Результат интеллектуальной деятельности: Корчеватель

Изобретение относится к лесохозяйственному машиностроению, в частности к корчевателям как непрерывного действия для корчевания пней, расположенных параллельными рядами (лесные культуры, полезащитные лесные полосы и другие им подобные насаждения), так и позиционного действия, применяемым для корчевания пней при хаотичном их расположении на вырубках и гарях естественных лесов.

Известен корчеватель, содержащий несущую раму, механизм навески, опорные колёса, подрезающую скобу, стойки которых состоят из нижних и верхних рычагов, соединённых с рамой шарнирно, подрезающий нож, подъёмники, дополнительную раму, шарнирно соединённую с несущей рамой и управляемую выносным гидроцилиндром, ротор с билами и гидромотором. Поворот подрезающей скобы на шарнирах осуществляется посредством гидроцилиндров, установленных между рамой и верхними рычагами стоек скобы, упирающимися в упоры. [Патент № RU 2 537 558 C1 A01G 23/06 - прототип]

Недостаток принятого прототипа заключается в том, что при поступательном движении агрегата, заданной ширине захвата и глубине подрезающего ножа во время встречи с корнями большого диаметра и мощными корневыми лапами, силы тяги агрегата для преодоления сопротивления грунта и резания корневой системы недостаточно, что приводит к буксованию движителей. При этом тракторист-оператор принудительно останавливает агрегат и с помощью гидроцилиндров подрезающей скобой выкорчёвывает пень, что приводит к увеличению числа переключений органов управления и, как следствие, к повышенному износу сопряжений механизмов переключения, снижению эксплуатационной надёжности, увеличению времени корчевания, отрицательно влияющего на производительность агрегата, также приводит к повышенной утомляемости тракториста-оператора, провоцирующей профессиональные заболевания, а на переходных режимах работы двигателя, к увеличению расхода топлива и эксплуатационных затрат.

Таким образом, снижается производительность агрегата из-за увеличения времени корчевания пня, а вынужденная остановка машинно-тракторного агрегата приводит к повышению числа манипуляций гидроуправляемыми стойками подрезающей скобы и, как следствие, к преждевременному износу механизмов машинно-тракторного агрегата, снижению его эксплуатационной надёжности, возрастанию расхода топлива и эксплуатационных затрат.

Технический результат – повышение производительности и эксплуатационной надёжности корчевателя.

Техническая задача – повышение производительности и эксплуатационной надёжности корчевателя за счёт вибрационного разрушения структуры почвы и корневой системы пня при обеспечении безостановочного непрерывного процесса корчевания.

Решение технической задачи заключается в том, что корчеватель, включающий несущую раму, механизм навески, опорные колёса, подрезающую скобу, дополнительную раму с ротором, гидромеханизмы управления дополнительной рамой, стойки подрезающей U-образной скобы соединённые с несущей рамой шарнирно и выполненные в виде двуплечих гидроуправляемых рычагов, кроме того верхние и нижние плечи рычагов стоек соединены между собой шлицевыми ступицами, неподвижно установленными на шлицевых концах осей, зафиксированных от осевого смещения с обеих сторон упорными шайбами и резьбовым соединением, при этом оси свободно проворачиваются в шарнирах, запрессованных в расточках несущей рамы, шарниры выполнены в виде блоков, состоящих из двух втулок – внутренней, выполненной из износостойкой стали, и наружной, выполненной из эластичного материала, неподвижно закреплённых на стальных втулках блоков предназначенных для поглощения энергии циклических знакопеременных нагрузок, передаваемых на несущую раму от вибратора дополнительно установленного на трапециевидной траверсе, соединяющей неподвижно между собой нижние плечи рычагов стоек подрезающей скобы.

Сущность изобретения заключается в том, что в корчевателе шарниры, соединяющие гидроуправляемые двуплечие рычаги с рамой, выполнены в виде блоков состоящих из двух втулок - внутренней из износостойкой стали и наружной из эластичного материала, например резины, неподвижно закреплённой на наружной поверхности стальной втулке. Наружная поверхность эластичных втулок блоков шарниров запрессована в расточке несущей рамы, при этом шарниры предназначены для поглощения передаваемой на раму энергии циклических знакопеременных нагрузок от вибратора дополнительно установленного на трапециевидной траверсе, соединяющей неподвижно между собой нижние плечи рычагов стоек подрезающей скобы. Вибратор способствует усилению интенсивности крошения структуры почвы и резания корневой системы пня, и, как следствие, снижению тягового сопротивления движению агрегата и безостановочному непрерывному процессу корчевания пней. При этом плечи рычагов стоек подрезающей скобы между собой соединены шлицевыми ступицами неподвижно установленными на шлицевых концах осей, свободно проворачивающихся в шарнирах, которые от осевого смещения зафиксированы с двух сторон упорными шайбами и резьбовым соединением.

Таким образом, за счёт принудительного колебания ножа подрезающей скобы от вибратора, установленного на траверсе, соединяющей неподвижно между собой нижние плечи рычагов стоек подрезающей скобы, усиливается разрушение структуры почвы и резание корневой лапы и центрального корня пня, что способствует снижению тягового сопротивления агрегата, исключающего буксование движителей и остановку корчевателя, обеспечивается непрерывный безостановочный процесс корчевания пней и повышение производительности корчевателя. При этом, в результате безостановочного непрерывного процесса корчевания пней, исключается манипуляция гидроуправляемыми стойками подрезающей скобы, и, как следствие, обеспечивается снижение расхода топлива, эксплуатационных затрат и преждевременного износа механизмов машинно-тракторного агрегата.

Заявляемое изобретение поясняется графическим материалом:

- на фиг. 1 схематично представлен корчеватель (вид сбоку);

- на фиг. 2 схематично представлен корчеватель (вид сверху);

- на фиг. 3 представлен вид А установки вибратора на траверсу соединяющую неподвижно нижние рычаги стоек подрезающей скобы корчевателя;

- на фиг. 4 представлено сечение В-В установки блоков эластичных шарниров двуплечих рычагов стоек подрезающей скобы на несущей раме.

Корчеватель содержит несущую раму 1, на которой размещены навеска 2, опорные колёса 3, упоры 4, стойки 5 подрезающей скобы 6, управляемая выносным гидроцилиндром 7 дополнительная рама 8 с ротором 9, шарниры 10 с осями 11 для установки стоек 5 подрезающей скобы 6 на несущей раме 1 и вибратор12.

Навеска 2 несущей рамы 1 корчевателя трехточечная, с двумя нижними шарнирами 13, симметрично расположенными относительно продольной оси несущей рамы 1 и одного верхнего шарнира 14, установленного на опоре 15 расположенного неподвижно перпендикулярно продольной оси несущей рамы 1. Шарниры 13 и 14 предназначены для соединения с нижними и верхней тягами навесного устройства трактора, соответственно.

Опорные колёса 3, регулируемые по высоте посредством винтовых пар, расположены с двух сторон несущей рамы 1 и предназначены для установки подрезающей скобы 6 на заданную глубину подрезания пня.

Упоры 4 неподвижно закреплены на несущей раме 1 с двух сторон относительно её продольной оси напротив каждой из стоек 5 подрезающей скобы 6 и предназначены для ограничения перемещения стоек 5 подрезающей скобы 6 в заднем (1) положении угла вхождения подрезающей скобы 6 в почву.

Стойки 5 симметрично расположенные вдоль оси корчевателя выполнены в виде двуплечих рычагов 16 верхних и 17 нижних, объединённых между собой шлицевыми ступицами 18 неподвижно установленными на осях 11 с возможностью вращения в эластичных шарнирах 10, запрессованных в расточках несущей рамы 1. Верхние рычаги 16, шарнирно соединённые с гидроцилиндрами 19, осуществляют поворот стоек 5 в заднее положение (1) до упоров 4 на заданный угол вхождения скобы 6 в почву, а нижние рычаги 17 неподвижно закреплённые на боковых стенках подрезающей скобы 6, обеспечивают возможность перемещение скобы 6 в переднее положение (11), которое ограничивается полным ходом штоков гидроцилиндров 19.

Подрезающая U-образная скоба 6 предназначена для подрезания корневой системы пня в горизонтальной и в вертикальной плоскостях, на передней горизонтальной поверхности которой закреплён подрезающий нож 20, а с противоположной стороны скобы 6 закреплён подъёмник 21, выполненный в виде направляющих спиц для транспортировки на ротор 9 срезанного пня и окончательной очистки от почвы, причём вертикальная правая и левая стенки подрезающей скобы 6 заточены, как режущий элемент.

Гидроцилиндр 7 через шарниры 22 и 23 соединён с несущей 1 и дополнительной 8 рамами, соответственно, и предназначен для подъёма и опускания дополнительной рамы 8, которая качается на шарнире 24 опоры 25, расположенной неподвижно перпендикулярно оси несущей рамы 1 на расстоянии от гидроцилиндра 7, обеспечивающим подъём в транспортное положение массы дополнительной рамы 8 с ротором 9.

Дополнительная рама 8 представляет собой двуплечий рычаг вилообразной формы, короткое плечо которого выполнено в виде балки 26, соединённой шарниром 23 с головкой штока гидроцилиндра 7 и шарниром 24 стойки 25, Длинное плечо дополнительной рамы 8 выполнено в виде двух параллельно расположенных вдоль корчевателя брусьев 27, с размещённым между ними ротором 9, причём брусья 27 между собой и балкой 26 соединены неподвижно лонжеронами 28 таким образом, чтобы в опущенном положении дополнительной рамы 8 вибратор 12 свободно проходил между лонжеронам 28.

Ротор 9 предназначен для окончательной очистки пней от почвы с помощью бил 29, неподвижно закреплённых на цилиндрической поверхности ротора 9. привод которого осуществляется от гидромотора 30.

Шарниры 10, неподвижно запрессованные в расточках несущей рамы 1, выполнены в виде блоков и предназначены для установки в них осей 11, на которых неподвижно установлены шлицевые ступицы 18 стоек 5 подрезающей скобы 6, а также для поглощения энергии циклических знакопеременных нагрузок, передаваемых от вибратора 12 на несущую раму 1, что исключает образование концентраторов напряжений и микротрещин в элементах несущей рамы 1 и последующее её разрушение. Блоки шарниров 10 состоят из внутренних металлических втулок 31 и наружных втулок 32, выполненных из эластичного материала (например, из резины), Эластичные втулки 32 неподвижно установлены на наружной поверхности втулок 31.

Оси 11 предназначены для установки на них стоек 5 подрезающей скобы 6. Причём, с одной стороны оси 11 гладкие, свободно проворачивающиеся в отверстиях металлических втулок 31 блоков шарниров 10, а с другого конца нарезаны шлицы 33, на которые неподвижно надеваются шлицевые ступицы 18 стоек 5. От осевого смещения оси 11 зафиксированы с двух сторон шайбами 34 и резьбовым соединением 35.

Вибратор 12 обеспечивает вынужденные колебания подрезающей скобы 6, которые усиливают крошение структуры почвы в зоне корневой системы пня и резания подрезающим ножом 20 корневой системы пня.

Вибратор 12 устанавливается на верхней полке траверсы 36, выполненной в виде трапеции, неподвижно закреплённой между нижними правым и левым рычагами 17 стоек 5 подрезающей скобы 6, при этом трапециевидная форма траверсы 36 обеспечивает свободное прохождение пня на подъёмник 21 подрезающей скобы.

Работа корчевателя. При поступательном движении агрегата подрезающий нож 20 заглубляется на заданную глубину, регулируемую опорными колёсами 3, при этом производится подрезание в горизонтальном и вертикальном направлениях слоя почвы и корней пней в пределах ширины захвата подрезающей скобы 6 за счёт силы тяги трактора, При встрече подрезающего ножа 20 с мощными корневыми лапами (дуб, клён и др.) или центральным корнем большого диаметра (осина, сосна и др.) тяговое сопротивление движению машинно-тракторного агрегата возрастает и тракторист-оператор без остановки агрегата включает вибратор 12 и гидроцилиндрами 19 производит поворот верхних рычагов 16 стоек 5 подрезающей скобы 6 назад, а нижние рычаги 17 вместе с подрезающим ножом 20 вперёд, то есть из первого (1) во второе (11) положение (показано на фиг. 1). При этом подрезающий нож 20 занимает горизонтальное положение, что обеспечивает снижение сопротивления передаваемого на подрезающую скобу 6 слоем почвы, а принудительная вибрация подрезающего ножа 20 и подрезающей скобы 6 способствует интенсивному крошению слоя почвы и подрезанию крупных корней пня, снижая сопротивление движению агрегата, исключающего буксование движителей и остановку трактора, что способствует непрерывному безостановочному движению машинно-тракторного агрегата. После чего гидроцилиндрами 19 верхние рычаги 16 переводятся до упора 4, возвращая подрезающую скобу 6 из переднего (11) в заднее (1) положение угла вхождения подрезающей скобы 6 в почву. Такое положение подрезающей скобы 6 при движении агрегата до очередного пня обеспечивает усиление крошения слоя почвы необходимого для улучшения аэрации почвы при очередной лесопосадке.

После подрезания корневой системы подрезающим ножом 20 пень транспортируется по поверхности подрезающей скобы 6 на подъёмник 21, где почва частично оделяется от пня и через спицы подъёмника 21 просыпается на поверхность почвы, а окончательная очитка пня осуществляется билами 29 ротора 9, приводимого в движение гидромотором 30. Очищенный от почвы пень выбрасывается на поверхность почвы или в прицепную тележку, а в случае одновременного дробления пней в прицепную дробилку. При удалении очередного пня процедура корчевания повторяется. Завершив корчевание пней в заданном ряду лесопосадки, машинно-тракторный агрегат переводят в следующий ряд и технология корчевания повторяется.

При позиционном корчевании пней хаотично расположенных на вырубках и гарях естественных лесов агрегат устанавливают над пнём и опускают корчеватель на поверхность почвы, Опорными колёсами 9 и гидроцилиндрами 19 устанавливается глубина и угол вхождения в почву подрезающего ножа 20 подрезающей скобы 6 в заднее положение (1), затем включают вибратор 12, обеспечивающий принудительное колебание подрезающего ножа 20 и подрезающей скобы 6 и, как следствие, интенсивное крошение слоя почвы и подрезание крупных корней пня, после чего гидроцилиндрами 19 переводят скобу 6 в переднее положение (11), перемещая пень на ротор 9 в той же последовательности, как и при непрерывном корчевании. После удаления пня несущую раму 1 поднимают в транспортное положение и корчеватель транспортируют к следующему пню, после чего операция повторяется.

Таким образом, за счёт установки вибратора на траверсе неподвижно закреплённой на нижних рычагах стоек подрезающей скобы, увеличивается интенсивность крошения структуры пласта почвы в зоне корневой системы пня и ускоряется подрезание ножом и боковыми стенками подрезающей скобы корней пня, снижается сопротивление движению агрегата, исключается буксование движителей и остановка агрегата при корчевании пней лесных насаждений, расположенных параллельными рядами, тем самым обеспечивается непрерывное безостановочное движение машинно-тракторного агрегата, и, как следствие, повышение производительности корчевателя и эксплуатационной надёжности агрегата при одновременном снижении расхода топлива на переходных режимах работы двигателя машинно-тракторного агрегата и эксплуатационных затрат, что является новым техническим результатом заявляемого изобретения.