ЛЕСНОЙ КОМБАЙН Российский патент 2002 года по МПК A01G23/83 A01G23/81 

Изобретение относится к области лесозаготовок и может быть использовано для переработки стоящих деревьев на сортименты и пиломатериалы.

Известны устройства для валки и трелевки деревьев [1], [2], содержащие мотоблоки, манипуляторы, пильные аппараты с приводом, аутригеры.

Недостатком известных устройств является малая устойчивость, вследствие чего требуются дополнительные транспортные средства для перебазировки этих устройств с лесосеки на лесосеку.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению относится сучкорезно-раскряжевочная машина [3], состоящая из колесной базы, поворотного круга с манипулятором, на конце которого смонтировано сучкорезно-раскряжевочное устройство с конусом для обрезки сучьев и раскряжевочным механизмом с цепной пилой, выполняющие обрезку сучьев и раскряжевку на стоящем дереве.

К недостаткам этого устройства относятся:
- пониженная производительность и повышенная энергоемкость в связи с дополнительными затратами времени на снятие сортимента со ствола, укладку его на землю и возврат манипулятора с конусом на ствол для получения следующего сортимента;
- ограниченное количество технических функций, определяющих выпуск конечной продукции лишь в виде сортиментов, и как следствие дополнительные энергозатраты, связанные с транспортировкой к месту переработки будущих отходов лесопиления.

Целью изобретения является повышение производительности и устойчивости, а также снижение энергоемкости.

Указанная цель достигается тем, что на базовой платформе лесного комбайна установлены телескопическая дополнительная поворотная стрела с захватом, снабженным опорным эксцентрично установленным на тыльной стороне захвата колесом, и поворотная платформа с накопительным контейнером и с возможностью поворота его в вертикальной плоскости, основной телескопической стрелой с поворотной телескопической стойкой, на которой смонтированы сучкорезная головка с возможностью наклона и вращения относительно вертикальной оси с механизмом базирования и удержания и захватом с базирующим рычагом и опорным, эксцентрично установленным на тыльной стороне стойки колесом, причем базирующие поверхности механизма базирования и базирующего рычага установлены на равном расстоянии от продольной оси телескопической стойки, так же на стойке между сучкорезной головкой и захватом с базирующим рычагом установлен пильный механизм. Кроме того, пильный механизм посредством привода зубчатое колесо - зубчатая рейка имеет возможность перемещения по опоре в плоскости, перпендикулярной оси ствола, и снабжен устройством ориентации и удержания ленточного полотна, содержащим шаговый двигатель, систему валов с коническими передачами и поворотные валы с установленными на них удерживающе-ориентирующими и упорными роликами ленточного полотна, а само полотно имеет две режущих кромки с различным профилем зубьев, также на опоре пильного механизма смонтированы удерживающие подпружиненные ролики, установленные выше и ниже ленточного полотна.

Сучкорезная головка содержит механизм базирования и удержания сортиментов и пиломатериалов, установленный на одной оси с сучкорезными ножами и подающими вальцами в нижней части сучкорезной головки, снабженный базирующим рычагом, прижимным гидроцилиндром с роликом, подпружиненной опорой и ограничителем. А базирующие рычаги сучкорезной головки и захвата нижней части телескопической стойки установлены на равных расстояниях от продольной оси стойки.

Таким образом, заявленный лесной комбайн соответствует критерию "новизна". Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области лесозаготовительной техники позволяет сделать вывод об отсутствии признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом лесном комбайне и принять его соответствующим критерию "существенные отличия".

На фиг.1 представлен основной вид лесного комбайна; на фиг.2 - вид сверху в рабочем и транспортном ( показан штриховыми линиями) положениях; на фиг.3 - узел 1 на фиг.1; на фиг.3а - узел 2 (вид В) на фиг.3; на фиг.4 - ленточный механизм, вид А на фиг.1; на фиг.5 - разрез Г-Г на фиг.4; на фиг.5а - вид Д разреза Г-Г на фиг.5; на фиг.6 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.7 - узел 3 по фиг.6 в разрезе.

Лесной комбайн содержит базовую платформу 1 с движителем 2, аутригерами 3, дополнительной телескопической поворотной стрелой 4 с захватом и опорным, эксцентрично установленным колесом 5; поворотную платформу 6 с установленными на ней накопительным контейнером 8 с шаровым шарниром 7 и гидроцилиндрами 9, основной телескопической стрелой 10, содержащей телескопическую стойку 11 с гидроцилиндром 12 и опорным эксцентричным колесом 13, в верхней части стойки 11 посредством моментного двигателя 14 смонтирована сучкорезная головка 15 с гидроцилиндром 16, а на нижней части стойки 11 установлен захват 17 с базирующим рычагом 18, зажимным рычагом 19. На телескопической стойке 11 смонтирован пильный механизм 20 с приводом, обеспечивающим возможность перемещения пильного механизма 20 в направлении, параллельном продольным осям стойки 11 и ствола 21.

Сучкорезная головка 15 содержит общеизвестные элементы - сучкорезные ножи и подающие вальцы, а механизм базирования и удержания сортиментов и пиломатериалов (узел 1 на фиг.3) установлен в нижней части сучкорезной головки 15 на одной оси с сучкорезными ножами и подающими вальцами и содержит базирующий рычаг 22, прижимной гидроцилиндр 23 с роликом 24 и упором 25, подпружиненную опору 26 ролика 24, ограничитель 27.

Пильный механизм 20 установлен на опоре 28 с приводом его перемещения в плоскости поперечного пропила (среза) ствола и содержит зубчатую рейку 29, зубчатое колесо 30, двигатель 31; ленточное полотно с двумя режущими кромками (для продольной и поперечной распиловки) 32 и приводным шкивом 33, натяжными шкивами с устройствами натяжения 34, двигателем 35 привода шкива 33; устройство изменения ориентации и удержания ленточного полотна 32, содержащего шаговый двигатель 36, систему валов с коническими передачами 37, поворотные валы 38 с установленными на них удерживающе-ориентирующими роликами 39 и упорными роликами 40. Кроме того, на опоре 28 пильного механизма установлены удерживающие подпружиненные ролики 41 и 42.

Лесной комбайн работает следующим образом.

Прибытие на лесосеку и перебазировка с лесосеки на лесосеку осуществляется в транспортном положении, показанном на фиг.2 штриховыми линиями. Движение комбайна в транспортном положении производится посредством привода движителя 2, а устойчивость при движении обеспечивается опорными колесами 5 дополнительной стрелы 4 и 13 основной стрелы 10 и стойки 11. Транспортное положение опорного колеса 5 обеспечивается посредством перевода захвата стрелы 4 в транспортное положение по стрелке Е (фиг.1) и опусканием стрелы 4 в позицию, представленную на фиг.2 штриховой линией. Транспортное положение опорного колеса 13 обеспечивается посредством перевода телескопической стойки 11 гидроцилиндром 12 в транспортное положение по стрелке Ж (фиг.1), перемещением пильного механизма 20 к сучкорезной головке 15, складыванием телескопической стойки 11 и опусканием стрелы 10 в позицию, представленную на фиг.2 штриховой линией. Перевод лесного комбайна в рабочее (технологическое) положение из транспортного производится в обратной последовательности.

В режиме обработки стоящих деревьев лесной комбайн работает следующим образом.

Стрела 4 с захватом обеспечивает удержание и устойчивость комбайна при выполнении технологических операций посредством захвата какого-либо рядом расположенного дерева. Дополнительную устойчивость обеспечивают аутригеры 3. Телескопическая стойка 11 посредством поворотной платформы 6, телескопической стрелы 10, гидроцилиндра 12 наводится на дерево, подлежащее обработке. При этом пильный механизм 20 наводится за пределами сучковой зоны ствола в нерабочем положении, когда ленточное полотно 32 выведено за пределы образующей ствола, а сучкорезная головка 15 посредством телескопической стойки 11 наводится под границу сучковой зоны и ствол захватывается ножами и подающими вальцами совместно с механизмом базирования и удержания сортиментов и пиломатериалов при плавающем положении цилиндра 23, ролика 24 с упором 25 (позиция III на фиг.1). Опора 28 пильного механизма контактирует с образующей ствола посредством удерживающих роликов 41 и 42, а захват 17 охватывает ствол базирующим рычагом 18 и зажимным рычагом 19, который находится в разжатом состоянии. Далее посредством подающих вальцов сучкорезной головки 15 и выдвижения телескопической стойки 11 осуществляется обрезка сучьев при движении сучкорезной головки 15 вверх по стволу, с одновременной оценкой размерных характеристик ствола. По достижении вершинной части ствола производится обрезка вершин в следующей последовательности. Укладочная головка 15 удерживает вершину выше плоскости реза сучкорезными ножами и подающими вальцами. Ниже линии реза удержание производится механизмом базирования и удержания, выдвиганием гидроцилиндра 23 и поджатием ролика 24 к стволу 21 с одновременным базированием верхней части телескопической стойки 11 и пильного механизма относительно верхней части ствола. Базирование и удержание нижней части телескопической стойки 11 относительно ствола производится выдвижением зажимного рычага 19 и ориентацией захвата 17 относительно базирующего рычага 18, который установлен в одной вертикальной плоскости с базирующим рычагом 22 с учетом среднего сбега обрабатываемых стволов древостоя. Далее пильный механизм по телескопической стойке подводится к месту поперечного реза, включается двигатель 35 привода шкива 33 и ленточному полотну 32 придается рабочее движение резания. Посредством шагового двигателя 36, системы валов 37, поворотного вала 38 с удерживающе-ориентирующими роликами 39 и опорными роликами 40 устанавливается своей плоскостью параллельно оси ствола 21, а зубчатой кромкой К (фиг.7), имеющей профиль зуба для продольной распиловки, в направлении, перпендикулярном плоскости поперечного среза ствола профиль зуба для продольной распиловки, в направлении, перпендикулярном плоскости поперечного среза ствола. Далее пильный механизм 20 с опорой 28 перемещается в направлении сучкорезной головки 15, посредством удерживающего ролика с упором 41 сдвигает вверх ролик 24, взаимодействуя с упором 25 и сжимая пружину 26 (гидроцилиндр 23 в этом момент переводится в плавающее положение). Подпружиненный ролик 41 с целью исключения выхода на плоскость реза совместно с роликом 24 в крайнем верхнем положении удерживается ограничителем 27, а ленточное полотно получает возможность поперечного перемещения относительно плоскости среза ствола в пространстве между ограничителем 27 и плоскостью среза ствола 21. Поперечным перемещением относительно опоры 28 посредством зубчатой рейки 29, зубчатого колеса 30, двигателя 31 ленточное полотно выводится в необходимое положение, определяемое толщиной выпиливаемого пиломатериала и под воздействием собственной массы начинает движение вниз по стволу, осуществляя продольное пиление. По достижении необходимой длины выпиливаемого пиломатериала, пильный механизм 20 с опорой 28 возвращается до плоскости верхнего поперечного реза, при этом процедура выхода ленточного полотна аналогична описанной выше для удерживающих роликов 41, 24, с тем отличием, что при наличии хотя бы одного продольного реза (с одной доски или горбыля) ролик 42 начинает выполнять функции предотвращения развала выпиленных пиломатериалов, но не отделенных по длине в нижней своей части от ствола, посредством прижима его в направлении базирующего рычага 22. И далее процесс продольного пиления циклично продолжается. По окончании продольной распиловки, т.е. выполнении необходимого числа пропилов, пильный механизм 20 на опоре 28 опускается по телескопической стойке 11 на заданную длину пиломатериала от плоскости верхнего реза. Сучкорезная головка перемещается вниз от плоскости верхнего реза до захвата горбыля и зажимает пиломатериал ножами, подающими вальцами и механизмом удержания сортиментов, включающим гидроцилиндр 23 с роликом 24, базирующий рычаг 22. Ленточное полотно 32, шаговый двигатель 36, валы 37, поворотный вал 38 с удерживающе-ориентирующими роликами 39 и опорными роликами 40 приводится в состояние поперечного пиления зубчатой кромкой И. Надвиганием пильного механизма производится отпиливание полученных пиломатериалов (отделение их от ствола). Полученные пиломатериалы головкой 15 поворотом моментального двигателя 14 по стрелке Л (фиг.2) и наклоном гидроцилиндром по стрелке М (фиг.1), ориентируются по направляющим стрелы 10 и опускаются в контейнер 8, установленный в положении 11, показанном на фиг.1 штриховой линией. Далее цикл обработки ствола продолжается до достижения поверхности земли, т.е. до уровня среза пня.

После переработки ствола накопленные пиломатериалы в контейнере 8 пакетируются посредством выравнивания торцов под действием сил гравитации при приведении контейнера 8 гидроцилиндрами 9 в положение 1 (фиг.1), обвязываются и выгружаются наклоном контейнера либо в транспортное средство, либо на грунт.

Перемещение лесного комбайна от дерева к дереву реализуется движителем 2, дополнительной стрелой 4 и телескопической стрелой 10 способом последовательного перехвата дополнительной стрелы 4 и стрелы 10, а также включением привода движителя 2 в соответствующие моменты времени.

Повышение производительности лесного комбайна обеспечивается сокращением времени цикла при использовании сучкорезной головки с моментным двигателем и накопительного контейнера, исключающих операцию укладки отпиленных сортиментов или пиломатериалов на землю. Ожидаемая величина снижения времени цикла 1,5-1,8 раза. Снижение энергоемкости обеспечивается исключением энергетических затрат на укладку лесоматериалов и исключением последующей транспортировки доли отходов, получающихся в процессе распиловки круглых лесоматериалов на пиломатериал. При достигнутом уровне технологии лесопиления эта доля составляет приблизительно 40% от первоначального объема распиливаемого круглого лесоматериала. Отходы лесопиления (кусковые, опил и пр.) остаются у пня стоящего дерева, переработанного на лесоматериал.

Повышение устойчивости при перебазировании лесного комбайна с лесосеки на лесосеку, а также при переездах участков лесосеки, не содержащих деревьев, обеспечивается увеличением опорной площадки за счет транспортных положений дополнительной и основной стрел и телескопической стойки с опорными, эксцентрично установленными колесами.

Источники информации:
1. А.С. СССР 529817, кл. МКИ А 01 G 23/08.

2. Селиванов Н.Ф., Занегин Л.А. Снизить издержки на лесосечных работах // Журнал "Лесная промышленность", 3, 1999 г., с.13-14.

3. Селиванов Н.Ф., Занегин Л.А. Безотходная технология лесозаготовок // Журнал "Лесная промышленность", 4, 1999 г., с.18-19.

Изобретение относится к лесозаготовкам и может быть использовано для переработки стоящих деревьев на сортименты и пиломатериалы. На базовой платформе комбайна установлена дополнительная поворотная стрела с захватом и опорным эксцентрично установленным на тыльной стороне захвата колесом. Основная и дополнительная стрелы выполнены телескопическими. Поворотная платформа основной стрелы имеет установленный на ней с возможностью поворота в вертикальной плоскости контейнер, а основная стрела - поворотную телескопическую стойку, в верхней части которой смонтирована сучкорезная головка с возможностью наклона и вращения относительно вертикальной оси, в нижней части - захват с базирующим рычагом и опорным эксцентрично установленным на тыльной стороне стойки колесом. Между сучкорезной головкой и захватом с базирующим рычагом с возможностью перемещения вдоль оси стойки смонтирован установленный на опоре пильный механизм. Это позволит повысить производительность и устойчивость комбайна, снизить его энергоемкость. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Лесной комбайн для переработки стоящих деревьев на сортименты, содержащий базовую платформу с движителем, поворотную платформу со стрелой, сучкорезную головку, пильный механизм, отличающийся тем, что на базовой платформе установлена дополнительная поворотная стрела с захватом и опорным эксцентрично установленным на тыльной стороне захвата колесом, причем основная и дополнительная стрелы выполнены телескопическими, поворотная платформа основной стрелы имеет установленный на ней с возможностью поворота в вертикальной плоскости контейнер, а основная стрела - поворотную телескопическую стойку, в верхней части которой смонтирована сучкорезная головка с возможностью наклона и вращения относительно вертикальной оси, в нижней части - захват с базирующим рычагом и опорным, эксцентрично установленным на тыльной стороне стойки колесом, а между сучкорезной головкой и захватом с базирующим рычагом с возможностью перемещения вдоль оси стойки смонтирован установленный на опоре пильный механизм. 2. Лесной комбайн по п. 1, отличающийся тем, что пильный механизм имеет ленточное полотно, которое выполнено с двумя режущими кромками различного профиля режущих зубьев, привод перемещения по опоре в виде зубчатой рейки и зубчатого колеса для поперечного перемещения полотна в плоскости пропила и устройство изменения ориентации и удержания ленточного полотна, включающее шаговый двигатель, систему валов с коническими передачами и поворотные валы с установленными на них удерживающе-ориентирующими и упорными роликами, кроме того, на опоре пильного механизма установлены выше и ниже ленточного полотна удерживающие подпружиненные ролики. 3. Лесной комбайн по п. 1, отличающийся тем, что сучкорезная головка содержит механизм базирования и удержания сортиментов и пиломатериалов, установленный в нижней части сучкорезной головки и снабженный базирующим рычагом, прижимным гидроцилиндром с роликом и подпружиненной опорой ролика, а также ограничителем. 4. Лесной комбайн по п. 3, отличающийся тем, что базирующие рычаги на сучкорезной головке и захвате нижней части телескопической стойки расположены на равных расстояниях от продольной оси стойки.