают и прижимают к раме 2 с помощью подающих элементов 3. Ствол 13 перемещается в своем продольном направлении, которое параллельно раме 2. Для обеспечения поворотного положения и сдавливающей силы между несущими рычагами подсоединен привод, обычно это гидравлический цилиндр подающего элемента 3. Также могут быть использованы два цилиндра, которые подсоединены между рамой и несущими рычагами.
Валочное устройство 1 также содержит закругленный захватный элемент 4, снабженный сучкорезным лезвием и имеющий ось вращения, по существу параллельную продольному направлению древесного ствола. На противоположной стороне ствола имеется другой закругленный захватный элемент 4, в качестве пары захватному элементу 4, также снабженный сучкорезным лезвием. Захватные элементы 4 используются, чтобы обхватить ствол, перенести ствол и обрезать сучья ствола, когда ствол подается в продольном направлении с помощью подающих элементов 3 через валочное устройство 1. Для обрезки сучьев на верхней поверхности ствола 13 валочное устройство 1 также снабжено закругленным сучкорезным лезвием 12, к которому прижат ствол и которое перемещается с помощью привода 15 (см. фиг.2а или фиг.4).
Валочное устройство 1 является вертикальным, когда захвачен по существу вертикальный ствол, при этом захватные элементы 4 и подающие элементы 3 открыты, и ствол размещен у несущих поверхностей рамы 2. Устройство 1 находится в горизонтальном положении по фиг.1 и 3, когда ствол был спилен, и сучья на нем срезают в горизонтальном положении, при этом захватные элементы 4 и подающие элементы 3 закрыты и удерживают ствол 13. Валочное устройство 1 также содержит устройство 11 поперечной распиловки для распила ствола. Устройство поперечной распиловки используется, чтобы отпилить тот участок ствола, на котором были срезаны сучья, и подвешено в устройстве 1. Устройство поперечной распиловки 11 обычно является цепной пилой, снабженной поворотным направляющим стержнем. Цепная пила размещена в пильной коробке. Устройство 11 поперечной распиловки также выполняет поперечный распил ствола на части фиксированной длины, когда оно перемещается в горизонтальном направлении. В представленном примере валочное устройство 1 дополнительно содержит верхнее устройство 22 поперечной распиловки для распила, например, верхушки ствола и отделения ее от ствола с обрезанными сучьями. Устройство 22 поперечной распиловки обычно является цепной пилой, снабженной поворотным направляющим стержнем и размещенной внутри корпуса. Устройство 22 поперечной распиловки размещено перед захватными элементами 4, если смотреть в направлении перемещения Х, и после сучкорезного лезвия 12.
Рама 2 может быть повернута на около 90 градусов от положения на фиг.1а в горизонтальное положение с помощью шарниров 7 вокруг горизонтальной оси вращения. Шарниры 7 соединяют раму 2 с подвешенным рычагом 6, который подвешен на конце подъемного крана обрабатывающей машины посредством монтажных и поворотных элементов, например поворотного устройства 9 и опоры 10. Положение рамы 2 в отношении подвешенного рычага 6 контролируется одним или более приводом 8, установленным, в данном примере, между рамой 2 и подвешенным рычагом 6.
Устройство 1 также содержит нижний захватный элемент 5, который может быть снабжен сучкорезным лезвием. Другой соответствующий захватный элемент может быть выполнен в качестве пары к нижнему захватному элементу 5. Захватный элемент 5 поддерживает ствол и обеспечивает размещение ствола 13 у опорных поверхностей рамы 2.
Конструкция захватного элемента может меняться. Конструкция подвешенного рычага может меняться в большой степени, включая, например, короткий подвешенный рычаг, смонтированный на верхней поверхности рамы. Подвешенный рычаг также может быть смонтирован на задней поверхности рамы и содержать только одну рычажную конструкцию. На фиг.1 подвешенный рычаг 6 имеет форму вилки, продолжающейся до обеих сторон рамы 2. Приводы валочного устройства управляются посредством среды под давлением известным как таковым способом и обычно это приводы, приводимые в действие гидравлическим путем и управляемые посредством контура клапанного распределения, известного как таковой. В дополнение к этому принцип работы захватных элементов и подающих элементов известен как таковой из устройств подобного типа.
На фиг.1а и 2а сучкорезное лезвие 12 находится в нормальном положении А, при котором сучкорезное лезвие 12 скользит вдоль ствола 13 и готово обрезать ветки. Сучкорезное лезвие 12 имеет поверхность 12b (см. фиг.2а), которая по существу параллельна стволу 13, размещена у ствола 13 и следует форме ствола 13. Режущая кромка 12а находится на переднем крае поверхности 12b, но также возможно разместить режущую кромку 12а по отношению к стволу 13 немного выше, чем поверхность 12b. Также возможно разместить и поверхность 12b, и режущую кромку 12 выше, в положении по фиг.1а, чем те несущие поверхности рамы 2, к которым прижат ствол 13. Упомянутое расстояние будет определять зазор между режущей кромкой 12а и стволом 13. Передний край поверхности 12b снабжен режущей кромкой 12а, которая обрезает ветки. Режущая кромка 12а также может врезаться в шероховатость ствола 13. Сучкорезное лезвие 12 установлено у передней поверхности 12а в раме 2, при этом передняя поверхность принимает нагрузку, которой подвержено сучкорезное лезвие 12.
На фиг.1b и 2b сучкорезное лезвие 12 находится в отклоненном положении, в котором режущая кромка 12а находится на расстоянии Y от ствола 13. Упомянутое расстояние Y теперь больше, чем при нормальном положении А. Упомянутое расстояние Y поддерживается таким образом, что режущая кромка 12а находится выше, чем те несущие поверхности рамы 2, к которым прижат ствол 13. Упомянутое расстояние Y больше, чем вышеупомянутый зазор. В другом примере упомянутое расстояние Y обеспечивается таким образом, что режущая кромка 12а находится выше, чем то место поверхности 12b, у которого удерживается ствол 13. Ствол 13, таким образом, удерживается у задней части 12с или заднего края поверхности 12b, если поверхность 12b размещена в наклонном положении по отношению к стволу 13, когда сучкорезное лезвие 12 находится в отклоненном положении В. Задняя часть 12с предпочтительно снабжена скосом закругленной или другой используемой формы, который учитывает перемещения ствола или, при необходимости, также сохраняет заднюю часть на некотором достаточном расстоянии от ствола, когда сучкорезное лезвие 12 находится в отклоненном положении.
Согласно примеру по фиг.1b и 2b, сучкорезное лезвие 12 находится в положении, повернутом вперед с помощью шарнира 19, и при этом не опирается на переднюю поверхность 2а. Сучкорезное лезвие 12 повернуто от рамы 2 и поднято по отношению к стволу 13, который перемещается влево в своем продольном направлении Х.
Сучкорезное лезвие 12 содержит шарнир 19, посредством которого сучкорезное лезвие 12 монтируется на раме 2 с возможностью поворота. Рама 2 содержит средство, такое как проушины, на которых монтируется сучкорезное лезвие 12, например, посредством шарнирного вала. Ось вращения Z шарнира 19 является поперечной к продольному направлению Х ствола. Вилообразное сучкорезное лезвие 12 содержит две параллельные вилки 12d и 12е, между которыми размещен привод 15. Шарнир 19 размещен на конце упомянутых вилок. Первый шарнир 17 привода, который соединен с сучкорезным лезвием 12, и второй шарнир 16 привода, который соединен с рамой 2, также размещены между вилками 12d, 12e. Для второго шарнира 16 рама 2 снабжена элементами, такими как проушины, на которых смонтирован привод 15 с возможностью поворота, например, посредством шарнирного вала. Для первого шарнира 17 сучкорезное лезвие 12 также снабжено элементами, такими как проушины, на которых смонтирован привод 15 с возможностью поворота, например, посредством шарнирного вала. Оси вращения шарниров 16, 17 являются поперечными к продольному направлению Х ствола. На фиг.1а и 2а сучкорезное лезвие 12, шарниры 16, 17 и привод 15 все размещены с одной и той же стороны по отношению к передней поверхности 2а, предпочтительно ее передней стороны или перед ней, по отношению к нормальному направлению перемещения ствола.
Кроме того, поскольку устройство 1 содержит устройство 22 поперечной распиловки, привод 15 не мешает или не предотвращает перемещение направляющего стержня устройства поперечной распиловки, при этом устройство 22 поперечной распиловки может быть размещено близко, насколько это возможно, к сучкорезному лезвию 12, чтобы получить короткую компактную конструкцию.
Передняя поверхность 2а обычно является конструкцией, которая является поперечной, обычно по существу перпендикулярной к продольному направлению Х ствола. Обычно это плоская деталь, которая составляет часть рамы 2 валочного устройства 1. Передняя поверхность 2а может быть плоской поверхностью или она также может содержать ступенчатые конструкции и другие монтажные элементы, так же как и усиления. В примерах на чертежах передняя поверхность 2а является одновременно передней поверхностью корпуса для устройства 22 поперечной распиловки, с поверхностью которого соединено сучкорезное лезвие 12.
Передняя поверхность 2а может быть также наклонена по отношению к продольному направлению Х, в этом случае положение на фиг.2b почти соответствует нормальному положению, но часть, которая содержит поверхность 12b и режущую кромку 12а, закреплена в положении, показанном на фиг.2а. Таким образом, линии С и D не перпендикулярны к продольному направлению Х, но тем не менее компактная конструкция может быть достигнута путем размещения шарниров показанным на фиг.2а образом.
На фиг.4 сучкорезное лезвие показано без крышки 14 (см. фиг.3) и каркаса, посредством которого крышка 14 соединена с сучкорезным лезвием 12. Привод 15 предпочтительно является цилиндром, который приводится в действие гидравлически и содержит подвижный поршень, конец которого соединен с шарниром 16 или 17. Другой конец цилиндра соединен с противоположным шарниром 16 или 17. В нормальном положении А цилиндр находится в своем самом коротком положении, при этом ось вращения второго шарнира 16 находится на некотором расстоянии от линии D (см. фиг.2а и 2b), которая проходит через ось вращения первого шарнира 17 и ось вращения шарнира 19. Упомянутая линия D почти перпендикулярна поверхности 12b. Линия С проходит через ось вращения первого шарнира 17 и ось вращения второго шарнира 16.
Угол между линиями С и D облегчает цилиндру создание момента вращения для поворота сучкорезного лезвия 12. Угловой диаметр между линиями С и D составляет предпочтительно около 6° и он может изменяться от 4° до 8°, при этом сучкорезное лезвие 12 становится компактным, насколько это возможно. Второй шарнир 16 размещен близко к шарниру 19, при этом длина цилиндра может быть увеличена. Шарнир 16 размещен между линией D и передней поверхностью 2а. Линии С и D являются почти параллельными, чтобы создать компактную конструкцию; подобным образом линии С и D являются перпендикулярными или по существу перпендикулярными к продольной оси Х.
Шарниры 16 и 19 остаются неподвижными в различных положениях сучкорезного лезвия 12. В положении В на фиг.2b цилиндр находится в своем самом длинном положении, при этом сучкорезное лезвие 12 поворачивается так, что угловой диаметр между линиями С и D составляет предпочтительно около 9°, при этом он может изменяться от 7° до 11°. Перемещение сучкорезного лезвия 12 ограничено, например, на участке 12f лезвия 12, размещенного у передней поверхности 2а. Также в отклоненном положении В шарнир 16 и привод 15 остаются защищенными между вилками 12d, 12e. Даже при малом поворотном перемещении сучкорезного лезвия 12 режущая кромка 12а переводится на достаточное расстояние Y от ствола 13. Расстояние Y относится к перпендикулярному расстоянию между режущей кромкой 12а и стволом 13. В отклоненном положении В режущая кромка 12а размещена ближе к стволу 13, чем шарнир 19. В представленном примере, который имеет компактную конструкцию, шарнир 16 размещен между шарнирами 19 и 17.
Режущая кромка 12а размещена на противоположном конце сучкорезного лезвия 12 по отношению к шарниру 19. Режущая кромка 12а имеет закругленную форму и также вогнута по отношению к стволу 13. Согласно примеру по фиг.2а и 2b сучкорезное лезвие 12 также содержит поверхность 12b, которая в нормальном положении А является по существу параллельной стволу 13 и его продольному направлению Х. Сучкорезное лезвие 12 обычно представляет собой деталь, изготовленную из плоских деталей путем сварки, в которые также были включены усиливающие стенки конструкции, при необходимости. Вилки 12d, 12e также являются плоскими деталями. Между вилками 12d, 12e также присоединена защитная крышка 14 с возможностью отсоединения, чтобы защищать привод 15 и его соединения (см. фиг.3). Имеются два соединения, при этом шланги предпочтительно подсоединены к ним для подачи среды под давлением и управления приводом 15.
Привод 15 подсоединен к нагнетающей магистрали и обратной магистрали системы для среды под давлением валочного устройства 1 посредством одного или более распределительных клапанов 21. Распределительный клапан 21 и его электронное управление 20 используются для управления различными положениями цилиндра, используемого в качестве привода 15. Например, оператор валочного устройства 1 использует переключатель и электронное управление 20, чтобы выбрать статус распределительного клапана 21, и посредством этого также положение, в которое помещают сучкорезное лезвие 12. В одном примере оператор валочного устройства 1 управляет положением сучкорезного лезвия 12 без автоматики посредством представленных выше управляющих элементов.
В отклоненном положении В режущая кромка 12а может натолкнуться на ветку на стволе 13. Ветка ударяет привод 15 и толкает сучкорезное лезвие 12 в нормальное положение А. Во время срезания ветки сучкорезное лезвие 12 опирается на раму 2, при этом не используется усилие, вырабатываемое приводом 15, чтобы оставить лезвие в отклоненном положении В во время срезания ветки. После срезания ветки сучкорезное лезвие 12 может быть оставлено приводом 15 постоянно в нормальном положении А, так что работа сучкорезного лезвия 12 может быть продолжена в обычных условиях.
Изобретение не ограничено только представленными выше примерами. В представленном выше описании изобретение было проиллюстрировано с помощью некоторых примеров, но изобретение может быть также применено в пределах объема приложенной формулы изобретения.