ЗАХВАТ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ Российский патент 2002 года по МПК A01G23/83 A01G23/95 

Настоящее изобретение касается конструкции захвата лесозаготовительной машины или комбайна, работающего в лесном массиве, используемого для валки леса, обрезки сучьев и нарезки стволов деревьев, и, в частности, для удержания ствола дерева.

Деревья, предназначенные для вырубки, обрезки сучьев и нарезки, сильно отличаются по диаметру, сучковатости и форме ствола, а диаметр одного ствола может быть около полуметра в нижней части ствола (комля) и лишь 5 см у его вершины. Устройство захвата такой машины, способное валить и обрезать сучья, должно быть относительно массивно, в то же время оно может легко повредить дерево при его повале. То же относится к устройству для обрезки сучьев. Кроме этого, к устройству обрезки сучьев также предъявляются высокие требования из-за разнообразия сучков, их толщины, формы основания и количества. Более того, лезвия, обрезающие сучки, должны быть адаптируемыми к изменениям толщины ствола дерева.

Данное изобретение представляет собой устройство, реализующее компенсационный способ выравнивания удерживающих нагрузок средств, подающих ствол дерева, и средств, обрезающих сучки, относительно ствола дерева, и обеспечения для этих устройств достаточной адаптивности при быстром изменении толщины ствола. В итоге это приводит к очевидному выигрышу как в использовании заявляемого устройства, так и в процессе его разработки.

Устройство захвата комбайна, закрепленное на стреле крана вездехода, состоит из средств, подающих ствол дерева, таких как катки, зафиксированные на основании захвата, и средств обрезки сучков в виде ножей. В состав устройства захвата также входят средства для поперечной резки, средство обмера дерева, включая привод, и управление указанных средств, обычно являющихся гидравлическими двигателями или цилиндрами и относящихся к ним устройств управления. Оборудование, относящееся к фиксации положения при повале деревьев, удалении сучьев и обработке не входит в данное описание изобретения.

Захват комбайна имеет два рабочих положения при использовании в лесу. Для повала деревьев захват приводят в вертикальное положение, предварительно захватывая ствол дерева с помощью подающих средств. Этими средствами могут быть ролики, цепи, переброшенные через два ролика (блока), или подобное. Сучкорезные средства также могут помогать фиксации ствола дерева. Фиксирующее усилие механизма обычно достигается гидравлическими цилиндрами. Подающее перемещение устройства подачи обычно достигается гидравлическими двигателями.

Для обрезки сучков и нарезки ствола в размер подающее устройство перемещает ствол от комля к кроне. Устройство захвата останавливают, когда отмерена определенная длина ствола, и ствол обрезают с помощью средств обрезки, размещенных на захвате. Так продолжается пока ствол не будет разрезан на приемлемые куски. В то же время, когда ствол движется через кольцо из сучкорезных лезвий, закрепленных в захвате, лезвия срезают сучки со ствола. Скорость перемещения ствола дерева очень высока, поэтому и подающие, и сучкорезные средства должны пропускать ствол дерева в соответствии с изменениями его диаметра и ровности.

В частности, когда скорость подачи ствола, то есть скорость, с которой перемещают дерево, высока, возникает проблема достижения достаточно быстрого управления давлением в гидравлических цилиндрах, чтобы избежать излишней нагрузки на средства подачи и обрезки сучьев. Это достигают путем использования клапанов контроля давления с высокой пропускной способностью и точным контролем в сочетании с системой соединительных трубопроводов повышенного диаметра. Также катки средств подачи должны быть снабжены толстым эластичным покрытием, например из резины.

Шведская публикация изобретения 467102 демонстрирует простейший вариант решения конструкции устройства захвата, использующего траковые цепи в транспортирующем механизме, их движения при фиксации и средства обрезки сучьев аналогичной конструкции и их лезвий, управляемых гидравлическими цилиндрами. Траковые цепи устройства подачи снабжены резиновыми элементами, которые демпфируют нагрузки, появляющиеся вследствие неровности ствола в сочетании с перемещениями системы катков. За исключением гидравлики, устройство обрезки сучьев не снабжено какими-либо демпфирующими элементами или устройствами.

Шведская публикация 469774 представляет устройство захвата, имеющее, по меньшей мере, два валика в подающем устройстве, сучкорезные ножи на обоих их концах, а также отдельный нож для обрезки сучков в верхней части ствола, способный отклоняться на некоторый угол в зависимости от длины ствола при помощи чашеобразной пружины. Сжимающие движения дальней пары сучкорезных ножей по отношению к направлению обрезки, обращенных к стволу, передают к передним ножам с помощью пружины вращения, поскольку сжимающие движения дальних ножей допустимы только в пределах, заданных гидравлическим цилиндром. Аналогичное сжимающее движение катков подающего устройства достигают гидравлическими цилиндрами при том, что внезапные изменения диаметра ствола регулируют в пределах, допускаемых схемой контроля, а также эластичными (резиновыми) покрытиями роликов.

Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение подающих и обрезающих сучки средств возможностью адаптивности действия, достигаемой механически, независимо от гидравлики, при появлении такой потребности. В то же время, подающие или сучкорезные средства обеспечивают достаточно сильный захват ствола дерева.

Указанный технический результат достигают использованием заявляемого захвата лесозаготовительной машины, закрепляемого с возможностью управления на стреле крана лесозаготовительной машины, предназначенной для перемещения по лесному массиву, и включающего раму, не менее одной пары средств захвата ствола, таких как сучкорезные средства и/или средства для подачи ствола дерева, а также устройство резки с возможностью управления и контроля, при том, что средства захвата ствола дерева, оснащенные силовым приводом, имеют упругую связь попарно друг с другом таким образом, что действие силового привода независимо передают через приводной рычаг и пружину вращения на качающийся рычаг пары средств захвата, подвижно размещенных на общей оси качания, обеспечивая качающееся движение средств захвата, при том, что концы упругого элемента пружины вращения закреплены на соответствующих поверхностях приводного и качающегося рычагов концентрически относительно их общей оси качания.

Кроме этого, пары между качающимся рычагом и рамой и между приводным рычагом и качающимся рычагом имеют возможность качания относительно общей оси.

Ось качания между приводным рычагом и качающимся рычагом отстоит на некотором расстоянии от оси качания между качающимся рычагом и рамой.

Упругий элемент пружины вращения размещен между смежными поверхностями элементов, охватывающих ось качания.

Приводной рычаг прикреплен к наружной втулке пружины вращения, которая состоит из двух раздельных втулок, концентричных в отношении оси качания, с размещением упругого материала между ними, а внутренняя втулка пружины вращения имеет крепление к качающемуся рычагу.

Приводной рычаг непосредственно жестко закреплен на оси и упруго связан с качающимся рычагом через пружину вращения.

По крайней мере две пары средств захвата ствола установлены на общих осях качания, приводные рычаги силового привода имеют жесткое крепление на их осях качения, а в каждой паре хотя бы одно из средств захвата, предпочтительно расположенных попарно по диагонали, имеют крепление на осях качания с помощью пружин вращения.

Изобретение основано на том, что приводной рычаг, передающий движение от силового привода (обычно гидравлического цилиндра) к качающемуся рычагу, закрепляют на оси качения средств подачи или обрезки сучьев или на отдельной оси в стороне от них с помощью пружины вращения. В соответствии с заявляемой конструкцией легко выполнить средства сжимания дерева с достаточно эффективной упругой связью попарно друг с другом для обеспечения достаточной адаптивности к неравномерности формы ствола дерева.

Заявляемый объем настоящего изобретения может быть также расширен за счет присоединения к одному силовому приводу более чем одной пары подающих или сучкорезных средств.

Преимущества изобретения очевидны. Поскольку средства, используемые как для подачи, так и для обрезки сучков, мгновенно упруго адаптируются к неровностям ствола дерева благодаря их механической конструкции, гидравлика может быть реализована обычными элементами, не отличающимися экстраординарной пропускной способностью. Более того, быстрая реакция подающего и сучкорезного устройств на неровности ствола дерева предотвращает передачу скачков используемых средств и крупных изменений их нагрузки, что может быть принято во внимание при изготовлении заявляемой конструкции. Поскольку сжимающее движение подающего устройства, катков или им подобного могут быть переданы аналогичным образом с помощью гибких пружин вращения, резиновое покрытие, используемое в катках для демпфирования, или резиновые ленты вокруг набора катков могут быть выполнены тоньше, что делает изготовление подающих средств менее дорогостоящим. Более того, конструкция становится легче.

Упругий элемент пружины вращения может при некоторой перегрузке деформироваться в направлении поверхностей, движущихся вместе с качающимся и приводным рычагами, там, где взаимные положения поверхностей в этом направлении могут изменяться. Поворотный и ведущий рычаги совершают качающиеся движения вокруг общей оси качания, а упругий элемент помещают между их смежными поверхностями. В нормальных эксплуатационных условиях упругий элемент остается неповрежденным, а взаимное положение смежных поверхностей не изменяется в направлении движения качания.

Далее изобретение описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи. Для ясности и упрощения на чертежах не показаны те устройства захвата, которые напрямую не относятся к данному изобретению. В соответствии с изобретением в конструкцию могут быть внесены несколько различных изменений.

Фиг. 1 показывает конструктивное исполнение захвата лесозаготовительного комбайна по ходу движения ствола дерева;
фиг.2 - разрез А-А, обозначенный на фиг.1;
фиг.3 демонстрирует устройства, входящие в заявляемую конструкцию захвата лесозаготовительного комбайна, для подачи ствола дерева при помощи подающих катков;
фиг.4, 5 демонстрируют альтернативное решение, показанному на фиг.3;
фиг. 6 - сечение пружины вращения в поперечном разрезе перпендикулярно оси качания;
фиг.7 - разрез Б-Б на фиг.6;
фиг. 8 показывает конструктивное исполнение, в котором в соответствии с изобретением заявляемую конструкцию используют для передачи сжимающего усилия для более чем одного обрезающего сучки средства.

На фиг. 1 показан упрощенный вид заявляемого изобретения. Показана пара сучкорезных ножей 1 и 2, установленных подвижно на осях 3, 3а к раме захвата 4, показанной схематично. К продолжению в виде рычага по другую сторону оси сучкорезного ножа 1, а именно к качающемуся рычагу 5, подвижно присоединен силовой привод 6, который в случае, показанном на чертеже, является гидравлическим цилиндром. Продолжение 5 первого ножа 1 пары подвижно соединено с цилиндром, поршень которого подвижно соединен с приводным рычагом 7, который, в свою очередь, соединен с помощью пружины вращения 18, которая более детально описана в комментариях к фиг.2, к качающемуся рычагу 5а второго сучкорезного ножа 2. Силовой привод 6 производит перемещение ножей 1, 2 пары сучкорезных ножей сжиманием ножей вокруг ствола дерева, расположенного в пространстве между ними. Поскольку приводной рычаг 7 связан со вторым ножом 2 через пружину вращения 18, ножи обладают, в зависимости от жесткости пружины вращения, адаптационной возможностью изменять свое положение при прохождении между ними ствола дерева в случае неравномерности его диаметра.

Фиг. 2 показывает сечение А-А, отмеченное на фиг.1. На чертеже опущена рама 4 устройства захвата, на которой установлена ось 3 для качания относительно рамки. Приводной рычаг 7 и качающийся рычаг 5а находятся в том же месте продольного направления оси 3а один внутри другого так, что приводной рычаг 7 расположен между проушинами качающегося рычага 5а. Перемещение, осуществляемое силовым приводом 6, передается через цапфу 8 к приводному рычагу 7, чье движение передается далее посредством шплинта 9 к пружине вращения 18, состоящей из двух втулок 10 и 11, расположенных внутри друг друга и подобной вкладышу детали 12 в пространстве между втулками, сделанной из упругого материала и закрепленной исключающим проскальзывание образом к обеим втулкам 10 и 11. От внутренней втулки 11 движение передается через шплинт 13 к оси 3а и к сучкорезному ножу 2, точнее к его качающемуся рычагу 5а, продолжением которого является нож 2. Если неровности ствола, движущегося между ножами 1 и 2, находятся в допустимых пределах, расстояние между ножами может гибко меняться до некоторого предела благодаря действию пружины вращения, в то время как силовой привод не задействован.

Фиг. 3 показывает соответствующее конструктивное решение, когда пружина вращения 18 используется совместно с подающими устройствами. Показан случай, когда устройство подачи состоит из подающих катков 14 и 15. Качающийся рычаг 16 одного из катков 15 подвижно закреплен на раме 4 посредством оси 3. Качающийся рычаг 17 другого катка 14, как показано на фиг.1 и 2, связан с приводным рычагом 7 с помощью пружины вращения. Силовой привод 6 прямо воздействует на качающийся рычаг 16 второго катка 15 и через приводной рычаг 7 на качающийся рычаг 17 через пружину вращения. Независимо от силового привода 6 расстояние между катками может гибко изменяться благодаря пружине вращения 18. Как показано на фиг.3, приводной рычаг 7 может быть продолжен в том же направлении, что и качающийся рычаг 17, и быть расположен внутри него.

Фиг.4 показывает подающие устройства 14 и 15, показанные также на фиг.3, где приводной рычаг 7 связан с поворотным рычагом подающего устройства также через пружину вращения, однако ось качания пружины вращения находится внутри рычага в стороне от настоящей оси качания рычага и рамы 4. Принцип функционирования и устройство качания пружины вращения могут быть аналогичными описанным выше. На правой стороне фиг. 4 качающийся рычаг 17 отклонился на угол α из-за работы пружины вращения.

Фиг. 5 показывает пружину вращения 18 в разрезе. Пространство 12 между концентрическими втулками 10 и 11 заполнено эластичным материалом, таким как резина либо подобным. Материал зафиксирован от проскальзывания между внутренней поверхностью втулки 10 и внешней поверхностью втулки 11. Шплинты 9 и 13 (показаны пунктирными линиями) предназначены для передачи движения пружине вращения и далее. Пружина вращения легко может быть выполнена другим способом, так, например для передачи момента втулка 11 и ось 3а могут быть скреплены между собой иначе или быть выполнены как единое целое, а движение будет передаваться с помощью особой конструкции оси, исключая действие и наличие шплинта 13.

Конструкция, показанная на фиг.6, является примером применения изобретения в случае, когда более чем одна пара сучкорезных ножей или подающих средств присоединены к единому силовому приводу. На фиг.6 сучкорезные ножи пар 1, 1a и 2, 2а сучкорезных ножей на каждой стороне посажены на оси 3 и 3а и соответственно закрепленны подвижно на раме (не показана на фиг.6). Оси 3 и 3а также снабжены ведущими рычагами 7 и 7а силового привода 6, закрепленные без проскальзывания, например, с помощью шплинтового соединения. Сучкорезные ножи закреплены на осях таким образом, что ножи 1 и 2а находятся в диагонально противоположных углах на осях 3 и 3а и закреплены без проскальзывания, например, с помощью шплинтового соединения, и ножи 1а и 2 фиксируются на осях через пружины вращения 18 как описано выше. Этот тип конструкции дает парам ножей те же преимущества, как в варианте, представленном на фиг. 1. Очевидно, что силовой привод 6 с его рычагом может быть легко размещен в любом месте на осях, поскольку движущиеся с рычагом 7 элементы расположены вокруг осей 3, 3а в виде длинных стержней, находящихся внутри пружины вращения 18. Для специалиста также очевидно, что аналогичная конструкция может быть применена и к средствам подачи, если устройство захвата снабжено двумя парами подающих средств или в случае, когда сучкорезные ножи и подающие средства механически соединены друг с другом.

Конструкции, показанные на чертежах, являются примерами выполнения заявляемого изобретения. И средства подачи, и сучкорезные средства могут быть выполнены попарно подвижными способом, описанным выше. Изобретение не ограничивает исполнение указанных приспособлений на раме устройства захвата, а также не конкретизирует точки, в которых указанные элементы с их осями будут расположены. Также в каждом из случаев может быть изменена конструкция рычагов.

Для крепления эластичного материала к втулкам может быть использована, например, вулканизация или склейка или фиксирующие поверхности могут быть такими, что эластичный материал не сможет перемещаться по поверхности втулки. Например, смежные поверхности, лежащие друг против друга, могут быть шероховатыми. Очевидно, что твердость и упругость материала пружины вращения определяет угол, на который повернется пружина вращения под воздействием силы. Также имеет значение толщина слоя материала: чем толще слой, тем больше пружинистость или упругость. С помощью этих двух факторов могут быть подобраны желаемые свойства пружины.

Для специалиста также очевидно, что в зависимости от использования эластичный материал пружины вращения может варьироваться по качеству и твердости. Кроме этого, толщина материала пружины вращения может изменяться и это может быть использовано для влияния на амплитуду отклонения при качании пружины вращения. Все эти факторы могут быть использованы для нахождения оптимальной пружинистости для каждого применения. Например, для средств подачи пружина вращения может быть более жесткой, чем для сучкорезных ножей.

Изобретение не ограничивается решением, показанным на фиг.5. Упругий элемент пружины вращения может быть также выполнен из другого материала, чем резиноподобный эластичный сплошной материал. Для примера, упругий элемент может быть выполнен в виде жесткой спиральной пружины, выполненной из стали и помещенной между втулками 10 и 11 таким образом, что один конец пружины крепится к втулке 10, а второй конец к втулке 11.

Сжимающее усилие на ствол дерева, создаваемое силовым приводом подающих и сучкорежущих средств, может быть контролируемым, например в случае, когда силовой привод реализован как гидравлический цилиндр, путем ограничения давления гидравлической жидкости, подаваемой к силовому приводу, подходящими ограничительными устройствами. Также возможно регулировать сжимающее усилие так, что пружина вращения будет иметь некоторую начальную подкрутку, составляющую часть полного закручивания пружины вращения. Следует иметь в виду, что пружина вращения может быть упругой в обоих направлениях.

Кроме этого, пружина вращения может быть закреплена на обоих концах пары качания, перемещаемой единым приводом 6, при этом достаточно снабдить пружиной вращения только одну ось, что упрощает конструкцию.

Изобретение может быть использовано для валки леса, обрезки сучьев, резки и захвата стволов деревьев. Захват лесозаготовительной машины предусматривает попарную связь средств подачи ствола и/или сучкорезных средств, обеспечивая этим передачу непосредственного действия силового привода на один из качающихся рычагов пары указанных средств через приводной рычаг с передачей встречного движущегося усилия на второй качающийся рычаг пары с использованием пружины вращения. Это позволит обеспечить достаточно сильный захват ствола дерева подающими или сучкорезными средствами. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Захват лесозаготовительной машины, закрепленный с возможностью управления на стреле крана лесозаготовительной машины, предназначенной для перемещения по лесному массиву, и включающий раму, не менее одной пары средств захвата ствола, таких как сучкорезные средства и/или средства для подачи ствола дерева, а также устройство резки с возможностью управления и контроля, причем средства захвата ствола дерева снабжены силовым приводом, имеют упругую связь в виде пружин вращения попарно друг с другом, отличающийся тем, что пружина вращения имеет упругий элемент, а приводной рычаг через пружину вращения соединен с одним из качающихся рычагов пары, причем приводной и качающийся рычаги имеют общую ось качания для обеспечения качающегося движения средств захвата, при этом упругий элемент пружины вращения закреплен на соответствующих поверхностях приводного и качающегося рычагов концентрично общей оси качания. 2. Захват лесозаготовительной машины по п. 1, отличающийся тем, что оси относительного качания качающегося рычага и рамы и приводного рычага и качающегося рычага совпадают. 3. Захват лесозаготовительной машины по п. 1, отличающийся тем, что имеет дополнительную ось качания, причем общая ось качания между приводным рычагом и качающимся рычагом расположена на расстоянии от дополнительной оси качания между качающимся рычагом и рамой. 4. Захват лесозаготовительной машины по п. 1, отличающийся тем, что упругий элемент пружины вращения расположен между смежными поверхностями элементов, охватывающих общую ось качания. 5. Захват лесозаготовительной машины по п. 4, отличающийся тем, что пружина вращения содержит наружную и внутреннюю втулки, которые расположены концентрично относительно общей оси качания, а упругий элемент расположен между втулками, причем приводной рычаг закреплен к наружной втулке, а качающийся рычаг - к внутренней втулке. 6. Захват лесозаготовительной машины по любому из пп. 1, 2, 4, отличающийся тем, что приводной рычаг имеет жесткое крепление с осью качания и упруго связан с качающимся рычагом через пружину вращения. 7. Захват лесозаготовительной машины по п. 6, отличающийся тем, что, по крайней мере, две пары средств захвата ствола установлены на общих осях качания и что приводные рычаги силового привода имеют жесткое крепление на их осях качания, а в каждой паре хотя бы одно из средств захвата предпочтительно расположенных по диагонали, имеют крепление на осях качания с помощью пружин вращения.