Кусторез

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК б (19) 01) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н АВТ0РСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3791068/29-15 (22) 26.06.84 (46) 30.12 ° 85. Бюл. N- 48 (71 ) Научно-производственное объединение Внииземмаш (72) С.А.Менчикова, С.Х.Вартанов, Г.И.Тимофеев, М.П.Попова, 3.3.Асланов, В.N.Ïîïoâè÷, Г,И.Малинин, А.В.Искрицкий и И М.Цульга (53 ) 634.О. 241 (088.8) (56) Патент СНА 11 - 3215174, кл. 144-34, 1965.

Авторское свидетельство СССР

В 315463, кл. А 01 G 23/Об, 1970. (54)(57) 1.КУСТОРЕЗ, содержащий установленный на шасси под углом к направлению перемещения дугообразный отвал с ножом,.параллельно режущей кромке которого и вьппе на отвале смонтирована отклоняющая балка, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью снижения усилия срезания, отклоняющая балка расположена с опережением режущей кромки ножа на величину от 0,12Н до 0,75Н, а величина, на которую отклоняющая балка установлена выше режущей кромки ножа, составляет от

1,0 Н до 1,25 )1, где Н - высота отвала.

2. Кусторез по и. 1, о т л и ч аю шийся тем,что, с целью повышения качества формирования валка из срезанного кустарника, высота отвала составляет от 1,1 до 1,4 м, а радиус от 0,77 до 1,12 м.

3. Кусторез по п. 1, о т л и ч а - Е ю шийся тем, что отклоняющая балка смонтирована на отвале шарнир- ЯД но и связана с ним посредством гидро- (" цилиндров °

H = (180 - 200) Изобретение относится к мелиоративной технике, применяется для срез.ки кустарника и мелколесья при расчистке площадей от древесной растительности и может быть использовано в лесном хозяйстве.

Целью изобретения является снижение усилия срезания.

На фиг.! изображен кусторез, вид сбоку; на фиг.2 — схема определения параметров отвала; на фиг ° 3схема деформации и сил при статическом резании отвалом.

Рабочий орган кустореза состоит из отвала 1 высотой Н и радиусом кри-. визны R с горизонтально. установленными ножами 2 и отклоняющей балки 3.

Отклоняющая балка расположена над отвалом и соединена с ннм с помощью горизонтальных шарниров 4 и тяг переменной длины, гидроцилиндров ", которые позволяют устанавливать его параллельно режущей кромке ножа 2 ближе или дальше нее. В зависимости от установки балка может опережать режущую кромку ножа на величину

0,12-0,75 Н и быть выше нее на величину 1,0-1,25 Н, Отвал 1 монтируется на трактор 6 с помощью универсальной рамы 7 бульдозера посредством шарового шарнира 8, расположенного в середине рамы 7, и раскосов 9, соединяющих края отвала и раму. Для возможности регулирования установки отвала и угла резания раскосы 9 выполнены в виде талрепов. Отвал может устанавливатьо ся в плане под углом О и 30 . Предусмотрено правое и левое расположение отвала. Подъем и опускание навесного оборудования осуществляется с помощью двух гидроцнлиндров 10 трактора 6.

Для защиты кабины трактора от падающих деревьев и сучьев кусторез оборудован ограждением Il.

При работе кусторез (фиг.1) движется вдоль обрабатываемой полосы.

Отклоняющая балка 3, толкая дерево, создает напряжение в стволах деревьев, стволы подрезаются ножом 2 кустореза, транспортируются отвалом в .сторону н укладываются ввйлок вдоль обрабатываемой полосы.

Работа кустореза обеспечивается не только правильным выбором углов резания ножа и установки отвала в плане, но и радиусом отвала, а так00867 1 же расположением относительно ножа отклоняющей балки. Выполнение указанных условий обеспечивает снижение усилия внедрения ножа в дерево, необходимую высоту среза, скорость передвижения машины и беспрепятственный сход срезаемой массы с,.отвала.

Для определения высоты отвала

1О пользуются следующим выражением где Н - высота отвала, мм;

N - мощность дв ига теля трак то15 ра, л.с.

Реальная мощность тракторов, на которых целесообразно базирование пассивных кусторезов, 160-300 л.с. ( увеличение мощности ведет к зна2р чительному увеличению массы трактора с оборудованием и снижению маневиенности1!. з

Таким образом,Н=200 160-300 =

1,1 - 1,35 м.

25 Величина радиуса кривизны отвала R определяется величиной возникающихсил деформации материала и связанными с этим энергетическими затратами на его перемешение: при малом радиусе ,Ъ

gp эти силы резко возрастают, при большом образуется большая призма волочения

I и замедляется ее перемещение вдоль отвала.

Движение призмы вверх по профилю

l отвала обусловлено возникновением силы трения. Увеличение длины кривой отвала, по которому скользит грунт. вызывает возрастание суммарной силы давления на отвал и вместе с тем возрастание суммарной силы трения материала по отвалу. Если суммарная сила трения материала о поверхность отвала по дуге АСВ (фиг,2) превосходит суммарную силу внутреннего трения по прямой АВ, то призма начинает скользить не по дуге АСВ профиля отвала, а по прямой АВ. Вследствие этого призма не будет перекатываться и ее объем перед отвалом увеличива50 ется. В конечном счете увеличиваются затраты энергии на перемещение до-. полнительного количества материала.

Если сила трения по прямой АВ равна силе трения по дуге АСВ, то сила

55 трения по окружности отвала (R f, I

= F) равна

1200867

Hfg или R < — —. f йвГ1- Hf2 Ф

R = — — — — — -

6) 2sin - 3 так как Е =АСВ Р =АКР

RI,=АВ Р

0 ь p ь или Я Rpp Е НР и (1) где R — - радиус отвала, Ga — - центральный угол;

И вЂ” высота отвала;

Р— давление грунта на отвал;

P - горизонтальная составляющая

h давления; — коэффициент трения древесины об отвал; — коэффициент внутреннего трения.

Для косых отвалов Ph "- P, тогда

= «1я..

Для того, чтобы не происходило заклинивание материала, необходимо соблюдать условие

Величины а, R и Н связаны геометрической зависимостью и центральный угол можно определить по формуле

6)-- 90 - ® +о о где eL — угол резания отвала при угле захвата 1 = 90 — угол опрокидывания.

Тогда

Н

90 - +Q + 2(1-610 (ф.р- Ц)

2 641

Так, на основании зависимостей (1) и(2) и с учетом объема древесины, который может располагаться одновременно перед отвалом, его вы5 сота должна быть 1,1 - 1 4 м при радиусе 8 не менее 1,0 м, т.е. радиус отвала должен составлять 0,7 — 0,8.

При внедрении лезвия ножа в ствол последний испытывает деформацию изгиба и прогибается по кривой, которая затем переходит в прямую, касательную к кривой. Для того, чтобы отклоняющая балка изгибала дерево по той же траектории, по кото15 рой ствол прогибается при внедрении ножа, она должна быть расположена с опережением режущей кромки ножа.

Определим траекторию движения

20 ствола при внедрении ножа для соответствующей высоты среза, породы и диаметра ствола.

Согласно теории упругости, кривая прогиба ствола f при приложении

25 усилия резания Я может быть onuz сана зависимостью (см. фиг.3)

Ph г =А=- — —, и ЗЕХ (3) 3п где У вЂ” скорость перемещения резания ножа, м/с;

t — -время внедрения,,сР— сила сопротивления ствола изгибу;

h — высота срезания ствола, см;

Š— модуль упругости ствола, кг/см ;

I — - момент инерции ствола,, си

Уравнение участка кривой АВ

Наиболее целесообразно резать лезвиями с малыми углами резания »

По конструктивным соображениям угол ж, выбирается в пределах 20о

25 . Угол опрокидывания 3 = 30 (по эксплуатационным данным)..

Угол трения свежесрезанного кустарника по стали составляет 32о

40, т.е. f< = 0,625 - 0,839, угол внутреннего трения f = 0,8-0,9.

При указанных параметрах радиус отвала, например, для высоты отвала Н = 1,2 м

„1 2 (048-0 9)

7 (32»4 o) = 0,77-0,919 и, бд = (90 - 22 — 30) = 1,67 рад, 40

Rhx х у = — (3- — -)

6ЕХ h (4) где F - площадь сечения ствола, си

d - -диаметр ствола, см;

G — напряжение, разрушающеt ствол, Дифференцируя уравнение (4) по времени и считая что скорость ноV

t жа 4=const определим скорость Мд

4в кривой АВ при резании на любой высоте

2 !

Для приближения расчетов иожно считать, что

4$ wd2

R=FG = --" -G

В (25, 11), В (25, 1 76). В иг. 3

Заказ 7885/1 Тираж 742 Подписное

Фиа 2

ВНИИПИ

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

5 12

При x=h скорость ствола совпадает со скоростью ножа 9„ W и часть ствола ВС изогнется по прямой (у — — . ах - в).

Допускаемая агротехническими требованиями высота среза ствола h=25, На основании уравнения (4) составим параметрические уравнения для стволов диаметром 6,0 и 15 0 см при

;Е 8000 кг/см, G . 38 кг/см и

h = --25 см.

Ъ

; .ф = 6,0,см, у 0,0264 х

0,000352 х ф = 15,0 см, у = 0,00423 х

0,0000564 хг

Для этих граничных условий координаты в точке В определяются величинами: — см ф= 15 см, Необходимые координаты расположения отклоняющей балки относительно режущей кромки ножа находим, используя уравнения касательных к точке В для граничных условий.

На основании уравнения (5) уравнение касательной к точке В (25,11) (У - у) = r (х) (Х вЂ” х), у = 0,657х - 5,42, к точке В (25, 1,76) (6) у = 0,106х — 0,89.

По конструктивным соображениям балка должна находиться на высоте не менее х = l,l м,,так как высота

00867 Ь ствола Н определяется по условию организованного схода древесины величиной 1,1 - 1,4 м, При усТановке передней части балки несколько выше общей высоты отвала (для беспрепятственного схода), например на высоте х = 1,3—

1,5 м,его вылет (у) согласно уравнениям (6) должен составлять 0,150,9 м, т.е. отвальная балка должна быть регулируемой и иметь возможность установки передней части . над отвалом выше режущей кромки ножа на величину (1,0 - !,25) Н

15 и с ее опережением (параллельно: ей) на величину (0,12 — 0,75) Н.

При увеличении диаметров срезаемых стволов вылет отклоняющей балки должен уменьшаться. Создавая предварительное напряженное состояние в стволе древесины, выдвинутая вперед отклоняющая балка не только снижает усилие внедрения ножа, но и способ« ствует также органиэации направленного падения древесины ветвями вперед.

Плоский нож кустореза (после перерезания ствола) подхратьвает срезаемый ствол и при движении машины вперед разворачивает его вдоль отвала стволом в сторону схода.

При выбранных параметрах кусторе- за обеспечивается необходимая для среза скорость передвижения машины, качественный срез и беспрепятственный сход срезаемой массы с отвала.