RU2815346C1

RU2815346C1 - Method of felling trees during winter logging

Info

Publication number: RU2815346C1
Application number: RU2023130498A
Authority: RU
Inventors: Алексей Сергеевич Васильев
Filing date: 2023-11-21
Publication date: 2024-03-13

Abstract

FIELD: forestry.

SUBSTANCE: invention relates to logging and can be used for felling trees in winter conditions with high level of snow cover. Timber felling method involves gripping of standing tree, its cutting, felling, cutting of branches and bucking of gripped timber with production of assortments at logging area with further removal of assortments by timber transport. Before gripping the tree, the rotary lever is turned around the axis of the hinge to the position, in which the screw mounted on it is located outside the frame dimensions below the sawing mechanism, the auger is rotated and then the auger is buried into the snow mass near the tree trunk. Further, by changing the position of the harvester head in space, the snow mass is moved away from the tree, the harvester head is lifted in the vertical plane above the snow mass and rotation of the auger is stopped. Then the hydraulic cylinder acts on the rotary lever, turning it around the axis of the fastening hinge to the position at which the screw mounted on it is located within the frame dimensions without protruding beyond them.

EFFECT: use of the method of tree felling during winter logging will allow to reduce the load on structural elements of the harvester when clearing the space around the trunk of a standing tree, as well as increase efficiency of operations and reduce operator fatigue.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области лесозаготовок и может быть использовано при валке деревьев в зимних условиях при высоком уровне снежного покрова.The invention relates to the field of logging and can be used when felling trees in winter conditions with a high level of snow cover.

Известен способ работы валочно-сучкорезно-раскряжевочной машины [Описание изобретения к патенту №2492628 «Способ работы валочно-сучкорезно-раскряжевочной машины», заявл. 25.01.2012, опубл. 20.09.2013], включающий захват стоящего дерева рабочей головкой валочно-сучкорезно-раскряжевочной машины, его спиливание, валку, обрезку сучьев и раскряжевку захваченного дерева с выработкой сортиментов на лесосеке, с последующей вывозкой сортиментов лесным транспортом.There is a known method of operation of a felling-delimbing-cross-cutting machine [Description of the invention to patent No. 2492628 “Method of operation of a felling-delimbing-cross-cutting machine”, Appl. 01/25/2012, publ. 09.20.2013], which includes the capture of a standing tree by the working head of a felling-delimbing-cross-cutting machine, its sawing, felling, delimbing and bucking of the captured tree with the production of logs at the cutting site, with subsequent removal of the logs by forest transport.

Недостатком известного способа работы валочно-сучкорезно-раскряжевочной машины является то, что при высоком уровне снежного покрова перед спиливанием дерева приходится заглублять харвестерную головку в снежную массу, что чревато ее механическими повреждениями. При наличии плотного снежного наста, характерного в период оттепелей, не всегда удается его преодолеть. В результате остаются высокие пни, что ведет к уменьшению объема ценной стволовой древесины, заготавливаемой с 1 га площади.The disadvantage of the known method of operation of a feller-delimbing-cross-cutting machine is that with a high level of snow cover, before cutting down a tree, the harvester head has to be buried in the snow mass, which is fraught with mechanical damage. If there is a dense snow crust, which is typical during the thaw period, it is not always possible to overcome it. As a result, tall stumps remain, which leads to a decrease in the volume of valuable stem wood harvested per 1 hectare of area.

Известен способ валки деревьев при высоком уровне снежного покрова (Описание изобретения к патенту RU 2768852, заявл. 25.05.2021, опубл. 25.03.2022) с использованием харвестерной головки, оснащенной поворотным отвалом, установленным ниже пильного механизма, включающий поворот отвала до положения, перпендикулярного плоскости размещения пильного механизма, перемещение харвестерной головки вдоль ствола дерева до заглубления поворотного отвала в снежную массу, перемещение харвестерной головки в направлении от дерева в горизонтальной плоскости, поворот отвала до положения, параллельного плоскости размещения пильного механизма.There is a known method for felling trees with a high level of snow cover (Description of the invention to patent RU 2768852, application 05/25/2021, published 03/25/2022) using a harvester head equipped with a rotating blade installed below the sawing mechanism, including rotating the blade to a position perpendicular to plane of placement of the saw mechanism, moving the harvester head along the tree trunk until the rotary blade is buried in the snow mass, moving the harvester head away from the tree in a horizontal plane, rotating the blade to a position parallel to the plane of placement of the saw mechanism.

Недостаток известного способа валки деревьев при высоком уровне снежного покрова, заключается в необходимости многократного повторения цикла работы по внедрению отвала в снежный покров и его сдвигу, что ведет к снижению производительности работ при валке дерева и быстрой утомляемости оператора при очистке пространства вокруг ствола дерева от снежного покрова. Кроме того, перемещение снежной массы пассивным рабочим органом, выполненным в виде отвала, ведет к воздействию на металлоконструкции харвестерной головки и манипулятора, на котором она установлена, а также узлы их соединения, повышенных динамических нагрузок, ведущих к накоплению усталости материала из которого они изготовлены.The disadvantage of the known method of felling trees with a high level of snow cover is the need to repeat the work cycle many times to insert the blade into the snow cover and shift it, which leads to a decrease in productivity when felling trees and rapid fatigue of the operator when clearing the space around the tree trunk from snow cover . In addition, the movement of snow mass by a passive working body made in the form of a blade leads to the impact on the metal structures of the harvester head and the manipulator on which it is installed, as well as their connecting units, of increased dynamic loads, leading to the accumulation of fatigue of the material from which they are made.

Наиболее близким по своей сущности и взятым за прототип является известный способ валки деревьев в зимний период харвестером (Описание изобретения к патенту RU 2769993, заявл. 25.05.2021, опубл. 12.04.2022) с использованием харвестерной головки, оснащенной выдвижным отвалом, перемещающимся вдоль направляющих, смонтированных на ее раме, включающий захват стоящего дерева, его спиливание, валку, обрезку сучьев и раскряжевку захваченного дерева с выработкой сортиментов на лесосеке с последующей вывозкой сортиментов лесным транспортом. При известном способе перед захватом дерева выдвигают отвал, перемещая его по направляющим за габаритные размеры рамы с учетом пильного механизма, затем, выдвинутый отвал заглубляют в снежную массу вблизи ствола дерева, отодвигают снежную массу от дерева путем перемещения харвестерной головки в направлении от дерева в горизонтальной плоскости, поднимают харвестерную головку в вертикальной плоскости над снежной массой, перемещают его по направляющим до положения, когда он будет находиться в пределах габаритного размера рамы.The closest in essence and taken as a prototype is the known method of felling trees in winter with a harvester (Description of the invention to patent RU 2769993, application 05/25/2021, published 04/12/2022) using a harvester head equipped with a retractable blade moving along the guides , mounted on its frame, including the capture of a standing tree, its cutting, felling, pruning and bucking of the captured tree with the production of logs at the cutting site, followed by removal of the logs by forest transport. In the known method, before grabbing a tree, the blade is extended, moving it along the guides beyond the overall dimensions of the frame, taking into account the sawing mechanism, then the extended blade is buried in the snow mass near the tree trunk, the snow mass is moved away from the tree by moving the harvester head in the direction from the tree in the horizontal plane , raise the harvester head in a vertical plane above the snow mass, move it along the guides to a position where it is within the overall size of the frame.

Недостаток известного способа валки деревьев в зимний период харвестером, заключается в необходимости многократного повторения цикла работы по внедрению отвала в снежный покров и его сдвигу, что ведет к снижению производительности работ при валке дерева и быстрой утомляемости оператора при очистке пространства вокруг ствола дерева от снежного покрова. Кроме того, перемещение снежной массы пассивным рабочим органом, выполненным в виде отвала, ведет к воздействию на металлоконструкции харвестерной головки и манипулятора, на котором она установлена, а также узлы их крепления, повышенных динамических нагрузок, ведущих к накоплению усталости материала из которого они изготовлены.The disadvantage of the known method of felling trees in winter with a harvester is the need to repeatedly repeat the work cycle of introducing the blade into the snow cover and shifting it, which leads to a decrease in productivity when felling trees and rapid fatigue of the operator when clearing the space around the tree trunk from the snow cover. In addition, the movement of snow mass by a passive working body, made in the form of a blade, leads to the impact on the metal structures of the harvester head and the manipulator on which it is installed, as well as their fastening units, of increased dynamic loads, leading to the accumulation of fatigue of the material from which they are made.

Технический результат предлагаемого способа валки деревьев при зимней заготовке леса, заключается в снижении нагрузки на конструктивные элементы харвестера (манипулятор, раму харвестерной головки, узлы их крепления) при расчистке пространства вокруг ствола стоящего дерева по сравнению с аналогами, а также в повышении производительности работ и снижении утомляемости оператора, за счет необходимости совершать меньшее количество движений управления, чем при работе харвестерной головкой с пассивными рабочими органами для расчистки снежного покрова.The technical result of the proposed method of felling trees during winter logging is to reduce the load on the structural elements of the harvester (manipulator, harvester head frame, their attachment points) when clearing the space around the trunk of a standing tree compared to analogues, as well as to increase productivity and reduce operator fatigue due to the need to make fewer control movements than when working with a harvester head with passive working elements to clear snow cover.

Достигается технический результат тем, что в способе валки деревьев при зимней заготовке леса с использованием харвестерной головки, оснащенной поворотным рычагом со смонтированным на нем шнеком, поворачивающимся под действием гидроцилиндра, включающем захват стоящего дерева, его спиливание, валку, обрезку сучьев и раскряжевку захваченного дерева с выработкой сортиментов на лесосеке с последующей вывозкой сортиментов лесным транспортом, перед захватом дерева поворачивают вокруг оси шарнира крепления поворотный рычаг, до положения, при котором смонтированный на нем шнек располагается за пределами габаритов рамы ниже пильного механизма, вращают шнек, затем шнек заглубляют в снежную массу вблизи ствола дерева, далее путем изменения положения харвестерной головки в пространстве, отодвигают снежную массу от дерева, поднимают харвестерную головку в вертикальной плоскости над снежной массой, останавливают вращение шнека, затем воздействуют гидроцилиндром на поворотный рычаг, поворачивая его вокруг оси шарнира крепления, до положения, при котором смонтированный на нем шнек располагается в пределах габаритов рамы, не выступая за них.The technical result is achieved in that in the method of felling trees during winter logging using a harvester head equipped with a rotary lever with an auger mounted on it, rotating under the action of a hydraulic cylinder, including capturing a standing tree, cutting it, felling, trimming branches and bucking the captured tree with production of logs at the cutting site with subsequent transportation of logs by forest transport, before grabbing the tree, turn the rotary lever around the axis of the fastening hinge until the auger mounted on it is located outside the dimensions of the frame below the sawing mechanism, rotate the auger, then the auger is buried in the snow mass nearby tree trunk, then by changing the position of the harvester head in space, move the snow mass away from the tree, raise the harvester head in a vertical plane above the snow mass, stop the rotation of the auger, then act with a hydraulic cylinder on the rotary lever, turning it around the axis of the mounting hinge, to a position where in which the auger mounted on it is located within the frame dimensions, without protruding beyond them.

На фиг. 1 представлен главный вид харвестерной головки, позволяющей реализовать способ валки деревьев при зимней заготовке леса, при поворотном рычаге со смонтированным на нем шнеке, находящемся в пределах габаритного размера рамы - транспортном положении. На фиг. 2 представлен вид слева харвестерной головки, позволяющей реализовать способ валки деревьев при зимней заготовке леса, при поворотном рычаге со смонтированным на нем шнеке, находящемся в пределах габаритного размера рамы - транспортном положении. На фиг. 3 представлен главный вид харвестерной головки, позволяющей реализовать способ валки деревьев при зимней заготовке леса, при поворотном рычаге со смонтированным на нем шнеке, находящемся в положении, когда он выступает за пределы габаритов рамы ниже пильного механизма - рабочем положении. На фиг. 4 представлен вид слева харвестерной головки позволяющей реализовать способ валки деревьев при зимней заготовке леса, при поворотном рычаге со смонтированным на нем шнеке, находящемся в положении, когда он выступает за пределы габаритов рамы ниже пильного механизма - рабочем положении.In fig. Figure 1 shows the main view of the harvester head, which makes it possible to implement the method of felling trees during winter logging, with a rotary lever with an auger mounted on it, located within the overall size of the frame - the transport position. In fig. Figure 2 shows a left view of the harvester head, which makes it possible to implement the method of felling trees during winter logging, with a rotary lever with an auger mounted on it, located within the overall size of the frame - the transport position. In fig. Figure 3 shows the main view of the harvester head, which makes it possible to implement a method of felling trees during winter logging, with a rotary lever with an auger mounted on it, located in a position where it protrudes beyond the frame dimensions below the sawing mechanism - the working position. In fig. Figure 4 shows a left view of the harvester head, which makes it possible to implement a method of felling trees during winter logging, with a rotary lever with an auger mounted on it, located in a position where it protrudes beyond the frame dimensions below the sawing mechanism - the working position.

Способ валки деревьев при зимней заготовке леса реализуется с использованием харвестерной головки, у которой на тыльной, по отношению к расположению поворотных верхних 1 и нижних 2 сучкорезных ножей стороне рамы 3, установлен поворотный рычаг 5 со смонтированным на нем шнеком 6. Поворот рычага 5 со смонтированным на нем шнеком 6 осуществляется посредством гидроцилиндра 7. Поворотный рычаг 5 со шнеком 6 установлен таким образом, что при нахождении поворотного рычага 5 в одном крайнем положении (транспортное положение) шнек 6 не выступает за габариты рамы 3, а при другом крайнем положении (рабочее положение) шнек 6 располагается за пределами габаритов рамы 3 ниже пильного механизма 9. Вращение осуществляется гидромотором 12, питаемым от рабочей системы базового харвестера. Сверху над шнеком установлен защитный кожух 4.The method of felling trees during winter logging is implemented using a harvester head, which has a rotary lever 5 with an auger 6 mounted on it on the rear side, in relation to the location of the rotating upper 1 and lower 2 delimbing knives, side of the frame 3. on it the auger 6 is carried out by means of a hydraulic cylinder 7. The rotary lever 5 with the auger 6 is installed in such a way that when the rotary lever 5 is in one extreme position (transport position), the auger 6 does not protrude beyond the dimensions of the frame 3, and in the other extreme position (working position ) auger 6 is located outside the dimensions of frame 3 below the sawing mechanism 9. Rotation is carried out by hydraulic motor 12, powered by the working system of the base harvester. A protective casing 4 is installed on top of the auger.

Способ валки деревьев при зимней заготовке леса включает захват стоящего дерева, его спиливание, валку, обрезку сучьев и раскряжевку захваченного дерева с выработкой сортиментов на лесосеке с последующей вывозкой сортиментов лесным транспортом. Перед захватом дерева поворачивают поворотный рычаг 5 вокруг оси шарнира 8 его крепления, до положения, при котором смонтированный на нем шнек располагается за пределами габаритов рамы 3 ниже пильного механизма 9. Затем включают вращение шнека, шнек заглубляют в снежную массу вблизи ствола дерева. Далее путем изменения положения харвестерной головки в пространстве, отодвигают снежную массу от дерева. Поднимают харвестерную головку в вертикальной плоскости над снежной массой, останавливают вращение шнека. Далее воздействуют гидроцилиндром на поворотный рычаг, поворачивая его вокруг оси шарнира крепления, до положения, при котором смонтированный на нем шнек располагается в пределах габаритов рамы, не выступая за них. Затем осуществляют захват стоящего дерева харвестерной головкой, его спиливание, валку, обрезку сучьев и раскряжевку с последующей вывозкой сортиментов лесным транспортом.The method of felling trees during winter logging includes capturing a standing tree, cutting it down, felling, trimming branches and bucking the captured tree with the production of logs at the cutting site, followed by removal of the logs by forest transport. Before grabbing the tree, turn the rotary lever 5 around the axis of the hinge 8 of its fastening, to a position in which the auger mounted on it is located outside the dimensions of the frame 3 below the sawing mechanism 9. Then the rotation of the auger is turned on, the auger is buried in the snow mass near the tree trunk. Next, by changing the position of the harvester head in space, the snow mass is moved away from the tree. Raise the harvester head in a vertical plane above the snow mass and stop the rotation of the auger. Next, the hydraulic cylinder acts on the rotary lever, turning it around the axis of the fastening hinge, to a position in which the auger mounted on it is located within the frame dimensions, without protruding beyond them. Then the standing tree is grabbed by the harvester head, cut down, felled, limbed and bucked, followed by removal of the logs by forest transport.

Реализуется способ валки деревьев при зимней заготовке леса следующим образом.The method of felling trees during winter logging is implemented as follows.

На манипулятор харвестера устанавливается харвестерная головка, включающая в себя раму 3, механизм поворота 10 рамы 3, протаскивающие вальцы 11, установленные на раме 3 поворотные верхние 1 и нижние 2 сучкорезные ножи, пильный механизм 9, поворотный рычаг 5 со шнеком 6.A harvester head is installed on the harvester manipulator, which includes a frame 3, a rotation mechanism 10 of the frame 3, pulling rollers 11, rotating upper 1 and lower 2 delimbing knives mounted on the frame 3, a saw mechanism 9, a rotary lever 5 with an auger 6.

Харвестер подъезжает к дереву, которое подлежит повалу. При наличии снежного покрова вблизи ствола дерева, оператор приводит поворотный рычаг со смонтированным на нем шнеком в рабочее положение, путем поворота поворотного рычага 5 до положения, при котором смонтированный на нем шнек 6 располагается за пределами габаритов рамы 3 ниже пильного механизма 9. Затем оператор подводит харвестерную головку к дереву, включает вращение шнека, опускает харвестерную головку, внедряя вращающийся шнек 6 в снежную массу. Далее путем изменения положения харвестерной головки в пространстве, оператор отодвигает снежную массу от дерева, и таким образом освобождает пространство вокруг ствола дерева от снежного покрова. Затем оператор поднимает харвестерную головку в вертикальной плоскости над снежной массой и приводит поворотный рычаг в транспортное положение путем его поворота до положения, при котором смонтированный на нем шнек 6 располагается в пределах габаритов рамы 3. Затем оператор наводит харвестерную головку на дерево, производит его захват у шейки корня путем зажатия между рамой 3 и поворотными верхними 1 и нижними 2 сучкорезными ножами, спиливание, валку, раскряжевку.The harvester drives up to a tree that is about to be felled. If there is snow cover near the tree trunk, the operator brings the rotary lever with the auger mounted on it into the working position by turning the rotary lever 5 to a position in which the auger 6 mounted on it is located outside the dimensions of the frame 3 below the sawing mechanism 9. Then the operator brings the harvester head to the tree, turns on the rotation of the auger, lowers the harvester head, introducing the rotating auger 6 into the snow mass. Next, by changing the position of the harvester head in space, the operator moves the snow mass away from the tree, and thus frees the space around the tree trunk from snow cover. Then the operator lifts the harvester head in a vertical plane above the snow mass and brings the rotary lever into the transport position by turning it to a position in which the auger 6 mounted on it is located within the dimensions of the frame 3. Then the operator points the harvester head at the tree and grabs it from root necks by clamping between the frame 3 and the rotating upper 1 and lower 2 delimbing knives, sawing, felling, bucking.

Благодаря тому, что в предложенном изобретении расчистка пространства вокруг ствола, стоящего на корню дерева, осуществляется путем управления положением шнека, обеспечивается снижение динамической нагрузки на конструктивные элементы харвестера (манипулятор, раму харвестерной головки, узлы их крепления) при расчистке пространства вокруг ствола стоящего дерева, по сравнению с аналогами, что в свою очередь способствует повышению производительности работ и снижению утомляемости оператора, за счет необходимости совершать меньше количество движений управления, чем при работе харвестерной головкой с пассивными рабочими органами при расчистке пространства вокруг стоящих на корню деревьев от снежного покрова.Due to the fact that in the proposed invention, clearing the space around the trunk standing on the root of a tree is carried out by controlling the position of the auger, the dynamic load on the structural elements of the harvester (manipulator, frame of the harvester head, their attachment points) is reduced when clearing the space around the trunk of a standing tree, compared to analogues, which in turn helps to increase work productivity and reduce operator fatigue, due to the need to make fewer control movements than when working with a harvester head with passive working bodies when clearing the space around standing trees from snow cover.

Благодаря тому, что шнек смонтирован на поворотном рычаге, обеспечивается возможность его нахождения как в транспортном положении в пределах габаритов рамы 3 - положении, при котором он не мешает работе харвестерной головки во время выполнения операций по валке, обрезке сучьев и раскряжевке стволов деревьев, так и в рабочем положении - в положении, при котором шнек 6 располагается за пределами габаритов рамы 3 ниже пильного механизма 9 - в пределах видимости оператора и имеет возможность заглубления в снежный покров.Due to the fact that the auger is mounted on a rotary lever, it is possible to find it both in a transport position within the dimensions of frame 3 - a position in which it does not interfere with the operation of the harvester head during operations of felling, limbing and bucking tree trunks, and in the working position - in a position in which the auger 6 is located outside the dimensions of the frame 3 below the sawing mechanism 9 - within the operator's visibility and has the ability to penetrate into the snow cover.

Claims

A method of felling trees during winter logging using a harvester head equipped with a rotating lever with an auger mounted on it, rotating under the action of a hydraulic cylinder, including grabbing a standing tree, cutting it down, felling, trimming branches and bucking the captured tree with the production of assortments at the cutting site with subsequent removal assortments by forest transport, characterized in that before gripping the tree, the rotary lever is rotated around the axis of the fastening hinge to a position in which the auger mounted on it is located outside the dimensions of the frame below the sawing mechanism, the auger is rotated, then the auger is buried in the snow mass near the tree trunk, then by changing the position of the harvester head in space, they move the snow mass away from the tree, raise the harvester head in a vertical plane above the snow mass, stop the rotation of the auger, then act with a hydraulic cylinder on the rotary lever, turning it around the axis of the mounting hinge to the position at which the auger mounted on it is located within the frame dimensions, without protruding beyond them.