RU2743241C2 - Machine for cleaning reservoir beds from wood - Google Patents

Abstract

FIELD: timber industry.SUBSTANCE: invention can be used for quantitative and qualitative treatment of water areas of lakes and reservoirs from "orphan" emergency wood in floating, semi-submerged condition. Machine for cleaning lodgments of reservoirs from wood consists of caterpillar self-propelled chassis, on the frame of which there is a platform with a control cabin, a manipulator with a grip for wood, a chassis drive and a hydraulic drive. Machine is mounted on pontoon, and to machine frame are hingedly fixed two hydraulic cylinders, to rods of hydraulic cylinders hinged boom bracket is pivoted, to which the base structure of the manipulator is mounted.EFFECT: higher environmental safety with high-quality treatment of reservoirs, reduced costs and wear of equipment, as well as broader operational capabilities of machine.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области лесной индустрии и может быть использовано для количественной и качественной очистки акваторий озер и водохранилищ от "бесхозной" аварийной древесины в плавающем, полузатопленном состоянии.The invention relates to the field of the forest industry and can be used for quantitative and qualitative cleaning of water areas of lakes and reservoirs from "ownerless" emergency wood in a floating, semi-submerged state.

Современное состояние водохранилищ гидростанций Восточной Сибири показывает, что вопросы лесосводки и лесоочистки на практике решены с большими нарушениями и отклонениями. Следствием этого явилось образование значительных объемов плавающей древесной массы на акватории затопленных водохранилищ.The current state of the reservoirs of hydroelectric power stations in Eastern Siberia shows that the issues of logging and forest clearing in practice have been solved with great violations and deviations. The consequence of this was the formation of significant volumes of floating wood pulp in the water area of the flooded reservoirs.

Известно устройство для очистки водоема от затонувшей древесины, содержащее двухбарабанную лебедку, установленную на одном берегу реки, и трособлочную систему, включающую оттяжной канифас-блок, установленный на другом берегу реки, огибающий его трос с рабочей и оттяжной ветвями, свободные концы которых запасованы на соответствующие барабаны лебедки, и чокерный трос, связанный с рабочей ветвью троса посредством накладного чокерного зажима. (Патент RU №2058927, МПК B65G69/20, опуб. 29.04.1993)A device for cleaning a reservoir from sunken wood is known, containing a two-drum winch installed on one bank of the river, and a cable-block system including a pull-off kanifas-block installed on the other side of the river, a cable around it with a working and pull-out branches, the free ends of which are stored on the corresponding winch drums, and a choker cable connected to the working branch of the cable by means of an overhead choker clamp. (Patent RU No. 2058927, IPC B65G69 / 20, publ. 29.04.1993)

Известное устройство имеет недостатки. Расчистка водоема от затонувшей древесины производится трелеванием бревен по дну водоема. Это требует дополнительных затрат на преодоление сил трения, а воздействие бревен на дно водоема приводит к разрушению нерестилищ рыб, что нарушает экологию водоема. Также, ввиду использования трособлочной системы данное устройство имеет ограниченный радиус использования, что не предоставляет возможность в более широкой очистке водоема от плавающей или затонувшей древесины.The known device has disadvantages. Clearing the pond from sunken wood is carried out by skidding logs along the bottom of the pond. This requires additional costs to overcome friction forces, and the impact of logs on the bottom of the reservoir leads to the destruction of fish spawning grounds, which violates the ecology of the reservoir. Also, due to the use of a rope-block system, this device has a limited range of use, which does not provide an opportunity for a wider cleaning of the reservoir from floating or sunken wood.

Известно устройство для резки дерева с опорой на кабеле для использования с драглайнами и т.п., которое содержит удлиненный корпус инструмента с парой противоположных губок, расположенных на одном конце корпуса инструмента и подвижных относительно друг друга, так что губки могут открываться и закрываться. Предусмотрен участок с открытым концом, ограниченный челюстями в открытом положении и приспособленный для приема дерева, чтобы захватывать или резать его. Противовесная часть удлиненного тела, как правило, расположена напротив и расположена на расстоянии от открытого рта. Подъемная проушина расположена между челюстями и противовесом для образования соединения с тросом, и средство, отстоящее от подъемной проушины, предназначено для перемещения тела в поперечном направлении, когда поддерживается вертикально вытянутым подъемным тросом (Патент US №4802517 А1, опуб. 07.02.1989).Known is a cable-supported wood cutting device for use with draglines and the like, which comprises an elongated tool body with a pair of opposed jaws located at one end of the tool body and movable relative to each other so that the jaws can be opened and closed. An open-ended area is provided, bounded by the jaws in an open position, and adapted to receive wood in order to grasp or cut it. The counterweight portion of the elongated body is usually opposite and spaced from the open mouth. The lifting lug is located between the jaws and the counterweight to form a connection with the cable, and the means spaced from the lifting lug is intended to move the body in the transverse direction when supported by a vertically extended lifting cable (US Patent No. 4802517 A1, publ. 07.02.1989).

Недостаток данного устройства в том, что конструкция с тросом значительно усложняет и затрудняет работу. Из-за ограничения в диаметре обхватываемого дерева данная конструкция не способна доставать массивные деревья.The disadvantage of this device is that the design with a cable makes the work much more complicated and difficult. Due to the limitation in the diameter of the grasping tree, this structure is not able to reach massive trees.

Наиболее близким к предполагаемому изобретению является машина для подъема затонувшей древесины, включающая самоходное шасси на гусеничном ходу, на раме которого при помощи поворотного круга смонтирована платформа с расположенными на ней кабиной управления, манипулятором с захватом для древесины, приводом шасси и гидроприводом, снабженная герметичным ограждением, борта которого жестко закреплены к краям платформы по всему ее периметру, механизмом вертикального подъема передней части машины и смонтированным на манипуляторе дополнительным гидроцилиндром поворота захвата в продольной вертикальной плоскости. (Патент RU №2043292, МПК В66С 23/44, опуб. 10.03.1993)The closest to the proposed invention is a machine for lifting sunken wood, including a self-propelled chassis on a caterpillar track, on the frame of which a platform with a control cabin located on it, a manipulator with a wood grab, a chassis drive and a hydraulic drive, equipped with a sealed enclosure is mounted by means of a turntable, the sides of which are rigidly fixed to the edges of the platform along its entire perimeter, by a vertical lifting mechanism of the front of the machine and an additional hydraulic cylinder mounted on the manipulator for turning the gripper in the longitudinal vertical plane. (Patent RU No. 2043292, IPC В66С 23/44, publ. 10.03.1993)

Недостатком данной машины является то, что подъем древесины может осуществляться только с прибрежной и береговой территории, за счет недостаточного заглубления манипулятора, что является недостаточным для качественной очистки водохранилищ. Также, в связи с дополнительной нагрузкой повышается износ машины.The disadvantage of this machine is that the lifting of wood can be carried out only from the coastal and coastal areas, due to insufficient depth of the manipulator, which is insufficient for high-quality cleaning of reservoirs. Also, due to the additional load, the wear of the machine increases.

Задача данного изобретения заключается в упрощении конструкции для более качественной очистки водохранилищ от древесины, за счет установленного на основании машины поворотного кронштейна, к которому крепится манипулятор с захватно-срезающим устройством и постановки машины на подвижный понтон, а также, снижение затрат и износа оборудования.The objective of this invention is to simplify the design for better cleaning of reservoirs from wood, due to a rotary bracket installed on the base of the machine, to which a manipulator with a gripper and cutting device is attached and placing the machine on a movable pontoon, as well as reducing costs and equipment wear.

Технический результат заключается в повышение мобильности, экологической безопасности при качественной очистке водохранилищ, за счет установленного на основании машины поворотного кронштейна к которому крепится манипулятор с захватно-срезающим устройством и постановки машины на подвижный понтон. Снижение затрат и износ оборудования, за счет уменьшения расхода топлива и частичного использования машины, а также расширение технологических возможностей машины.The technical result consists in increasing mobility, environmental safety with high-quality cleaning of reservoirs, due to a swivel bracket installed on the base of the machine, to which a manipulator with a gripper and cutting device is attached and placing the machine on a movable pontoon. Reducing costs and wear and tear of equipment, by reducing fuel consumption and partial use of the machine, as well as expanding the technological capabilities of the machine.

Технический результат изобретения достигается тем, что машина для очистки лож водохранилищ от древесины, состоящая из самоходного шасси на гусеничном ходу, на раме которого при помощи поворотного круга смонтирована платформа с расположенными на ней кабиной управления, манипулятором с захватом для древесины, приводом шасси и гидроприводом, согласно изобретению, машина дополнительно снабжена поворотным кронштейном, который крепится к раме путем шарнирного крепления и двумя гидроцилиндрами, причем к поворотному кронштейну с одной стороны шарнирно присоединена стрела манипулятора с возможностью ее продольного перемещения, а с другой стороны к поворотному кронштейну шарнирно присоединены штоки двух гидроцилиндров, которые в свою очередь шарнирно установлены на раме.The technical result of the invention is achieved in that a machine for cleaning the beds of reservoirs from wood, consisting of a self-propelled chassis on a caterpillar track, on the frame of which, by means of a turntable, a platform is mounted with a control cabin located on it, a manipulator with a grab for wood, a chassis drive and a hydraulic drive, according to the invention, the machine is additionally equipped with a swivel bracket, which is attached to the frame by means of a hinge and two hydraulic cylinders, and the manipulator boom is hingedly connected to the swivel bracket on one side with the possibility of its longitudinal movement, and on the other hand the rods of two hydraulic cylinders are hingedly attached to the swivel bracket, which, in turn, are hingedly mounted on the frame.

Машина для очистки лож водохранилищ от древесины снабжена понтоном, имеющим возможность перемещения по водохранилищу, с упорами для фиксации машины.The machine for cleaning the beds of reservoirs from wood is equipped with a pontoon that can be moved around the reservoir, with stops for fixing the machine.

На рис. 1 показана принципиальная схема установки поворотного кронштейна на валочно-пакетирующую машину.In fig. 1 shows a schematic diagram of the installation of the swing arm on a feller buncher.

На рис. 2 показана принципиальная схема машины на понтоне.In fig. 2 shows a schematic diagram of a machine on a pontoon.

На рис. 3 показан вид сбоку поворотного кронштейна на раме ВПМ.In fig. 3 shows a side view of a swing arm on the VPM frame.

В качестве базовой конструкции технологического модуля принимаем валочно-пакетирующую машину (ВПМ ЛП-19) 1. ВПМ устанавливается на подвижный понтон, выполненный по схеме «катамаран». На раму ВПМ шарнирно устанавливаются два гидроцилиндра 6, к штокам гидроцилиндров путем шарнирного крепления 10 крепится поворотный кронштейн 5 стрелы 2, который приводится в действие с помощью гидроцилиндров 6 поворотного кронштейна 5. Также, поворотный кронштейн крепится к раме путем шарнирного крепления 11. Базовая конструкция манипулятора в виде стрелы 2, гидроцилиндра 8 стрелы, рукояти 3 стрелы, гидроцилиндра 7 рукояти стрелы, захватно-срезающего устройства 4 и гидроцилиндра 9 ЗСУ крепится на поворотный кронштейн 5, с помощью шарниров 12. При необходимости углубления ЗСУ поворотный кронштейн приводится в действие с помощью гидроцилиндров 6 поворотного кронштейна 5 и опускает стрелу манипулятора, что позволяет ЗСУ заглубляться на глубину до 5…7 метров с целью удаления затопленной древесины, которая после складируется на понтоне.As the basic design of the technological module, we take a feller buncher (VPM LP-19) 1. The VPM is installed on a movable pontoon made according to the "catamaran" scheme. Two hydraulic cylinders 6 are pivotally mounted on the VPM frame, and a pivot arm 5 of the boom 2 is attached to the hydraulic cylinder rods by means of pivot attachment 10, which is driven by the hydraulic cylinders 6 of the swing arm 5. Also, the swing arm is attached to the frame by pivot attachment 11. Basic design of the manipulator in the form of an arrow 2, a hydraulic cylinder 8 of a boom, a handle 3 of an arrow, a hydraulic cylinder 7 of a handle of an arrow, a gripping and cutting device 4 and a hydraulic cylinder 9 The ZSU is attached to the swing arm 5 using hinges 12. If it is necessary to deepen the ZSU, the swing arm is driven by hydraulic cylinders 6 of the swivel bracket 5 and lowers the arm of the manipulator, which allows the SPAAG to deepen to a depth of 5 ... 7 meters in order to remove the flooded wood, which is then stored on the pontoon.

Машина работает следующим образом.The machine works as follows.

ВПМ с модернизированным манипулятором заезжает на подвижный понтон, оснащенный водным движителем, который позволяет понтону свободно передвигаться по водохранилищу. ВПМ надежно закрепляется с помощью упоров на понтоне для предотвращения переворота машины.The VPM with a modernized manipulator drives onto a movable pontoon equipped with a water propulsion device, which allows the pontoon to move freely around the reservoir. The VPM is securely fixed with stops on the pontoon to prevent the machine from overturning.

Оператор, нажатием тумблера приводит в движение понтон и, при необходимости передвигается по водному пространству. При необходимости срезания или вылавливания затонувшей древесины оператор останавливает понтон и, с помощью нажатия кнопки приводит в действие гидроцилиндры 6, ход которых обеспечивает наклон поворотного кронштейна на угол 89 градусов, тем самым позволяя манипулятору опускаться на глубину до 5 - 7 метров, поворотного кронштейна 5, базовая конструкция манипулятора в виде стрелы 2 опускается на необходимую для срезания дерева глубину. Плавающие на поверхности воды, а также затопленные и ранее растущие под водой деревья собираются с помощью манипулятора ВПМ и грузятся на понтоне, формируют пучок, для более удобного складирования древесины, затем выгружают ее с понтона. Такой процесс повторяется по мере необходимости. После выполненной работы, оператор нажатием кнопки возвращает гидроцилиндры 6 поворотного кронштейна 5 в исходное положение, приводит в действие понтон и возвращается на берег.The operator, by pressing the toggle switch, sets the pontoon in motion and, if necessary, moves through the water area. If it is necessary to cut or catch sunken wood, the operator stops the pontoon and, by pressing a button, activates the hydraulic cylinders 6, the stroke of which ensures the tilt of the swing arm at an angle of 89 degrees, thereby allowing the manipulator to descend to a depth of 5 - 7 meters, the swing arm 5, the basic design of the arm 2 is lowered to the depth required for cutting wood. Trees floating on the surface of the water, as well as flooded and previously growing under water, are collected with the help of the VPM manipulator and loaded on a pontoon, form a bundle for more convenient storage of wood, then unload it from the pontoon. This process is repeated as needed. After the completed work, the operator, by pressing a button, returns the hydraulic cylinders 6 of the swing arm 5 to their original position, activates the pontoon and returns to the shore.

Поскольку работы, связанные с очисткой водохранилищ носят ярко выраженный сезонный характер, т.е. фактически очистка возможна в период навигации, возникает необходимость в консервации и межнавигационном хранении оборудования. Избежать этого позволяет конструкция, выполненная в виде ВПМ, устанавливаемого на подвижный понтон.Since the works associated with the cleaning of reservoirs are of a pronounced seasonal nature, i.e. in fact, cleaning is possible during the navigation period; there is a need for conservation and inter-navigation storage of equipment. This can be avoided by the design, made in the form of a VPM, installed on a movable pontoon.

Расчет усилия гидроцилиндра поворота основания манипулятора.Calculation of the force of the hydraulic cylinder turning the manipulator base.

Валочно-пакетирующая машина ЛП-19 оснащена шарнирно-сочлененным манипулятором с вылетом 0,8 м, грузоподъемностью 3200 кг. Применительно к работе в качестве модуля (ВПМ+понтон) по очистке водоемов от древесины, манипулятор имеет существенный недостаток -максимальное заглубление захватно-срезающего устройства составляет 0,8 м, что явно недостаточно. Для устранения этого недостатка предусматриваем установку стрелы 2 манипулятора на поворотном кронштейне 5, которая соединена шарнирным креплением 12. Кронштейн крепится к штокам гидроцилиндров с помощью шарниров 10. Для поворота кронштейна служат два гидроцилиндра 6, сам же поворотный кронштейн крепится к раме путем шарнирного крепления 11.The feller buncher LP-19 is equipped with an articulated manipulator with a reach of 0.8 m, a carrying capacity of 3200 kg. As applied to work as a module (VPM + pontoon) for cleaning water bodies from wood, the manipulator has a significant drawback - the maximum depth of the gripping-cutting device is 0.8 m, which is clearly not enough. To eliminate this drawback, we envisage the installation of the boom 2 of the manipulator on the swing arm 5, which is connected by a pivot mount 12. The bracket is attached to the hydraulic cylinder rods using hinges 10. Two hydraulic cylinders 6 are used to rotate the bracket, while the swing arm itself is attached to the frame by means of a pivot mount 11.

Подобная конструкция обеспечивает величину заглубления до 5...7 м ниже опорной поверхности ходовой части ЛП-19.This design provides a depth of up to 5 ... 7 m below the supporting surface of the LP-19 undercarriage.

Проведем расчет усилия гидроцилиндра, необходимого для управления поворотным основанием манипулятора. Принимаем следующее условие: поскольку крайнее нижнее положение манипулятора - крайне не выгодно в плане кинематической схемы привода, принимаем нагрузку равную весу конструкции манипулятора (с условием достаточной плавучести лесоматериала), т.е. нагрузка Р=18000 кг.Let's calculate the force of the hydraulic cylinder required to control the rotary base of the manipulator. We accept the following condition: since the extreme lower position of the manipulator is extremely unprofitable in terms of the kinematic drive scheme, we take the load equal to the weight of the manipulator structure (with the condition of sufficient buoyancy of the timber), i.e. load P = 18000 kg.

Крутящий момент от веса манипулятора с грузом относительно точки крепления поворотного основания равен:The torque from the weight of the manipulator with the load relative to the attachment point of the rotary base is:

М=18000*3,8=68400 Н,M = 18000 * 3.8 = 68400 N,

- где М-крутящий момент.- where M is the torque.

При крайнем положении манипулятора гидроцилиндр 3 имеет плечо равное 200 мм, следовательно необходимое усилие гидроцилиндра равно:At the extreme position of the manipulator, the hydraulic cylinder 3 has a shoulder equal to 200 mm, therefore, the required force of the hydraulic cylinder is equal to:

Р1=68400/0,2=342000 НP1 = 68400 / 0.2 = 342000 N

- где Р1-усилие коэффициента запаса.- where P1 is the effort of the safety factor.

С учетом коэффициента запаса принимаем усилие Р1=410400 НTaking into account the safety factor, we take the force P1 = 410400 N

Выбираем гидроцилиндр по ГОСТ 6540-64 со следующими параметрами:We choose a hydraulic cylinder according to GOST 6540-64 with the following parameters:

Длинна гидроцилиндра, мм ПОLength of the hydraulic cylinder, mm PO

Длина штока гидроцилиндра, ммHydraulic cylinder rod length, mm 9090 Диаметр поршня, ммPiston diameter, mm 160160 Диаметр штока, ммRod diameter, mm 7070

Усилие, Н при Р=16МПаEffort, N at P = 16MPa

при выдвижении штокаwhen extending the stem 321750321750 при втягиванииwhen retracted 257400257400 ход штокаstroke 1000 мм1000 mm

Современное состояние водохранилищ гидростанций Восточной Сибири показывает, что вопросы лесосводки и лесоочистки на практике решены с большими нарушениями и отклонениями. Следствием этого явилось образование значительных объемов плавающей древесной массы на акватории затопленных водохранилищ.The current state of the reservoirs of hydroelectric power stations in Eastern Siberia shows that the issues of logging and forest clearing in practice have been solved with great violations and deviations. The consequence of this was the formation of significant volumes of floating wood pulp in the water area of the flooded reservoirs.

Такое положение привело к неожиданным результатам, потребовавшим серьезный объем дополнительных капитальных вложений на содержание водохранилищ в надлежащем экологическом состоянии. Несмотря на принятые меры, после затопления водохранилищ, они до настоящего времени находятся в недопустимом экологическом состоянии, что значительно сокращает область использования водных ресурсов для нужд экономики. Аварийное состояние водных объектов приводит к ухудшению функций регулирования водного обмена, рекреационной функции, ухудшается условия жизнедеятельности водных организмов, рыбы.This situation led to unexpected results that required a significant amount of additional capital investments to maintain the reservoirs in proper ecological condition. Despite the measures taken, after the flooding of the reservoirs, they are still in an unacceptable ecological state, which significantly reduces the area of using water resources for the needs of the economy. The emergency state of water bodies leads to a deterioration in the functions of regulation of water exchange, recreational function, the conditions of life of aquatic organisms and fish deteriorate.

Таким образом, данное изобретение, ввиду усовершенствования базовой конструкции ВМП, с помощью установки поворотного кронштейна, является более качественной, эффективной и простой очисткой водохранилищ от затопленной древесины, так как, в отличие от предполагаемого аналога будет производиться очистка не только прибрежных и береговых территории, но и более глубоких частей водохранилища. Так же, задействование только манипулятора ВПМ существенно снижает затраты на топливо и износ оборудования.Thus, this invention, in view of the improvement of the basic design of the VMP, by installing a swing arm, is a better, more efficient and simpler cleaning of reservoirs from flooded wood, since, in contrast to the proposed analogue, not only the coastal and coastal areas will be cleaned, but and deeper parts of the reservoir. Also, using only the VPM manipulator significantly reduces fuel costs and equipment wear.

Таким образом, мы получаем модуль (ВПМ+понтон), готовый работать по своему назначению.Thus, we get a module (VPM + pontoon), ready to work as intended.

Такая конструкция позволяет свободно передвигаться по водоему, предоставляя возможность работать на любой его глубине. Благодаря заглублению манипулятора, при использовании поворотного кронштейна имеется возможность вылавливать не только плавающую древесину, но и затопленную, что предоставляет возможность более качественной очистки лож водохранилищ.This design allows you to move freely around the reservoir, making it possible to work at any depth. Due to the deepening of the manipulator, when using the swing arm, it is possible to catch not only floating wood, but also flooded wood, which makes it possible to better clean the beds of reservoirs.

Claims (2)

1. Машина для очистки лож водохранилищ от древесины, содержащая самоходное шасси на гусеничном ходу, на раме которого при помощи поворотного круга смонтирована платформа с расположенными на ней кабиной управления, манипулятором с захватом для древесины, приводом шасси и гидроприводом манипулятора, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена поворотным кронштейном, который крепится к раме путем шарнирного крепления и двумя гидроцилиндрами, причем к поворотному кронштейну с одной стороны шарнирно присоединена стрела манипулятора с возможностью ее продольного перемещения, а с другой стороны к поворотному кронштейну шарнирно присоединены штоки двух гидроцилиндров, которые в свою очередь шарнирно установлены на раме.1. A machine for cleaning the beds of reservoirs from wood, containing a self-propelled chassis on a caterpillar track, on the frame of which a platform with a control cabin located on it, a manipulator with a grab for wood, a chassis drive and a hydraulic manipulator is mounted on the frame of which, additionally equipped with a swivel bracket, which is attached to the frame by means of a hinge and two hydraulic cylinders, and to the swivel bracket on one side the arm of the manipulator is hingedly connected with the possibility of its longitudinal movement, and on the other hand the rods of two hydraulic cylinders are hingedly attached to the swivel bracket, which in turn are hinged mounted on the frame. 2. Машина для очистки лож водохранилищ по п. 1, отличающаяся тем, что снабжена понтоном, имеющим возможность перемещения по водохранилищу, с упорами для фиксации машины.2. The machine for cleaning the beds of reservoirs according to claim 1, characterized in that it is equipped with a pontoon that can move around the reservoir, with stops for fixing the machine.

Images