Измельчитель древесной поросли

 

Использование: изобретение относится к измельчителям древесной поросли и может использоваться для измельчения кустарника и мелколесья при очистке от древесной поросли площадей под линиями электропередачи, под водохранилища, при торфоразработках и т.д. Сущность изобретения: измельчитель включает транспортное средство и установленное на нем спереди пригибающее устройство, а сзади каток с ножами. Новым является то, что пригибающее устройство выполнено в виде вилки, а каток снабжен вибратором для сообщения ножам частоты вибрации и амплитуды не менее значений величин соответственно T и A, удовлетворяющих уравнению, приведенному в формуле изобретения. Исполнение пригибающего устройства в виде вилки позволяет ориентировать пригнутую древесную поросль вдоль оси транспортного средства, располагая ее в рабочей зоне катка. При этом снижается возможность движения транспортного средства по пригнутой древесной поросли. Установка вибратора в каток с ножами обеспечивает измельчение пригнутой к земле древесной поросли при минимальных усилиях на ножах катка. Это значительно уменьшает массу катка, снижает энергоемкость и габариты. 6 ил.

Изобретение относится к измельчителям древесной поросли и может использоваться для измельчения кустарника и мелколесья при очистке от древесной поросли площадей под линиями электропередачи, под водохранилища, при торфоразработках и т.д.

Известны устройства для измельчения древесной поросли по авт.св. СССР N 337097, N 917790; N 1091883; N 1118318; N 1253508; N 1512523; кл. А 01 G 23/06; N 1114377, кл. А 01 G 23/00, включающие транспортное средство, пригибающее устройство и каток с ножами.

Основной недостаток устройств заключается в том, что усилие на ножах является статическим и реализуется за счет собственного веса катка. Поэтому для измельчения деревьев крупнее чем кустарник потребуется каток значительной массы, который ни одно современное транспортное средство не способно перемещать. Кроме этого, при работе пригибающего устройства, например по авт. св. N 337097 и N 1118318, вершины деревьев пригибаются к земле в сторону от рабочей зоны катка и не подвергаются измельчению.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является измельчитель древесной поросли фирмы Ле-Турно (США) [1], включающий транспортное средство, пригибающее устройство и катки с ножами.

Основным его недостатком является то, что усилие на ножах является статическим и реализуется за счет собственного веса катка. Поэтому измельчитель имеет значительную массу и габариты. Кроме этого, его пригибающее устройство выполнено в виде прямой балки, что не обеспечивает надежного ориентирования пригнутой поросли вдоль продольной оси транспортного средства в рабочей зоне катков.

Целью изобретения является получение технического результата, выражающегося в обеспечении измельчения пригнутой к земле древесной поросли при минимальных усилиях на ножах катка.

Это достигается тем, что на транспортном средстве спереди по ходу установлено пригибающее устройство, выполненное в виде вилки, позволяющей ориентировать пригнутые деревья вдоль оси транспортного средства, располагая их в рабочей зоне катка. При этом снижается возможность движения транспортного средства по пригнутой поросли и вдавливания ее в землю. Сзади транспортного средства установлен каток с ножами, внутри которого вмонтирован вибратор, создающий вибрацию ножей с частотой и амплитудой, равными не менее значений величин соответственно f и A, удовлетворяющих уравнению: 2f arctg = = (1) где f - расчетная частота вибрации; А - расчетная амплитуда вибрации; R - радиус катка; h - высота ножа; α_o - угол между ножом и деревом в начальный момент внедрения; α_к - угол между ножом и деревом в конечный момент внедрения; d - диаметр дерева; V - скорость движения транспортного средства.

Проведенный научно-технический анализ предложения и уровня техники свидетельствует о том, что предлагаемое техническое решение не следует явным образом из уровня техники, при этом признаки изложенной совокупности взаимосвязаны, находятся в причинно-следст- венной связи с ожидаемым результатом и являются необходимыми и достаточными для его получения. Все это свидетельствует о том, что изобретение имеет изобретательский уровень.

На фиг. 1 изображен измельчитель древесной поросли, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - возможный вариант вибратора; на фиг. 4 изображена схема для расчета частоты и амплитуды вибрации ножей катка; на фиг. 5 - увеличенный фрагмент внедрения ножа в дерево, узел I на фиг. 4; на фиг. 6 - технология работы предлагаемого изобретения.

Измельчитель древесной поросли содержит транспортное средство 1, установленное на нем спереди пригибающее устройство, выполненное в виде вилки 2 с возможностью поворота в вертикальной плоскости гидроцилиндрами 3. Сзади транспортного средства 1 посредством манипулятора 4 крепится каток 5 с ножами 6. В транспортное положение каток 5 манипулятором 4 устанавливается на платформу 7. Вовнутрь катка 5 встроен вибратор 8 , например, эксцентрикового типа (фиг. 3), создающий вибрацию вращением дебалансов 9 и 10 гидромоторами 11 и 12. Ножи 6 при измельчении деревьев (поросли) 13 внедряются в них многократными импульсами. Это обеспечивает минимальное усилие на ножах катка для перерубания деревьев на отрезки 14. Число импульсов равно частоте вибрации ножей катка, умноженной на время перерубания дерева. При этом частота вибрации ножей катка и амплитуда должны быть не менее значений величин соответственно f и A для того, чтобы нож успел перерубить дерево за время поворота катка на угол, соответствующий cкорости V движения машины.

Для расчета f и А рассматривают схему (фиг. 4) перерубания дерева диаметром d. На фиг. 5 показан увеличенный фрагмент внедрения ножа в дерево. Допускают, что при каждом ударе нож внедряется в дерево на величину А. Чтобы дерево было полностью перерублено, согласно схеме на фиг. 5 должно соблюдаться неравенство
Asinα_n≥ d (2) где К - число ударов, необходимых для перерубания дерева;
α_n - угол положения ножа относительно дерева после n-го удара.

За время перерубания t транспортное средство и центр катка переместятся на величину 00^I
OOʹ = V·t = (R+h)(cosα_o-cosα_к)+ Asinα_n (3)
Учитывая, что К=f˙ t, приводят выражение (3) к виду
Acosα_n = - (R+h)(cosα_o-cosα_к) (4)
Угол α_n согласно схеме на фиг. 5 равен
α_n= α_o + = α_o+n (5) где ϕ_i - угол поворота ножа между соседними ударами;
- усредненный угол поворота ножа.

Используя формулу Эйлера для тригонометрической формы комплексного числа и формулу суммы геометрической прогрессии с учетом равенства (5), преобразуют выражения (2), (4) и (5) в систему неравенств
(6)
Углы α_o и α_к вычисляются из геометрических соображений (фиг. 4) по формулам
α_o= arcsin (7)
α_к= π - arcsin (8) где δ - наименьшее расстояние между поверхностью катка и деревом.

При расчете углов α_o и α_к величиной δ можно пренебречь, но для большей уверенности записывают формулу для ее вычисления, которая также выводится из геометрических соображений
δ = - R+ (9) где β - угол между соседними ножами.

Величина δ не может быть отрицательной. В случае получения отрицательного результата δ следует принимать равной нулю.

Исключив из системы неравенств (6) величины К и , с учетом выражений (7) и (8) получают уравнение (1).

П р и м е р. Данo: d=10 см; R=61 см; h=22 см; V=56 см/c;
А= 1,2 см; β = 60^о.

Вычисляют по формуле (9) величину δ = =5,4 см,
вычисляют по формулам (7) и (8) углы α_o = =0,927 рад;
α_к = 1,972 рад.

Подставляют в формулу (1) численные значения соответствующих величин и получают
f=5,9 с^-1 .

Таким образом, для того чтобы каток радиусом 61 см с ножами 22 см смог измельчить дерево диаметром 10 см при скорости движения транспортного средства 58 см/с, его вибратор должен создавать вибрацию ножей катка с частотой не менее 5,9 с^-1 и амплитудой не менее 1,2 см.

Работает измельчитель следующим образом.

При непрерывном движении измельчителя пригибающее устройство 2 (фиг. 1 и 2) захватывает всю поросль, встречающуюся на пути измельчителя, и пригибает ее к земле. Крайняя поросль за счет того, что пригибающее устройство выполнено в виде вилки, пригибается не только к земле, но и к центру в направлении движения измельчителя. В результате измельчитель проходит над поваленной порослью 13, пропуская ее между гусеницами. Ножи 6 виброкатка 5 под действием вибрации внедряются в поросль 13, отделяя ее от корневой системы и разрубая на отрезки 14 непосредственно на земле. Механическими греблями 16 (фиг. 6) отрезки 14 сгребаются в кучи 15 и грузятся в кузов транспортного средства 17, которое доставляет их к потребителю.

Таким образом, изобретение позволяет получить технический результат, выражающийся в обеспечении измельчения пригнутой к земле поросли при минимальных усилиях на ножах катка, что значительно уменьшает массу катка, снижает энергоемкость и габариты.

Формула изобретения

ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬ ДРЕВЕСНОЙ ПОРОСЛИ, включающий транспортное средство и установленное на нем спереди пригибающее устройство, а сзади каток с ножами, отличающийся тем, что пригибающее устройство выполнено в виде вилки, а каток снабжен вибратором для сообщения ножам частоты вибрации и амплитуды не менее значений величин соответственно f и A, удовлетворяющих уравнению

где f - расчетная частота вибрации;
A - расчетная амплитуда вибрации;
R - радиус катка;
h - высота ножа;
α₀ - угол между ножом и деревом в начальный момент внедрения;
α_к - угол между ножом и деревом в конечный момент внедрения;
d - диаметр дерева;
V - скорость движения транспортного средства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6