ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТРЯХИВАНИЯ КЕДРОВЫХ ШИШЕК С ДЕРЕВЬЕВ
ELECTRIFIC DEVICE FOR SHAKING CEDAR CONES FROM TREES

Изобретение предназначено для лесного хозяйства и может быть использовано для сбора семян, преимущественно кедровых.
При сборе различных плодов и ореховых культур, растущих на деревьях, используют различные вибрационные устройства.
В информационных источниках известен ударный стряхиватель по патенту РФ №2332832 МПК A01D 46/26.
Известный стряхиватель состоит из вибратора с двумя захватами, подвижно установленного в прямоугольной направляющей и соединенного гидравлическим цилиндром с вибратором.
Вибратор состоит из корпуса, боковые стенки которого являются ограничителями движения с криволинейными участками переменного радиуса в плоскости колебаний и плоскопараллельные направленные по касательной к окружности криволинейных участков. В подшипниках установлен вал, на прямоугольный конец которого посажено, водило с пазом, соединенное с осью, на которой с возможностью проворачивания установлен дебаланс, выполненный в виде обрезиненного ролика. Привод вала осуществляется гидромотором через вариатор.
Недостаток известного изобретения в том, что не показан механизм поднятия его на большую высоту дерева. С другой стороны подача масла в гидромотор вибратора на большую высоту связана с проблемами утечки масла.
Кроме этого при вращении дебаланса кроме ударных моментов создаются и еще вращательные движения, что негативно влияет на состояние коры дерева.
Известен маятниковый колот, содержащий приводимый в движение боек, причем боек с помощью подвески установлен на трансформируемой раме, имеющей узел крепления к дереву, и используемой в качестве носилок для переноса колота (RU №2134951 РФ, МПК A01D 46/26).
Недостатком этого устройства является то, что им можно стряхивать шишки только с тонкоствольных не более 30 см толщиной и низкорослых деревьев. При его применении, стоя на земле, ударяют колотом по стволу дерева, крона вздрагивает, и шишки осыпаются на землю, при этом наносятся повреждения стволу, а в местах ударов отмирает кора.
Наиболее близким техническим решением для заявляемого устройства является устройство для стряхивания кедровых шишек с деревьев, содержащеебоек с рукоятью, шарнирно связанной со штоком поршня цилиндра и оно установлено на транспортном средстве, с которым шарнирно связаны рукоять и цилиндр (патент № 2497343 «Устройство для стряхивания кедровых шишек с деревьев», A01D 46/26. Опубликовано: 10.11.2013 Бюл. № 31.)
Недостатком устройства является применение в качестве рабочего органабойка, который ударяет по дереву. При этом наносятся повреждения стволу, а в местах ударов отмирает кора.
Применение гидросистемы связано с утечками масла. Устройство за счетгидросистемы инерционно в применении, что снижает производительность.
Техническим результатом является повышение производительности и качества сбора плодов за счет специальной конструкции вибратора с линейной однонаправленной вибрацией, быстрой и удобной фиксации захвата вместе с вибратором, также за счет высокого быстродействия обеспечиваемого электрическими приводами.
Технический результат достигается тем, что в электрифицированном устройстве для стряхивания кедровых шишек с деревьев, содержащем транспортное средство с платформой на колесах с шарнирно установленным на ней стряхивателем, состоящим из воздействующего элемента с телескопической штангой и кабину, согласно изобретению кабина расположена на платформе, установленной на мотор-колесах и снабженной моторным отсеком, в корпусе которого установлены двигатель внутреннего сгорания и генератор, и с установленными по ее углам четырьмя винтовыми домкратами с шарико-винтовой передачей управляемой электроприводом для обеспечения равновесия устройства на неровной поверхности; в качестве воздействующего элемента стряхивателя использован вибратор, включающий установленные внутри его корпуса вибрирующие элементы в виде червячной передачи, состоящей из ведущей шестерни с закрепленным в корпусе на двух опорных подшипниках и двух ведомых шестерней со своими осями вращения и симметричными массами дебалансов приводным валом частотно управляемого электродвигателя, расположенного на корпусе вибратора, сверху которого размещена видеокамера; телескопическая штага шарнирно соединена с корпусом моторного отсека с помощью электрического актуатора, на ее нижней боковой поверхности размещен блок управления ее направлением и длиной, а верхняя часть телескопической штанги соединена с корпусом вибратора, размещенного на горизонтальных направляющих, и снабжена двухосевыми реверсивными электроприводами вертикального поворота и горизонтального перемещения, при этом стряхиватель имеет приспособление для захвата ствола дерева, выполненное из соединенных между собой, с возможность вращения в горизонтальной плоскости не менее трех дугообразных пластин, крайние из которых шарнирно соединены посредством механизмов электрических прямоходных с корпусом вибратора, а средняя соединена с ним неподвижно в месте расположения опорного подшипника для приводного вала.
Обоснование критериев охраноспособности изобретения.
В ходе анализа предложенного устройства авторами было доказано, что применение вибратора с линейной однонаправленной вибрацией совместно со специальной конструкцией захвата, который быстро и удобно фиксируется на стволе дерева вместе с вибратором приносить новые положительные качества.
Применение управляемых электрических приводов в системе управления электрифицированным устройством для стряхивания кедровых шишек с деревьев повышает быстродействие устройства и его производительность.
Связь этих технических решений подчеркивает соответствие критерию «изобретательский уровень».
Новизна обусловлена тем, что предлагаемая совокупность существенных признаков не известна из сведений об уровне техники, и обеспечивает достижение технического результата.
По линии раздела возможна быстрая замена захватывающего устройства на другой диаметр (габарит).
Промышленная применимость подтверждается возможностью применения устройства для сбора различных плодов и ореховых культур, растущих на деревьях, т.к. заявляемое устройство предназначено для лесного хозяйства и может быть использовано для сбора семян, преимущественно кедровых.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано электрифицированное устройство для стряхивания кедровых шишек с деревьев, вид сбоку; на фиг. 2 - вибратор, разрез по А-А на фиг. 1.
Электрифицированное устройство для стряхивания кедровых шишек с деревьев имеет транспортное средство которое содержит платформу 1 на четырех мотор-колесах 2, моторный отсек 3 с двигателем внутреннего сгорания и генератором 4, кабину 5, четыре винтовых домкрата с шарико-винтовой передачей управляемой электроприводом 6, платформа через первый шарнир 7 соединена с основанием телескопической штанги 8, на боковой поверхности которой размещен блок управления 9, а с другой стороны через второй 10 и третий 11 шарнирный механизм электрический актуатор (прямоходовый) 12 соединяет телескопическую штангу 8 с корпусом моторного отсека 3.
Верхняя часть телескопической штанги 8 через двухосевые реверсивные электроприводы вертикального поворота 13 и горизонтального 14 перемещения соединена с корпусом вибратора 15, размещенного на горизонтальных направляющих 16. Сверху на корпусе вибратора 15 размещена видеокамера 17, экран которой размещен в кабине 5 оператора транспортного средства 1, а сбоку (справа) частотно управляемый приводной двигатель 18 вибратора 15.
Внутри корпуса вибратора 15 (фиг 2) размещены вибрирующие элементы в виде червячной передачи состоящей из ведущей шестерни 19 с приводным валом 20 закрепленным в корпусе 15 на двух опорных подшипниках 21 и двух ведомых шестерней 22 со своими осями вращения 23 и симметричными массами дебалансов 24. Привод вибрирующих элементов осуществляет частотно управляемый приводной электродвигатель 18.
Стряхиватель имеет приспособление для захвата ствола дерева, выполненное из соединенных между собой, с возможность вращения в горизонтальной плоскости не менее трех дугообразных пластин, одна из них - средняя пластина 25 не подвижно соединена с корпусом вибратора 15 в месте расположения опорного подшипника для приводного вала и является проводником вибрации на ствол дерева 26. Крайние пластины 27 шарнирно через оси вращения 28 соединены посредством механизмов электрических прямоходных 29 с корпусом вибратора через четвертый 30 и пятый 31 шарнирные элементы перемещаются от корпуса вибратора 15.
По линии раздела 32 возможна быстрая замена захватывающего устройства 25 на другой диаметр (габарит).
Конструктивно (фиг. 1) транспортное средство содержит платформу 1 на четырех мотор-колесах 2. Мотор колесо имеет индивидуальный привод от бесщеточного, бесколлекторного электродвигателя постоянного тока (BLDC) мощностью 7,5-10 кВт с контроллером, соответствующей мощности и напряжением питания 48 В [https://goldemnotor.ru/bldc-motors/motors/].
В моторном отсеке 3 установлен двигатель внутреннего сгорания необходимой мощности и генератор 4, например, «Вентильный асинхронный генератор для автономной электростанции» по патенту №2559036. Опубликовано: 10.08.2015 Бюл. №22. Вентильный асинхронный генератор имеет постоянное выходное напряжение 24+24=48 В. Относительно низкое напряжение 48 вольт принято с точки зрения техники безопасности.
Четыре винтовых домкрата с шарико-винтовой передачей, например типа SJ - 200 и электрическим приводом SEA - 200 с максимальной нагрузкой 200 кН [http://www.servomech.ru/item/sj-200].
Телескопическая штанга 8, стандартной конструкции с управлением от электродвигателя, необходимых размеров и грузоподъемности.
Механизмы электрические 12 и 29 прямоходовые (актуаторы) с винтовой парой серии ATL-40 или аналогичные [http://www.servomh.ru/images/katalogi/].
Частотно управляемый приводной двигатель 18 вибратора 15 типа НРМ5000 В (BLDC) с воздушным охлаждением 5 кВт с контроллером (или аналогичный) [https://goldenmotor.ru.bldc-motors/motors/hpm5000b].
Электрифицированное устройство для стряхивания кедровых шишек с деревьев работает следующим образом.
В транспортном положении промежуточные подвижные колена телескопической штанги 8 перемещены (вдвинуты) в основание (крайнее нижнее положение) и находятся под углом 90° к платформе 1.
Корпус вибратора 15 и горизонтальные направляющие 16 посредством двухосевых реверсивных электроприводов вертикального поворота 13 и горизонтального 14 перемещения устанавливают названные элементы в верхней части телескопической штанги 8 перпендикулярно и параллельно транспортному средству 1.
Подвижные элементы 27 приспособления для захвата ствола дерева (фиг. 2) с осями вращения 28 посредством механизмов электрических прямоходных 29 через четвертый 30 и пятый 31 шарнирные элементы перемещаются от корпуса вибратора 15 в раскрытое состояние.
Оператор электрифицированного устройства для стряхивания кедровых шишек перемещает его к стволу очередного дерева 26.
По изображению видеокамеры 17 оператор с помощью четырех винтовых домкратов с управляемым электроприводом 6, ориентирует платформу 1, горизонтально поверхности почвы, соответственно телескопическая штанга 8 перемещается параллельно относительно ствола дерева 26.
Оператор с помощью блока управления 9 раздвигает штангу до необходимой высоты. Механизмом электрическим прямоходовым актуатором 12 перемещает штангу с корпусом вибратора 15 до ствола дерева 26.
По изображению видеокамеры 17 оператор с помощью горизонтальных направляющие 16 посредством двухосевых реверсивных электроприводов вертикального поворота 13 и горизонтального 14 перемещения устанавливают корпус вибратора 15 перпендикулярно и параллельно стволу дерева 26.
С помощью подвижных элементов 27 приспособления для захвата ствола дерева (фиг. 2) посредством механизмов электрических прямоходных 29 через четвертый 30 и пятый 31 шарнирные элементы зажимают ствол дерева 26.
Подается напряжение на частотно управляемый приводной электродвигатель 18 вибратора 15. Идет процесс вибрации и съем кедровых шишек.