DE3112573A1

DE3112573A1 - Hydraulische schaltungsanordnung fuer entastungsmaschinen

Info

Publication number: DE3112573A1
Application number: DE19813112573
Authority: DE
Inventors: Rainer DDR 9108 Auerswalde Berthold; Wilhelm Dipl.-Ing. DDR 9260 Hainichen Brückner; Manfred Dipl.-Ing. DDR 9048 Karl-Marx-Stadt Glöckner; Reinhard Dipl.-Ing. DDR 9260 Hainichen Scheffler; Gunter DDR 9108 Auerswalde Schroeder
Original assignee: FORSTTECHNIK VEB K
Current assignee: FORSTTECHNIK VEB K
Priority date: 1980-03-31
Filing date: 1981-03-30
Publication date: 1982-06-16
Also published as: DD156879A3

Description

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Titel der Erfindung:

Hydraulische Schaltungsanordnung für Entastungsmaschinen Anwendung der Erfindung:

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schaltungsan-5 Ordnung für Entastungsmaschinen und -geräte, deren bewegliche Entastungsmesser hydraulisch an den Baumstamm angepreßt werden und bei denen der Entastungsvorgang durch eine Relativbewegung der Entastungsmesser in Richtung des sich verjüngenden Baumstammes erfolgt und für das Anpressen der Entastungsmesser eine beliebige Anzahl doppeltwirkender hydraulischer Arbeitszylinder mit einseitiger Kolbenstange vorgesehen ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Bekannt ist gemäß Bedienungsanleitung zum in der DDR hergestellten Stammholzentastungsgerät EA 60 eine hydraulische Schaltungsanordnung, nach der der zuflußseitige Arbeitsdruck in den für das Anpressen der beweglichen Entastungsmesser bestimmten hydraulischen Arbeitszylindern während des Entastungsvorganges eine durch ein Druckbegrenzungsventil begrenzte konstante Größe aufweist.

Ferner ist mit DE-OS 2626359 eine Möglichkeit bekannt, den für das hydraulische Anpressen der Entastungsmesser erforderlichen Arbeitsdruck mittels eines Druckflüssigkeitsspeichers zu erzeugen, wobei mit fortschreitender Durch-

messerabnahme des Baumstammes im Verlauf des Entastungsvorganges der Arbeitsdruck absinkt.

Gemeinsames Merkmal beider Lösungen ist, daß während der Entastungsphase in den hydraulischen Arbeitszylindern abflußseitig kein nennenswerter Druck anliegt.

Nachteilig bei diesen Ausführungen ist, daß bei geforderter guter Entastungsqualität die beim unmittelbaren Astabtrennvorgang erforderlichen verhältnismäßig hohen Anpreßkräfte der Entastungsmesser an den Baumstamm auch in den astlosen Stammbereichen wirksam sind, wodurch hohe Reibkräfte erzeugt werden, für deren Überwindung unnötig hohe Vorschubkräfte erforderlich sind.

Durch DE-AS 1805143 ist ferner eine Möglichkeit bekannt, die eine annähernde Proportionalität zwischen der in Längsrichtung des Baumstammes wirkenden Vorschubkraft und der Anpreßkraft der Entastungsmesser an den Baumstamm gewährleistet.

Es handelt sich dabei um ein geschlossenes hydraulisches System ähnlich dem hydraulischen Bremssystem in Kraftfahr-

20.zeugen, wobei in den Kxaftfluß zwischen den auf einer Schlittenführung in Längsrichtung des zu entastenden Baumstammes verschiäbar angeordneten Schneidkopf und das zum Bewegen des Schneidkopfes vorgesehene Zugseil ein hydraulischer Druckzylinder zwischengeschaltet ist. Dieser ist als Druckerzeuger für das Beaufschlagen der hydraulischen Stellzylinder für das Anpressen der gekrümmten Entastungsmesser an den Baumstamm ausgebildet. Dadurch wird bewirkt, daß einesteils durch die vergleichsweise geringen Zugkräfte in den astlosen Stammbereichen eine gleichfalls geringe Anpreßkraft erzeugt wird sowie andererseits beim unmittelbaren Astablrennvorgang infolge der in .Stammlängsrichtung wirkenden axialen Schnittkraftkomponenten an den

Messerschneiden eine entsprechend höhere Anpreßkraft der Bntastungsmesser an den Baumstamm erreicht wird. Durch diese Lösung wird eine gewisse Minimierung der erforderlichen Vorschubkräfte beim Entastungsvorgang erreicht. Nachteilig dabei ist, daß der zur Erzielung des beabsichtigten Effektes erforderliche Bauaufwand verhältnismäßig hoch ist und in der vorhandenen Ausführung hinsichtlich verschiedener Entastungsbedingungen keine' Variabilität des Verhältnisses der Vorschubkraft zur Anpreßkraft möglich ist, womit der Optimierbarkeit zwangsläufig Grenzen gesetzt sind.

Ziel der Erfindung:

Ziel der Erfindung ist es, für Entastungsmaschinen und -geräte, deren bewegliche Entastungsmesser hydraulisch an den Baumstamm angepreßt werden, bei Beibehältung einer guten Entastungsqualität primär eine Minimierung der erforderlichen Antriebsleistung zu erreichen, welche sekundär zu einer Einsparung an Bau- und Energiekosten sowie Reduzierung der Baumasse führt und insbesondere bei Anbaugeräten der Einsatz leistungsschwächerer Basismaschinen, vorzugsweise Traktoren, ermöglicht wird«

Darlegung des Wesens der Erfindung: .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Entastungsmaschinen und -geräte, deren bewegliche Kntastungsmesser hydraulisch an den Baumstamm angepreßt werden, eine hydraulische Schaltungsanordnung zu schaffen, durch die ermöglicht wird, daß im Verlauf des Durchziehens des zu·entastenden Baumes durch das Messersystem die Vorschubkraft dadurch auf das jeweils erforderliche Minimum reduziert wird,, daß die Anpreßkraft der beweglichen Entastungsmesser in den astlosen Stammbereichen bedeutend niedriger ist als beim unmittelbaren Abtrennen der Äste, wobei zugleich eine voneinander unabhängige Verstellbarkeit der beiden An~~\3kraftstufen erreicht werden soll.

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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Ablaufleitung der an den beweglichen Entastungsmessern angelenkten zu- und ablaufseifcig parallelgeschalteten hydraulischen Arbeitszylinder ein Druckbegrenzungsventil, das mit seinem Ablaufanschluß an die Rücklaufleitung angeschlossen ist sowie ein zum Druckbegrenzungsventil zylinderanschlußseitig parallelgeschaltetes Rückschlagventil, das mit seinem zulaufseitigen Anschluß über eine Leitung mit dem Dreistellungs-Wegeventil verbunden ist, angeordnet sind.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, daß während des EntastungsVorganges infolge des sich verjüngenden Baumstammes in den astlosen Bereichen in der Regel ein stetiges Schließen der beweglichen Entastungsmesser erfolgt, wobei die Anpreßkraft dadurch reduziert wird, daß in den hydraulischen Arbeitszylindern dem Arbeitsdruck des zufließenden Flüssigkeitsstromes ein Gegendruck im abfliessenden Plussigkeitsstrom entgegenwirkt. Die Höhe der beiden Druckwerte wird durch die Einstellung der entsprechenden Druckbegrenzungsventile bestimmt, wobei der Gegendruck normalerweise unter dem Arbeitsdruck liegt. Durch die Druckdifferenz wird bei Berücksichtigung des Kolbenbodenbzw. Kolbenstangenquerschnittes der hydraulischen Arbeitszylinder sowie der kinematischen Verhältnisse der Kraftübertragung die Größe der Reibkraft zwischen Entastungsmessern und Baumstamm bestimmt. Beim Einsetzen des Schnittvorganges am Ast fällt beim geringsten Abheben des betreffenden Entastungsmessers von der Stammoberfläche der Gegendruck in den hydraulischen Arbeitszyli:idern schlagartig ab, so daß während des Schnittes infolge der ausschließliehen Wirkung des Arbeitsdruckes eine höhere Anpreßkraft vorliegt. Das Abheben der Entastungsmesser wird durch radiale Schnittkraftkomponenten hervorgerufen und verursacht einen bezug-

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lieh, der Stämmoberfläche schräg hochlaufenden Schnitt am Astansatz, wobei der Winkel zwischen Schnittfläche und Stammoberfläche umso kleiner ist, je höher die Anpreßkraft ist. Da dieser Winkel die Höhe der am entasteten Stamm verbleibenden Aststummel direkt beeinflußt, ist eine Abhängigkeit zwischen der Höhe des eingestellten Arbeitsdruckes und der Entastungsqualität vorhanden. Für die Einstellung des Arbeitsdruckes als auch des Gegendruckes müssen die jeweils vorliegenden SOrderungen und Bedingungen, z. B. Entastungsqualität, Holzart, Stamm- und Astgeometrie, Jahreszeit u.a., berücksichtigt werden.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß mit geringem Bauaufwand eine Reduzierung der Anpreßkräfte in den astlosen Stammbereichen gegenüber den Anpreßkräften beim Astabtrennvorgang erreicht wird, wobei durch die separate Einstellbarkeit der beiden Druckbegrenzungsventile eine den jeweils vorliegenden Bedingungen entsprechende Minimierung der beiden Anpreßkraftstufen ermöglicht wird. Aus der Abhängigkeit zwischen Anpreßkraft und Antriebsbedarf resultiert die Einsparung an Energiekosten sowie die Ersetzbarkeit leistungsschwächerer Antriebsmotore, was in Verbindung mit einer schwächeren Dimensionierung kraftübertragender Bauelemente eine Reduzierung der Baumasse der gesamten Maschine bewirkt. In der weiteren Ausbildung der Erfindung ist bei Entastungsmaschinen, die für den Vorschub des Baumstammes angetriebene Vorschubwalzen besitzen, ein Anschluß der für das Anpressen der Vorschubwalzen bestimmten hydraulischen Arbeitszylinder an den vorhandenen Hydraulikkreis für die Messeranpressung vorgesehen, was infolge bestehender Abhängigkeiten zwischen Messer- und Walzenanpressung möglich ist und sich hinsichtlich einer Einsparung von Hydraulikbauteilen sowie BedienungsVereinfachung vorteilhaft auswirkt.

Die vorgeschlagene Möglichkeit des Einbaus eines Druckflüssigkeit sspeichers ist dann vorteilhaft, wenn sich auf Grund geringer Vorschubgeschwindigkeiten die Entastungsphase über einen längeren Zeitraum erstreckt, so daß sich die bezweckte kürzere Pumpenbelastung als Energieeinsparung, Erhöhung der Pumpenlebensdauer sowie verringerte Erwärmung der Hydraulikflüssigkeit auswirkt.

Ausführungsbeispiel:

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Die Zeichnungen zeigen':

Pig. 1: Einen hydraulischen Punktionsschaltplan für bewegliche Entastungsmeser, dargestellt in der Anpreßphase.

Pig. 2: Eine Modifizierung des hydraulischen Punktionsschaltplanes gemäß Pig. 1 durch hinzugefügte Hydraulikbauelement e·

Der besseren Übersichtlichkeit halber ist in der zeichnerischen Darstellung für das Anpressen sowohl der Entastungsmesser als auch der Vorschubwalzen stellvertretend für eine beliebige Anzahl zu- und ablaufseitig parallelgeschalteter hydraulischer Arbeitszylinder jeweils nur ein Arbeitszylinder gewählt worden.

Gemäß Pig. 1 führt von einer Pumpe 2 eine sich verzweigende Druckleitung 3 zum ersten Anschluß eines Dreistellungs-Wegeventils 4 sowie zu einem Druckbegrenzungsventil 11. Der zweite Anschluß des Dreistellungswegeventils'4 ist mit einer zu einem Behälter 1 führenden Rücklaufleitung 10 verbunden. Eine Zulaufleitung 5 stellt die Verbindung vom dritten Anschluß des Dreistellungs-Wegeventils 4 zum Druckraum eines an zwei beweglichen Entastungsmeasern 19 angelenkten hydraulischen ArbeitsZylinders 6 her. Von der zu-

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laufleitung 5 zweigt eine Leitung 13 zu einem weiteren hydraulischen Arbeitszylinder 15 ab, welcher an einem Schwenkarm 23 für eine schwenkbare Vorschubwalze 21 angelenkt, ist. Eine am hydraulischen Arbeitszylinder 6 angeschlossene Ablaufleitung 7 führt zu einem Druckbegrenzungsventil 8, an dem ablaufseitig die Rücklaufleitung 10 angeschlossen ist. An der Ablaufleitung 7 ist weiterhin ein Rückschlagventil 9 angeschlossen, welches über eine Leitung 12 mit dem vierten Anschluß des Dreistellungs-Wegeventils 4 verbunden ist.

Von der Leitung 12 zweigt eine Leitung 14 zumhydraulisehen Arbeitszylinder 15 ab.

Pig. 2 stellt eine Erweiterung des Funktionsschaltplanes gemäß Pig. 1 dar, wobei in die Zulaufleitung 5 ein entsperrbares Rückschlagventil 16 eingefügt sowie an die Zulaufleitung 5 zwischen entsperrbarem Rückschlagventil 16 und hydraulischem Arbeitszylinder 6 ein Druckflüssigkeitsspeicher 17 angeschlossen ist. Eine Steuerleitung 18 des entsperrbaren Rückschlagventils 16 ist mit der Leitung verbunden.

Die Ausführung der Entastungsmesser 19» 20 und Vorschubwalzen, 22 entspricht dem bekannten Stand der Technik, so daß eine genaue Darlegung nicht erforderlich ist. Beim Schalten des Dreistellungs-Wegeventils 4 in die gemäß Pig. 1 gezeichnete Schaltstellung I gelangt die Hydraulikflüssi^eit von der Pumpe 2 über die Druckleitung 3, das Dreistellungs-Wegeventil 4» die Zulaufleitung 5 und die Leitung 13 in die kolbenbodenseitigen Räume der beiden hydraulischen Arbeitszylinder 6, 15. Dabei werden die in der inneren Endlage befindlichen hydraulischen Arbeitszylinder 6, 15 soweit ausgefahren, bis sich die beweglichen Entastungsmesser 19 sowie die schwenkbare Vorschubwalze an dem auf das untere Entastungsmesser 20 und die untere Vorschubwalze 22 aufgelegten Baumstamm 24 anlegen.

Der Druck im Systemteil von der Pumpe 2 bis zu den kolbenbodenseitigen Räumen der hydraulischen Arbeitezylinder 6; 15 steigt soweit an, daß nach Erreichen des am Druckbegrenzungsventil 11 eingestellten Arbeitsdruckes p^'der gesamte von der Pumpe geförderte Flüssigkeitsstrom, das ' Druckbegrenzungsventil 11 überströmt und über die Rücklaufleitung 10 in den Behälter 1 fließt. Während beim Ausfahren des hydraulischen Arbeitszylinders 15 die kolbenstangenseitig verdrängte Hydraulikflüssigkeit über die Leitungen 14; 12, das Dreistellungs-Wegeventil 4 und die Rücklaufleitung 10 nahezu drucklos in den Behälter 1 abfließt, wird beim hydraulischen Arbeitszylinder 6 die kolbenstangenseitig verdrängte Hydraulikflüssigkeit über die Ablaufleitung 7 und das Druckbegrenzungsventil 8 ge- · fördert, wonach es über die Rücklaufleitung 10 in den Behälter 1 zurückgeführt wird.

Damit baut sich im kolbenstangenseitigen. Raum des hydraulischen ArbeitsZylinders 6 ein Gegendruck Pp in Höhe des am .Druckbegrenzungsventil 8 eingestellten Wertes auf, solange der hydraulische Arbeitszylinder 6 im Ausfahren begriffen ist, was beim Entastungsvorgang in den astlosen· Stammbereicheri normalerweise zutrifft. Werden infolge . stainmseitiger Krafteinwirkung, beispielsweise beim Auftreten radialer Schnittkraftkomponenten beim Schnittvorgang am Ast oder bei Stammdeformationen, die beweglichen Entastungsmesser 19 vom Baumstamm 24 abgedrückt und dadurch ein Einfahren des hydraulischen ArbeitsZylinders 6 hervorgerufen, so wird der kolbenstangenseitige Raum des hydraulischen ArbeitsZylinders 6 schlagartig drucklos und damit die Anpreßkraft ausschließlich durch die Höhe des Arbeitsdruckes p^ bestimmt.

Das Aufschwenken der beweglichen Entastungsmeser 19 und der schwenkbaren Vorschubwalze 21 erfolgt durch Schalten des Dreist ellungs-V/egevent ils 4 in die Schalt st ellung III, wodurch der von der Pumpe 2 erzeugte Flüssigkeitsstrom über die Druckleitung 3₅ das Dreistellungs-Wegeventil 4,

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die Leitung 12, das Rückschlagventil 9 und die Ablaufleitung 7 in den kolbenstangenseitigen Raum des hydraulischen Arbeitszylinders 6 und weiterhin durch die abzweigende Leitung 14 in den kolbenstangenseitigen Raum des hydraulischen Arbeitszylinders 15 gefördert wird. Nach dem vollständigen Einfahren der hydraulischen Arbeitszylinder 6; 15 überströmt die Hydraulikflüssigkeit das Druckbegrenzungsventil 8, wonach, sie dann nahezu drucklos über die Rücklaufleitung 10 in den Behälter 1 zurückfließt. Beim anschließenden Schalten des Dreist ellungs-V/egeven tils 4 in die Schaltstellung II werden die Zulaufleitung 5 und die Leitung 12 durch das Dreistellungswegeventil 4 gesperrt, wodurch das Offenhalten der beweglichen Entastungsmesser 19 und der schwenkbaren Vorschubwalze 21 für das Einlegen des folgenden Baumstammes 24 gewährleistet wird.

Die von der Pumpe 2 weiterhin geförderte Hydraulikflüssigkeit strömt über die Druckleitung 3> das Dreist ellungs-Wegeventil 11 und die Rücklaufleitung 10 drucklose in den Behälter zurück.

Für die gemäß Fig. 2 erweiterte Schaltungsanordnung gelten gegenüber Fig. 1 folgende Besonderheiten:

- Für das Anpressen der beweglichen Enbastungsmeser 19 und der schwenkbaren Vorschubwalze 21 an den Baumstamm 24 wird das Dreistellungs-Wegeventil 4 aus der Schaltstellung II nur solange in die Schaltstellung I geschaltet, bis die Pumpe 2 über die Druckleitung 3, das Dreistellungs-wegeventil 4> das entsperrbare RückscBagventil 16 und die Zulaufleitung 5 den Druckflüssigkeitsspeicher 17 bis zum durch das Druckbegrenzungsventil begrenzten Arbeitsdruck p^ gefüllt hat. Nach einsetzenden Überstörmen des Druckbegrenzungsventils 11 wird das

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Dreistellungs-Wegeventil 4 wieder in die Schaltstellung II zurückgeschaltet»

Infolge Sperrwirkung des ent sperrbaren Rückschlagventils 16 wird der Arbeitsdruck p- durch den gefüllten Druckflüssigkeitsspeicher 17 aufrechterhalten und die von der Pumpe 2 geförderte Hydraulikflüssigkeit in bereits ■beschriebener Weise annähernd drucklos umgepumpt.

- Im Verlauf des EntastungsVorganges werden die beiden hydraulischen Arbeitszylinder 6; 15 ausgefahren, wobei infolge der spezifischen Eigenschaften des Druckflüssigkeit sspeichers 17 der Arbeitsdruck p- absinkt. Der Druckabfall ist umso geringer, je größer das Speichervolumen im Verhältnis zum verbrauchten Plüssigkeitsvolumcn ist.

- Wird zwecks Aufschwenken der beweglichen Entastungsmesser 19 sowie der schwenkbaren Vorschubwalze 21 das Dreist ellungs-Wegeventil 4 in die Schaltstellung III geschaltet, erfolgt über die unter Druck gesetzte Steuerleitung 18 ein Offnen des entsperrbaren Rückschlagventils 16, wodurch bei gleichzeitigem Entleeren des Druckflüssigkeitsspeichers 17 der Punktionsablauf analog der Beschreibung zu Pig. 1 erfolgt.

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Aufstellung der Bezugszeichen

1	= Behälter
2	= Pumpe
3	= Druckleitung
4	= Dreistellungs-Wegeventil
5	= Zulaufleitung
6	= hydraulischer Arbeitszylinder
■j	= Ablaufleitung
8	= Druckbegrenzungsventil
9	= Rückschlag ;ventil
10	= Rücklaufleitung
11	= Druckbegrenzungsventil
12	= Leitung
13	= Leitung
14	= Leitung
15	= hydraulischer Arbeitszylinder
16	= entsperrbares Rückschlagventil
17	= Druckflüs£5igkeitsspe±*ier
18	= Steuerleitung
19	= bewegliche Entastungsmesser
20	= unteres Entastungsmesser
21	= schwenkbare Vorschubwalze
22	= untere Vorschubwalze
23	= Schwenkarm
24	= Baumstamm
P₁	= Arbeitsdruck
P₂	- Gegendruck
F.d.	R.d.A.
19.1	.81/Bo.

Leerseite

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Hydraulische ScHaltungsanordnung für Entastungsmaschinen und -geräte, deren bewegliche Entastungsmesser hydraulisch an den Baumstamm, angepreßt werden und bei denen der EntastungsVorgang durch eine Relativbewegung der Entastungsmesser in Richtung des sich verjüngenden Baumstammes erfolgt und für das Anpressen der Entastungsmesser eine beliebige Anzahl doppeltwirkender hydraulischer Arbeitszylinder mit einseitiger Kolbenstange vorgesehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß in der Ablaufleitung (7) der an den beweglichen Entastungsmessern (19) angelenkten zu- und ablauf seitigparallelgeschalteten hydraulischen Arbeitszylinder (6) ein Druckbegrenzungsventil (8), das mit seinem Ablaufanschluß an die Rücklaufleitung (10) angeschlossen ist sowie ein zum Druckbegrenzungsventil (8) zylinderanschlußseitig parallelgeschaltetes Rückschlagventil (9), das mit seinem zulaufseitigen Anschluß über eine Leitung (12) mit dem Dreistellungs-Wegeventil (4) verbunden ist, angeordnet sind.

2. Hydraulische Schaltungsanordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch,

daß eine beliebige Anzahl vonlzu- und ablaufseitig parallelgeschalteten hydraulischen Arbextszylindern (15) für das Anpressen der schwenkbaren Vorschubwalzen (21) an dem Baumstamm (24) über eine Leitung (13) mit der Zulaufleitung (5) sowie über eine Leitung (14) mit der

Leitung (12) verbunden sind.

Hydraulische Schaltungsanordnung nach Punkt 1« gekennzeichnet dadurch,

daß zwischen Dreistellungs-Wegeventil (4) und Zulaufleitung (5) ein entsperrbares Rückschlagventil (16) angeordnet ist, dessen Steuerleistung (18) mit der Leitung (12) verbunden ist und weiterhin an der Zulaufleitung (5) ein Druckflüssigkeitsspeicher (17) angeschlossen ist.