ЗАХВАТНО-СРЕЗАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ
CLAW-LIKE FELLING UNIT FOR TREE HARVESTING MACHINE

Изобретение относится к захватно-срезающим устройствам (ЗСУ) лесозаготовительных машин (ЛЗМ), в частности валочно-трелевочных машин (ВТМ), и может быть использовано при машинной заготовке лесоматериалов в условиях сплошной и выборочной вырубки леса с сохранением подроста.
Такой возможностью обладают ВТМ с ЗСУ, обеспечивающие вертикальный или слегка наклонный вынос спиленных деревьев из рабочей зоны разрабатываемых пасек (в пределах максимального вылета манипулятора машины). Для этого рукояти манипуляторов снабжаются поворотными или неподвижными упорами или же дополнительными захватами для удержания спиленного дерева при его переносе к месту укладки в зажимной коник ЛЗМ или на грунт в пачку.
Известна лесозаготовительная машина по патенту RU №2127038, публ. 10.03.1999 г., содержащая самоходное шасси с кабиной оператора, технологическое оборудование, в состав которого входит гидроманипулятор с захватно-срезающим устройством, установленным шарнирно на концевой части рукояти, которая снабжена дополнительным захватом. В технологическом процессе срезанное дерево наклоняется к рукояти и зажимается дополнительным захватом для осуществления его переноса в зону укладки. При этом металлоконструкции манипулятора и ЗСУ воспринимают динамические нагрузки при срезании и переносе дерева, для чего их делают более прочными и материалоемкими.
Известно захватно-срезающее устройство лесозаготовительной машины по патенту RU №2069947, публ. 10.12.1996 г., содержащее закрепленную на рукояти манипулятора поворотную в продольно-вертикальной плоскости посредством гидроцилиндра подвеску, имеющую поворотный вертикально ориентированный вал, в нижней части которого посредством шарнирного соединения, ось которого параллельна осям поворота подвески и крепления гидроцилиндра поворота, управляемого соответствующей секцией гидрораспределителя, смонтирован корпус с поворотными захватами и режущим аппаратом, оснащенными системами их привода.
В данном техническом решении корпус имеет две пары захватных рычагов, каждая пара которых закреплена на отдельной раме, рама верхней пары рычагов жестко закреплена на корпусе, рама нижней пары рычагов - на основании режущего аппарата, имеющего возможность поворота гидроцилиндром в продольно-вертикальной плоскости, при этом корпус установлен на вертикально ориентированном валу посредством шарнирного соединения, ось которого ориентирована под прямым углом к оси шарнирного соединения подвески с манипулятором и через эксцентрик связана с гидроцилиндром, шарнирно соединенным с нижней частью стойки.
При работе данного ЗСУ может быть осуществлен вертикальный вынос из рабочей зоны пасеки срезанного древостоя, направленный повал с сохранением подроста на лесосеке без повреждений, а также срезание наклонно стоящих деревьев. При технологическом процессе срезания наклонно стоящего древостоя обеспечивается снижение образования косорезов, отщепов и сколов вследствие предусмотренного в данном техническом решении технологической операции регулирования положения корпуса с захватами и режущим аппаратом в поперечно-вертикальной плоскости относительно продольной оси дерева за счет принудительного поворота корпуса гидроцилиндром в названной плоскости относительно вертикально ориентированного вала.
Однако наличие в данном техническом решении значительного количества исполнительных гидроцилиндров, в том числе по принудительному регулированию положения корпуса с захватами и режущим аппаратом относительно продольной оси дерева, усложняет конструкцию ЗСУ и процесс управления его исполнительными механизмами. Снижение образования косорезов, отщепов и сколов при срезании наклонно стоящих деревьев при реализации данного технического решения малоэффективно вследствие возникающих в процессе реза различных по диаметру, углу наклона деревьев погрешностей управляющего воздействия на исполнительные механизмы.
В известном техническом решении по а.с. СССР №1598919, публ. 15.10.1990 г., захватно-срезающее устройство лесозаготовительной машины содержит закрепленную на рукояти манипулятора поворотную в продольно-вертикальной плоскости посредством гидроцилиндра подвеску, имеющую поворотный вертикально ориентированный вал, в нижней части которого посредством шарнирного соединения, ось которого параллельна осям поворота подвески и крепления гидроцилиндра поворота, управляемого соответствующей секцией гидрораспределителя, смонтирован корпус с захватными рычагами и режущим аппаратом, оснащенными системами их привода.
ЗСУ позволяет вертикально выносить срезанные мелкомерные и средней величины деревья из рабочей зоны пасеки в зону укладки и осуществлять направленный повал древостоя с последующим переносом комля в зажимной коник машины или укладки в пачки. При этом на лесосеке сохраняется значительная часть подроста.
Однако направленный повал и срезание наклонных деревьев при реализации технологического процесса данным ЗСУ затруднен или ограничен из-за появления косорезов, отщепов (трещин) и возможных сколов наклонно стоящих срезаемых деревьев, что снижает выход деловой древесины вследствие неизбежной откомлевки при производстве лесоматериалов.
По технике безопасности срезание и валка деревьев, имеющих попутный наклон, производится под любым углом, совпадающим с направлением валки. Валка деревьев с обратным наклоном производится при условии, если их угол наклона не превышает величин, установленных нормативно-технической документацией. Валку деревьев с боковым (левым или правым) наклоном по отношению направления валки, в основном производят с другой стоянки, совершая дополнительный маневр, снижая производительность машины. Даже при соблюдении этих правил наличие косорезов неизбежно.
Таким образом, данное техническое решение имеет ограниченные технологические возможности и не обеспечивает надежности реза наклонно стоящего древостоя, что снижает выход деловой древесины вследствие наличия косорезов, отщепов и сколов.
Техническое решение по а.с. СССР №1598919 по совокупности конструктивных признаков выбрано в качестве ближайшего аналога настоящего изобретения.
Технический результат настоящего изобретения состоял в расширении технологических возможностей захватно-срезающего устройства лесозаготовительной машины за счет срезания, направленного повала наклонно стоящего древостоя при одновременном упрощении конструкции ЗСУ и процесса его управления.
Для решения поставленного технического результата предложено захватно-срезающее устройство лесозаготовительной машины, содержащее закрепленную на рукояти гидроманипулятора поворотную в продольно-вертикальной плоскости посредством гидроцилиндра подвеску, имеющую поворотный вертикально ориентированный вал, в нижней части которого посредством шарнирного соединения, ось которого параллельна осям поворота подвески и крепления гидроцилиндра поворота, управляемого соответствующей секцией гидрораспределителя, смонтирован корпус с захватными рычагами и режущим аппаратом, оснащенными системами их привода, согласно изобретению вертикально-ориентированный вал выполнен из двух частей, соответственно верхней и нижней, которые шарнирно соединены между собой с возможностью ограниченного поворота в поперечно-вертикальной плоскости посредством упоров, при этом ось шарнирного соединения верхней и нижней частей вала расположена под прямым углом к оси его вращения, гидроцилиндр поворота корпуса размещен между корпусом и верхней частью вала и соединен с ними шарнирно.
Согласно изобретению гидроцилиндр поворота корпуса посредством шарнирных сферических подшипников в его оголовниках имеет возможность отклонения от его продольной оси в поперечно-вертикальной плоскости.
При реализации изобретения, благодаря описанным выше конструктивным особенностям в значительной степени исключаются косорезы, отщепы и сколы при валке наклонно стоящего древостоя, что способствует увеличению выхода деловой древесины при производстве пиломатериалов, при этом конструктивное исполнение захватно-срезающего устройства и система управления не усложняют его конструкции.
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 заявляемого изобретения используют традиционно известное технологическое оборудование, что свидетельствует о соответствии его критерию «промышленная применимость».
Изобретение подтверждается нижеприведенным его описанием и поясняющими рисунками, где:
- на рис.1 показано захватно-срезающее устройство, общий вид;
- на рис.2 схематично показаны элементы стойки и гидроцилиндр поворота корпуса ЗСУ в вертикальной плоскости и его наклона в поперечно-вертикальной плоскости (вид А).
Захватно-срезающее устройство лесозаготовительной машины содержит закрепленную на рукояти 1 гидроманипулятора поворотную в продольно-вертикальной плоскости посредством гидроцилиндра 2 подвеску 3. Подвеска имеет поворотный вертикально ориентированный вал, приводимый встроенным ротатором. На валу посредством шарнирного соединения 5, ось которого параллельна продольной оси поворота подвески 3 и осям крепления гидроцилиндра поворота 7, управляемого соответствующей секцией гидрораспределителя 14, смонтирован корпус 8, в котором установлен режущий аппарат 9 с ограждением, захватные рычаги 10, оснащенные системами их привода (синхронизирующая тяга, гидроцилиндр поворота рычагов, не показано), и опорная призма 11.
Вертикально-ориентированный вал выполнен из двух частей, соответственно верхней 4 и нижней 6, которые шарнирно соединены между собой с возможностью ограниченного поворота на угол ±10° в поперечно-вертикальной плоскости посредством упоров 12. Ось 5 шарнирного соединения частей 4 и 6 вала ориентирована под прямым углом к оси его вращения. Гидроцилиндр поворота 7 корпуса 8 размещен между корпусом и верхней частью вала 4, соединен с ними шарнирно посредством сферических подшипников в его оголовниках и имеет возможность отклонения от его продольной оси в поперечно-вертикальной плоскости.
Заданный по настоящему изобретению угол ±10° поворота нижней части 6 оптимален по условиям срезания захватно-срезающим устройством лесозаготовительной машины наклонно стоящего (вправо и влево относительно ЛЗМ) древостоя. В соответствии с существующими технологическими нормами деревья с наклоном более ±10° по действующим правилам заготовки древесины считаются поврежденными и подлежат срезанию в процессе подготовительных работ при уборке опасных деревьев до производства основных лесосечных работ.
В штатных системах гидропривода лесозаготовительных машин используют гидроцилиндры с управляющими гидрораспределителями, обеспечивающими подачу рабочей жидкости в поршневую или штоковую полость гидроцилиндров привода исполнительных механизмов или работу гидроцилиндров в плавающем положении поршня.
При осуществлении технологического процесса ЗСУ лесозаготовительной машины наводится на ствол дерева 13 с раскрытым захватом 10, его рычаги охватывают дерево и прижимают к нему опорные части корпуса 8 и призмы 11. При этом корпус 8 с режущим аппаратом непроизвольно ориентируется по оси дерева за счет шарнира 5 и установки поршня гидроцилиндра 7 в плавающее положение посредством управляющего гидрораспределителя 14. Наличие шарнира 5 позволяет самоориентироваться корпусу 8 с захватом и режущим аппаратом в поперечно-вертикальной плоскости согласно наклону (вправо или влево) срезаемого дерева, при этом срезание дерева 13 осуществляется перпендикулярно его продольной оси. После срезания наклонно стоящего дерева ориентированная на его ось нижняя часть 6 вала с корпусом 8 под принудительным действием силового усилия со стороны гидроцилиндра 7 переориентирует положение срезанного дерева 13 в вертикальное или близкое к нему положение за счет действия силы F (рис.2). Далее дерево в вертикальном положении переносится в зону укладки на грунт или коник ЛЗМ. Деревья в диаметре среза более 30 см валятся направленным повалом с последующим переносом комля дерева на место укладки. При  этом сохраняется значительная часть подроста.
При укладке дерева корпус 8 ЗСУ наклоняют в продольно-вертикальной плоскости в сторону укладки на угол 7-10°, разжимают или ослабляют рычаги захвата во избежание восприятия динамических нагрузок. Дальнейшее падение дерева происходит под собственным весом.
Использование данного технического решения в лесозаготовительной машине манипуляторного типа обеспечивает сохранение подроста, исключает косорезы, отщепы и сколы при срезании наклонно стоящего древостоя, что увеличивает выход деловой древесины при производстве пиломатериалов. При реализации настоящего изобретения не усложняется конструкция ЗСУ и управление его исполнительными механизмами.