SI24108A

SI24108A - Gozdarski vitel s kontroliranim navijanjem vlečne vrvi in varovanjem le-te proti preobremenitvi

Info

Publication number: SI24108A
Application number: SI201200174A
Authority: SI
Inventors: Iztok Špan
Original assignee: Tajfun Planina Proizvodnja Strojev, D.O.O.
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2013-12-31
Also published as: EP2855337B1; SI24108B; WO2013180665A1; EP2855337A1

Abstract

Namen izuma je zasnovati k traktorju priključljiv gozdarski vitel, pri katerem navijanje vrvi (2) poteka na kontroliran način, tako da so ovoji vrvi (2) na površini navijalnega bobna (1) razporejeni drug ob drugem in brez medsebojnega križanja in prekrivanja, obenem pa je preprečena preobremenitev vlečne vrvi (2) in ostalih elementov pogonskega sklopa vitla zaradi vleke pretežkega bremena. Vitel je v ta namen v območju med zgornjim škripcem (3) in navijalnim bobnom (1) opremljen z okoli vertikalne geometrijske osi (40) prosto vrtljivim ali vsaj za ustrezen kot zasukljivim usmerjevalnim sklopom (4), ki po izbiri vključuje dinamometer (46) za merjenje natezne sile (F) v vlečni vrvi (2), tako daje tudi pogon bobna (1) lahko krmiljen v odvisnosti od vsakokrat izmerjene obremenitve vlečne vrvi (2).

Description

Gozdarski vitel s kontroliranim navijanjem vlečne vrvi in varovanjem le-te proti preobremenitvi

Izum na področju delovnih operacij in transporta spada k napravam za dviganje, privzdigovanje ali vleko, konkretno k vitlom, namreč h konstrukcijskim podrobnostim le-teh.

Izum je osnovan na problemu, kako zasnovati k traktorju priključljiv gozdarski vitel, pri katerem bo navijanje vrvi potekalo na kontroliran način, tako da bodo ovoji vrvi na površini bobna razporejeni drug ob drugem in brez medsebojnega križanja in prekrivanja, obenem pa bo preprečena preobremenitev vlečne vrvi in ostalih elementov pogonskega sklopa vitla zaradi vleke pretežkega bremena.

Gozdarski vitel kot tak je opisan npr. v SI 9600339 A2. Tovrstni vitel obsega ogrodje, ki je opremljeno z nosilci za povezavo s tritočkovnim mehanizmom običajnega kmetijskega traktorja in s štrcljem utome gredi za povezavo s kardansko gredjo traktorja. Na nasprotni strani je ogrodje opremljeno z odbojno površino, imenovano deska, ki v osnovi predstavlja del ohišja pogonskega in vlečnega sklopa vitla, ki poleg tega obsega navijalni boben z zavoro in sklopko ter reduktor, preko katerega je gred navijalnega bobna povezana z omenjenim štrcljem za povezavo s kardansko gredjo. Na bobnu je navita vlečna vrv, ki poteka vsaj preko zgornjega in spodnjega škripca v smeri proti vsakokratnemu bremenu, ki je predvideno za vleko. Zgornji škripec je pričvrščen na omenjenem ogrodju vitla nad spodnjim škripcem in obsega motorno gnano vrvenico. Tovrsten zgornji škripec je npr. opisan v SI 22800 A, obsega pa vrvenico, ki je gnana s pomočjo hidromotorja in prirejena za vodenje vlečne vrvi in še zlasti tudi za odvijanje vlečne vrvi z navijalnega bobna.

Gozdarski vitel je v osnovi namenjen za vgradnjo na traktor in obsega navijalni boben, na katerem je navita vlečna vrv. Pred vlečenjem bremena, še zlasti hloda ali več med seboj povezanih hlodov, je potrebno vrv odviti z bobna in prosti konec vrvi potegniti do bremena ter zatem breme na primeren način povezati z vrvjo. Ko na vlečno vrv pripnejo breme, npr. hlod ali več med seboj povezanih hlodov ali podobno, se med vrtenjem navijalnega bobna vlečna vrv navija na boben, obenem pa se vrši vleka bremena v smeri proti vitlu.

Še zlasti pri večjih vitlih je zaradi razmeroma velike vztrajnostne mase in trenja navijalnega bobna z na sebi navito vrvjo sila, ki je potrebna za odvijanje vrvi z bobna, običajno razmeroma velika. Iz navedenega razloga lahko motorno gnan zgornji škripec uporabniku znatno olajša delo. Zgornji škripec je običajno fiksiran • · · na ogrodje vitla, tako da je smer poteka vrvi čezenj običajno vnaprej določena. Preusmeritev vrvi proti bremenu se v odvisnosti od vsakokratnega položaja bremena glede na vitel in tudi glede na vsakokratno smer približevanja bremena proti vitlu vrši na spodnjem škripčniku, kije okoli vertikalne osi zasukljivo pritrjen na ogrodje vitla na primerni lokaciji pod omenjenim zgornjim škripcem. S tem se zniža prijemališče vlečne sile, kar je ugodno z vidika same stabilnosti vitla in traktorja proti prevračanju.

Po drugi strani se v določeni meri spreminja tudi smer poteka preostalega kraka vrvi od fiksnega oz. okoli vertikalne osi nezasukljivega zgornjega škripca proti navijalnemu bobnu. Smer poteka vrvi je namreč odvisna od tega, ali se vrv navija ali odvija na enem koncu ali v sredini ali na drugem koncu bobna. Zaradi centralne razporeditve zgornjega škripčnika smer poteka vrvi preko slednjega sovpada s smerjo navijanja vrvi na boben ali odvijanja z njega edinole v fazi navijanja oz. odvijanja vrvi v osrednjem območju bobna. Bolj kot je lokacija navijanja/odvijanja vrvi na bobnu oddaljena od omenjenega osrednjega območja bobna, večja je tendenca vrvi po uhajanju iz smeri in kopičenju v osrednjem območju navijalnega bobna, t.j. po navijanju na predhodni ovoj namesto na prosto površino bobna ali pri večslojnem navijanju na spodnjo plast vrvi. Neredko se zgodi, daje vrv lokalno že nekoliko poškodovana, npr. sploščena, preščipnjena, natrgana, lomljena ali drugače deformirana, kar še poveča verjetnost nepravilnega navijanja vrvi na boben. Vsakršno križanje ovojev vrvi na bobnu bistveno poslabša obremenitveno stanje vrvi in v višje ležeči vrvi poveča natezne napetosti v posameznih žicah, iz katerih je spletena vrv, medtem ko je spodaj ležeči oboj vrvi izpostavljen nevarnosti sploščenja. Pri vlečenju izjemno težkih bremen so lokalne obremenitve vrvi iz navedenih razlogov lahko enormne in povzročijo trajne poškodbe ali celo popolno uničenje vrvi.

Predlagani izum se nanaša na gozdarski vitel s kontroliranim navijanjem vlečne vrvi in varovanjem le-te proti preobremenitvi. Tovrsten vitel obsega ogrodje, v katerem je vrtljivo uležiščen prednostno s pomočjo kardanske gredi traktorja gnan ter s pomočjo sklopke in zavore upravljiv navijalni boben z na sebi navito vlečno vrvjo, kot tudi na omenjenem ogrodju vitla pričvrščen zgornji škripec, pri čemer omenjena vlečna vrv poteka od navijalnega bobna preko zgornjega škripca in po izbiri še preko vsaj enega nadaljnjega škripca proti vsakokratnemu bremenu.

Po izumu je predvideno, daje med navijalnim bobnom in zgornjim škripcem vitla, namreč nad navijalnim bobnom, ki je v ogrodju vitla vgrajen vrtljivo okoli svoje horizontalne geometrijske osi, in pod zgornjim škripcem, ki je s svojim okrovom fiksno pritrjen v zgornjem območju okrova vitla in obsega vrvenico, ki je vrtljiva okoli horizontalne geometrijske osi, predviden usmerjevalni sklop, ki je prosto vrtljivo ali vsaj za vsakokrat potreben kot zasukljivo okoli vertikalne osi mehansko povezan z zgornjim škripcem ali po izbiri z ogrodjem vitla. Omenjen usmerjevalni sklop obsega okrov, v katerem sta vsaka okoli svoje rotacijske osi prosto vrtljivo uležajeni vrvenici, pri čemer sta omenjeni rotacijski osi vrvenic razporejeni horizontalno in sta med seboj vzporedni, rotacijska os spodnje vrvenice pa je od omenjene vertikalne osi usmerjevalnega sklopa bolj oddaljena kot rotacijska os zgornje vrvenice. Temu ustrezno sta vrvenici predvideni za vodenje vrvi od zgornjega škripca vzdolž vertikalne osi usmerjevalnega sklopa na zgornjo vrvenico in zatem preko spodnje vrvenice proti navijalnemu bobnu ali v obratni smeri. Zahvaljujoč tovrstni zasnovi je med navijanjem vrvi na boben zagotovljeno naleganje ovojev vrvi tesno drug ob drugem, hkrati pa je preprečeno prekrivanje ali križanje vsakokrat sosednjih ovojev vrvi na površini bobna ali na spodaj naviti plasti ovojev vrvi.

Pri tem je nadalje rotacijska os zgornje vrvenice usmerjevalnega sklopa tako razporejena, da tangenta na omenjeno zgornjo vrvenico sovpada z omenjeno vertikalno geometrijsko osjo usmerjevalnega sklopa, obenem pa kraka vrvi v območju zgornje vrvenice, namreč proti zgornjemu škripcu potekajoč krak vrvi in v smeri proti spodnji vrvenici potekajoč krak vrvi, gledano v smeri proti rotacijski osi zgornje vrvenice, oklepata topi kot, ki je izbran v območju med 100° in 170°, prednostno pa v območju med 120° in 150°. Nadalje je po izumu prednostno, če je zgornja vrvenica v smeri rezultante sil v krakih vrvi v območju zgornje vrvenice premakljivo uležiščena v okrovu usmerjevalnega sklopa in v omenjeni smeri podprta z dinamometrom.

Pri vitlu po izumu je nadalje predvideno, da je okrov usmerjevalnega sklopa s pomočjo vsaj dveh v vertikalni smeri med seboj razmaknjenih ležajev okoli vertikalne osi zasukljivo uležajen na primernem nosilcu, s pomočjo katerega je usmerjevalni sklop mehansko povezljiv bodisi z zgornjim škripcem ali z ogrodjem vitla. Omenjeni nosilec je prednostno na voljo kot cev, skozi katero od zgornjega škripca proti zgornji vrvenici usmerjevalnega sklopa ali v obratni smeri poteka vlečna vrv.

Prej omenjeni dinamometer prednostno sestoji iz hidravličnega cilindra, s katerim je v smeri rezultante omenjenih sil v krakih vrvi v območju zgornje vrvenice podprta omenjena zgornja vrvenica usmerjevalnega sklopa, obenem pa obsega tudi tlačni senzor za merjenje tlaka hidravličnega medija v omenjenem hidravličnem cilindru. Temu ustrezno je potem lahko navijalni boben vitla vsaj med vrtenjem okoli svoje osi v smeri navijanja vrvi nanj gnan ob upoštevanju vsakokratne natezne obremenitve vlečne vrvi, izmerjene s pomočjo dinamometra, tako da se v primeru preobremenitve pogon bobna samodejno izklopi.

Izum bo v nadaljevanju podrobneje obrazložen s primerom izvedbe, ki je shematično ponazorjen na priloženi skici, kjer kažeta

Sl. 1 shematično in v prostorskem prikazu ponazorjeno zasnovo relevantnih delov gozdarskega vitla po izumu, namreč navijalni boben, zgornji škripčnik in usmerjevalni sklop;

Sl. 2 pa v narisu in deloma v prerezu podrobneje prikazan usmerjevalni sklop vitla po izumu.

Izum se nanaša na gozdarski vitel s kontroliranim navijanjem vlečne vrvi in varovanjem le-te proti preobremenitvi, pri čemer tovrstni vitel obsega na skici neprikazano ogrodje, v katerem je vrtljivo uležiščen prednostno s pomočjo kardanske gredi traktorja gnan ter s pomočjo sklopke in zavore upravljiv navijalni boben 1 z na sebi navito vlečno vrvjo 2, kot tudi na omenjenem ogrodju pričvrščen zgornji škripčnik 3 s prednostno motorno gnano vrvenico in prav tako na omenjenem ogrodju vitla pod omenjenim zgornjim škripcem 3 pričvrščen spodnji škripec, ki na skici ni prikazan in ki je opremljen s prosto vrtljivo vrvenico, tako da omenjena vlečna vrv 2 poteka od navijalnega bobna 1 preko zgornjega škripca 3 in preko spodnjega škripca proti vsakokratnemu bremenu.

Zaradi razumevanja same razporeditve in orientacije relevantnih delov vitla velja poudariti, da je navijalni boben 1 v ogrodju uležajen vrtljivo okoli svoje horizontalno razporejene rotacijske osi 10, ki sovpada z vzdolžno geometrijsko osjo pogonske gredi 11 bobna 1, ki je preko neprikazane sklopke in reduktorja povezljiva s prav tako neprikazano kardansko gredjo traktorja.

Prav tako zaradi boljšega razumevanja velja pojasniti, da je zgornji škripec 3 s svojim okrovom 31 fiksno pritrjen v zgornjem območju ogrodja vitla in obsega okoli horizontalne geometrijske osi 30 vrtljivo vrvenico, ki je prednostno motorno gnana, in sicer v prikazanem primeru s pomočjo hidromotorja 32.

Po izumu je predvideno, da je v območju med zgornjim škripcem 3 in navijalnim bobnom 1, namreč nad omenjenim bobnom 1 in pod omenjenim škripcem 3, predviden usmerjevalni sklop 4, preko katerega poteka vrv 2, namreč krak vrvi 2 v območju med bobnom 1 in zgornjim škripcem 3.

Usmerjevalni sklop 4 sestoji iz okrova 41, ki je bodisi prosto vrtljiv ali vsaj za vsakokrat potreben kot - v odvisnosti od dolžine navij alnega bobna 1 in oddaljenosti slednjega od usmerjevalnega sklopa 4 - zasukljiv okoli vertikalne geometrijske osi 40, katere položaj in smer sovpadata s položajem in smerjo od zgornjega škripca 3 proti navijalnemu bobnu 1 potekajoče vrvi 2 v območju neposredno pod zgornjim škripcem 3. V ta namen je okrov 41 usmerjevalnega sklopa 4 s pomočjo vsaj dveh med seboj v vertikalni smeri razmaknjenih ležajev 42', 42 uležajen na nosilcu 43, ki je v prikazanem primeru na voljo v obliki cevi, skozi katero lahko poteka vrv 2 in preko katere je okrov 41 usmerjevalnega sklopa 4 mehansko povezan z zgornjim škripcem 3 in na slednjega pritrjen z možnostjo omenjenega vrtenja oz. zasuka okoli osi 40. Usmerjevalni sklop 4, kije v splošnem oz. po izbiri namesto na omenjen zgornji škripec 3 lahko pritrjen tudi na ogrodje vitla, nadalje obsega vrvenici 44, 45, ki sta vsaka zase prosto vrtljivo uležajeni na horizontalno razporejenih in med seboj vzporednih rotacijskih oseh 440, 450, pri čemer je rotacijska os 440 zgornje vrvenice 44 od omenjene vertikalne osi 40 usmerjevalnega sklopa 4 manj oddaljena kot rotacijska os 450 spodnje vrvenice 45, razen tega pa je zgornja vrvenica 44 tako razporejena, da omenjena vertikalna geometrijska os 40 usmerjevalnega sklopa 4 predstavlja tangento na omenjeno zgornjo vrvenico 44.

• · · ·

Zahvaljujoč opisani razporeditvi omenjenih vrvenic 44, 45 in njunih rotacijskih osi 440, 450 v okoli vertikalne osi 40 vrtljivem okrovu 41 usmerjevalnega sklopa 4 je po izumu realiziran potek vrvi 2, ki pripomore k samodejnemu usmerjanju vrvi 2 med navijanjem le-te na boben 1. Med navijanjem vrvi 2 na boben 1, pri čemer gre običajno za natezno močno obremenjeno vrv 2 med vlečenjem neprikazanega bremena, vrv 2 poteka (Sl. 1) od bremena ali vsaj enega dodatnega spodnjega škripca preko vrvenice zgornjega škripca 3 in od tam navpično navzdol v smeri omenjene osi 40, prednostno po notranjosti omenjenega nosilca 43 v obliki cevi ter zatem tangencialno proti zgornji vrvenici 44 usmerjevalnega sklopa 4, od koder se vrv 2, gledano v smeri proti rotacijski osi 440 zgornje vrvenice 44, pod topim kotom a, ki je izbran v območju med 100° in 170°, še zlasti med 120° in 150°, preusmeri tangencialno v smeri proti spodnji vrvenici 45 usmerjevalnega sklopa 4, od ondod pa naprej proti površini navijalnega bobna 1. Zahvaljujoč prosti vrtljivosti usmerjevalnega sklopa 4 okoli omenjene vertikalne osi 40 se okrov 41 sklopa 4 po vsakem ovoju vrvi 2 na boben 1 zasuče in s tem odkloni za vsakokrat potreben kot ter s tem omogoči, da vrv 2 zdrsne s površine predhodnega ovoja na površino bobna 1 ali pri večslojnem navijanju vrvi 2 na boben 1 na vsakokrat razpoložljiv spodaj ležeč sloj iz drugega ob drugem razporejenih ovojev vrvi 2.

Kot je razvidno na Sl. 2, obe sili F_b F₂ krakov vrvi 2 v območju zgornje vrvenice 44 tvorita rezultanto F, ki deluje v smeri simetrale omenjenega topega kota a med krakoma vrvi 2 v območju zgornje vrvenice 44. Omenjena smer rezultante F je vselej vnaprej in povsem natančno določljiva v odvisnosti od geometrije in razporeditve vrvenic 44, 45, namreč od položaja rotacijskih osi 440, 450 in od premerov vrvenic 44, 45, ki sta prednostno sicer med seboj enaka, v splošnem pa se lahko tudi razlikujeta. Po izumu je rotacijska os 440 zgornje vrvenice 44 usmerjevalnega sklopa 4 v smeri rezultante F premakljivo uležiščena v okrovu 41

in podprta z dinamometrom 46, ki v prikazanem primeru sestoji iz hidravličnega cilindra 461 in tlačnega senzorja 462 za merjenje tlaka hidravličnega medija v omenjenem cilindru 461. S pomočjo omenjenega dinamometra 46 je možno permanentno meriti in spremljati obremenitev vrvi 2, pri čemer se v primeru prekoračitve vnaprej določene vrednosti, t.j. v primeru preobremenitve vrvi 2, dinamometer 46 generira signal, na osnovi katerega se npr. prekine pogon navij alnega bobna 1.

Claims

PATENTNI ZAHTEVKI

1. Gozdarski vitel s kontroliranim navijanjem vlečne vrvi (2) in varovanjem le-te proti preobremenitvi, obsegajoč ogrodje, v katerem je vrtljivo uležiščen prednostno s pomočjo kardanske gredi traktorja gnan ter s pomočjo sklopke in zavore upravljiv navijalni boben (1) z na sebi navito vlečno vrvjo (2), kot tudi na omenjenem ogrodju vitla pričvrščen zgornji škripec (3), pri čemer omenjena vlečna vrv (2) poteka od navijalnega bobna (1) preko zgornjega škripca (3) in po izbiri še preko vsaj enega nadaljnjega škripca proti vsakokratnemu bremenu, označen s tem, da je med navijalnim bobnom (1) in zgornjim škripcem (3), namreč nad navijalnim bobnom (1), ki je v ogrodju vitla vgrajen vrtljivo okoli svoje horizontalne geometrijske osi (10), in pod zgornjim škripcem (3), ki je s svojim okrovom (31) fiksno pritrjen v zgornjem območju okrova vitla in obsega vrvenico, ki je vrtljiva okoli horizontalne geometrijske osi (30), predviden usmerjevalni sklop (4), ki je prosto vrtljivo ali vsaj za vsakokrat potreben kot zasukljivo okoli vertikalne osi (40) mehansko povezan z zgornjim škripcem (3) ali po izbiri z ogrodjem vitla, pri čemer usmerjevalni sklop (4) obsega okrov (41), v katerem sta vsaka okoli svoje rotacijske osi (440, 450) prosto vrtljivo uležajeni vrvenici (44, 45), pri čemer sta omenjeni osi (440, 450) razporejeni horizontalno in sta med seboj vzporedni, rotacijska os (450) spodnje vrvenice (45) pa je od omenjene vertikalne osi (40) usmerjevalnega sklopa (4) bolj oddaljena kot rotacijska os (440) zgornje vrvenice (44), tako da sta vrvenici (44, 45) predvideni za vodenje vrvi (2) od zgornjega škripca (3) vzdolž vertikalne osi (40) usmerjevalnega sklopa (4) na zgornjo vrvenico (44) in zatem preko spodnje vrvenice (45) proti navijalnemu bobnu (1) ali v obratni smeri.

• · r · · • · · « » · « • · 4 • a · ·
2. Gozdarski vitel po zahtevku 1, označen s tem, da je rotacijska os (440) zgornje vrvenice (44) tako razporejena, da tangenta na zgornjo vrvenico (44) sovpada z omenjeno vertikalno geometrijsko osjo (40) usmerjevalnega sklopa (4), kraka vrvi (2) v območju zgornje vrvenice (44), namreč proti zgornjemu škripcu (3) potekajoč krak vrvi (2) in v smeri proti spodnji vrvenici (45) potekajoč krak vrvi (2) pa gledano v smeri proti osi (440) zgornje vrvenice (44) oklepata topi kot (a), kije izbran v območju med 100° in 170°.
3. Gozdarski vitel po zahtevku 2, označen s tem, da je kot (a) izbran v območju med 120° in 150°,
4. Gozdarski vitel po enem od zahtevkov 1-3, označen s tem, daje zgornja vrvenica (44) v smeri rezultante (F) sil (F_b F₂) v krakih vrvi (2) v območju zgornje vrvenice (44) premakljivo uležiščena v okrovu (41) usmerjevalnega sklopa (4) in v omenjeni smeri podprta z dinamometrom (46).
5. Gozdarski vitel po kateremkoli od zahtevkov 1-4, označen s tem, da je okrov (41) usmerjevalnega sklopa (4) s pomočjo vsaj dveh v vertikalni smeri med seboj razmaknjenih ležajev (42', 42) okoli vertikalne geometrijske osi (40) usmerjevalnega sklopa (4) zasukljivo uležajen na nosilcu (43), s pomočjo katerega je usmerjevalni sklop (4) mehansko povezljiv bodisi z zgornjim škripcem (3) ali z ogrodjem vitla.
6. Gozdarski vitel po zahtevku 5, označen s tem, daje nosilec (43) na voljo kot cev, skozi katero od zgornjega škripca (3) proti zgornji vrvenici (44) usmerjevalnega sklopa (4) ali v obratni smeri poteka vlečna vrv (2).
7. Gozdarski vitel po kateremkoli od zahtevkov 4-6, označen s tem, da dinamometer (46) sestoji iz hidravličnega cilindra (461), s katerim je v smeri poteka rezultante (F) obeh sil (F_b F₂) v krakih vrvi (2) v območju zgornje vrvenice (44) usmerjevalnega sklopa (4) podprta zgornja vrvenica (44) usmerjevalnega sklopa (4), kot tudi iz tlačnega senzorja (462) za merjenje tlaka hidravličnega medija v omenjenem hidravličnem cilindru (461).
8. Gozdarski vitel po zahtevku 4 ali 7, označen s tem, da je navijalni boben (1) vsaj med vrtenjem okoli svoje rotacijske osi (10) v smeri navijanja vrvi (2) nanj gnan ob upoštevanju vsakokratne natezne obremenitve vlečne vrvi (2), izmerjene s pomočjo dinamometra (46).