RU2438854C2

RU2438854C2 - Handling device for lumbering operations

Info

Publication number: RU2438854C2
Application number: RU2010106737/02A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Николаевич Афоничев (RU); Дмитрий Николаевич Афоничев
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2012-01-10
Also published as: RU2010106737A

Abstract

FIELD: processes.

SUBSTANCE: invention relates to tree harvesters, namely, to handling devices. The handling device is connected to a swiveling unit of base machine by means of a hinged joint and comprises a boom, a handle jointed with this boom by means of hinged connection, operating element coupled with the said handle by means of hinged connection and control system. The control system includes hydro cylinders of boom drive, one hydro cylinder of handle drive and a hydro cylinder of the operating element drive. The boom drive hydro cylinders are installed on a beam. In addition, one end of the beam is connected to the swiveling part of base machine by means of hinge connection, while the other end rests on a drive controlled wheel.

EFFECT: increased sweep of handling device and improved stability of base machine.

2 dwg

Description

Изобретение относится к лесозаготовительным машинам, а именно к манипуляторам.The invention relates to forestry machines, namely to manipulators.

Известен манипулятор, содержащий стрелу, сочлененную посредством шарнирного соединения с поворотной колонной, установленной на базовой машине, рукоять, сочлененную посредством шарнирного соединения со стрелой, рабочий орган, прикрепленный к рукояти посредством шарнирного соединения, и систему управления, включающую гидроцилиндры привода стрелы, гидроцилиндр привода рукояти и гидроцилиндр привода рабочего органа (см. Машины и оборудование лесозаготовок [Текст]: справочник / Е.И.Миронов, Д.Б.Рохленко, Л.Н.Беловзоров и др. - М.: Лесн. пром-сть, 1985. - С.43).A manipulator is known comprising a boom articulated by means of a swivel joint with a rotary column mounted on the base machine, a handle articulated by means of a swivel joint with the boom, a working member attached to the handle by means of a swivel joint, and a control system including boom drive hydraulic cylinders, a handle actuator hydraulic cylinder and a hydraulic cylinder for driving the working body (see. Machinery and equipment for logging [Text]: reference book / EI Mironov, DB Rokhlenko, LN Belovzorov, etc. - M.: Lesn. prom-st , 1985. - P.43).

Недостатками данного манипулятора являются: малый вылет и низкая устойчивость базовой машины.The disadvantages of this manipulator are: low overhang and low stability of the base machine.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является манипулятор, содержащий стрелу, сочлененную посредством шарнирного соединения с поворотной платформой базовой машины, рукоять, сочлененную посредством шарнирного соединения со стрелой, рабочий орган, прикрепленный к рукояти посредством шарнирного соединения, и систему управления, включающую гидроцилиндры привода стрелы, гидроцилиндр привода рукояти и гидроцилиндр привода рабочего органа (см. а.с. СССР №1255424, М. кл. B25J 5/00, 07.09.1986. Бюл. №33).Closest to the proposed technical essence is a manipulator containing a boom articulated by swiveling with a rotary platform of the base machine, a handle articulated by swiveling with a boom, a working body attached to the handle by means of a swivel, and a control system including boom drive hydraulic cylinders , the handle hydraulic drive cylinder and the working body drive hydraulic cylinder (see AS USSR No. 1255424, M. cl. B25J 5/00, 09/07/1986. Bull. No. 33).

Задача, на решение которой направлено изобретение - увеличение вылета манипулятора для лесозаготовительных работ и повышение устойчивости базовой машины.The problem to which the invention is directed is to increase the reach of the manipulator for forestry operations and increase the stability of the base machine.

Для достижения технического результата в манипуляторе, соединенном посредством шарнирного соединения с поворотной частью базовой машины, содержащем стрелу, рукоять, сочлененную посредством шарнирного соединения со стрелой, рабочий орган, прикрепленный к рукояти посредством шарнирного соединения, и систему управления, включающую гидроцилиндры привода стрелы, гидроцилиндр привода рукояти и гидроцилиндр привода рабочего органа, согласно изобретению, гидроцилиндры привода стрелы установлены на балке, причем один конец балки соединен посредством шарнирного соединения с поворотной частью базовой машины, а другой - опирается на управляемое приводом колесо.To achieve a technical result in a manipulator connected by means of a swivel connection to a rotary part of the base machine, comprising an arrow, a handle articulated by an articulation with an arrow, a working body attached to the handle by means of an articulation, and a control system including hydraulic boom drive cylinders, a hydraulic drive cylinder the handles and the hydraulic cylinder of the drive of the working body, according to the invention, the hydraulic cylinders of the boom drive are mounted on the beam, and one end of the beam is connected to by swiveling with the swivel part of the base machine, and the other rests on a wheel driven by the drive.

Присутствие в конструкции манипулятора балки, одним концом соединенной посредством шарнирного соединения с поворотной частью базовой машины, а другим - опирающейся на колесо, снижает опрокидывающий момент манипулятора и увеличивает удерживающий момент базовой машины, так как опрокидывание при работе манипулятора может произойти только относительно точки контакта колеса балки с опорной поверхностью (грунтом), а вылет балки по направлению вылета манипулятора сокращает плечо опрокидывающих сил. Вылет балки больше, чем расстояние от центра тяжести базовой машины до крайних точек ее ходовой части, а следовательно, плечо удерживающей силы будет больше. В результате можно увеличить вылет манипулятора или уменьшить габариты и массу базовой машины. Установка гидроцилиндров привода стрелы на данной балке обеспечивает свободное вращение манипулятора в вертикальной плоскости относительно поворотной части базовой машины под действием гравитационных сил и наоборот. Это обеспечивает возможность работы машины в условиях пересеченного рельефа местности и при наличии препятствий, например пней. Указанному вращению препятствует реактивная сила, возникающая в зоне контакта колеса с опорной поверхностью (грунтом). При перегрузке манипулятора в результате возможности свободного вращения в вертикальной плоскости происходит отрыв от опорной поверхности движителя базовой машины, расположенного со стороны вылета манипулятора, а движитель, расположенный с противоположной стороны, упирается в грунт, что препятствует опрокидыванию машины, после снятия опрокидывающего момента с манипулятора базовая машина возвращается в исходное положение. Таким образом, повышается устойчивость базовой машины. Управление колесом, на которое опирается балка, обеспечивает изменение его положения относительно манипулятора, что снижает сопротивления вращению манипулятора в горизонтальной плоскости и перемещению базовой машины.The presence of a beam in the design of the manipulator, one end connected by a hinge to the rotary part of the base machine and the other resting on the wheel, reduces the overturning moment of the manipulator and increases the holding moment of the base machine, since overturning during operation of the manipulator can occur only relative to the point of contact of the wheel of the beam with a supporting surface (soil), and the beam extension in the direction of the manipulator departure reduces the overturning force shoulder. Departure of the beam is greater than the distance from the center of gravity of the base machine to the extreme points of its chassis, and therefore, the shoulder holding force will be greater. As a result, you can increase the reach of the manipulator or reduce the size and weight of the base machine. The installation of the boom drive hydraulic cylinders on this beam ensures the free rotation of the manipulator in a vertical plane relative to the rotary part of the base machine under the action of gravitational forces and vice versa. This makes it possible to operate the machine in rough terrain and in the presence of obstacles such as stumps. The indicated rotation is prevented by the reactive force arising in the contact zone of the wheel with the supporting surface (soil). When the manipulator is overloaded as a result of the possibility of free rotation in the vertical plane, the mover of the base machine, located on the departure side of the manipulator, is detached from the supporting surface, and the mover, located on the opposite side, rests on the ground, which prevents the machine from tipping over, after removing the tipping moment from the manipulator, the base the machine returns to its original position. Thus, the stability of the base machine is increased. The control of the wheel, on which the beam rests, provides a change in its position relative to the manipulator, which reduces the resistance to rotation of the manipulator in the horizontal plane and the movement of the base machine.

На фиг.1 изображен манипулятор в рабочем положении, вид сбоку; на фиг.2 - манипулятор в транспортном положении, вид сбоку.Figure 1 shows the manipulator in the working position, side view; figure 2 - manipulator in the transport position, side view.

Манипулятор состоит из кронштейна 1, установленного на поворотной части (платформе или колонне) базовой машины (на чертеже не показана), на котором посредством шарнирного соединения 2 закреплена стрела 3, сочлененная посредством шарнирного соединения 4 с рукоятью 5. К кронштейну 1 посредством шарнирного соединения 6 прикреплена балка 7, опирающаяся вторым концом на управляемое колесо 8, которое упирается в грунт или дорожное покрытие. Управляемое колесо вращается относительно вертикальной оси при помощи привода 9. Подъем и опускание стрелы 3 осуществляют гидроцилиндры 10, установленные на балке 7. Вращение рукояти 5 относительно шарнира 4 обеспечивается гидроцилиндром 11, установленным на стреле 3. На рукояти 5 посредством шарнирного соединения 12 закреплен рабочий орган (захватно-срезающее устройство, харвестерная головка, грейфер) 13, управляемый гидроцилиндром 14, установленным на рукояти 5.The manipulator consists of a bracket 1 mounted on a rotary part (platform or column) of the base machine (not shown in the drawing), on which an arrow 3 is fixed via a swivel joint 2, articulated by a swivel joint 4 with a handle 5. To a bracket 1 by a swivel joint 6 a beam 7 is attached, resting at the second end on a steered wheel 8, which abuts against soil or road surface. The steered wheel is rotated about a vertical axis by means of a drive 9. Raising and lowering the boom 3 is carried out by hydraulic cylinders 10 mounted on the beam 7. The rotation of the handle 5 relative to the hinge 4 is provided by the hydraulic cylinder 11 mounted on the boom 3. A working body is secured to the handle 5 by means of a swivel joint 12 (gripping-cutting device, harvester head, grab) 13, controlled by a hydraulic cylinder 14 mounted on the handle 5.

В транспортном положении стрела 3 поднята гидроцилиндрами 10, а рукоять 5 прижата к стреле 3 гидроцилиндром 11, при этом рабочий орган 13 установлен на краю балки 7. При установке кронштейна 1 на поворотной платформе балка 7 с опирающимися на нее гидроцилиндрами 10, рабочим органом 13 посредством колеса 8, установленного вдоль балки 7, движется впереди машины. Направление движения обеспечивается поворотами колеса 8 при помощи привода 9. При установке кронштейна 1 на поворотной колонне балка 7 с опирающимися на нее гидроцилиндрами 10, рабочим органом 13 посредством колеса 8 движется сзади машины. Расположение рабочего органа 13 на краю балки 7 обеспечивает устойчивость машины.In the transport position, the boom 3 is raised by the hydraulic cylinders 10, and the handle 5 is pressed against the boom 3 by the hydraulic cylinder 11, while the working body 13 is mounted on the edge of the beam 7. When the bracket 1 is mounted on the turntable, the beam 7 with the hydraulic cylinders 10 resting on it, the working body 13 by a wheel 8 mounted along the beam 7 moves in front of the machine. The direction of movement is provided by the rotation of the wheel 8 using the drive 9. When installing the bracket 1 on the rotary column, the beam 7 with the hydraulic cylinders 10 resting on it, the working body 13 moves behind the machine by means of the wheel 8. The location of the working body 13 on the edge of the beam 7 ensures the stability of the machine.

При работе манипулятора на технологической стоянке колесо 8 при помощи привода 9 устанавливается перпендикулярно балке 7. Движения манипулятора вверх-вниз, вперед-назад обеспечиваются подъемом и опусканием стрелы 3 гидроцилиндрами 10 и вращением рукояти относительно шарнира 4, осуществляемого ходом штока гидроцилиндра 11. Рабочий орган 13 вращается относительно шарнира 12 гидроцилиндром 14. Движения манипулятора вокруг базового шасси осуществляются в результате вращения поворотной части (платформы или колонны), на которой установлен кронштейн 1 с закрепленными на нем посредством шарнирных соединений 2 и 6 стрелой 3 и балкой 7. При этом колесо 8 движется по направлению вращения поворотной платформы или поворотной колонки и управляется приводом 9 для снижения сопротивлений повороту манипулятора. За счет возможности вращения манипулятора в вертикальной плоскости относительно шарнирных соединений 2 и 6 колесо 8 может наезжать на различные препятствия и неровности. При работе манипулятора возникают реактивные усилия на колесе 8 (направлено вверх) и в шарнирах 2 и 6 (направлены вниз). При этом на базовую машину действуют силы, приложенные в шарнирах 2 и 6 и направленные вверх. Таким образом, опрокидывающие моменты базовой машины и манипулятора направлены в противоположные стороны, и машина обладает повышенной устойчивостью.When the manipulator is operating in the technological parking lot, the wheel 8 is installed perpendicular to the beam 7. Using the actuator 9, the manipulator is moved up and down, back and forth by raising and lowering the boom 3 by the hydraulic cylinders 10 and by rotating the handle relative to the hinge 4 by the stroke of the hydraulic cylinder rod 11. Working body 13 rotates relative to the hinge 12 by hydraulic cylinder 14. The manipulator moves around the base chassis as a result of rotation of the rotary part (platform or column) on which the bracket is mounted unit 1 with a boom 3 and a beam 7 mounted on it by means of swivel joints 2 and 6. In this case, the wheel 8 moves in the direction of rotation of the turntable or the rotary column and is controlled by the drive 9 to reduce the resistance to rotation of the manipulator. Due to the possibility of rotation of the manipulator in a vertical plane relative to the articulated joints 2 and 6, the wheel 8 can run into various obstacles and bumps. When the manipulator is operating, reactive forces occur on the wheel 8 (upward) and in the hinges 2 and 6 (downward). At the same time, the forces exerted in hinges 2 and 6 and directed upwards act on the base machine. Thus, the overturning moments of the base machine and the manipulator are directed in opposite directions, and the machine has increased stability.

Длина балки 7 устанавливается из условия возможности свободного перемещения колеса 8 при вращении манипулятора вокруг базового шасси. Нетрудно заметить, что чем длиннее балка 7, тем машина более устойчивая, но длинная балка должна иметь большее поперечное сечение, так как в ней будут возникать значительные изгибающие моменты, также увеличение длины балки усложняет управление манипулятором и увеличивает габарит машины по длине в транспортном положении. Таким образом, длину балки 7 следует обосновывать расчетом при заданных параметрах манипулятора и базовой машины по критерию устойчивости, которая будет обеспечена, если равнодействующая реакций в шарнирах 2 и 6 при полной нагрузке на манипулятор не будет больше силы тяжести базовой машины.The length of the beam 7 is determined from the condition that the wheel 8 can freely move when the manipulator rotates around the base chassis. It is easy to see that the longer the beam 7, the more stable the machine, but the long beam should have a larger cross-section, since significant bending moments will appear in it, also increasing the length of the beam complicates the manipulator's control and increases the machine overall length in the transport position. Thus, the length of the beam 7 should be justified by calculation for the given parameters of the manipulator and the base machine according to the stability criterion, which will be provided if the resultant of the reactions in hinges 2 and 6 at full load on the manipulator is no more than the gravity of the base machine.

Применение манипулятора предложенной конструкции позволяет увеличить ширину рабочей зоны машины за счет увеличенного вылета или уменьшить габариты и массу базовой машины, а также обеспечивает повышенную устойчивость машины и позволяет использовать ее при пересеченном рельефе местности, а следовательно, способствует снижению площади повреждения лесных земель, сохранению подроста и энергосбережению.The use of the manipulator of the proposed design allows to increase the width of the working area of the machine due to the increased reach or to reduce the dimensions and weight of the base machine, and also provides increased stability of the machine and allows it to be used with rough terrain, and therefore helps to reduce the area of damage to forest lands, preserve undergrowth and energy saving.

Claims

A manipulator for forestry operations, connected by a hinge to the rotary part of the base machine, comprising an arrow, a handle, articulated by an articulation with an arrow, a working member attached to the handle by an articulation, and a control system including hydraulic boom drive cylinders, a handle hydraulic cylinder and hydraulic cylinder of the drive of the working body, characterized in that the hydraulic cylinders of the boom drive are mounted on the beam, and one end of the beam is connected by means of pivotally connected to the rotary part of the base machine, and the other rests on a wheel driven by the drive.