Манипулятор лесной машины

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Симанович Василий Антонович Мохов Сергей Петрович Коробкин Владимир Андреевич Арико Сергей Евгеньевич Климчик Геннадий Яковлевич Пищов Сергей Николаевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Манипулятор лесной машины, содержащий поворотную колонну, соединенную с гидроуправляемой стрелой, к верхней части которой шарнирно присоединена подвижная рукоять, гидроцилиндр для привода стрелы в движение, отличающийся тем, что рукоять выполнена из двух частей, представляющих собой Г-образные рычаги, соединенные при помощи шарнира, причем узел соединения Г-образных рычагов расположен с наружной стороны рукояти, а переходы на изгибах частей выполнены полыми, и по центральной оси обе части взаимодействуют между собой посредством упругого элемента в виде пружины,противоположные концы которой контактируют с полусферическими элементами с наконечниками, лежащими в основаниях, которые закреплены в частях рукояти, при этом полусферические элементы имеют прорези в виде конуса для размещения страховочной тяги. Изобретение относится к агрегатным лесным машинам, выполняющим ряд технологических операций в лесозаготовительном процессе. 14291 1 2011.04.30 Известен манипулятор, содержащий вертикальную колонну, установленную на вращающемся силовом приводе, гидроуправляемую стрелу, ось поворота которой располагается на колонне, а на втором конце стрелы шарнирно установлена рукоять, состоящая из двух секций 1. Недостатком конструкции такого манипулятора является то, что при установке на рукоять грейфера или захватно-срезающей головки с раскряжевочным механизмом в процессе работы динамические нагрузки достигают больших величин, которые в конечном счете приводят к преждевременному выходу из строя колонны, стрелы и рукояти. Надежность в работе такого манипулятора ограничена, что в конечном счете приводит к снижению производительности при работе машин, на которых он установлен. Известен гидроманипулятор, выполненный в виде колонны с механизмом поворота в горизонтальной плоскости с шарнирно прикрепленной стрелой и рукоятью, на которой могут быть смонтированы лесозаготовительные агрегаты и тяга, регулируемая по длине, соединенная с колонной и с корпусом механизма поворота с возможностью отсоединения 2. Недостатком конструкции манипулятора такого типа является то, что элементы не содержат упруго-демпфирующих устройств. При работе машин, на которых устанавливается такая конструкция, большие динамические нагрузки преждевременно будут выводить из строя колонну, стрелу и рукоять, что скажется на надежности и производительности машин при работе в лесных условиях. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому положительному результату является манипулятор лесной машины, состоящий из поворотной колонны и гидроуправляемой стрелы, соединенных между собой шарнирно, а на конце стрелы установлено подвижное промежуточное звено, имеющее связь со стреловым гидроцилиндром и подвижной рукоятью 3. Недостатком такого манипулятора, на который может быть установлен грейфер или захватно-срезающая головка, является то, что динамические нагрузки, возникающие при работе, достигают большой величины, что приводит к преждевременному выходу из строя элементов манипулятора и захватно-срезающего устройства. Повышенные динамические нагрузки при работе выводят из строя узлы машин, на которые он устанавливается, что приводит к снижению надежности и производительности работ на заготовке древесины. Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности в работе манипулятора лесной машины за счет снижения динамических нагрузок при выполнении различных технологических операций на заготовке древесины. Поставленная задача достигается тем, что манипулятор лесной машины содержит поворотную колонну, соединенную с гидроуправляемой стрелой, к верхней части которой шарнирно присоединена подвижная рукоять, гидроцилиндр для привода стрелы в движение, при этом рукоять выполнена из двух частей, представляющих собой Г-образные рычаги, соединенные при помощи шарнира, причем узел соединения Г-образных рычагов расположен с наружной стороны рукояти, а переходы на изгибах частей выполнены полыми, и по центральной оси обе части взаимодействуют между собой посредством упругого элемента в виде пружины, противоположные концы которой контактируют с полусферическими элементами с наконечниками, лежащими в основаниях, которые закреплены в частях рукояти, при этом полусферические элементы имеют прорези в виде конуса для размещения страховочной тяги. Техническое решение применения упругих элементов в виде пружин в качестве источников снижения динамических нагрузок известно и ранее. В предлагаемой конструкции ставится вопрос повышения надежности в работе за счет выполнения конструкции рукояти из двух частей, соединенных шарнирно с наружной стороны, и использования между звеньями упругого элемента. Упругий элемент взаимодействует с основанием через полусферические элементы с наконечниками, что позволяет в любом положении рукояти осуществлять давление по центру. 2 14291 1 2011.04.30 При сравнении предложенного технического решения с объектами аналогичного назначения, обнаруженными в процессе поиска, установлено, что в известных устройствах отсутствуют признаки, сходные с признаками, отличающими заявленное техническое решение от прототипа. Предложенное техническое решение обладает существенными отличиями. Манипулятор лесной машины поясняется чертежами фиг. 1 - манипулятор лесной машины на колесном шасси (вид сбоку) фиг. 2 - рукоять манипулятора лесной машины. Манипулятор устанавливается на заднюю полураму 1 колесного шасси 2. Манипулятор состоит из поворотной колонны 3, соединенной со стрелой 4, к верхней части которой шарнирно присоединена рукоять 5, состоящая из двух частей 6 и 7, соединенных при помощи шарнира 8. На нижней части 7 рукояти шарнирно закреплено захватно-срезающее устройство 9. Части 6 и 7 рукояти 5 со стороны стрелы 4 и захватно-срезающего устройства 9 выполнены прямолинейными, а к шарниру 8 имеют изгиб и представляют собой Г-образную форму, выполненную на изгибах полой. Шарнир 8 соединения частей 6 и 7 расположен с наружной стороны рукояти 5. По центральной оси части 6 и 7 взаимодействуют между собой посредствам упругого элемента в виде пружины 10, которая упирается в полусферические элементы 11 и 12, лежащие в основаниях 13 и 14, закрепленных в частях 6 и 7 рукояти 5. Через упругий элемент в виде пружины 10, полусферические элементы 11 и 12 и основания 13 и 14 проходит страховочная тяга 15, закрепленная на основаниях 13 и 14 с противоположной стороны. Основания 13, 14 и полусферические элементы 11 и 12 содержат вырезы 16 и 17 в виде конуса для размещения страховочной тяги 15. Поворотная колонна 3 имеет привод от гидроцилиндра 18, а стрела и рукоять приводятся в движение гидроцилиндрами 19 и 20. Манипулятор лесной машины, установленный на шасси колесной машины, работает следующим образом. Оператор, управляя машиной 2, подъезжает к стоящему дереву. Гидроцилиндрами 19 и 20 наводит стрелу 4 и рукоять 5 с захватно-срезающим устройством 9 на дерево, производит его пиление, после чего дереву придается горизонтальное положение и в таком состоянии производится его разделка на сортименты. Самые большие динамические нагрузки в момент повала, обрубки сучьев и разделки дерева приходятся на рукоять 5, стрелу 4 и колонну 3. Благодаря введению упругих элементов 10 в рукоять 5 динамические нагрузки будут гаситься, что приведет к снижению нагруженности рукояти 5, стрелы 4 и колонны 3. Снижение нагрузок в указанных элементах способствует снижению нагруженности узлов машины 2. Так как перемещение частей 6 и 7 относительно шарнира 8 будет угловым, в полусферических элементах 11 и 12 и основаниях 13 и 14 будет происходить угловое перемещение страховочной тяги 15 в вырезах,что обеспечивается их исполнением в виде конуса. Страховочная тяга 15 предотвращает смещение частей 6 и 7 рукояти 5 относительно шарнира 8. Полусферические элементы 11 и 12 выполнены с наконечниками с целью лучшего контакта их с витками пружины 10. На рукоять 5 может быть установлено и грейферное устройство, при работе которого также будут возникать динамические нагрузки, снижение которых достигается компоновкой стрелы, в которой установлен упругий элемент в виде пружины 10. Применение предлагаемой конструкции манипулятора лесной машины позволяет снизить уровень динамической нагруженности элементов на 12-17 , что приведет к повышению надежности и уменьшению затрат на ремонт оборудования и базовой машины,повышению производительности работ на заготовке древесины на 10-15 . Предложенное техническое решение может быть использовано отечественными и зарубежными машиностроительными предприятиями при создании новой лесозаготовительной техники, оборудованной гидроманипуляторами. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4