Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для бесчокерной трелевки леса

Изобретение относится к машинам, применяемым для трелевки леса в лесном хозяйстве.

Известно устройство для бесчокерной трелевки леса, содержащее захват с двумя челюстями и выносным гидроцилиндром, смонтированным на навесной системе трактора, включающей центральную и нижние тяги, управляемые основным гидроцилндром, штоковая полость которого сообщена с поршневой полостью выносного гидроцилиндра челюстного захвата посредством дополнительной гидролинии, снабженной обратным клапаном и управляемым запорным вентилем, причем центральная тяга соединена с кронштейном, закрепленным на раме захвата, а нижние тяги соединены с поперечной. Дополнительная гидролиния содержит второй запорный вентиль, синхронизированный с первым и гидроаккумулятором (патент РФ на полезную модель №93053, В60Р 3/40, опубл. 20.04.2010).

Недостатком устройства является отсутствие возможности рекуперации энергии от перемещений пачки хлыстов в вертикальной и горизонтальной плоскостях относительно трактора, чем снижается экономичность агрегата при трелевке леса.

Известно устройство для бесчокерной трелевки леса, включающее раму, захват с двумя челюстями и гидроцилиндром челюстного захвата, смонтированными на навесной системе трактора, включающей верхнюю и нижнюю тяги, управляемые гидроцилиндром навесного механизма трактора, захват посредством двухшарнирного звена связан с одним из концов двуплечего рычага, шарнирно закрепленного на раме, а между вторым свободным концом двуплечего рычага и рамой шарнирно установлен дополнительный гидроцилиндр, между рамой и двуплечим рычагом установлены пружины, фиксирующие двуплечий рычаг в нейтральном положении и обеспечивающие ему повороты из этого положения в обе стороны в продольно-вертикальной плоскости под воздействием знакопеременных нагрузок со стороны захвата; для предотвращения поломок пружин и гидроцилиндра в крайних положениях двуплечего рычага предусмотрены ограничительные шпильки (патент РФ на изобретение №2494608, A01G 23/00, В60Р 3/41, опубл. 10.10.2013).

Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает рекуперацию энергии колебаний трелюемой пачки в горизонтальной плоскости, а также энергии при опускании трелюемой пачки в заданное положение. Наличие двуплечего рычага и двухшарнирного звена затрудняет наведение захвата на пачку древесины, усложняет конструкцию и снижают ее надежность.

Наиболее близким по технической сущности решением, принятым за прототип, является устройство для бесчокерной трелевки леса, включающее раму, захват с двумя челюстями и гидроцилиндром челюстного захвата, смонтированными на навесной системе трактора, включающей верхнюю и нижнюю тяги, управляемые гидроцилиндром навесного механизма трактора, захват посредством шарнирных соединений связан с одним из концов двуплечего рычага, соединенного с рамой посредством шарового шарнира, с этим же концом двуплечего рычага и рамой шарнирно установлены дополнительные гидроцилиндры, между рамой и двуплечим рычагом установлены пружины, фиксирующие двуплечий рычаг в нейтральном положении, гидропривод устройства включает рекуперативную систему с гидроаккумулятором (патент РФ на изобретение №2579776, A01G 23/00, В60Р 3/41, опубл. 10.04.2016).

Недостатком прототипа является то, что при трелевке пачки древесины навеска трактора с захватом находятся в транспортном положении и при движении трактора по неровностям вырубки возникают значительные по величине вертикальное и горизонтальное колебания пачки древесины, что снижает надежность гидросистемы, устойчивость и управляемость трактора. Наличие шарового шарнира, имеющего три степени свободы, затрудняет наведение захвата на бревна при формировании трелюемой пачки.

Задачей изобретения является повышение надежности и производительности машинотракторного агрегата. Достигаемый технический результат - разгрузка гидросистемы и задней оси трактора при трелевке древесины, повышение устойчивости и управляемости трактора. Кроме того, улучшаются условия наведения захвата на пачку древесины, упрощается конструкция, что позволяет повысить производительность и надежность всего агрегата в тяжелых условиях лесных вырубок.

Для этого в устройстве для бесчокерной трелевки леса, содержащем раму, захват с двумя челюстями и гидроцилиндром челюстного захвата, смонтированными на навесной системе трактора, включающей верхнюю и нижнюю тяги, управляемые гидроцилиндром навесного механизма трактора, захват посредством шарнирных соединений связан с одним из концов двуплечего рычага, с этим же концом двуплечего рычага и рамой шарнирно установлены дополнительные гидроцилиндры, рекуперативную систему с гидроаккумулятором, согласно изобретению два дополнительных гидроцилиндра снабжены подпружиненными штоками и шарнирно установлены между поперечным брусом основной рамы и рамой захвата, третий дополнительный гидроцилиндр шарнирно установлен между прицепным устройством основной рамы и верхним концом двуплечего рычага, шарнирно закрепленным на поперечном брусе основной рамы, на нижнем конце двуплечего рычага шарнирно установлен опорный каток с возможностью его перемещения в продольно-вертикальной плоскости, поршневая полость первого дополнительного гидроцилиндра соединена гидролинией со штоковой полостью второго дополнительного гидроцилиндра, а штоковая полость первого дополнительного гидроцилиндра соединена гидролинией с поршневой полостью второго дополнительного гидроцилиндра, полости третьего дополнительного гидроцилиндра соединены с распределителем и, кроме того, соединены с гидроаккумулятором через обратные клапаны и управляемый гидровентиль.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема устройства для бесчокерной трелевки леса, вид сбоку, на фиг. 2 - то же, вид сверху, на фиг. 3 - гидравлическая схема устройства для бесчокерной трелевки леса.

Устройство для бесчокерной трелевки леса содержит основную раму 1 с прицепным устройством 2, двухчелюстной захват 3 с дополнительной рамой 4, соединенной вертикальным шарниром 5 с основной рамой 1, гидроцилиндр 6 двухчелюстного захвата 3, смонтированные на навесной системе трактора 7, включающей верхнюю 8 и нижние тяги 9, управляемые гидроцилиндром 10 навесного механизма трактора, два дополнительных гидроцилиндра 11 и 12 с подпружиненными штоками, шарнирно установленные между поперечным брусом основной рамы 1 и дополнительной рамой 4 двухчелюстного захвата 3, поршневая полость дополнительного гидроцилиндра 11 соединена гидролинией 13 со штоковой полостью дополнительного гидроцилиндра 12, а штоковая полость дополнительного гидроцилиндра 11 соединена гидролинией 14 с поршневой полостью дополнительного гидроцилиндра 12, двуплечий рычаг 15, шарнирно закрепленный на поперечном брусе основной рамы 1 и соединенный верхним концом с дополнительным гидроцилиндром 16, а нижним концом соединен с опорным катком 17, полости дополнительного гидроцилиндра 16 соединены с распределителем 18 и, кроме того, соединены напорной гидролинией 19 с гидроаккумулятором 20 через управляемый гидровентиль 21, причем все полости дополнительных гидроцилиндров 11, 12 и 16 при повышении в них давления рабочей жидкости выше давления первоначальной зарядки гидроаккумулятора 20 соединяются напорной гидролинией 19 через обратные клапаны 22, 23, 24 и 25 с гидроаккумулятором 20, а при понижении в них давления рабочей жидкости ниже атмосферного соединяются через обратные клапаны 26, 27, 28 и 29 сливной гидролинией 30 с гидробаком 31.

Насосно-аккумуляторный узел 32 включает насос 33, гидробак 31, фильтр 34, распределитель 18, обратный клапан 35, гидроаккумулятор 20 и разгрузочно-автоматический клапана 36, который в свою очередь включает в себя обратный 37, разгрузочный 38 и предохранительный 39 клапаны.

Устройство работает следующим образом. Трактор 7 с поднятым захватом 3 с раскрытыми челюстями задним ходом перемещается в положение, при котором захват 3 находится над комлевой частью срезанных деревьев. Для обеспечения устойчивого положения захвата 3 относительно продольной оси трактора 7 при его холостом ходе при подъезде к пачке срезанных деревьев штоки дополнительных гидроцилиндров 11 и 12 подпружинены. Затем с помощью одной из секций распределителя 18 включается основной гидроцилиндр 10 навесного механизма, и захват 3 опускается на срезанные деревья и прижимает их к земле. После этого с помощью другой секции распределителя 18 включается гидроцилиндр 6 захвата 3, челюсти которого сжимают комли деревьев с боков, формируя пачку. Далее включается гидроцилиндр 16 при закрытом гидровентиле 21 и двуплечий рычаг 15 поворачивается вокруг шарнира, закрепленного на поперечном брусе рамы 1, против часовой стрелки, при этом каток 17 опускается до упора в поверхность почвы и поднимает комли бревен для их трелевки в полупогруженном положении, после чего распределитель 18 ставится в нейтральное положение. После этого оператор открывает гидровентиль 21, а основной гидроцилиндр 10 навесного механизма включает в плавающее положение, при котором опорный каток 17 в процессе трелевки пачки бревен копирует микронеровности поверхности почвы и при колебаниях захвата 3 в продольно-вертикальной плоскости двуплечий рычаг 15 воздействует на шток гидроцилиндра 16 и рабочая жидкость вытесняется из полостей гидроцилиндра 16 через обратные клапаны 23 и 24 и открытый гидровентиль 21 в напорную гидролинию 19, подзаряжая, таким образом, гидроаккумулятор 20. В это же время, за счет разрежения, противоположные полости гидроцилиндра 16 заполняются рабочей жидкостью из гидробака 31 через сливную гидролинию 30, обратные клапаны 28 и 29.

При колебаниях захвата 3 с пачкой бревен в горизонтальной плоскости подпружиненные штоки дополнительных гидроцилиндров 11 и 12, соединенных шарнирно с рамой 1 и рамой 4 захвата 3, совершают возвратно-поступательное движение, при этом рабочая жидкость вытесняется из полостей гидроцилиндров 11 и 12 через обратные клапаны 22 и 23 в напорную гидролинию 19, подзаряжая, таким образом, гидроаккумулятор 20. В это же время, за счет разрежения, противоположные полости гидроцилиндров 11 и 12 заполняются рабочей жидкостью из гидробака 31 через сливную гидролинию 30, обратные клапаны 26 и 27.

При доставке трелюемой пачки к месту разгрузки бревен жидкость от распределителя 18 подается в гидроцилиндр 6 захвата 3, который раскрывает свои челюсти и пачка бревен укладывается на поверхность почвы. После этого включается гидроцилиндр 10 навесного механизма на подъем и захват 3 поднимается в транспортное положение и трактор 7 отправляется за новой пачкой бревен. Перед набором новой пачки бревен рабочая жидкость от распределителя 18 подается в поршневую полость дополнительного гидроцилиндра 16 при закрытом гидровентиле 21 и двуплечий рычаг 15 поворачивается вокруг шарнира по часовой стрелке и поднимает опорный каток 17 в верхнее положение (на фиг. 1 каток в верхнем положении показан пунктирными линиями).

В процессе работы гидропривод трактора и устройства для бесчокерной трелевки леса защищен от превышения заданной величины давления при полностью заряженном гидроаккумуляторе 20 с помощью разгрузочного 38 и предохранительного 39 клапанов, при этом насос 33 работает вхолостую. В случае недостаточной заряженности гидроаккумулятора 20 и снижения в нем давления ниже допустимого насос 33 включается на полную нагрузку и подает жидкость через нормально открытый обратный клапан 37, подзаряжая гидроаккумулятор 20 и обеспечивая работу гидропривода.

Энергия из полностью заряженного гидроаккумулятора 20 возвращается в гидросистему для поджатия трелюемой пачки гидроцилиндром 6 захвата 3 при уменьшении сил обжатия пачки или для подъема трелюемой пачки гидроцилиндром 10 при самопроизвольном опускании пачки в процессе трелевки из-за утечек рабочей жидкости из гидросистемы, повышая тем самым производительность агрегата и снижая энергозатраты на привод насоса 33.