RU2780834C1

RU2780834C1 - Forestry machine manipulator

Info

Publication number: RU2780834C1
Application number: RU2022111654A
Authority: RU
Inventors: Алексей Александрович Платонов; Михаил Валентинович Драпалюк; Роман Викторович Юдин; Сергей Викторович Зимарин
Filing date: 2022-04-28
Publication date: 2022-10-04

Abstract

FIELD: forestry.

SUBSTANCE: invention relates to the field of forestry. The manipulator of the forestry machine contains a turntable (1), on which an boom (2) with a telescopic handle (4) made of inner (6) and outer sections, and a grip (11) with drive hydraulic cylinders (12) are installed. The boom (2) is driven by a hydraulic cylinder (3), and the telescopic handle (4) is driven by a hydraulic cylinder (5). The position of the inner section (6) of the telescopic handle (4) is driven by a hydraulic cylinder (7). A hydraulic pulsator is connected to the hydraulic system of the forestry machine through a separate section of the distributor. The cavities of the hydraulic cylinder (7) of the position of the inner section (6) of the telescopic handle (4) are connected to the hydraulic pulsator through check valves. To limit the vibrations of the grip (11) in the longitudinal plane, the grip (11) is connected to the outer section (6) of the telescopic handle (4) using a limiter (13) made in the form of a cable, the length of which ensures the vertical position of the grip (11) with a horizontal position of the fully extended inner section (6) of the telescopic handle (4).

EFFECT: simplification of the design and increase in the reliability of the manipulator, as well as expansion of its scope.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к лесомелиорации, в частности к механическому удалению древесно-кустарниковой растительности хвойных и лиственных пород, и может быть использовано при проведении лесоводственных уходов в лесных культурах при лесовосстановлении на вырубках.The invention relates to forest reclamation, in particular to the mechanical removal of coniferous and deciduous trees and shrubs, and can be used when carrying out silvicultural care in forest plantations during reforestation in clearings.

Известна машина для заготовки деревьев с корнями (А.с. СССР № 409678; МПК А01G 23/02, А01G 23/08; опубл. 05.01.74), включающая в себя самоходное шасси с манипулятором, на конце которого установлена поворотная стойка, при этом в верхней части поворотной стойки расположен захват с приводом, а в нижней – горизонтальная, изогнутая в средней части балка с домкратами, вибратором и челюстным захватом. A known machine for harvesting trees with roots (A.S. USSR No. 409678; IPC A01G 23/02, A01G 23/08; publ. 01/05/74), which includes a self-propelled chassis with a manipulator, at the end of which At the same time, a gripper with a drive is located in the upper part of the swivel stand, and a horizontal beam with jacks, a vibrator and a jaw gripper is located in the lower part, bent in the middle part.

Основными недостатками данной машины являются необходимость в наличии около корчуемого дерева опорной площади для предварительной установки манипулятора с домкратами и вибратором с целью очистки корневой системы от почвы, а также нецелесообразность применения машины для удаления тонкомерной поросли.The main disadvantages of this machine are the need for a support area near the uprooted tree for preliminary installation of a manipulator with jacks and a vibrator in order to clean the root system from soil, as well as the inappropriate use of the machine to remove small-sized shoots.

Известен манипулятор лесосечной машины (А.с. СССР № 623731; МПК B25J 5/00; опубл. 15.09.78), содержащий поворотную платформу с шарнирно связанной с ней стрелой, к которой последовательно шарнирно присоединены рукоять и захватное устройство, а также приводы, например, в виде гидроцилиндров, при этом с целью упрощения процесса управления движениями манипулятора один из гидроцилиндров шарнирно соединен с рукоятью и поворотной платформой, а другой – с рукоятью и стрелой. Known manipulator logging machine (A.S. USSR No. 623731; IPC B25J 5/00; publ. 09/15/78), containing a turntable with a boom pivotally connected to it, to which the handle and gripper are hinged in series, as well as drives, for example, in the form of hydraulic cylinders, while in order to simplify the process of controlling the movements of the manipulator, one of the hydraulic cylinders is pivotally connected to the handle and turntable, and the other to the handle and boom.

Основными недостатками известного манипулятора являются сложность конструкции и ограниченность (в части горизонтального перемещения захватного устройства) выполняемых функций.The main disadvantages of the known manipulator are the complexity of the design and limited (in terms of the horizontal movement of the gripping device) functions.

Известен манипулятор для лесозаготовительных работ (Пат. РФ № 2438854; МПК B25J 5/00, A01G 23/08; опубл. 10.01.2012), включающий в себя 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, при этом гидроцилиндры привода стрелы установлены на балке, одним концом соединенной посредством шарнирного соединения с поворотной частью базовой машины, а другим – опирающейся на управляемое приводом колесо. Known manipulator for logging (Pat. RF No. 2438854; IPC B25J 5/00, A01G 23/08; publ. 01/10/2012), including an arrow, a handle articulated by means of a swivel with an arrow, a working body attached to the handle by means of a swivel joint, and a control system including boom drive hydraulic cylinders, a handle drive hydraulic cylinder and a working body drive hydraulic cylinder, wherein the boom drive hydraulic cylinders are mounted on a beam, at one end connected by a swivel connection to the rotary part of the base machine, and at the other end based on a controlled drive wheel.

Недостатком данного манипулятора является необходимость в наличии в горизонтальной плоскости свободного пространства при осуществлении предварительной подготовки площадки для управляемого колеса с целью установки манипулятора в рабочем положении, что снижает мобильность базовой машины и, как следствие, уменьшает производительность выполняемых работ.The disadvantage of this manipulator is the need for a free space in the horizontal plane during the preliminary preparation of the platform for the steered wheel in order to install the manipulator in the working position, which reduces the mobility of the base machine and, as a result, reduces the productivity of the work performed.

Известен манипулятор лесозаготовительной машины (Пат. РФ № 2090392; МПК B60P 3/40; опубл. 20.09.97), включающий в себя колонну с механизмом ее поворота, шарнирно сочлененные стрелу и рукоять и гидроцилиндры их управления, при этом манипулятор снабжен съемным упором, закрепленным на рукояти, и длина съемного упора больше ширины рукояти. Для погрузки или разгрузки сортиментов на рукояти устанавливается грейферный захват.Known manipulator logging machine (Pat. RF No. 2090392; IPC B60P 3/40; publ. 09/20/97), which includes a column with a mechanism for its rotation, articulated boom and handle and hydraulic cylinders for their control, while the manipulator is equipped with a removable stop, attached to the handle, and the length of the removable stop is greater than the width of the handle. For loading or unloading assortments, a clamshell grip is installed on the handle.

Основным недостатком известного манипулятора является невозможность ограничения съемным упором продольных колебаний грейферного захвата, устанавливаемого на рукояти манипулятора, в моменты подъема и перемещения им груза.The main disadvantage of the known manipulator is the impossibility of limiting the longitudinal vibrations of the clamshell grip mounted on the handle of the manipulator by a removable stop during lifting and moving the load.

Известен манипулятор лесозаготовительной машины (А.с. СССР № 1299953; B66C 23/64, B25J 18/00; опубл. 30.03.87), включающий в себя опорно-поворотное устройство, на котором установлена стрела с телескопической рукоятью, выполненной из внутренней и наружной секций, при этом положение внутренней секции телескопической рукояти регулируется приводом от гидроцилиндра, захват, гидроцилиндр привода стрелы, гидроцилиндр привода телескопической рукояти и гидроцилиндры привода захвата. На наружной секции телескопической рукояти на оси смонтированы двойные Г-образные фиксаторы с пальцами и приводом. Между плечами двойных Г-образных фиксаторов установлены пружины растяжения и сжатия, при этом на внутренней секции телескопической рукояти выполнены отверстия с втулками, а пружины растяжения и сжатия удерживают в них пальцы двойных Г-образных фиксаторов. Для предотвращения полного самопроизвольного выдвижения внутренней секции телескопической рукояти из наружной на коренном конце внутренней секции в плоскости, перпендикулярной оси пальцев двойных Г-образных фиксаторов, в стакане установлены концевые подпружиненные фиксаторы. Принят за прототип.Known manipulator logging machine (A.S. USSR No. 1299953; B66C 23/64, B25J 18/00; publ. outer sections, while the position of the inner section of the telescopic handle is controlled by the drive from the hydraulic cylinder, gripper, boom drive hydraulic cylinder, telescopic handle drive hydraulic cylinder and gripper drive hydraulic cylinders. On the outer section of the telescopic handle, double L-shaped clamps with fingers and a drive are mounted on the axis. Tension and compression springs are installed between the arms of the double L-shaped clamps, while holes with bushings are made on the inner section of the telescopic handle, and the tension and compression springs hold the fingers of the double L-shaped clamps in them. To prevent complete spontaneous extension of the inner section of the telescopic handle from the outer one, at the root end of the inner section in a plane perpendicular to the axis of the fingers of the double L-shaped clamps, end spring-loaded clamps are installed in the cup. Taken as a prototype.

Недостатками известного манипулятора являются сложность конструкции, выражающаяся в большом количестве элементов привода и фиксации внутренней секции телескопической рукояти, возможность обрыва пружин растяжения элементов фиксации внутренней секции, необходимость предварительной регулировки пружин сжатия и расположения телескопической рукояти в определенном положении для обеспечения ее выдвижения или задвижения под действием силы тяжести, а также невозможность осуществления вибрирования внутренней секции телескопической рукояти манипулятора с закрепленным на ней захватом, что ограничивает область применения манипулятора (например, не позволяет использовать его при выдергивании нежелательной древесно-кустарниковой растительности с корневой системой).The disadvantages of the known manipulator are the complexity of the design, expressed in a large number of drive elements and fixing the inner section of the telescopic handle, the possibility of breaking the tension springs of the fixing elements of the inner section, the need for preliminary adjustment of the compression springs and the location of the telescopic handle in a certain position to ensure its extension or retraction under the action of force. gravity, as well as the impossibility of vibrating the inner section of the telescopic handle of the manipulator with the grip attached to it, which limits the scope of the manipulator (for example, does not allow it to be used when pulling out unwanted tree and shrub vegetation with a root system).

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является упрощение конструкции и повышение надежности манипулятора, а также расширение области его применения.The technical problem to be solved by the claimed invention is to simplify the design and increase the reliability of the manipulator, as well as expanding its scope.

Это достигается тем, что манипулятор лесохозяйственной машины, включающий в себя опорно-поворотное устройство, на котором установлена стрела с телескопической рукоятью, выполненной из внутренней и наружной секций, при этом положение внутренней секции телескопической рукояти регулируется приводом от гидроцилиндра, захват, гидроцилиндр привода стрелы, гидроцилиндр привода телескопической рукояти и гидроцилиндры привода захвата, согласно изобретению, дополнительно содержит гидропульсатор, подсоединенный к гидросистеме лесохозяйственной машины через отдельную секцию распределителя, при этом полости гидроцилиндра положения внутренней секции телескопической рукояти соединены с гидропульсатором через обратные клапаны, кроме того, для ограничения колебаний захвата в продольной плоскости захват соединен с наружной секцией телескопической рукояти при помощи ограничителя, выполненного в виде троса, длина которого обеспечивает вертикальное положение захвата при горизонтальном положении полностью выдвинутой внутренней секции телескопической рукояти. This is achieved by the fact that the manipulator of the forestry machine, which includes a slewing device, on which an boom with a telescopic handle, made of inner and outer sections, is installed, while the position of the inner section of the telescopic handle is controlled by a drive from a hydraulic cylinder, a gripper, a boom drive hydraulic cylinder, The telescopic handle drive hydraulic cylinder and the gripper drive hydraulic cylinders, according to the invention, additionally contain a hydraulic pulsator connected to the hydraulic system of the forestry machine through a separate section of the distributor, while the cavities of the position hydraulic cylinder of the inner section of the telescopic handle are connected to the hydraulic pulsator through check valves, in addition, to limit gripper oscillations in longitudinal plane, the grip is connected to the outer section of the telescopic handle using a limiter made in the form of a cable, the length of which ensures the vertical position of the grip in a horizontal position completely in extended inner section of the telescopic handle.

На фиг. 1 представлен общий вид манипулятора лесохозяйственной машины; на фиг. 2 – схема гидравлической системы управления колебанием внутренней секции телескопической рукояти манипулятора; на фиг. 3 – схема рабочего процесса манипулятора лесохозяйственной машины при удалении нежелательной древесно-кустарниковой растительности. In FIG. 1 shows a general view of the manipulator of the forestry machine; in fig. 2 - diagram of the hydraulic system for controlling the oscillation of the inner section of the telescopic handle of the manipulator; in fig. 3 - scheme of the working process of the manipulator of the forestry machine when removing unwanted tree and shrub vegetation.

Манипулятор лесохозяйственной машины включает в себя опорно-поворотное устройство 1, установленную на нем стрелу 2 с приводом от гидроцилиндра 3 и телескопической рукоятью 4 с приводом от гидроцилиндра 5. Телескопическая рукоять 4 выполнена из внутренней 6 и наружной секций, при этом положение внутренней секции 6 телескопической рукояти 4 регулируется приводом от гидроцилиндра 7, полости которого соединены через обратные клапаны 8 с гидропульсатором 9, который подсоединен к гидросистеме лесохозяйственной машины через отдельную секцию распределителя 10. К телескопической рукояти 4 прикреплен захват 11 с приводом от гидроцилиндров 12, при этом для ограничения колебаний захвата 11 в продольной плоскости захват 11 соединен с наружной секцией телескопической рукояти 4 при помощи ограничителя 13, выполненного в виде троса, длина которого обеспечивает вертикальное положение захвата 11 при горизонтальном положении полностью выдвинутой внутренней секции 6 телескопической рукояти 4.The manipulator of the forestry machine includes a slewing device 1, a boom 2 mounted on it driven by a hydraulic cylinder 3 and a telescopic handle 4 driven by a hydraulic cylinder 5. The telescopic handle 4 is made of inner 6 and outer sections, while the position of the inner section 6 is telescopic The handle 4 is controlled by the drive from the hydraulic cylinder 7, the cavities of which are connected through the check valves 8 with the hydraulic pulsator 9, which is connected to the hydraulic system of the forestry machine through a separate section of the distributor 10. The grip 11 is attached to the telescopic handle 4, driven by the hydraulic cylinders 12, while to limit the fluctuations of the grip 11 in the longitudinal plane, the grip 11 is connected to the outer section of the telescopic handle 4 by means of a limiter 13 made in the form of a cable, the length of which ensures the vertical position of the grip 11 with the fully extended inner section 6 of the telescopic handle 4 in a horizontal position.

Манипулятор лесохозяйственной машины работает следующим образом.The manipulator of the forestry machine works as follows.

На очищаемой территории осуществляют передвижение лесохозяйственной машины с установленным на ней манипулятором к произрастающей древесно-кустарниковой растительности 14. Затем приводится в движение опорно-поворотное устройство 1, а гидроцилиндрами 3, 5 и 7 – установленная на опорно-поворотном устройстве 1 стрела 2, телескопическая рукоять 4 и внутренняя секция 6 телескопической рукояти 4, при этом захват 11 размещается вокруг древесно-кустарниковой растительности 14. После этого, приводя в действие гидроцилиндры 12, выполняют захват древесно-кустарниковой растительности 14 захватом 11, гидроцилиндрами 3 и 5 приводят в движение стрелу 2 и телескопическую рукоять 4 и осуществляют механическое удаление древесно-кустарниковой растительности 14 посредством ее выдергивания с корневой системой и комом почвы 15.On the cleared territory, the forestry machine is moved with a manipulator installed on it to the growing tree and shrub vegetation 14. Then the turntable 1 is set in motion, and the hydraulic cylinders 3, 5 and 7 - the boom 2 mounted on the turntable 1, the telescopic handle 4 and the inner section 6 of the telescopic handle 4, while the grip 11 is placed around the tree and shrub vegetation 14. After that, by actuating the hydraulic cylinders 12, the capture of wood and shrub vegetation 14 is performed by the grip 11, the hydraulic cylinders 3 and 5 drive the boom 2 and telescopic handle 4 and carry out mechanical removal of tree and shrub vegetation 14 by pulling it out with the root system and soil clod 15.

Выдернутая с корневой системой древесно-кустарниковая растительность 14 отряхивается от кома почвы 15 за счет вибрации, создаваемой гидроцилиндром 7 положения внутренней секции 6 телескопической рукояти 4. Для этого осуществляют подачу рабочей жидкости от отдельной секции распределителя 10 лесохозяйственной машины через гидропульсатор 9 и обратные клапаны 8 в виде пульсирующего потока, энергия которого превращается в механическую вибрацию внутренней секции 6 телескопической рукояти 4. В результате вибрации ком почвы 15 разрушается, при этом вибрация на оператора лесохозяйственной машины не передается, так как вибрирующая внутренняя секция 6 телескопической рукояти 4 свободно перемещается в своих направляющих, а чрезмерные возвратно-вращательные движения захвата 11 с древесно-кустарниковой растительностью 14 в продольной плоскости лесохозяйственной машины погашаются ограничителем 13. The tree and shrub vegetation 14 pulled out with the root system is shaken off from the soil clod 15 due to the vibration created by the hydraulic cylinder 7 of the position of the inner section 6 of the telescopic handle 4. To do this, the working fluid is supplied from a separate section of the distributor 10 of the forestry machine through the hydraulic pulsator 9 and check valves 8 in in the form of a pulsating flow, the energy of which is converted into mechanical vibration of the inner section 6 of the telescopic handle 4. As a result of vibration, the soil lump 15 is destroyed, while the vibration is not transmitted to the operator of the forestry machine, since the vibrating inner section 6 of the telescopic handle 4 moves freely in its guides, and excessive reciprocating rotational movements of the capture 11 with tree and shrub vegetation 14 in the longitudinal plane of the forestry machine are extinguished by the limiter 13.

После окончания процесса очистки корневой системы древесно-кустарниковой растительности 14 от кома почвы 15 выключают отдельную секцию распределителя 10 лесохозяйственной машины, и рабочая жидкость к гидроцилиндру 7 положения внутренней секции 6 телескопической рукояти 4 подается мимо гидропульсатора 9, который отключается и прекращает создавать пульсирующий поток рабочей жидкости.After the process of cleaning the root system of tree and shrub vegetation 14 from the soil clod 15, a separate section of the distributor 10 of the forestry machine is turned off, and the working fluid to the hydraulic cylinder 7 of the position of the inner section 6 of the telescopic handle 4 is supplied past the hydraulic pulsator 9, which turns off and stops creating a pulsating flow of the working fluid .

Такое исполнение заявляемого манипулятора лесохозяйственной машины позволяет упростить конструкцию, повысить надежность и, кроме того, использовать его при удалении нежелательной древесно-кустарниковой растительности на вырубках, что увеличит производительность машинно-тракторных агрегатов вследствие выдергивания древесно-кустарниковой растительности с корневой системой, тем самым, обеспечивая уменьшение (вплоть до полного исключения) необходимости повторной обработки ранее очищенных территорий, а также повысит качество удаления нежелательной древесно-кустарниковой растительности вследствие вибрационной очистки ее корневой системы от кома почвы, что способствует уменьшению доли ручного труда работников лесохозяйственных организаций, сокращению затрат на вывоз и последующую утилизацию порубочных остатков.Such a design of the proposed manipulator of the forestry machine makes it possible to simplify the design, increase reliability and, in addition, use it when removing unwanted tree and shrub vegetation in clearings, which will increase the productivity of machine and tractor units due to pulling out tree and shrub vegetation with the root system, thereby providing reduction (up to complete elimination) of the need to re-treat previously cleared areas, as well as improve the quality of removal of unwanted tree and shrub vegetation due to vibration cleaning of its root system from soil clod, which helps to reduce the share of manual labor of employees of forestry organizations, reduce the cost of export and subsequent disposal of logging residues.

Claims

Manipulator of a forestry machine, including a slewing device, on which an boom with a telescopic handle is installed, made of inner and outer sections, while the position of the inner section of the telescopic handle is controlled by a hydraulic cylinder drive, a gripper, a boom drive hydraulic cylinder, a telescopic handle drive hydraulic cylinder and gripper drive hydraulic cylinders, characterized in that it additionally contains a hydraulic pulsator connected to the hydraulic system of the forestry machine through a separate section of the distributor, while the cavities of the hydraulic cylinder of the position of the inner section of the telescopic handle are connected to the hydraulic pulsator through check valves, in addition, to limit vibrations of the gripper in the longitudinal plane, the gripper connected to the outer section of the telescopic handle using a limiter made in the form of a cable, the length of which ensures the vertical position of the gripper with the horizontal position of the fully extended inner section telescopic handle.