RU135228U1

RU135228U1 - LOGGING MACHINE WITH AUTOMATED SYSTEM OF DIRECTED FELLING TREES

Info

Publication number: RU135228U1
Application number: RU2013121129/13U
Authority: RU
Inventors: Илья Романович Шегельман; Владимир Иванович Скрыпник; Алексей Сергеевич Васильев
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2013-12-10

Abstract

Устройство относится к лесной промышленности и может быть использовано при массовой заготовке древесины деревьями валочно-трелевочными машинами (ВТМ) и валочно-трелевочно-процессорными машинами (ВТПМ). Лесозаготовительная машина с автоматизированной системой направленной валки деревьев отличается тем, что на ней установлена система датчиков, позволяющая с использованием бортового компьютера, определить геометрические параметры дерева и его координаты относительно продольной геометрической оси задней секции лесозаготовительной машины в зависимости от которых непосредственно перед захватом дерева в автоматическом режиме осуществляется поворот захватно-срезающего устройства на такой угол, чтобы валка дерева осуществилась в направлении противоположном движению лесозаготовительной машины, а его вершина оказалась бы на волоке. The device relates to the forest industry and can be used for mass timber harvesting by trees by felling and skidding machines (VTM) and felling and skidding and processing machines (VTPM). A forest machine with an automated system of directional tree felling is characterized in that a sensor system is installed on it that allows using the on-board computer to determine the geometric parameters of the tree and its coordinates relative to the longitudinal geometric axis of the rear section of the forest machine, depending on which immediately before the tree is captured in automatic mode the gripping-cutting device is rotated by such an angle that the tree felling is realized in the opposite of the movement of the forestry machine, and its top would be on the draw.

Description

Устройство относится к лесной промышленности и может быть использовано при массовой заготовке леса валочно-трелевочными машинами (ВТМ) и валочно-трелевочно-процессорными машинами (ВТПМ).The device relates to the forest industry and can be used for mass harvesting of timber by felling and skidding machines (VTM) and felling and skidding and processing machines (VTPM).

Известен способ направленной валки деревьев и устройство для осуществления способа [1] при котором в завершение спиливанию при начале падения дереву придают вращательное движение вокруг его продольной оси за счет действия силы резания и силы трения в конце спиливания с возможностью укладки спиленного дерева на грунт под углом от 10 до 30 градусов по отношению к продольной оси валочной машины.A known method of directional felling of trees and a device for implementing the method [1] in which at the end of sawing at the beginning of the fall the tree is given a rotational movement around its longitudinal axis due to the cutting force and friction force at the end of the sawing with the possibility of laying the sawn tree on the ground at an angle from 10 to 30 degrees with respect to the longitudinal axis of the feller machine.

Недостатками известного способа и устройства для его осуществления являются сложность определения точного направления валки, таким образом, что бы вершина оказалась на волоке, что обусловлено человеческим фактором, т.к. угол валки дерева устанавливает оператор машины исходя из визуальной оценки его высоты. Кроме того в известном способе валка дерева осуществляется гибкими пильными цепями без использования валочных приспособлений (например, манипуляторов и др.), что не позволяет обеспечить контроль точности направления падения дерева при его. валкедерева.The disadvantages of the known method and device for its implementation are the difficulty of determining the exact direction of the roll, so that the top would be on the draw, which is due to the human factor, because the angle of the tree felling is set by the machine operator based on a visual assessment of its height. In addition, in the known method, tree felling is carried out by flexible saw chains without the use of felling devices (for example, manipulators, etc.), which does not allow to control the accuracy of the direction of the tree fall when it is. tree walk.

Известна конструкция валочно-трелевочной машины (ВТМ) манипуляторного типа, позволяющей осуществлять способ направленной валки деревьев. ВТМ состоит из следующих основных узлов: рамы, ходовой системы, кабины, двигателя, гидроманипулятора с установленным на нем захватно-срезающим устройством (ЗСУ) и зажимного коника. ЗСУ состоит из рамы, упора, гидродвигателя, зажимных крюков, пильного аппарата и для повала деревьев в заданном направлении имеет возможность поворачиваться в вертикальной плоскости на угол 120°, в горизонтальной плоскости на 300° с использованием гидроцилиндров наклона и поворота.Known design felling and skidding machines (VTM) manipulator type, which allows the method of directional felling of trees. VTM consists of the following main units: frame, running system, cab, engine, hydraulic manipulator with a gripping-cutting device (ZSU) installed on it and a clamping cone. ZSU consists of a frame, an abutment, a hydraulic motor, clamping hooks, a saw apparatus, and for felling trees in a given direction, it has the ability to rotate in a vertical plane at an angle of 120 °, in a horizontal plane at 300 ° using tilt and turn hydraulic cylinders.

Технологический цикл работы ВТМ на лесосеке включает наводку манипулятора на дерево, захват дерева ЗСУ с последующим его спиливанием и опрокидыванием, погрузку деревьев в коник, переезд ВТМ к следующему месту валки. После заполнения коника осуществляется трелевка пачки деревьев до погрузочной площадки, где производится разгрузка пачки и штабелевка деревьев [2, 3].The technological cycle of the VTM work in the cutting area includes aiming the manipulator on the tree, grabbing the tree of the ZSU with its subsequent sawing and tipping, loading the trees into the conic, moving the VTM to the next roll site. After the conic is filled, skidding of a pack of trees is carried out to the loading area, where the stack is unloaded and the trees are stacked [2, 3].

Недостатком конструкции ВТМ манипуляторного типа является то, что при управлении оператором установка ЗСУ под углом к оси манипулятора, обеспечивающим достаточно точный повал деревьев в нужном направлении затруднена. Это связано с тем, что для решения указанной задачи оператор должен за короткое время переработать большое количество информации, которое он воспринимает визуально, зачастую со значительными ошибками. Для определения угла поворота ЗСУ, если коник и манипулятор расположены на одной площадке, оператору необходимо на прямолинейных участках, когда ось пачки и платформы машины совпадают, определить: координаты дерева относительно колонны манипулятора, угол поворота манипулятора, вылет манипулятора, высоту деревьев, кроме того, на поворотах угол между осью платформы и осью трелюемой пачки деревьев. В настоящее время на многих моделях ВТМ, а в перспективе и на ВТПМ манипуляторы с ЗСУ устанавливаются на одной платформе (передней), а коник на другой (задней); в этом случае необходимо визуально определить и угол поворота передней секции относительно задней. Все это снижает точность валки деревьев и как следствие производительность работ.The disadvantage of the design of the manipulator-type VTM is that when controlling the operator, the installation of the ZSU at an angle to the axis of the manipulator, which ensures a sufficiently accurate tree felling in the desired direction, is difficult. This is due to the fact that in order to solve this problem, the operator must process a large amount of information that he perceives visually, often with significant errors, in a short time. To determine the angle of rotation of the ZSU, if the conic and the manipulator are located on the same platform, the operator must in straight sections, when the axis of the pack and platform of the machine are the same, determine: the coordinates of the tree relative to the column of the manipulator, the angle of rotation of the manipulator, the reach of the manipulator, the height of the trees on bends, the angle between the axis of the platform and the axis of the trawl stack of trees. At present, on many VTM models, and in the future on VTPM, ZSU manipulators are installed on one platform (front), and the conic on another (rear); in this case, it is necessary to visually determine the angle of rotation of the front section relative to the rear. All this reduces the accuracy of tree felling and, as a result, work productivity.

Если дерево валится с отклонением от заданного направления, то на его укладку в коник затрачивается дополнительное время [4]. Кроме того, при перекрещивании комлей деревьев в конике коэффициент полнодревесности пачки деревьев, уложенных в коник ВТМ или ВПТМ, уменьшается с 0,6-0,7 до 0,4-0,5, соответственно уменьшается и объем трелюемой пачки деревьев [4].If a tree falls with a deviation from a given direction, then additional time is spent on laying it in a conic [4]. In addition, when the tree comlies cross in the conic, the full-wood coefficient of the bundle of trees laid in the conic of the VTM or VPTM decreases from 0.6-0.7 to 0.4-0.5, and the volume of the skewed bundle of trees also decreases [4].

Проведенными исследованиями и практикой лесозаготовок доказано, что у 20-25% поваленных деревьев вершины выходят за пределы волока, в результате снижается производительность машин, а также при трелевке повреждаются оставленные деревья и подрост.Conducted research and logging practice proved that in 20-25% of fallen trees, the peaks go beyond the limits of the draw, as a result, the productivity of the machines decreases, and also left trees and undergrowth are damaged during skidding.

Известна конструкция валочно-процессорно-трелевочной машины (ВПТМ). ВПТМ состоит из тех же составных узлов, что и ВТМ, но вместо ЗСУ на манипуляторе установлена харвестерная головка, которая также как и описанное выше ЗСУ способна поворачиваться в горизонтальной и вертикальной плоскостях, обеспечивая направленный повал деревьев. На лесосеке ВПТМ выполняет те же функции, что и ВТМ, а на погрузочной площадке, кроме того, обрезку сучьев и раскряжевку деревьев [5, 6]. При известном способе валка деревьев осуществляется аналогично как и при использовании ВТМ.The known design of the feller-processor-skidding machine (VPTM). The VPTM consists of the same components as the VTM, but instead of the ZSU, the harvester head is installed on the manipulator, which, like the ZSU described above, can rotate in horizontal and vertical planes, providing a directional tree felling. At the cutting site VPTM performs the same functions as the TMV, and at the loading site, in addition, pruning branches and bucking trees [5, 6]. With the known method of felling trees is carried out in the same way as when using TMV.

Известная конструкция ВПТМ обладает теми же недостатками, что и конструкция ВТМ.Known design VPTM has the same disadvantages as the design of the TMV.

Технический результат предлагаемого устройства заключается в исключении «человеческого» фактора при выборе и задании направления валки деревьев, облегчении труда оператора лесозаготовительной машины, упрощении и ускорении процесса набора пачки поваленных деревьев в расположенный на платформе лесозаготовительной машины коник, повышении производительность процесса заготовки древесины.The technical result of the proposed device is to eliminate the "human" factor when choosing and setting the direction of the felling of trees, facilitating the work of the operator of the forest machine, simplifying and speeding up the process of recruiting a bundle of fallen trees in a conic located on the platform of the forest machine, increasing the productivity of the process of harvesting wood.

Достигается технический результат тем, что на лесозаготовительной машине с автоматизированной системой направленной валки деревьев установлена система датчиков, позволяющая определить координаты подлежащего валке дерева относительно продольной геометрической оси колонны манипулятора и продольной геометрической оси задней секции лесозаготовительной машины, включающая датчик измерения диаметра ствола подлежащего валке дерева, датчик определения положения захватно-срезающего устройства относительно рукояти манипулятора, датчик определения угла между рукоятью манипулятора и его стрелой, датчик определения угла между стрелой и колонной манипулятора, датчик определения угла поворота колонны манипулятора относительно продольной геометрической оси передней секции лесозаготовительной машины, датчик определения угла поворота передней секции лесозаготовительной машины относительно ее задней секции и датчик определения угла поворота раздвижного коника относительно продольной геометрической оси задней секции лесозаготовительной машины, выходы которых соединены с бортовым компьютером, а выход бортового компьютера соединен с захватно-срезающим устройством для подачи непосредственно перед захватом дерева, предшествующим его валке, автоматической команды на поворот захватно-срезающего устройства на требуемый угол, обеспечивающий повал дерева так, чтобы дерево было повалено в направлении, противоположном движению лесозаготовительной машины, а его вершина оказалась бы на волоке.A technical result is achieved by the fact that on a forestry machine with an automated system of directional tree felling, a sensor system is installed that allows you to determine the coordinates of the tree to be felled relative to the longitudinal geometric axis of the manipulator column and the longitudinal geometric axis of the rear section of the forest machine, including a sensor for measuring the diameter of the trunk of the tree to be felled, sensor determining the position of the gripping-cutting device relative to the handle of the manipulator, sensor for determining the angle between the handle of the manipulator and its boom, a sensor for determining the angle between the boom and the column of the manipulator, a sensor for determining the angle of rotation of the column of the manipulator relative to the longitudinal geometric axis of the front section of the forestry machine, a sensor for determining the angle of rotation of the front section of the forestry machine relative to its rear section and a sensor for determining the angle of rotation a sliding conic relative to the longitudinal geometric axis of the rear section of the forest machine, the outputs of which are connected s with the on-board computer, and the output of the on-board computer is connected to the gripping-cutting device for feeding immediately before the tree grabbing, preceding its felling, an automatic command to rotate the gripping-cutting device to the required angle, ensuring the tree to fall so that the tree is tumbled in the direction opposite to the movement of the harvesting machine, and its top would be on the draw.

На фиг. 1 показана конструкция лесозаготовительной машины с автоматизированной системой направленной валки деревьев. На фиг. 2 показана схема направленной валки дерева вершиной на волок (вид сверху) в противоположную движению лесозаготовительной машины с автоматизированной системой направленной валки деревьев сторону с последующей укладкой поваленного дерева комлевой частью в раздвижной коник лесозаготовительной машины.In FIG. 1 shows the design of a forestry machine with an automated directional tree felling system. In FIG. Figure 2 shows a diagram of directional felling of a tree with its apex on a draw (top view) in the opposite direction to the movement of the logging machine with an automated directional felling system of trees, with the subsequent laying of the fallen tree with the butt part in the sliding conic of the logging machine.

Лесозаготовительная машина с автоматизированной системой направленной валки деревьев может быть выполнена как сочлененное транспортное средство, состоящее из двух шарнирно сочлененных секций (фиг. 1): передней 19 на которой установлены кабина 1 оператора и манипулятор 5 и задней 20 на которой установлена грузовая платформа 3 с раздвижным коником 4 так и в виде односекционного транспортного средства у которого на одной раме в передней ее части установлены кабина оператора, манипулятор, а в задней части грузовая платформа с раздвижным коником. Поскольку конструкция односекционной лесозаготовительной машины с автоматизированной системой направленной валки деревьев является частным случаем конструкции двухсекционной лесозаготовительной машины у которой все конструктивные элементы смонтированы на одной раме, то в дальнейшем будем рассматривать конструкцию лесозаготовительной машины с автоматизированной системой направленной валки деревьев как сочлененного транспортного средства, состоящего из двух шарнирно соединенных секций.A forestry machine with an automated system of directional felling of trees can be made as an articulated vehicle, consisting of two articulated sections (Fig. 1): front 19 on which the operator’s cabin 1 and manipulator 5 and rear 20 are mounted on which the cargo platform 3 with sliding with a conic 4 and in the form of a single-section vehicle with an operator's cab, a manipulator, and a cargo platform with a sliding conic in the back of it, mounted on one frame . Since the design of a single-section forest machine with an automated system of directed felling of trees is a particular case of the design of a two-section forest machine in which all the structural elements are mounted on one frame, we will further consider the design of a forest machine with an automated system of directed felling of trees as an articulated vehicle articulated sections.

Лесозаготовительная машина с автоматизированной системой направленной валки деревьев имеет кабину 1 оператора внутри которой установлен бортовой компьютер 2 с программным обеспечением, грузовую платформу 3 с раздвижным коником 4, захватно-срезающее устройство 9, имеющее возможность проворачиваться в вертикальной и горизонтальной плоскостях, установленное на манипуляторе 5, включающем колонну 6, стрелу 7 и рукоять 8. Также на лесозаготовительной машине с автоматизированной системой направленной валки деревьев установлена система датчиков, включающая: датчик 11 измерения диаметра ствола подлежащего валке дерева 10, датчик 12 определения положения захватно-срезающего устройства относительно рукояти манипулятора (угол ψ), датчик 13 определения угла (β) между рукоятью манипулятора и его стрелой, датчик 14 определения угла (α) между стрелой и колонной манипулятора, датчик 15 определения угла (θ) поворота колонны манипулятора относительно продольной геометрической оси передней секции 19 лесозаготовительной машины с автоматизированной системой направленной валки деревьев, датчик 16 определения угла (φ) поворота передней секции 19 лесозаготовительной машины с автоматизированной системой направленной валки деревьев относительно ее задней секции 20 с установленной на ней грузовой платформой 3, датчик 17 определения угла (γ) поворота раздвижного коника 4 относительно продольной геометрической оси грузовой платформы 3 задней секции 20 лесозаготовительной машины с автоматизированной системой направленной валки деревьев, который равен углу (δ) между геометрической осью пачки деревьев 18, уложенной в коник 4 лесозаготовительной машины с автоматизированной системой направленной валки деревьев и геометрической осью грузовой платформы 3 ее задней секции 20.A forestry machine with an automated system of directional tree felling has an operator’s cabin 1 inside which an on-board computer 2 with software, a cargo platform 3 with a sliding conic 4, a gripping-cutting device 9, with the ability to rotate in vertical and horizontal planes, mounted on the manipulator 5, are installed including a column 6, an arrow 7 and a handle 8. Also, a sensor system is installed on a forest machine with an automated system of directional felling of trees s, including: a sensor 11 for measuring the diameter of the trunk of the tree to be felled 10, a sensor 12 for determining the position of the gripping-cutting device relative to the handle of the manipulator (angle ψ), a sensor 13 for determining the angle (β) between the handle of the manipulator and its arrow, sensor 14 for determining the angle (α ) between the boom and the column of the manipulator, a sensor 15 for determining the angle (θ) of rotation of the column of the manipulator relative to the longitudinal geometric axis of the front section 19 of the logging machine with an automated system of directional felling of trees, sensor 1 6 determine the angle (φ) of rotation of the front section 19 of a forest machine with an automated system of directed felling of trees relative to its rear section 20 with a loading platform 3 installed on it, a sensor 17 for determining the angle (γ) of rotation of the sliding cone 4 relative to the longitudinal geometric axis of the cargo platform 3 of the rear section 20 of a logging machine with an automated system of directional felling of trees, which is equal to the angle (δ) between the geometric axis of the bundle of trees 18 laid in the conic 4 of the logger hydrochloric machine with automated systems designed for felling trees and the geometrical axis of the loading platform 3, the rear section 20.

Работает лесозаготовительная машина с автоматизированной системой направленной валки деревьев следующим образом. Оператор, находящийся в кабине 1, лесозаготовительной машины с автоматизированной системой направленной валки деревьев, двигаясь по волоку 21 останавливает лесозаготовительную машину с автоматизированной системой направленной валки деревьев у дерева 10, подлежащего валке, на расстоянии находящемся в переделах рабочей зоны манипулятора 5. Затем наводит захватно-срезающее устройство 9, установленное на рукояти 8 манипулятора 5 на дерево 10, подлежащего валке. По данным датчика 11 бортовой компьютер 2 посредством программного обеспечения определяет диаметр дерева 10 у его основания и вычисляет его высоту, а по данным с датчиков 12, 13, 14, 15, 16, 17 определяет координаты дерева 10 относительно продольной геометрической оси грузовой платформы 3 задней секции 20 лесозаготовительной машины с автоматизированной системой направленной валки деревьев. В зависимости от полученных данных - высоты дерева и его координат относительно продольной геометрической оси грузовой платформы 3 задней секции 20 и лесозаготовительной машины с автоматизированной системой направленной валки деревьев бортовой компьютер 2 определяет угол поворота захватно-срезающего устройства, такой чтобы валка дерева 10 осуществлялась вершинной частью в направлении противоположном движению лесозаготовительной машины с автоматизированной системой направленной валки деревьев, причем его вершина оказывалась на волоке 21 и непосредственно перед захватом дерева 10 осуществляет поворот захватно-срезающего устройства 9 на требуемый угол (ψ). После чего производится захват дерева 10 у основания, срезание его ствола с последующим опрокидыванием в установленном направлении. После чего оператор посредством манипулятора 5 и захватно-срезающего устройства 9 комель поваленного дерева 10 помещает в предварительно открытый раздвижной коник 4, установленный на грузовой платформе 3 задней секции 20 лесозаготовительной машины с автоматизированной системой направленной валки деревьев, формируя тем самым пачку деревьев 18. Затем те же операции в той же последовательности производятся для валки и укладки в раздвижной коник 4 всех деревьев, находящихся в рабочей зоне манипулятора 5 с одной стороны лесозаготовительной машины с автоматизированной системой направленной валки деревьев. После чего раздвижной коник 4 закрывается. Лесозаготовительная машина с автоматизированной системой направленной валки деревьев переезжается к следующему месту валки. После формирования пачка деревьев 18 трелюется к погрузочной площадке.Works forestry machine with an automated system of directional felling of trees as follows. The operator, located in the cab 1, of a logging machine with an automated system of directed felling of trees, moving along the wire 21 stops the logging machine with an automated system of directed felling of trees at a tree 10 to be felled at a distance located within the working area of the manipulator 5. Then it guides a cutting device 9 mounted on the handle 8 of the manipulator 5 on the tree 10 to be felled. According to the sensor 11, the on-board computer 2 using software determines the diameter of the tree 10 at its base and calculates its height, and according to the data from the sensors 12, 13, 14, 15, 16, 17 determines the coordinates of the tree 10 relative to the longitudinal geometric axis of the cargo platform 3 back section 20 of a forest machine with an automated system of directional felling of trees. Depending on the data obtained - the height of the tree and its coordinates relative to the longitudinal geometric axis of the cargo platform 3 of the rear section 20 and a forestry machine with an automated system of directional felling of trees, the on-board computer 2 determines the angle of rotation of the gripping-cutting device, such that the felling of the tree 10 is carried out by the vertex part in the direction opposite to the movement of the harvesting machine with an automated system of directed felling of trees, and its top turned out to be e 21 and immediately before the capture of the tree 10 carries the gripping and rotation of the shearing device 9 to the desired angle (ψ). After that, the tree 10 is grabbed at the base, cut off its trunk, followed by tipping over in the prescribed direction. After that, the operator, by means of the manipulator 5 and the gripping-cutting device 9, puts the comet of the fallen tree 10 into a previously opened sliding conic 4 mounted on the loading platform 3 of the rear section 20 of the forestry machine with an automated system of directed felling of trees, thereby forming a pack of trees 18. Then the same operations are carried out in the same sequence for felling and laying in a sliding conic 4 of all trees located in the working area of the manipulator 5 on one side of the logging machine us with an automated system designed for felling trees. After which the sliding conic 4 is closed. A logging machine with an automated directional felling system moves to the next felling site. After the formation of the bundle of trees 18 moves to the loading area.

В предлагаемом устройстве наводка ЗСУ или харвестерной головки заключается в корректировке вылета и угла поворота манипулятора (поворот в горизонтальной плоскости, подъем или опускание стрелы, выдвижение или подтягивание рукояти), а также поворота ЗСУ или харвестерной головки. Основным условием обеспечения требуемого направления валки дерева является его правильный зажим. Для этого ЗСУ или харвестерную головку следует повернуть так, чтобы дерево при валке попадало вершинной частью на волок или в вершины деревьев, собранных в пачку, трелюемую лесозаготовительной машиной. Это достигается совмещением продольной оси ЗСУ или харвестерной головки с направлением валки.In the proposed device, the tip of the ZSU or harvester head consists in adjusting the reach and angle of rotation of the manipulator (horizontal rotation, raising or lowering the boom, extending or pulling the handle), as well as turning the ZSU or harvester head. The main condition for ensuring the required direction of the tree felling is its correct clamp. To do this, the ZSU or the harvester head should be rotated so that the tree, when felling, gets the top part onto the fiber or to the tops of the trees collected in a bundle skidded by the forestry machine. This is achieved by combining the longitudinal axis of the ZSU or harvester head with the direction of the roll.

Наблюдения показали, что наводка рукояти манипулятора и доставка ЗСУ или харвестерной головки к дереву производятся достаточно точно, как при управлении технологическим оборудованием с использованием ручных распределителей, так и с использованием электрогидравлических и гидрогидравлических распределителей. При этом во втором случае ускоряется процесс наводки и улучшаются эргономические показатели работы оператора.Observations showed that the pointing of the handle of the manipulator and the delivery of the ZSU or the harvester head to the tree are made quite accurately, both when controlling technological equipment using manual valves, and using electro-hydraulic and hydro-hydraulic valves. Moreover, in the second case, the pickup process is accelerated and the ergonomic performance of the operator improves.

Для автоматизации поворота ЗСУ или харвестерной головки с достаточной точностью на угол, обеспечивающий повал деревьев вершиной на волок, предусмотрена установка датчиков, с помощью которых определяются основные параметры работы технологического оборудования, а также выведены зависимости для определения промежуточных показателей. На манипуляторе установлены датчики, фиксирующие взаимное положение ЗСУ и рукояти манипулятора, оси колонны манипулятора и оси стрелы манипулятора, оси стрелы манипулятора и оси рукояти манипулятора, а также датчик, фиксирующий угол поворота оси колонны манипулятора относительно продольной геометрической оси передней секции лесозаготовительной машины с автоматизированной системой направленной валки деревьев. В месте сочленения передней и задней секций лесозаготовительной машины с автоматизированной системой направленной валки деревьев установлен датчик определения угла поворота задней секции относительно ее передней секции. На задней секции лесозаготовительной машины с автоматизированной системой направленной валки деревьев устанавливается датчик угла поворота коника. Этот угол равен углу, на который смещается ось пачки деревьев относительно продольной геометрической оси задней секции грузовой платформы машины.To automate the rotation of the ZSU or the harvester head with sufficient accuracy at an angle that ensures the trees are felled with the apex to the fiber, sensors are installed that can be used to determine the main parameters of the operation of technological equipment, as well as dependencies for determining intermediate indicators. Sensors are installed on the manipulator to fix the relative position of the ZSU and the manipulator handle, the axis of the manipulator column and the axis of the manipulator arm, the axis of the manipulator arm and the axis of the manipulator arm, as well as a sensor that fixes the angle of rotation of the axis of the manipulator column relative to the longitudinal geometric axis of the front section of the logging machine with an automated system directional felling of trees. A sensor for determining the angle of rotation of the rear section relative to its front section is installed at the junction of the front and rear sections of the forest machine with the automated system of directional felling of trees. A conic angle sensor is installed on the rear section of a forest machine with an automated system of directional tree felling. This angle is equal to the angle by which the axis of the stack of trees is shifted relative to the longitudinal geometric axis of the rear section of the cargo platform of the machine.

Если манипулятор и раздвижной коник установлены на разных секциях лесозаготовительной машины с автоматизированной системой направленной валки деревьев, то в точке сочленения обеих платформ устанавливается датчик, фиксирующий угол поворота передней секции относительно задней.If the manipulator and the sliding conic are installed on different sections of the forestry machine with an automated system of directional felling of trees, then a sensor is fixed at the junction point of both platforms, fixing the angle of rotation of the front section relative to the rear.

Диаметр дерева фиксируется бесконтактным датчиком. Длина дерева для различных разрядов высот связана с его диаметром достаточно тесными зависимостями. Имеются таблицы, которыми пользуются лесозаготовители при оценке качественных показателей и оценке запасов леса в лесосеках, на основе которых выведены необходимые корреляционные зависимости.The diameter of the tree is fixed by a proximity sensor. The tree length for various discharges of heights is connected with its diameter by rather close dependencies. There are tables that loggers use when assessing quality indicators and assessing forest reserves in cutting areas, on the basis of which the necessary correlation dependencies are derived.

В бортовых компьютерах лесозаготовительных машин, например, харвестеров, имеются программы, с использованием которых по замеренному диаметру дерева определяются его высота и оптимальная схема раскроя на сортименты [7].On-board computers of forestry machines, for example, harvesters, have programs that can be used to determine its height and the optimal layout for cutting logs using the measured diameter of a tree [7].

При установке на ВТМ бортовых компьютеров легко определяется длина дерева; на ВТПМ на лесосеке при захвате дерева определяется его длина, а на погрузочной площадке для каждого дерева оптимальная схема раскряжевки.When installing on-board computers on VTM, the tree length is easily determined; at VTPM in the cutting area, when the tree is grabbed, its length is determined, and on the loading platform for each tree, the optimal cutting pattern.

Бортовым компьютером по заданной программе с использованием данных, полученных с датчиков, определяются угол поворота ЗСУ относительно рукояти манипулятора, вылет манипулятора, угол поворота его относительно продольной геометрической оси задней секции лесозаготовительной машины с автоматизированной системой направленной валки деревьев (координаты дерева), угол поворота оси пачки деревьев относительно продольной геометрической оси задней секции лесозаготовительной машины с автоматизированной системой направленной валки деревьев, угол поворота передней секции лесозаготовительной машины с автоматизированной системой направленной валки деревьев относительно ее задней секции, диаметр и высота дерева. С использованием этих данных определяется угол поворота ЗСУ или харвестерной головки, обеспечивающий валку дерева вершиной на волок в направлении противоположном движению лесозаготовительной машины с автоматизированной системой направленной валки деревьев, затем в автоматическом режиме по команде бортового компьютера производится поворот ЗСУ или харвестерной головки на соответствующий угол, захват, спиливание и повал дерева в заданном направлении.The on-board computer, using the data received from the sensors, determines the angle of rotation of the ZSU relative to the handle of the manipulator, the reach of the manipulator, its angle of rotation relative to the longitudinal geometric axis of the rear section of the forestry machine with an automated system of directed tree felling (tree coordinates), the angle of rotation of the axis of the stack trees relative to the longitudinal geometric axis of the rear section of a forest machine with an automated system of directional tree felling , the angle of rotation of the front section of the forest machine with an automated system of directional felling of trees relative to its rear section, the diameter and height of the tree. Using these data, the angle of rotation of the ZSU or harvester head is determined, which ensures felling of the tree with the apex on the die in the direction opposite to the movement of the logging machine with an automated system of directed felling of trees, then, automatically, at the command of the on-board computer, the ZSU or harvester head is rotated by the corresponding angle, capture sawing and felling a tree in a given direction.

При необходимости повала крупных деревьев после определения диаметра, высоты и направления валки с противоположной стороны предварительно производится подпил, параллельный основному срезу дерева.If necessary, the felling of large trees after determining the diameter, height and direction of the felling from the opposite side, a preliminary cut is made, parallel to the main cut of the tree.

БИБЛИОГРАФИЯBIBLIOGRAPHY

1. Патент RU 2466530 Российская Федерация, МПК⁷ A01G 23/08. Способ направленной валки деревьев и устройство для осуществления способа / Козинов Г.Л., Елистратов Ю.П., Старостин Г.П.; заявитель и патентообладатель: СибГТУ. - №2010107836/13; заявл. 03.03.2010; опубл. 20.11.2012. Бюл. №32.1. Patent RU 2466530 Russian Federation, IPC ⁷ A01G 23/08. The method of directed felling of trees and a device for implementing the method / Kozinov G.L., Elistratov Yu.P., Starostin G.P .; Applicant and patent holder: SibGTU. - No. 201007836/13; declared 03.03.2010; publ. 11/20/2012. Bull. Number 32.

2. Валочно-трелевочная машина ЛП-17 / Ю.М. Федоров, Д.М. Алексеев, В.Ф. Кушляев, Е.А. Колобов, В.В. Акимов, Н.П. Яскунов, В.В. Федоров. - М.: Лесн. пром-сть, 1984. - 240 с.2. Felling and skidding machine LP-17 / Yu.M. Fedorov, D.M. Alekseev, V.F. Kushlyaev, E.A. Kolobov, V.V. Akimov, N.P. Yaskunov, V.V. Fedorov. - M .: Forest. industry, 1984.- 240 s.

3. Люманов Р. Машинная валка леса. - М.: Лесн. пром-сть, 1990. - 280 с.3. Lumanov R. Machine felling of the forest. - M .: Forest. industry, 1990. - 280 s.

4. Оптимизация процесса валки и трелевки деревьев агрегатной машиной / И.Р. Шегельман, В.И. Скрыпник, А.В. Кузнецов // Перспективы науки. Вып.№3 (30). Тамбов, 2012. - С. 88-91.4. Optimization of the process of felling and skidding of trees by an aggregate machine / I.R. Shegelman, V.I. Skrypnik, A.V. Kuznetsov // Prospects for science. Issue No. 3 (30). Tambov, 2012 .-- S. 88-91.

5. Патент RU 94111 Российская федерация, МПК7 A01G 23/02. Валочно-трелевочно-процессорная машина / Шегельман И.Р., Скрыпник В.П.; заявитель и патентообладатель Петрозаводский государственный университет. - №2009144754/22; заявл. 02.12.2009; опубл. 20.05.2010. Бюл. №14.5. Patent RU 94111 Russian Federation, IPC7 A01G 23/02. Feller-skidder-processor machine / Shegelman I.R., Skrypnik V.P .; Applicant and patent holder Petrozavodsk State University. - No. 2009144754/22; declared 12/02/2009; publ. 05/20/2010. Bull. Number 14.

6. Патент RU 2426303 Российская федерация, МПК7 A01G 23/00. Способ выполнения лесосечных работ агрегатной машиной / Шегельман И.Р., Будник П.В., Скрыпник В.И., Баклагин В.Н.; заявитель и патентообладатель Петрозаводский государственный университет. - №2009109914/21; заявл. 18.03.2009; опубл. 20.08.2011. Бюл. №23.6. Patent RU 2426303 Russian Federation, IPC7 A01G 23/00. A method of performing logging operations by an aggregate machine / Shegelman I.R., Budnik P.V., Skrypnik V.I., Baklagin V.N .; Applicant and patent holder Petrozavodsk State University. - No. 2009109914/21; declared 03/18/2009; publ. 08/20/2011. Bull. Number 23.

7. Шегельман И.Р. Машины и технология заготовки сортиментов на лесосеке: монография / И.Р. Шегельман, В.И. Скрыпник, О.Н. Галактионов. - Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2011. - 108 с.7. Shegelman I.R. Machines and technology for harvesting assortments at the cutting site: monograph / I.R. Shegelman, V.I. Skrypnik, O.N. Galactions. - Petrozavodsk: Publishing House of PetrSU, 2011 .-- 108 p.

Claims

Лесозаготовительная машина с автоматизированной системой направленной валки деревьев, имеющая кабину с установленным бортовым компьютером, грузовую платформу с раздвижным коником, манипулятор, состоящий из колонны, стрелы и рукояти, на которой установлено захватно-срезающее устройство, отличающаяся тем, что на ней установлена система датчиков, позволяющая определить координаты подлежащего валке дерева относительно продольной геометрической оси колонны манипулятора и продольной геометрической оси задней секции лесозаготовительной машины, включающая датчик измерения диаметра ствола, подлежащего валке дерева, датчик определения положения захватно-срезающего устройства относительно рукояти манипулятора, датчик определения угла между рукоятью манипулятора и его стрелой, датчик определения угла между стрелой и колонной манипулятора, датчик определения угла поворота колонны манипулятора относительно продольной геометрической оси передней секции лесозаготовительной машины, датчик определения угла поворота передней секции лесозаготовительной машины относительно ее задней секции и датчик определения угла поворота раздвижного коника относительно продольной геометрической оси задней секции лесозаготовительной машины, выходы которых соединены с бортовым компьютером, а выход бортового компьютера соединен с захватно-срезающим устройством для подачи непосредственно перед захватом дерева, предшествующим его валке, автоматической команды на поворот захватно-срезающего устройства на требуемый угол, обеспечивающий повал дерева так, чтобы дерево было повалено в направлении, противоположном движению лесозаготовительной машины, а его вершина оказалась бы на волоке.

A forestry machine with an automated system of directional felling of trees, having a cabin with an on-board computer installed, a loading platform with a sliding cone, a manipulator consisting of a column, an arrow and a handle, on which a gripping-cutting device is installed, characterized in that a sensor system is installed on it, allowing to determine the coordinates of the tree to be felled relative to the longitudinal geometric axis of the manipulator column and the longitudinal geometric axis of the rear section machines, including a sensor for measuring the diameter of the trunk to be felled, a sensor for determining the position of the gripping-cutting device relative to the handle of the manipulator, a sensor for determining the angle between the handle of the manipulator and its boom, a sensor for determining the angle between the arrow and the column of the manipulator, a sensor for determining the angle of rotation of the manipulator column relative to the longitudinal the geometric axis of the front section of the forest machine, the sensor determines the angle of rotation of the front section of the forest machine but its rear section and the sensor for determining the angle of rotation of the sliding cone relative to the longitudinal geometric axis of the rear section of the forest machine, the outputs of which are connected to the on-board computer, and the output of the on-board computer is connected to the gripping-cutting device for supplying immediately before grabbing the tree preceding its felling, an automatic command by turning the gripping-cutting device to the required angle, ensuring the tree is felled so that the tree was felled in the opposite direction uw harvester, and its top would have been on the portage.