ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНАЯ МАШИНА

Полезная модель относится к лесозаготовительной промышленности, в частности, к лесозаготовительным машинам типа форвестер (харфорвардер) или форвардер, реализующих технологический процесс сортиментной заготовки древесины на лесосеке и/или ее транспортирование (вывозку).
Известна лесозаготовительная машина, предназначенная для транспортирования сортиментов с лесосеки и погрузочно-транспортных работ на лесопромышленных предприятиях (см. Л.А.Занегин и др. Однооперационные лесные машины. М. 2009. Том 2, стр.33-35, см. приложение). Лесозаготовительная машина содержит самоходное колесное шасси с шарнирно-сочлененными полурамами, на передней из которых установлена кабина оператора, на задней - гидроманипулятор с рабочей головкой (грейферным захватом) и самосвальный полуприцеп с поворотной в горизонтальной плоскости грузовой платформой для сортиментов с неподвижными и приводными стойками, а также ограждающим щитом - торцевыравнивателем. Для обеспечения устойчивости машины при работе на передней полураме самоходного шасси установлено поворотное в вертикальной плоскости бульдозерное оборудование, а на задней - аутригеры. Лесоматериалы могут быть погружены как вдоль, так и поперек полуприцепа. При заполнении грузовой платформы машина переезжает на место переработки лесоматериалов, где производится разгрузка заготовленной древесины назад самосвальным способом или штабелевка сортиментов манипулятором или перегрузка их на лесовозный транспорт на промежуточных лесоскладах.
Однако использование для размещения технологического оборудования самоходного колесного шасси и полуприцепа ограничивает технологические возможности машины при производстве лесозаготовительных работ, в том числе на слабонесущих грунтах лесосек.
В этом случае предпочтительнее использование гусеничного самоходного шасси, как это предусмотрено в техническом решении по патенту RU №2068634.
В соответствии с данным техническим решением, лесозаготовительная машина содержит гусеничное самоходное шасси, в передней части которого установлены кабина оператора, поворотное в вертикальной плоскости бульдозерное оборудование, толкающие брусья которого соединены с отвалом и с установленными на шасси гидроцилиндрами, расположенная в названной части рамы выносная опора, на которой размещен гидроманипулятор с рабочей головкой, в задней части рамы за кабиной оператора установлена поворотная в вертикальной плоскости грузовая платформа, грузовой отсек которой образован основанием, вертикально ориентированными боковыми стойками и ограждающим щитом.
Опорные катки ходовой системы шасси смонтированы на передних и задних рычагах с балансирами, образующих передние и задние каретки, поворотные рычаги и балансиры поперечно ориентированы относительно продольной оси шасси.
Известная лесозаготовительная машина предназначена для работы на слабонесущих грунтах лесосек и обеспечивает цикл лесозаготовительных работ по валке деревьев, обрезке сучьев, раскряжевке стволов деревьев на сортименты, погрузке их, вывозке с разрабатываемой лесосеки и разгрузке самосвальным способом на месте складирования.
Для реализации данного технологического процесса задней грузовая платформа установлена наклонно к раме шасси, а бульдозерное оборудование снабжено аутригерами для повышения устойчивости работы машины в технологических режимах.
Однако при перемещении с помощью головки спиленного дерева в горизонтальное положение для обрезки сучьев и раскряжевки стволов деревьев на сортименты процесс ориентирования спиленного дерева в направлении грузовой платформы осуществляется при подъеме дерева и при положении рабочей головки гидроманипулятора выше кабины оператора, что:
ухудшает условия работы оператора из-за плохой видимости при процессах обрезки сучьев, раскряжевки стволов деревьев на сортименты и загрузки их в грузовую платформу;
ограничивает технологические возможности машины по спиливанию и валке деревьев в диапазоне поворота манипулятора, т.к. в этом случае при повороте манипулятора в сторону от продольно-вертикальной плоскости симметрии рамы самоходного шасси процесс ориентирования спиленного дерева в направлении продольной оси платформы требует его переноса, что снижает также надежность работы машины вследствие повышения силовых нагрузок, как на манипулятор, так и на раму шасси.
Кроме этого, при загрузке сортиментов в грузовую платформу, установленную на шасси наклонно, увеличивается высота положения центра тяжести машины, что ухудшает ее поперечную устойчивость, а продольное расположение сортиментов в грузовом отсеке не позволяет делать подсортировку их по породам и размерам.
Наличие аутригеров усложняет технологический процесс по загрузке сортиментов в грузовой отсек и выгрузки их.
Задача полезной модели состояла в создании лесозаготовительной машины по реализации технологического процесса валки деревьев, обрезки сучьев, раскряжевки стволов деревьев на сортименты, погрузки их и/или вывозки с разрабатываемой лесосеки, обеспечивающей технический результат:
по расширению технологических возможностей машины, в том числе, за счет срезания и обработки деревьев в диапазоне горизонтального поворота манипулятора и подсортировки сортиментов в процессе загрузки грузовой платформы;
по повышению надежности машины за счет уменьшения силовых и динамических нагрузок в процессе выполнения технологических операций;
по улучшению условий работы оператора за счет постоянного обзора процесса выполняемых работ;
по сокращению времени цикла производства работ за счет применения самосвального способа разгрузки.
Для решения поставленной задачи предложена лесозаготовительная машина, содержащая гусеничное самоходное шасси, в передней части которого установлены кабина оператора, поворотное в вертикальной плоскости бульдозерное оборудование, толкающие брусья которого соединены с отвалом и с установленными на шасси гидроцилиндрами, расположенная в названной части рамы выносная опора, на которой размещен гидроманипулятор с рабочей головкой, в задней части рамы за кабиной оператора установлена поворотная в вертикальной плоскости грузовая платформа, грузовой отсек которой образован основанием, вертикально ориентированными боковыми стойками и ограждающим щитом, согласно полезной модели, передние боковые стойки грузовой платформы жестко соединены с ограждающим щитом, средние и задние - выполнены поворотными в продольно-вертикальной плоскости посредством гидроцилиндров, установленных на основании грузового отсека, при этом нижняя часть отвала бульдозерного оборудования шарнирно соединена с толкающими брусьями и связана с ними посредством гидроцилиндров.
Согласно полезной модели, рабочая головка манипулятора выполнена в виде валочно-сучкорезно-раскряжевочной головки или грейферного захвата.
При реализации полезной модели, благодаря описанным выше конструктивным особенностям лесозаготовительной машины в части монтажа и расположения грузовой платформы для сортиментов относительно гусеничного самоходного шасси, обеспечивается возможность работы машины по спиливанию деревьев, раскряжевке их стволов на сортименты, загрузке последних в грузовую платформу в диапазоне горизонтального поворота гидроманипулятора при оснащении последнего рабочей головкой в виде валочно-сучкорезно-раскряжевочной для выполнения всего цикла работ (режим форвестера). При этом сортименты не касаются земли и остаются чистыми, что очень важно для последующего лесопиления.
При реализации полезной модели (оснащение гидроманипулятора рабочей головкой в виде грейферного захвата - режим форвардера) осуществляется загрузка сортиментов, зоны укладки на грунте которых расположены с боковых сторон относительно направления движения машины. В данном режиме работы машины загрузка сортиментов в грузовую платформу осуществляется при поперечном их ориентировании относительно продольной оси грузовой платформы, при этом снижаются силовые нагрузки на технологическое оборудование машины, улучшаются эргономические показатели машины по осуществлению технологического процесса ее работы, обеспечивается возможность подсортировки сортиментов, как по породам, так и по размерам.
При реализации полезной модели разгрузка сортиментов осуществляется самосвальным способом, что значительно сокращает время цикла производства работ.
При анализе известного уровня техники не выявлено технических решений, имеющих аналогичную заявляемому техническому решению совокупность конструктивных признаков, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решения критериям полезной модели: «новизна».
При реализации заявляемой полезной модели используют известное технологическое оборудование, что свидетельствует о соответствии его критерию «промышленная применимость».
Полезная модель подтверждается нижеприведенным его описанием и поясняющими рисунками, в соответствии с которыми показаны варианты лесозаготовительной машины, предназначенной для работы в режиме форвестера и форвардера:
на рис.1 показан общий вид лесозаготовительной машины в вариантах ее исполнения - форвестер (рабочая головка выполнена в виде валочно-сучкорезно-раскряжевочной) и форвардер (рабочая головка выполнена в виде грейферного захвата), вид сбоку;
на рис.2 - то же, что на рис.1 при самосвальной разгрузке;
на рис.3 - форвестер в плане при технологическом режиме работы валочно-сучкорезно-раскряжевочной (харвестерной) головки и поперечной загрузке грузовой платформы;
на рис.4 и 5 - то же, что на рис.2 при технологическом режиме поэтапной разгрузки сортиментов из грузовой платформы самосвальным способом;
на рис.6 - форвардер при разгрузке длинномерных сортиментов самосвальным способом;
на рис.7 - схематично положения отвала бульдозерного оборудования машины в транспортном и рабочем положении при опоре на грунт.
Лесозаготовительная машина (рис.1, 2) содержит гусеничное самоходное шасси, ходовая система которого традиционно имеет переднюю 1 и заднюю 2 рычажно-балансирные каретки с опорными катками. Оси поворота рычагов и балансиров перпендикулярны к продольной оси шасси и расположены в поперечно-вертикальных плоскостях.
На лонжеронах 3 рамы гусеничного шасси, в передней его части, установлена кабина оператора 4, поворотное в вертикальной плоскости бульдозерное оборудование, толкающие брусья 5 которого соединены с отвалом бис установленными на шасси гидроцилиндрами. Нижняя часть отвала 6 (с тыльной стороны) бульдозерного оборудования шарнирно соединена с толкающими брусьями 5 и связана с ними посредством гидроцилиндров (рис.7), что позволяет использовать отвал в качестве опорной плиты для улучшения продольной устойчивости машины при срезании деревьев и наклона ее корпуса для облегчения разгрузки сортиментов самосвальным способом (рис.2, 4-6).
В передней части шасси на выносной опоре 7, соединенной с лонжеронами 3, установлен гидроманипулятор 8, ось поворота колонны которого расположена в продольно-вертикальной плоскости, совпадающей с аналогичной плоскостью симметрии рамы гусеничного шасси I-I, что обеспечивает условия разработки лесосеки с учетом спиливания деревьев в зоне поворота гидроманипулятора. Гидроманипулятор 8 оснащен рабочей головкой, традиционно навешиваемой на рукоять стрелы манипулятора.
Рабочая головка в зависимости от технологического назначения лесозаготовительной машины может быть выполнена:
в виде харвестерной головки 9 (валочно-сучкорезно-раскряжевочной) для работы машины в технологическом режиме - форвестер (спиливание, валка деревьев, обрезка сучьев, сортиментная раскряжевка с загрузкой грузовой платформы, сортиментная вывозка);
в виде грейферного захвата 10 для работы машины в технологическом режиме - форвардер (погрузка сортиментов в грузовую платформу, сортиментная вывозка).
За кабиной оператора 4 в задней части гусеничного шасси на лонжеронах 3 его рамы установлена грузовая платформа 11 для сортиментов, продольная ось симметрии которой расположена в продольно-вертикальной плоскости симметрии I-I рамы шасси. Грузовая платформа имеет обращенное к лонжеронам 3 основание, вертикальные боковые стойки 12, 13, 14 и ограждающий щит 15. Стойки 13 разделяют платформу на 2 кармана-накопителя. Грузовая платформа установлена на раме шасси с возможностью поворота в вертикальной плоскости посредством размещенных между лонжеронами 3 и основанием платформы гидроцилиндров 16. Ось поворота платформы расположена в поперечно-вертикальной плоскости II-II, проходящей вне пределов опорного контура ходовой системы за осями поворота балансиров задних кареток 2, что обеспечивает минимальные усилия при разгрузке платформы.
Ограждающий щит 15 размещен в передней части грузовой платформы и жестко связан с неподвижно установленными передними стойками 12, средние и задние боковые стойки 13 и 14 грузовой платформы выполнены поворотными в продольно-вертикальных плоскостях посредством установленных на основании грузового отсека гидроцилиндров, что позволяет производить подсортировку сортиментов и улучшает режим их разгрузки самосвальным способом.
Лесозаготовительная машина работает в режиме форвестера или форвардера. Работа лесозаготовительной машины в режиме форвестера осуществляется следующим образом.
Перемещаясь по пасеке с остановками (ход машины), машина производит разрубку ленты шириной, равной двойному вылету стрелы манипулятора. При этом производится вырубка деревьев с образованием технологического коридора (пасечного волока). Для этого опускают на землю и ориентируют по рельефу грунта отвал 6 бульдозерного оборудования, что обеспечивает устойчивость положения машины. Гидроманипулятором 8 наводят на дерево валочно-сучкорезно-раскряжевочную головку 9, производят срезание дерева и перевод его из вертикального положения в горизонтальное вблизи грузовой платформы машины. Рабочей головкой 9 осуществляют обрезку сучьев, перемещая ствол дерева к машине, и раскряжевку его на сортименты непосредственно над грузовой платформой 11 (рис.3). При этом благодаря разделению последней стойками 13 на 2 кармана-накопителя, производится подсортировка сортиментов по породам и размерам, оптимальная длина которых не превышает 4 метра. Работа валочно-сучкорезно-раскряжевочной головки традиционна для данного типа рабочих головок, широко используемых в лесозаготовительных машинах - тип «харвестер».
С одной остановки срезаются и обрабатываются все деревья, расположенные в рабочей зоне максимального вылета манипулятора, далее осуществляется очередной ход машины, для производства которого бульдозерное оборудование переводится в транспортное положение.
При выполнении всех описанных выше технологических операций технологическое оборудование лесозаготовительной машины находится в зоне видимости оператора.
После заполнения грузовой платформы сортиментами машина транспортирует их в технологическую зону выгрузки (режим форвардера), где производится разгрузка платформы самосвальным способом. Для этого машина подъезжает к соответствующему штабелю сортиментов задним ходом. Бульдозерное оборудование переводят из транспортного положения в рабочее, отвал 6 поворачивают и опирают на грунт. Далее осуществляют наклон машины в сторону разгрузки на угол β (рис.4). При этом передние каретки 1 с частью гусеничных лент отрываются от грунта, центр тяжести груза G смещается к оси поворота грузовой платформы на величину разницы А-С, что уменьшает плечо действия силы, необходимой для поворота платформы, следовательно, уменьшает энергетические затраты разгрузки платформы. При этом масса груженой машины распределяется между отвалом 6 бульдозерного оборудования и задними каретками 2 ходовой системы машины. После чего (рис.5) гидроцилиндром 16 завершают наклон платформы с грузом на угол α. При этом суммарный наклон платформы составит угол α+β, а центр тяжести груза сместится на величину А-В, что улучшает условия разгрузки сортиментов и уменьшает действие динамических нагрузок. Для осуществления разгрузки самосвальным способом поворачивают гидроприводом задние стойки 14, образующие покаты, и за счет гравитации разгружают задний карман-накопитель. Передний карман-накопитель разгружают поворотом средних стоек 13, при необходимости совершая переезд к другому штабелю.
х
Длинномерные более 4 метров сортименты при загрузке располагают вдоль грузовой платформы, разгрузка их осуществляется аналогичным образом (рис.6).
В режиме форвардера может осуществляться также перегрузка сортиментов манипулятором 8 с грейферным захватом 10 непосредственно на транспортное средство (автомобиль). При этом челюсть грейфера может свободно проникать в проем между ограждающим щитом 15 и неподвижно установленными стойками 12 (рис.1). Кроме этого, возможна комбинированная разгрузка подсортированных сортиментов, сначала грейферным захватом, затем самосвальным способом.
Таким образом, при реализации полезной модели обеспечивается создание широкоуниверсальной лесозаготовительной машины, осуществляющей весь цикл лесозаготовительных работ на слабонесущих грунтах лесосек, и реализующей широкий спектр технологических операций по срезанию и обработки деревьев в диапазоне поворота колонны манипулятора с одновременным улучшением при этом эксплуатационной надежности машины и ее эргономических и экономических показателей.