RU2164741C2

RU2164741C2 - Logging apparatus

Info

Publication number: RU2164741C2
Application number: RU99108507A
Authority: RU
Inventors: А.М. Лопатин
Original assignee: Марийский государственный технический университет
Priority date: 1999-04-21
Filing date: 1999-04-21
Publication date: 2001-04-10

Abstract

FIELD: forest industry. SUBSTANCE: apparatus has frame-hydraulic tank with hydraulic equipment parts and power plants, and self-contained remote control panel. Wheel pairs of apparatus used as device for moving along tree trunk are connected through pin to frame-hydraulic tank. EFFECT: reduced manufacture costs and decreased consumption of power for logging. 15 dwg

Description

Изобретение относится к заготовке древесины сортиментами и может использоваться в лесной промышленности. The invention relates to the harvesting of wood assortments and can be used in the forest industry.

Известен способ машинной заготовки древесины, включающий следующую последовательность операций-этапов:
1. Валка
2. Трелевка
3. Обрезка сучьев
4. Раскряжевка
(см. книгу: В.Г.Кочегаров, Ю.А.Бит, В.И.Меньшиков "Технология и машины лесосечных работ", Лесная пром-сть, Москва, 1990 г., с. 18-25). Недостатком этого способа является необходимость в комплексе специализированных машин, осуществляющих каждая свою технологическую операцию. Основной недостаток: высокая энергонасыщенность машин, значительная масса, обусловленная спецификой реализации технологической операции, состоящей в перемещении дерева относительно машины. Так, например, при осуществлении валки леса ЛП-19, либо другой аналогичной машиной, осуществляется укладка в пакет с подъемом и перемещением всей биомассы дерева относительно самой машины. Поэтому в рассматриваемом случае необходима значительная масса машины, позволяющая обеспечить устойчивость машины, а это приводит к необходимости иметь мощную энергосиловую установку. Масса машины также объясняется расстоянием от машины до дерева, над которым совершается технологическая операция. Аналогичные недостатки присущи и другим операциям: трелевке, обрезке сучьев, раскряжевке.A known method of machine harvesting of wood, comprising the following sequence of operations-steps:
1. Felling
2. Skidding
3. Pruning
4. Bucking
(see the book: V.G. Kochegarov, Yu.A. Bit, V.I. Menshikov "Technology and machines for logging operations", Lesnoy promst-st, Moscow, 1990, pp. 18-25). The disadvantage of this method is the need for a complex of specialized machines that carry out each of its technological operations. The main disadvantage: high energy saturation of the machines, significant weight due to the specifics of the implementation of the technological operation, consisting in moving the tree relative to the machine. So, for example, when carrying out felling LP-19, or by another similar machine, packing is carried out with lifting and moving all the biomass of the tree relative to the machine itself. Therefore, in this case, a significant mass of the machine is needed to ensure the stability of the machine, and this leads to the need to have a powerful power plant. The mass of the machine is also explained by the distance from the machine to the tree, over which the technological operation is performed. Similar disadvantages are inherent in other operations: skidding, pruning, cutting.

Известно устройство, работа которого обеспечивается следующей последовательностью этапов:
1. Валка
2. Обрезка сучьев
3. Раскряжевка
4. Трелевка-вывозка сортиментов
Эти операции осуществляются многофункциональным рабочим органом, прикрепленным к манипулятору какой-либо машины, и известны под названием "харвестер".A device is known whose operation is ensured by the following sequence of steps:
1. Felling
2. Pruning
3. Bucking
4. Skidding
These operations are carried out by a multifunctional working body attached to the manipulator of a machine, and are known as a "harvester".

В данном способе недостатки, присущие вышеописанному способу, частично решены. Валка осуществляется без подъема массы древесины, что значительно облегчает манипулятор и саму машину. А такие операции, как обрезка сучьев и раскряжевка, производятся путем перемещения массы дерева относительно машины. Это обстоятельство объясняет необходимость присущего харвестеру массы машины, так же она объяснима необходимостью перемещения и наведения рабочего органа с помощью манипулятора на дерево. In this method, the disadvantages inherent in the above method are partially resolved. Felling is carried out without raising the mass of wood, which greatly facilitates the manipulator and the machine itself. And operations such as cutting branches and bucking are performed by moving the mass of the tree relative to the machine. This circumstance explains the need for the mass of the machine inherent in the harvester, it is also explainable by the need to move and aim the working body with the help of a manipulator on a tree.

Известно устройство, многооперационная машина харвестер Локомо 919/750, состоящая из машины, манипулятора с прикрепленным к ней рабочим органом. Недостаток машины - значительная масса, необходимая для сохранения устойчивости при технологических перемещениях дерева и наведения рабочего органа на дерево при значительном вылете манипулятора. (см. Можаев Д.В., Илюшкин С.Н. Механизация лесозаготовок за рубежом М.: Лесная пром-сть 1988 г., с.236). A device is known, a multioperational harvester machine Lokomo 919/750, consisting of a machine, a manipulator with a working body attached to it. The disadvantage of the machine is the significant mass necessary to maintain stability during technological movements of the tree and guidance of the working body to the tree with a significant overhang of the manipulator. (see. Mozhaev D.V., Ilyushkin S.N. Mechanization of logging abroad M: Forest industry 1988, p.236).

Наиболее близким устройством является многооперационная машина Макери 34Т, состоящая из машины, короткой стрелы с прикрепленным к ней рабочим органом, состоящим из сучкорезных ножей, пильного механизма, протяжных вальцов. Недостатки, присущие Локомо 919/750, частично решены, машина имеет короткую стрелу, она подъезжает непосредственно к дереву, поэтому масса машины меньше Локомо 919/750, но остальные операции осуществляются перемещением дерева относительно машины, в связи с этим необходима значительная остаточная масса, являющаяся ее недостатком. The closest device is the multi-operational Makeri 34T machine, consisting of a machine, a short boom with a working body attached to it, consisting of delimbing knives, a saw mechanism, and long rollers. The disadvantages inherent in Lokomo 919/750 are partially resolved, the machine has a short boom, it drives directly to the tree, therefore the mass of the machine is less than Lokomo 919/750, but the rest of the operations are carried out by moving the tree relative to the machine, which requires a significant residual mass, which is her flaw.

Технический результат - снижение удельных материальных и энергетических затрат при заготовке древесины. Этот результат достигается тем, что колеса установлены на машине с возможностью трансформации и одновременно могут использоваться в качестве средства передвижения как по земле, так и по стволу дерева, машина имеет вес меньший средней массы дерева, обусловленной компактным размещением конструктивных элементов и дистанционной системой управления. Устройство для выполнения этой последовательности операций содержит раму, гидроаппаратуру, две пары колес, которые могут быть охвачены попарно гусеничной лентой, захватно-срезающее устройство (ЗСУ) с сучкорезными ножами и пильным механизмом, стрелу, двигатели, блок приема и управления. The technical result is the reduction of specific material and energy costs in the harvesting of wood. This result is achieved by the fact that the wheels are mounted on the machine with the possibility of transformation and at the same time can be used as a means of transportation both on the ground and on the tree trunk, the machine has a weight less than the average mass of the tree, due to the compact placement of structural elements and a remote control system. A device for performing this sequence of operations contains a frame, hydraulic equipment, two pairs of wheels that can be covered in pairs by a caterpillar track, a gripping-cutting device (ZSU) with delimbing knives and a saw mechanism, an arrow, engines, a receiving and control unit.

На фиг. 1 изображено устройство для заготовки древесины, общий вид; на фиг. 2 - вид по А на фиг. 1, по направлению движения; на фиг. 3 - перемещение ЗСУ относительно машины; на фиг. 4 - расположение и кинематическая связь механизма трансформации колес; на фиг. 5 - расположение и кинематика движения стрелы относительно машины и захвата лежащего дерева; на фиг. 6 - кинематика трансформации колес, на фиг. 7-15- последовательность и кинематика выполнения технологических операций. In FIG. 1 shows a device for harvesting wood, General view; in FIG. 2 is a view along A in FIG. 1, in the direction of travel; in FIG. 3 - the movement of the ZSU relative to the machine; in FIG. 4 - location and kinematic relationship of the mechanism of transformation of the wheels; in FIG. 5 - location and kinematics of the movement of the boom relative to the machine and capture of a lying tree; in FIG. 6 - kinematics of the transformation of the wheels, in FIG. 7-15- sequence and kinematics of technological operations.

Способ заготовки древесины заключается в следующем: машина подъезжает к дереву, поднимает ЗСУ и захватывает сучкорезными ножами ствол дерева, впоследствии используя гидроцилиндр подъема ЗСУ, подтягивает саму машину к дереву и обхватывает путем поворота кронштейнов, соединяющих колеса с рамой ствол дерева колесами, в дальнейшем машина перемещается по стволу, используя привод колес, вверх, выполняя первую операцию - обрезку сучьев, опускаясь вниз, она отрезает сортименты, начиная с вершины необходимой длины, выполняя операцию раскряжевки и опустившись вниз, производит обрезание и повал оставшейся части дерева, выполняя операцию валки с возможной по необходимости в дальнейшем транспортной операции по транспортировке сортимента. The method of wood harvesting is as follows: the machine drives up to the tree, raises the ZSU and grabs the tree trunk with delimbing knives, subsequently using the ZSU lifting hydraulic cylinder, pulls the machine itself to the tree and grabs it by turning the brackets connecting the wheels to the tree trunk with wheels, then the machine moves along the trunk, using the wheel drive, up, performing the first operation - cutting branches, falling down, she cuts assortments, starting from the top of the required length, performing the bucking operation and dropping down, he cuts and tumbles down the remaining part of the tree, performing a felling operation with a possible further transport operation to transport the assortment.

Устройство для реализации этого способа содержит раму-гидробак 1 (фиг. 1-3), в котором размещены элементы гидроаппаратуры (распределители, насосы, трубопроводы, клапана, гидрожидкость и др.), к которому через стрелу 2, шарнирно прикрепленную к раме посредством проушин и гидроцилиндра (аналогичным образом крепится ЗСУ 3 к стреле), крепится ЗСУ, содержащее сучкорезные ножи 4, одновременно выполняющие роль крюков захвата, и пильный механизм 5, к раме так же крепится с помощью кронштейнов колеса, имеющие гидропривод (изображены в транспортном положении), которые с помощью гидроцилиндров фиг. 4 через плечи 6, 7, расположенные взаимно перпендикулярно, что исключает мертвое положение, и тяги 8, обеспечивающей синхронность движения колесных пар, а также гидроцилиндров 9, переводятся в положение обрезки сучьев на осях 10, 11 (фиг. 8), далее на фиг. 1 обозначена энергосиловая установка 12, возможно, в виде двух или более двигателей и блок управления 13, осуществляющий прием радиосигналов дистанционного управления и преобразование в электрические сигналы управления положением золотников гидрораспределителя и др. , так же машина содержит автономный пульт дистанционного управления, используемый оператором для управления машиной на расстоянии. A device for implementing this method comprises a hydraulic tank frame 1 (Fig. 1-3), in which hydraulic equipment elements are located (distributors, pumps, pipelines, valves, hydraulic fluid, etc.), to which, via an arrow 2, pivotally attached to the frame by means of eyes and a hydraulic cylinder (the ZSU 3 is attached to the boom in the same way), the ZSU is mounted, containing delimbing knives 4, which simultaneously act as grappling hooks, and the saw mechanism 5, is also attached to the frame using the wheel brackets with a hydraulic drive (shown in the transport position nii), which by means of the hydraulic cylinders of FIG. 4 through the shoulders 6, 7 located mutually perpendicular, which eliminates the dead position, and traction 8, which ensures the synchronization of the movement of the wheelsets, as well as hydraulic cylinders 9, are transferred to the cutting position of the knots on the axes 10, 11 (Fig. 8), then in FIG. . 1, a power plant 12 is indicated, possibly in the form of two or more engines and a control unit 13 that receives remote control radio signals and converts them into electrical control signals for the position of the spool valves, etc., the machine also contains an autonomous remote control used by the operator to control by car in the distance.

Выполнение технологических операций происходит следующим образом: машина подъезжает к дереву, поднимает ЗСУ и прислоняет к дереву, обхватывая сучкорезными ножами ствол фиг. 7, в дальнейшем подтягивает саму машину к стволу дерева фиг. 8 и обхватывает ствол дерева колесами фиг. 9 и движется по стволу дерева вверх, используя привод колес, которые в данной операции выполняют функцию протяжных вальцов фиг. 10. Почти достигнув вершины, колеса переводятся в транспортное положение фиг. 11, а в дальнейшем сама машина отходит от ЗСУ на оси вращения на 180^o и обхватывает дерево с другой стороны машины фиг. 12. В дальнейшем происходит дорезание оставшихся сучьев на необходимую длину и с учетом кратности и длины сортимента производится спиливание вершины дерева с направленным повалом, фиг. 13. После этого, опустившись на длину сортимента, происходит срезание сортимента и сталкивание его ЗСУ, фиг. 14, срезание других последующих сортиментов происходит аналогично, кроме последнего. Последняя операция - валка - осуществляется спиливанием и повалом оставшейся части дерева с упором самой машины о землю, фиг. 15.The technological operations are carried out as follows: the car drives up to the tree, lifts the ZSU and rests it against the tree, grasping the trunk of FIG. 7, subsequently pulls the machine itself to the tree trunk of FIG. 8 and covers the tree trunk with the wheels of FIG. 9 and moves up the tree trunk using a wheel drive, which in this operation performs the function of the draw rollers of FIG. 10. Having almost reached the top, the wheels are transferred to the transport position of FIG. 11, and subsequently the machine itself moves away from the ZSU on the axis of rotation by 180 ^° and covers the tree on the other side of the machine of FIG. 12. In the future, the remaining branches are cut to the required length and, taking into account the multiplicity and length of the assortment, the tops of the tree are cut with a directed dump, FIG. 13. After that, descending to the length of the assortment, the assortment is cut and its ZSU collides, FIG. 14, cutting of other subsequent assortments occurs in a similar manner, except for the latter. The last operation - felling - is carried out by sawing and knocking down the remaining part of the tree with the machine resting on the ground, Fig. fifteen.

При осуществлении заготовок древесины, предлагаемой машиной, рубок главного пользования, транспортные операции целесообразнее осуществлять форвадером. При рубках прореживания, осветления, умеренно-постепенных рубках и других, когда производится выборочная валка отдельных деревьев, встает вопрос транспортно-трелевочной операции с пасеки леса. В этих случаях машина способна осуществить трелевочные операции сортиментов даже в стесненных условиях леса. When carrying out the harvesting of wood offered by the machine, cutting of general use, it is more expedient to carry out transport operations by forwarder. When thinning, lightening, moderately gradual cutting, and others, when selective felling of individual trees is performed, the question arises of the transport and skidding operation from the apiary of the forest. In these cases, the machine is capable of skidding assortments even in cramped forest conditions.

Транспортные операции осуществляются следующим образом. Машина подъезжает к лежащему сортименту сбоку, ближе к центру тяжести, производит откидывание ЗСУ вместе со стрелой на бок, фиг. 5, производит захват сортимента сучкорезными ножами и взваливает на себя сортимент вместе с ЗСУ путем обратного движения стрелы. В таком положении машина движется к месту складирования сортимента и осуществляет сбрасывание в обратном порядке. Transport operations are carried out as follows. The machine drives up to the lying assortment on the side, closer to the center of gravity, flips the ZSU together with the boom on its side, FIG. 5, grabs the assortment with delimbing knives and assumes the assortment together with the ZSU by the reverse movement of the boom. In this position, the machine moves to the place where the assortment is stored and dumps in the reverse order.

Машина способна производить раскрой лежащих сортиментов, хлыстов на необходимую длину, для этого, загрузившись сортиментом, так же, как при вывозке по фиг. 5 машина переводит колеса из транспортного положения в положение протягивания. При этом ложится рамой на грунт и производит протаскивание сортимента на необходимую длину и производит пропил, разделяя сортимент на необходимые части. При валке деревьев с небольшим объемом хлыста, когда дерево не способно удержать машину, валка осуществляется первой операцией, путем спиливания и сталкивания на землю, в дальнейшем машина подъезжает к комлю этого дерева, загружает на себя, как при вывозке по вышеописанному способу, производит операцию обрезки сучьев и раскряжевку. The machine is capable of cutting the lying assortments, whips to the required length, for this, having loaded the assortment, in the same way as when transporting it according to FIG. 5, the machine moves the wheels from the transport position to the pull position. In this case, the frame lays on the ground and pulls the assortment to the required length and produces a cut, dividing the assortment into the necessary parts. When felling trees with a small amount of whip, when the tree is not able to hold the car, felling is carried out by the first operation, by sawing and pushing it to the ground, then the car drives up to the butt of this tree, loads onto itself, as when hauling according to the above method, performs the trimming operation twigs and bucking.

Машина способна производить круговое движение вокруг ствола дерева, находясь на нем в положении фиг. 8 (т.е. колеса не обхватывают дерево), используя движение стрелы. На фиг. 5 изображено это движение, но для захвата дерева. The machine is capable of circular motion around a tree trunk while being thereon in the position of FIG. 8 (i.e., the wheels do not encircle the tree) using the movement of the arrow. In FIG. 5 shows this movement, but to capture the tree.

На фиг. 8 машина находится на дереве, удерживаясь сучкорезными ножами, поэтому при движении раскрытия стрелы произойдет не откидывание ЗСУ со стрелой по фиг. 5, а движение самой машины относительно ЗСУ с деревом и стрелы. Если в момент раскрытия стрелы произвести резкое торможение, то за счет сил инерции машина повернется вокруг ствола на некоторый угол, при этом сучкорезные ножи, охватывающие ствол дерева, проскользнут по образующей ствола. Многократно повторяя это движение, можно совершать необходимое круговое движение машины вокруг ствола. In FIG. 8, the machine is on a tree, held by delimbing knives, therefore, when the boom is opened, the ZSU with the boom of FIG. 5, and the movement of the machine itself relative to the ZSU with a tree and arrows. If sharp braking is performed at the moment of the boom opening, then due to the inertia forces the machine will rotate around the trunk at a certain angle, while delimbing knives covering the tree trunk will slip along the trunk generatrix. Repeating this movement many times, you can make the necessary circular movement of the machine around the trunk.

Машина так же способна производить пиление пильным механизмом крупных сучков, которые не прорезаются, сучкорезными ножами. Для этого в положении фиг. 12 необходимо раскрыть сучкорезные ножи, при этом машина удерживается на дереве за счет колес, повернуть ЗСУ на 90^o, т.е. стойка ЗСУ была перпендикулярна образующей дерева, в таком положении подняться по стволу к сучку и произвести пропил крупного сучка с выдвижением шины пильного механизма. Если есть несоответствие пильной шины по отношению к сучку, произвести разворот машины вокруг дерева вышеописанным способом. Машину просто оборудовать лебедкой, она позволит производить как чокерную трелевку сортимента, так и с загрузкой на себя позволит преодолевать слабонесущие грунты, глубокие снежные покровы при транспортировке леса с пасеки складирования.The machine is also capable of sawing large knots that are not cut with delimbing knives using the sawing mechanism. For this, in the position of FIG. 12, it is necessary to open the delimbing knives, while the machine is held on the tree by the wheels, turn the ZSU by 90 ^o , i.e. ZSU stand was perpendicular to the tree generatrix, in this position climb the trunk to the knot and cut a large knot with the extension of the saw bar. If there is a mismatch between the saw bar and the knot, turn the machine around the tree in the manner described above. It’s easy to equip the machine with a winch, it will allow you to produce both assorted chock skidding and loading it on yourself will allow you to overcome poorly bearing soils, deep snow cover when transporting timber from a storage apiary.

Основное достоинство машины - незначительная мощность энергоустановки и вес к массе дерева. Сопоставим ряд лесозаготовительных машин по их весу к весу дерева. Валочно-пакетирующие машины типа ЛП-19, вес которой равен 24,5 т, осуществляют подъем дерева и его перенос с последующей укладкой в пачку, Локомо 919/750 харвестер сталкивает при валке, не поднимая его, вес его 12,7 т, Макери 34Т осуществляет технологические операции, непосредственно приблизившись к дереву, вес 3,8 т, предлагаемая машина ожидается весом до 150 кг. Если соотнести массу дерева (средний объем хлыста 0,3 м, то ее масса 0,27 т) к массе машины, получим условный коэффициент рентабельности машины. Так, для ЛП-19 этот коэффициент составит 0,01, Локомо 919/750 - 0,02, Макери 34Т - 0,07, предложенной машины - 1,8. В итоге предлагаемая машина по материально-энергетическим затратам в 180 раз рентабельнее ЛП-19, в 90 раз Локомо 919/750, в 26 раз Макери 34Т при соизмеримой производительности. The main advantage of the machine is the low power of the power plant and the weight to the mass of wood. Let us compare a number of forest machines by their weight to the weight of a tree. Feller bunchers of the type LP-19, whose weight is 24.5 tons, carry out the lifting of the tree and its transfer, followed by stacking in a bundle; the Lokomo 919/750 harvester pushes while felling, without lifting it, its weight is 12.7 tons, Makeri 34T carries out technological operations, immediately approaching a tree, weighs 3.8 tons, the proposed machine is expected to weigh up to 150 kg. If we correlate the mass of the tree (the average volume of the whip is 0.3 m, then its mass is 0.27 tons) to the mass of the machine, we obtain the conditional profitability coefficient of the machine. So, for the LP-19, this coefficient will be 0.01, Lokomo 919/750 - 0.02, Makeri 34T - 0.07, the proposed machine - 1.8. As a result, the proposed machine in terms of material and energy costs is 180 times more profitable than the LP-19, 90 times the Lokomo 919/750, 26 times the Makery 34T with comparable performance.

Машина ожидается высокоэффективной в условиях горных лесов, труднодоступных лесных массивах, т. к. возможна доставка легкими вертолетами, не повреждает почвенной растительности, повысит культуру лесопользования. The machine is expected to be highly efficient in the conditions of mountain forests, inaccessible forests, since delivery by light helicopters is possible, does not damage the soil vegetation, and improves the culture of forest use.

Claims

A device for harvesting wood, including a wheel-mounted machine with a gripping-cutting device in the form of delimbing knives and a saw mechanism, characterized in that the machine has a hydraulic tank frame with hydraulic components and power plants and an autonomous remote control, and the wheelset of the machine is for use it as a means of transportation along the trunk of the tree by means of an axis connected to the frame-hydraulic tank.