УСТРОЙСТВО ДЛЯ СРЕЗАНИЯ ДРЕВЕСНО-КУСТАРНИКОВОЙ И СТЕБЕЛЬНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ Российский патент 1998 года по МПК A01G23/02 A01G23/06 A01G3/04 

Изобретение относится к лесохозяйственному и сельскохозяйственному машиностроению и предназначено для срезания и измельчения сорной древесно-кустарниковой и стебельной растительности при проведении лесохозяйственного ухода за лесными культурами, а также за обочинами дорожных покрытий.

Изобретение может также использоваться на очистке просек в зонах линий электропередач, газонефтепроводов и железных дорог.

Известны устройства для срезания древесно-кустарниковой и стебельной растительности, которые посредством различных несущих конструкций монтируются на шасси тягово-транспортных средств (ТТС) [1, 2, 3] В качестве несущих конструкций для установки устройств используются навешиваемое на шасси ТТС или устанавливаемые на нем рама [1, 2] или гидроманипулятор, благодаря которому обеспечивается вынос смонтированного на его рукояти обрабатывающего устройства в зону произрастания древесно-кустарниковой и стебельной растительности, в том числе в труднодоступные места ее роста, что наиболее целесообразно по технологическим требованиям, предъявленным к данному оборудования [3]
При работе известных устройств в составе тягово-транспортных машин обеспечивается срезание и измельчение древесно-кустарниковой и стебельной растительности, в том числе и по высоте роста последней [2] до определенной высоты ее среза, при этом прикорневая (комлевая) часть, являющаяся в последующем зоной прорастания новой растительности, не подвергается обработке, что в целом ухудшает качество проведения работ по уходу за лесными культурами и обочинами дорог и требует дополнительных затрат для последующей рекультивации, как минимум, уже через год.

Кроме того, известные устройства [1, 2] не обеспечивают срезание и измельчение сорной древесно-кустарниковой и стебельной растительности в труднодоступных зонах: непосредственное прорастание растительности в зоне культурных растений (деловой древесины); на поверхностях сколов обочин дорог. Это объясняется тем, что подвод навесного оборудования ТТС, используемого для подсоединения указанных устройств, в данные труднодоступные зоны затруднено, так же как затруднено перемещение ТТС по поверхностям склонов. С учетом указанных обстоятельств вариант выполнения устройства, которое подсоединено к оборудованию, выполненному в виде гидроманипулятора, является предпочтительным [3]
Наличие прикорневых (комлевых) остатков древесно-кустарниковой и стебельной растительности вследствие работы устройств [1, 2, 3] затрудняет проведение последующих технологических процессов по проведению работ, связанных, например, с посадкой культурной растительности, т.к. указанные прикорневые (комлевые) остатки препятствуют прохождению тяговых средств и затрудняют работу их технологического оборудования.

В качестве прототипа заявляемого технического решения выбрано известное решение [3] содержащее следующую совокупность взаимосвязанных конструктивных элементов: несущий элемент со средствами подсоединения к оборудованию тягово-транспортной машины, смонтированный на указанном элементе, по меньшей мере один связанный с приводом, вертикально-ориентированный вал, на котором установлен диск с режущими элементами на его боковой поверхности, которые расположены с шагово-угловым смещением относительно друг друга.

Как уже отмечалось выше, известная установка при проведении лесохозяйственных работ, связанных с уходом за лесными культурами и обочинами дорог, не обеспечивает требуемого по технологическим соображениям качества проведения работ по уничтожению сорной растительности.

Кроме того, при установке устройства на гидроманипуляторе затрудняет режим регулирования высоты среза растительности и в этом случае, в частности, при срезании сорной древесно-кустарниковой растительности диск с режущими элементами опирается на прикорневые остатки, что затрудняет его работу по срезанию близстоящих деревьев и кустов.

Цель изобретения повышение качества работ по уходу за лесными культурами и обочинами дорог путем обработки прикорневых остатков сорной растительности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для срезания древесно-кустарниковой и стебельной растительности, содержащее несущий элемент со средствами подсоединения к оборудованию тяговотранспортной машины, смонтированной на указанном элементе, по меньшей мере, один связанный с приводом вертикально-ориентированный вал, на котором установлен диск с режущими элементами со стороны боковой его поверхности, которые расположены с шагово-угловым смещением, имеет следующие отличительные особенности: указанный диск снабжен режуще-измельчающими ножами со стороны его торцевой поверхности противолежащей расположению вала вращения, указанные ножи смещены относительно друг друга в радиально-угловых направлениях и имеет режущие кромки, которые ориентированы к оси вращения вала под углом α < 90^° или α = 90^°, при этом диаметры, описанные концевыми участками режущих кромок упомянутых ножей, расположены, по меньшей мере, в одной плоскости, параллельной и смещенной по уровню ниже плоскости, в которой расположен диаметр, описываемый концевыми участками режущих кромок элементов, размещенных со стороны боковой поверхности диска, при этом отношение диаметров D₂/D₁ ≤ 1, где D₂ - диаметр, описываемый концевыми режущими кромками режуще-измельчающих ножей, крайних по отношению к боковой поверхности диска, D₁ диаметр, описываемый концевыми режущими кромками режущих элементов со стороны боковой поверхности диска, причем вершины упомянутых углов при α < 90^° обращены в сторону несущего элемента с установленным на нем валом вращения или в указанную сторону и в противолежащем направлении в зону плоскостей нижнего уровня, соответствующих расположению в них описываемых диаметров концевыми участками режущих кромок режуще-измельчающих ножей.

Устройство имеет также следующие отличительные особенности:
режущие элементы со стороны боковой поверхности диска выполнены в виде пластинчатых ножей или в виде режущих зубьев, образующих пилообразную форму;
режуще-измельчающие ножи расположены на указанной поверхности диска в угловых зонах между угловыми зонами соответствующими смещению в виде пластинчатых ножей;
несущий элемент устройства выполнен в виде коробчатого кожуха с открытым контуром со стороны соответствующей выступающей относительно него части диска с режущими элементами и режуще-измельчающими ножами, при этом противолежащая поверхность кожуха образована эластомерными щитками, а верхняя поверхность его, расположенная над диском со стороны одной из боковин, имеет консольно выступающий козырек трапецеидальной формы с большим основанием со стороны указанной поверхности кожуха;
режуще-измельчающие ножи имеют, преимущественно, V образный контур, открытая часть которого обращена в противолежащую от торцевой поверхности диска сторону.

Сопоставительный анализ предлагаемого устройства для срезания древесно-кустарниковой и стебельной растительности с известным уровнем техники (указанным прототипом и аналогами) показал, что его отличительные особенности в части оснащения диска режуще-измельчающими ножами со стороны торцевой поверхности последнего, противолежащей валу вращения, радиально-угловое смещение указанных ножей, направление ориентации их режущих кромок, расположение описываемых диаметров концевыми участками этих кромок в плоскостях нижнего уровня по отношению к аналогичным плоскостям расположения описываемых диаметров концевых участков режущих кромок элементов со стороны боковой поверхности диска, а также заявленное соотношение диаметров, являются новыми и позволяют улучшить качество проводимых работ по уничтожению сорной растительности за счет обработки прикорневой (комлевой) ее части, что соответствует критериям изобретения новизна, изобретательский уровень, при этом предлагаемое устройство промышленно реализуемо, что соответствует критерию "промышленная применимость", что и подтверждается нижеприведенным описанием.

На фиг. 1 показано устройство для срезания древесно-кустарниковой и стебельной растительности, общий вид со стороны эластомерных элементов несущего элемента со средствами подсоединения его рукоятки гидроманипулятора тягово-транспортного средства; на фиг. 2 то же, что на фиг. 1, вид сверху, без средств подсоединения к рукояти манипулятора.

на фиг. 3 то же, что на фиг. 1, вид A; на фиг. 4 то же, что на фиг. 1, сечение 1-1; на фиг. 5 общий вид диска с режущими элементами и режуще-измельчающими ножами, один из вариантов, вид сверху; на фиг. 6 то же, что на фиг. 5, сечение A-A; на фиг. 7 схематично показаны варианты выполнения диска с режущими элементами со стороны боковой поверхности и режуще-измельчающими ножами на торцевой поверхности диска; на фиг. 8(I), 8(II) схематично показаны варианты углового и радиального смещения режуще-измельчающих ножей и режущих элементов относительно друг друга на упомянутых поверхностях диска.

Устройство для срезания древесно-кустарниковой и стебельной растительности содержит несущий элемент со средствами подсоединения его к оборудованию тягово-транспортной машины (ТТМ не показана). Средства подсоединения могут иметь конструктивное исполнение в соответствии с формой и конструкцией оборудования, установленного на ТТМ, например, навесного оборудования [1] или установленного на тягово-транспортной машине гидроманипулятора [3] На иллюстрирующих данное изобретение фигурах показан вариант средств подсоединения к рукояти 1 гидроманипулятора. Указанное средство имеет, в частности, выполненный на несущем элементе поворотный в горизонтальной плоскости узел 2, сочлененный с соответствующим поворотным в вертикальной плоскости элементом 3 рукояти 1 (фиг. 1).

Несущий элемент выполнен в виде коробчатого кожуха 4 с открытым контуром, противолежащая указанному контуру поверхность кожуха образована эластомерными щитками 5, верхняя поверхность 6 кожуха со стороны одной из его боковин 7 имеет выступающий трапецеидальный козырек 8 с большим основанием его со стороны наружней части поверхности 6. На поверхности 6 кожуха 4 смонтирован посредством подшипникового узла 9 вертикально-ориентированный вал 10, связанный с приводом 11 или ряд параллельных аналогично смонтированный валов 10, кинематически соединенных между собой, например, посредством ременной передачи 12. В качестве привода вала 10 использован, например, гидродвигатель 13, что предпочтительно при варианте выполнения оборудования в виде гидроманипулятора, установленного на ТТМ. На валу 10 со стороны внутренней поверхности 6 кожуха 4 установлен несущий диск 14, со стороны боковой поверхности которого установлены выступающие относительно нее режущие элементы 15, размещенные с шагово-угловым смещением относительно друг друга. Режущие элементы 15 выполнены, например, в виде пластинчатых ножей 16 или в виде зубьев пильного диска 17 (фиг. 7). Пластинчатые ножи 16 соединены с диском 14, например, посредством болтовых соединений 18. На диске 14 со стороны его торцевой поверхности 19, противолежащей внутренней части поверхности 6 кожуха 4 и валу вращения 10, размещены режуще-измельчающие ножи 20, которые расположены с угловым и радиальным смещением относительно друг друга со стороны торцевой поверхности 19 диска 14. Режуще-измельчающие ножи 20 имеют режущие кромки 21, 22, ориентированные к оси вращения вала 10 под углом α < 90^° или α = 90^°. На фигурах, иллюстрирующих данное изобретение, показан вариант ориентации режущих кромок 21, 22 ножей под углами α < 90^°, при этом вершины упомянутых углов обращены в сторону поверхности 6 кожуха 4 (фиг. 6, 7), или вершины указанных углов при α < 90^° обращены в упомянутую сторону и в противолежащем направлении от нее в сторону плоскости а и b, соответствующих расположению в них описываемых диаметров (D₂, D₃) концевыми участками режущих кромок 21, 22 ножей 20 (фиг. 7, 8, 11). Плоскости a и b, в которых расположены описываемые диаметры D₂, D₃, параллельны и расположены по уровню ниже плоскости b, соответствующей расположению в ней описываемого диаметра (D₁) концевыми участками режущих кромок режущих элементов 15. При варианте их выполнения в виде пластинчатых ножей 16 последние имеют двухстороннюю заточку, что аналогично форме исполнения режущих кромок режуще-измельчающих ножей 20. Отношение диаметров D₂/D₁ равно или меньше 1 (единицы), при этом D₂ описываемый диаметр концевыми участками режущих кромок режуще-измельчающих ножей 20, крайних относительно боковой поверхности диска 14. Радиально-смещенные ножи 20 относительно упомянутых крайних ножей описывают диаметр D₃, который расположен во внутреннем контуре диаметра D₂ и в плоскости а (фиг. 7, 1) или в нижней по уровню плоскости b (фиг. 7, IV) для увеличения площади и глубины обработки.

Варианты углового и радиального смещения режуще-измельчающих ножей 20 со стороны торцовой поверхности 19 диска 14 показаны на фиг. 8. Выбор того или иного варианта по радиально-угловому смещению режуще-измельчающих ножей 20 определяется конструктивно-технологическими соображениями исходя из параметров диска 14, выбранных средств крепления этих ножей, а также конструктивной схемой исполнения режущих элементов 16 со стороны боковой поверхности диска 14.

На иллюстрирующих данное изобретение фигурах показаны средства крепления ножей 20 к диску 14 в виде болтовых соединений 23.

При ориентации вершины угла α в сторону поверхности кожуха 4 и установленного на нем вала 10 и в противолежащем направлении в сторону плоскостей а и b предпочтителен вариант выполнения режуще-измельчающих ножей 20 с V образным контуром, открытая часть которого обращена в противоположную сторону от поверхности 19 диска 14 сторону.

Выполнение ножей 16 и ножей 20 с двухсторонней заточкой позволяет за счет их разворота увеличить межзаточной период и улучшить измельчение срезаемой поросли.

Устройство для срезания древесно-кустарниковой и стебельной поросли работает в комплекте с тягово-транспортной машиной (ТТМ) и установленным на ней оборудованием, например гидроманипулятором, к рукояти которого данное устройство присоединяется.

Устройство используется для осветления лесных культур от сорной древесно-кустарниковой и стебельной растительности при проведении лесоводственного ухода за культурными растениями, а также для уничтожения сорной растительности для очистки обочин дорожных покрытий автодорог, просек, подрубки крон деревьев с целью улучшения видимости и других работ.

Проведение работ, связанных с уничтожением сорной растительности в зависимости от густоты ее прорастания, физико-механических параметров древесно-кустарниковой растительности осуществляется при движении тягово-транспортной машины или при остановке последней в зоне обработки.

При проведении указанных работ по уничтожению сорной растительности оборудование, в частности гидроманипулятор тяговотранспортной машины, вместе с присоединенным к рукояти манипулятора устройством срезания направляют в зону обработки, при этом рукоять с обрабатывающим устройством настраивается на высоту срезания древесно-кустарниковой и стебельной растительности. Выступающие относительно открытой части кожуха 4 режущие элементы 16 при вращении вала 10 с диском 14 осуществляют срезание кустов, поросли кустарниковых деревьев и стебельной растительности, при этом одновременно режуще-измельчающие ножи 20 производят срезание и измельчение прикорневых остатков, которые при соответственном опускании рукояти гидроманипулятора в случае остановки ТТМ могут быть срезаны и измельчены до уровня грунтонесущей поверхности, а в определенных случаях и при заглублении режуще-измельчающих ножей 20 в грунт. При этом благодаря радиально-угловому смещению установленных на торцевой поверхности 19 диска 14 ножей 20 увеличивается площадь обрабатываемой зоны, обеспечивается беспрепятственное измельчение прикорневых остатков, причем при варианте выполнения устройства с описываемыми диаметрами D₁ D₂ площадь обработки режуще-измельчающих ножей 20 соответствует ширине срезания сорной растительности режущими элементами 16, что наиболее целесообразно при густорастущей стебельной растительности, а вариант выполнения устройства при соотношении параметров D₂/D₁ < 1 является наиболее предпочтительным в случае использования устройства в целях уничтожения древесной поросли, когда занимаемая комлевая часть поросли незначительна по своим параметрам.

Устройство в варианте выполнения режуще-измельчающих ножей 20 с поярусным расположением описываемых диаметров D₂ и D₃, при D₂ > D₃ способствует, во-первых, увеличению высоты уровня срезания и измельчения прикорневых остатков древесной поросли, что значительно повышает качество обработки и уменьшает последующее прорастание поросли, а во-вторых, процесс срезания древесно-кустарниковых остатков режуще-измельчающими ножами 20 может быть произведен на соответствующем качественно-технологическом уровне без остановки в зоне обработки ТТМ, что повышает производительность.

При вариантах выполнения устройства с режуще-измельчающими ножами 20, имеющих V образный контур, открытая часть которого обращена в зону обработки растительности и ее прикорневых остатков, уменьшается количество крепежных элементов для присоединения указанных ножей к диску 14 с сохранением общей площади обработки в соответствии с площадью поверхности 19 диска 14, а также улучшается степень измельчения растительности.

Ориентация режуще-измельчающих ножей 20 и их режущих кромок 21, 22 к оси вращения вала 10 под углом α < 90^° способствует, во-первых, снижению энергетических затрат резания в отличие от варианта выполнения данных ножей с ориентацией их режущих кромок под углом α = 90^°, а во-вторых, уменьшает площадь радиально-углового их распределения по поверхности диска с сохранением общей заданной по технологическим требованиям площади обработки.

При этом вариант выполнения устройства с режуще-измельчающими ножами 20, имеющих ориентацию режущих кромок 21, 22, к оси вращения вала 10 под углом α = 90^° наиболее предпочтителен по технологическим условиям изготовления устройства, как наиболее простой.

При выполнении устройства с несущим элементом в виде коробчатого кожуха его верхняя поверхность 6 предотвращает попадание крупностебельной растительности в обрабатывающую зону ножей 20, а эластомерные щитки и боковины его предотвращают веерное выбрасывание измельченной растительной массы в зону ТТМ, при этом трапецеидальный козырек осуществляет направленное смещение растительной массы в зону резания и измельчения.

Благодаря наличию на торцевой поверхности 19 диска 14 режуще-измельчающих ножей 20 возможно осуществление технологического процесса по послойно-поярусному резанию и измельчению всего объема обрабатываемой растительной массы, что достигается технологическим режимом работы устройства методом, "седлания" его на обрабатываемую растительность. При таком режиме работы устройства возможно также использование его в целях контурной обрезки древесно-кустарниковой растительности. С учетом указанного технологического режима работы устройства режущие элементы 16 предпочтительно выполнять в виде пластинчатых ножей, имеющих ориентацию их режущих кромок аналогично с режущими кромками режуще-измельчающих ножей 20 (не показано).

Таким образом, предлагаемое конструктивное решение устройства для срезания древесно-кустарниковой и стебельной растительности улучшает качества обработки за счет срезания и измельчения прикорневых остатков при уходе за лесными культурами и обочинами дорог, расширяет технологические возможности устройства за счет поярусно-послойного режима резания и измельчения растительности.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1187758, кл. A 01 G 3/04, публ. 1983.

Патент РФ N 2044460, кл. A 01 G 23/02, публ. 1995.

3. Проспект фирмы А/О Машинен, Финляндия, установка АМО-1500, публ. 1976 прототип.

Использование: для срезания и измельчения сорной древесно-кустарниковой и стебельной растительности при проведении лесохозяйственного ухода за лесными культурами. Сущность изобретения: диск устройства для срезания снабжен со стороны его торцевой поверхности, противолежащей расположению несущего элемента, и вала вращения режуще-измельчающими ножами. Режуще-измельчающие ножи смещены относительно друг друга в радиально-угловых направлениях и имеют режущие кромки, ориентированные к оси вращения вала под углом α = 90^°, или α < 90^°, при этом диаметры, описываемые концевыми участками режущих кромок данных ножей, расположены по меньшей мере в одной плоскости, параллельной и смещенной по уровню ниже соответствующей плоскости, в которой расположен диаметр описываемой окружности концевыми участками режущих кромок элементов, размещенных со стороны боковой поверхности диска, при этом соотношение диаметров D₂/D₁≤1, где D₂ - диаметр, описываемый концевыми участками режущих кромок режуще-измельчающих ножей, крайних со стороны упомянутой торцевой поверхности диска, по отношению к боковой его поверхности; D₁ - диаметр, описываемый концевыми участками режущих кромок режущих элементов со стороны боковой поверхности диска; причем вершины упомянутых углов при α < 90^° обращены в сторону несущего элемента со смонтированным на нем валом вращения или в упомянутую сторону и в противоположном направлении в зону плоскостей нижнего уровня, соответствующих расположению в них описываемых диаметров концевыми участками режущих кромок режуще-измельчающих ножей. 4 з. п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство для срезания древесно-кустарниковой и стебельной растительности, содержащее несущий элемент со средствами подсоединения к оборудованию тягово-транспортной машины, смонтированной на указанном элементе, по меньшей мере один связанный с приводом вертикально ориентированный вал, на котором установлен диск с режущими элементами со стороны боковой его поверхности, которые расположены с шагово-угловым смещением относительно друг друга, отличающееся тем, что указанный диск снабжен со стороны его торцевой поверхности, противолежащей расположению несущего элемента и вала вращения, режуще-измельчающими ножами, указанные ножи смещены относительно друг друга в радиально-угловых направлениях и имеют режущие кромки, ориентированные к оси вращения вала под углом α = 90^° или α < 90^°, при этом диаметры, описываемые концевыми участками режущих кромок данных ножей, расположены по меньшей мере в одной плоскости, параллельной и смещенной по уровню ниже соответствующей плоскости, в которой расположен диаметр описываемой окружности концевыми участками режущих кромок элементов, размещенных со стороны боковой поверхности диска, при этом соотношение диаметров D₂/Д₁ ≤ 1, где D₂ - диаметр, описываемый концевыми участками режущих кромок режуще-измельчающих ножей, крайних со стороны упомянутой торцовой поверхности диска по отношению к боковой его поверхности, D₁ диаметр, описываемый концевыми участками режущих кромок режущих элементов со стороны боковой поверхности диска, причем вершины упомянутых углов при α < 90^° обращены в сторону несущего элемента со смонтированным на нем валом вращения или в упомянутую сторону и в противоположном направлении в зону плоскостей нижнего уровня, соответствующих расположению в них описываемых диаметров концевыми участками режущих кромок режуще-измельчающих ножей. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что режущие элементы со стороны боковой поверхности диска выполнены в виде пластинчатых ножей или зубьев, образующих пилообразную кромку. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что режуще-измельчающие ножи расположены в угловых зонах торцевой поверхности диска, расположенных между угловыми зонами, соответствующими смещению режущих элементов диска со стороны его боковой поверхности при выполнении последних в виде пластинчатых ножей. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что несущий элемент образован коробчатым кожухом, передняя сторона которого со стороны, выступающей относительно него части диска с режущими элементами и режуще-измельчающими ножами, открыта, противолежащая поверхность образована эластомерными щитками, при этом со стороны одной из боковин кожуха верхняя поверхность его снабжена выступающим трапецеидальным козырьком, сопряженным с указанной поверхностью большим основанием. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что режуще-измельчающие ножи имеют преимущественно V-образный контур, открытая часть которого обращена в противоположную от торцевой поверхности диска сторону в зону плоскостей нижних ярусов, соответствующих расположению в них описываемых диаметров концевыми участками режущих кромок данных ножей.