Лабораторная работа

Тема: Валочно-трелевочные машины

Цель занятия: детальное изучение конструкций навесного технологического оборудования валочно-трелевочных машин и правил их эксплуатации

Структура отчета:

1. Назначение, область применения валочно-трелевочных машин;

2. Устройство и принцип работы навесного технологического оборудования валочно-трелевочных машин;

3. Правила эксплуатации и техника безопасности при работе на валочно-трелевочных машинах.

Валочно-трелевочная машина (ВТМ) – многооперационная машина для машинизации лесосечных работ. Она производит валку деревьев, сбор и формирование их в пачку в пакетоформирующем устройстве (ПФУ) машины (конике), трелевку пачки на погрузочный пункт и при необходимости выравнивание комлей. При этом не требуется применение ручного труда. Такие машины можно также использовать на прорубке трасс дорог, нефте - и газопроводов, линий электропередач. Ими можно производить подготовку погрузочных площадок, разрубку зоны безопасности, уборку ветровальных деревьев. Благодаря тому, что ВТМ является многооперационными, они имеют большую автономность. И на эффективность их использования при обеспечении необходимого фронта работ не влияют производительность, надежность и простой других лесозаготовительных машин. Кроме того, ВТМ могут работать в режиме валки-пакетирования с формированием пачек на земле или в ПФУ (конике) машины с подтрелевкой пачек на расстояния 40…60 м в место, удобное для ее подбора подборщиком-трелевщиком пачек. Они также могут работать в режиме валки деревьев на землю с последующей трелевкой их трелевочными тракторами с гидроманипулятором. Применение ВТМ на лесосечных работах позволяет значительно упростить технологию и организацию работ, исключить травматизм и повысить производительность труда на валке-трелевке в 2,5…3 раза по сравнению с валкой деревьев бензомоторными пилами и трелевкой тракторами с канатно-чокерным оборудованием. Однако они не обеспечивают сохранность жизнеспособного подроста на лесосеке в требуемом количестве.

Валочно-трелевочные машины производятся в Российской Федерации, Финляндии и находят применение в некоторых странах СНГ, в том числе и в Беларуси. Они состоят из базовой машины и навесного технологического оборудования. В качестве базовой машины используются гусеничные и колесные (Финляндия) трелевочные тракторы. Это позволяет применять их в насаждениях с удовлетворительной и хорошей несущей способностью грунтов в равнинной и слабохолмистой местности (крутизна склона до 14⁰).

По конструкции навесного технологического оборудования ВТМ делятся на два типа: рычажные и манипуляторные. Машины рычажного типа были созданы в 50-х годах 20-го столетия в Санкт-Петербургской лесотехнической академии. Характерной особенностью этих ВТМ является то, что механизм срезания дерева установлен на горизонтальной телескопической балке, закрепленной на раме трактора и им с одной рабочей позиции машины можно спилить только одно дерево. Такие ВТМ широкого применения не получили, так как они эффективны только в насаждениях со средним объемом хлыста 0,5 м³ и выше. Манипуляторные ВТМ получили развитие в 70-х годах 20 столетия, и нашли широкое применение, так как технологические возможности таких машин шире. В этих ВТМ механизм срезания дерева установлен на свободном конце манипулятора и с одной рабочей позиции машины можно спилить два и больше дерева.

Навесное технологическое оборудование ВТМ рычажного типа состоит из следующих основных узлов: механизма срезания дерева с подвеской, механизма направленного повала спиленного дерева, погрузочно-формировочного устройства, разгрузочного щита, бульдозера со снегоочистителем, ограждения кабины и гидросистемы (все перечисленные узлы рассмотрены в лабораторной работе "Валочные машины").

В валочно-трелевочных машинах манипуляторного типа навесное технологическое оборудование состоит из гидроманипулятора 5, захватно-срезающе-валочного устройства (ЗСВУ) 14, коника 15 с увязочным устройством и гидросистемы (рис. 1).

Валочно-трелевочная машина (ВТМ) ЛП-17А. Машина предназначена для работы на сплошных лесосечных;.ру6ках без сохранения подроста. Функциональное назначение машины — работа в режимах валки-трелевки, валки-пакетирования. Эксплуатацию машины предусматривают в лесонасаждениях со средним объемом хлыста до 0,4 м³. Наиболее рациональное расстояние трелевки— до 300 м. Машина ЛП-17А (рис. 1) является модернизацией машины ЛП-17 и выполнена на базе трактора ТБ-1М. Отличается повышенной мощностью, более совершенной конструкцией манипулятора и кабины оператора, повышенной надежностью как самого трактора, так и технологического оборудования.

Рис.1. Валочно-трелевочная машина ЛП-17А: 1 – шасси базового трактора; 2 – толкатель; 3 – опорная ферма манипулятора; 4 – реечный механизм поворота; 5 – поворотная колонна; 6 – гидроцилиндр стрелы; 7 – стрела; 8 – гидроцилиндр рукояти; 9 – четырехзвенник; 10 – тяга; 11 – рукоять; 12 – гидроцилиндр подвески; 13 – подвеска; 14 – захватно-срезающее устройство; 15 – коник

В гидроманипулятор входят: опорная ферма 3, реечный механизм поворота 4 с поворотной колонной 5, стрела 7, рукоять 11, захватно-срезающее устройство 14 с подвеской 13, гидроцилиндры 6 привода стрелы, гидроцилиндр 8 привода рукояти, гидроцилиндр 12 наклона подвески, соединенные посредством пальцев, четырехзвенник 9 и тяга 10, зажимной коник 15. На шасси 1 базового трактора смонтирован толкатель 2.

Механизм поворота манипулятора — реечный (рис. 2) и состоит из корпуса 1, в расточках которого закреплены четыре гидроцилиндра 6 одностороннего действия с поршнями, установленными на штоках 5, выполненных в виде рейки.

Рис. 2. Реечный механизм поворота машины ЛП-17А

Рейки находятся в зацеплении с шестерней 3, выполненной как одно целое с поворотной колонкой 2. Для устранения деформации реек в корпусе установлены регулируемые упоры 4 с прокладками. Механизм поворота закреплен на опорной ферме болтами. Для снижения динамических нагрузок при повороте гидроманипулятора рейки снабжены демпферами.

Захватно-срезающе-валочное устройство является одним из наиболее важных узлов ВТМ и существенно влияет на их производительность.

ЗСУ машины ЛП-17 предназначено для захвата, резания, направленной валки и укладки срезанных деревьев в формирующее устройство (коник) машины или на землю. Кроме, этого, конструкция ЗСУ позволяет подбирать с земли, отторцовывать и укладывать в коник буреломные деревья, подготавливать трелевочные волоки и погрузочные площадки. Направленная валка дерева обеспечивается совместным действием валочного момента, создаваемого гидродомкратом ЗСУ, и момента, возникающего при натяжении дерева манипулятором.

О

Рис. 3. Захватно-срезающее устройство машины ЛП—17: 1 — пильная шина; 2 - рама; 3 - упор; 4 - гидромотор; 5 - ограждение; 6 - рычаги захвата; 7 - механизм срезания; 8 - ограждение шины; 9 - зубья домкрата; 10 - рычаг домкрата; 11 - ось; 12 - ролик; 13 - ось; 14 - вилка; 15 - гидроцилиндр; 16 - ось; 17 - гидроцилиндр

сновными элементами конструкции ЗСУ (рис. 3) являются рама, механизм срезания, гидроцилиндры и рычаги захвата дерева, рычаг домкрата с гидроцилиндром и кулачково-роликовым механизмом подъема в вертикальной плоскости. Все элементы конструкции ЗСУ смонтированы на сварной раме 2. В проушинах рамы установлены зажимные рычаги 6, которые приводятся в действие силовыми гидроцилиндрами 15, размещенными внутри рамы. В нижней части рамы установлен механизм срезания 7. Привод механизма срезания осуществляется от гидродвигателя 4 при помощи шлицевого валика, который установлен внутри полой оси левого зажимного рычага. Гидродвигатель защищен от механических повреждений сварным трубчатым ограждением 5.

В проушине вертикальных листов рамы с помощью оси 11 установлен двуплечий рычаг домкрата 10. Верхнее плечо рычага через ось 13 соединено с вилкой 14 штока гидроцилиндра домкрата 17, установленного в центральной части рамы и соединенного с ней осью 16. На другом свободном конце рычага установлены пять зубьев 9, контактирующих с деревом при валке.

На оси 13 внутри вилки 14 установлен ролик 12 механизма подъема ЗСУ в горизонтальное положение. Ролик при подъеме обкатывается по профилю кулачка поворотной стойки подвески. Рычаг домкрата вместе с поддоном рамы 8 образует ограждение пильной шины механизма срезания.

В верхней части вертикальных листов рамы имеются отверстия для крепления ЗСУ к поворотной стойке подвески.

Рабочая жидкость подводится к гидроцилиндрам зажимных рычагов и гидроцилиндру домкрата через коллекторы на осях поворотов гидроцилиндров. Рабочая жидкость по трупопроводам подводится к торцам осей, затем через сверления в осях и поворотные соединения — в соответствующие полости силовых гидроцилиндров.

Валочное устройство с домкратом используется на валочно-трелевочных машинах ЛП-17, ЛП-17А (рис. 4). Оно состоит из рамы 1, упора 3, гидродвигателя 4, зажимных крюков 5, пильного аппарата 6, домкрата 7. ЗСУ крепится к рукояти манипулятора и тяге пантографа с помощью подвески 2. В вертикальной плоскости ЗСУ может поворачиваться на угол 120°. Повороты ЗСУ имеют некоторые особенности. Если крюки открыты, ЗСУ занимает фиксированное положение. При сжатии крюков ЗСУ автоматически с помощью гидравлики освобождается и под действием силы тяжести поворачивается на 80°. Общий угол поворота ЗСУ в вертикальной плоскости 120°. В горизонтальной плоскости ЗСУ может поворачиваться на 300°. Крюки приводятся в действие гидроцилиндрами.

Рис. 4. Захватно-срезающее устройство машины ЛП-17А

В состав узлов ЗСУ входит рычаг-домкрат, предназначенный для валки деревьев в заданном направлении. Принцип действия рычага состоит в следующем: концом (зубьями) рычаг 7 упирается в дерево ниже плоскости реза, а упором 3 на 70 см выше плоскости реза. При включении цилиндра на упоре создается усилие, стремящееся наклонить дерево в сторону валки. Реактивное усилие воспринимается рычагом и передается в пень. Если домкрат не сработал, валка дерева осуществляется усилием манипулятора и упора. Грузовой момент этого валочного устройства 70 кН м.

ЗСУ работает следующим образом (рис. 5). При подаче рабочей жидкости в поршневые полости гидроцилиндров захвата зажимные рычаги раскрываются. После их полного раскрытия рабочая жидкость через обратный клапан напорного золотника поступает в поршневую полость гидроцилиндра домкрата.

Шток гидроцилиндра, выдвигаясь, прижимает ролик 4 к профилю кулачка 2 поворотной стойки подвески с усилием Р₁. При этом одна составляющая Р_Х1 этого усилия, направленная по нормали к кривой, передается на кулачок через точку контакта ролика с профилем.

Рис. 5. Схема валки дерева захватно-срезающим устройством машины ЛП—17: 1 - рычаг домкрата; 2 - кулачок; 3 - ось; 4 - ролик; 5 - ось

Другая вертикальная составляющая Р_У1, создает момент относительно оси 3, который сначала поднимает ЗСУ, а при входе ролика в углубление профиля кулачка удерживает его в строго определенном положении относительно подвески (продольная ось рамы перпендикулярна оси поворотной стойки подвески). Для зажима дерева рабочая жидкость одновременно подается как в штоковую полость гидроцилиндра домкрата, так и в штоковые полости гидроцилиндров рычагов захватов. Зажимные рычаги охватывают дерево и притягивают к нему ЗСУ, при этом зубья рычага домкрата 1 врезаются в комлевую часть дерева. Включается домкрат в работу только после надежного захвата дерева и внедрения в него зубьев рычага, так как до этого напорный золотник с обратным клапаном, установленный на сливе из поршневой полости цилиндра, препятствует сливу рабочей жидкости из этой полости и, следовательно, перемещению гидродомкрата. При до-стижении в штоковой полости гидроцилиндра давления, необходимого для открытия напорного золотника, шток втягивается и освобождает роликово-кулачковый механизм, ЗСУ принимает положение, в которое оно ориентировано комлевой частью дерева.

Рычаг домкрата, стремясь повернуться вокруг оси 5, опираясь о пень (опорная реакция Р₂), создает натяжение дерева. Величина реакции Р₂ определяет величину момента валика, развиваемого домкратом. Одновременно дерево под­тягивается манипулятором вверх. Величина этого натяжения (Р₃) определяет величину валочного момента, создаваемого манипулятором. Валочные моменты действуют на дерево во время всего процесса срезания.

Благодаря этому дерево получает необходимый для направленной валки наклон пои окончании его срезания.

Механизм срезания по своим конструктивным разработкам аналогичен механизму срезания машине ЛП-19А, за исключением формы контура пильной шины (рис. 6).

Рис. 6 Механизм срезания ЗСУ машины ЛП-17А: 1 — пильная цепь; 3. — гидроцилиндр; 3 — шестерня; 4 — рейка; 5 — пильная шина

Коник с увязочным устройством в валочно-трелевочных машинах по конструкции такой же, как и в тракторах для бесчокерной трелевки с гидроманипулятором (ТБ-1М и ЛП-18Г).

Коник предназначен для формирования и удержания пачки деревьев на машине при пакетировании и трелевке. На рис. 7 показан зажимной коник рычажного типа с канатной обвязкой пачки деревьев. Он состоит из следующих основных сборочных единиц: опорной плиты 22, основания 2 зажимных рычагов 4 и 12 и гидроцилиндров 19 и 24.

Опорная плита 22 закреплена болтами на лонжеронах рамы трактора. В центральной расточке плиты 22 при помощи кольца 23 установлен литой блок шарниров 21, поворот которого ограничен во время разгрузки пачки деревьев гидроуправляемым фиксатором, входящим при срабатывании гидроцилиндра 24 в зацепление с блоком шарниров.

В горизонтальных расточках блока шарниров 21 установлено на пальцах сварное основание 2, состоящее из продольных балок 16 с кронштейнами и связей 18, подкрепленных раскосами.

Между связями 18 вварен упор 20, который, опираясь на блок шарниров 21, ограничивает поворот основания коника назад и защищает таким образом гидроцилиндр 24 от поломок при движении машины с пачкой деревьев.

Балки 16 связаны друг с другом боковыми поперечными балками 7 и средней перемычкой 14, к которой присоединен шток гидроцилиндра 24. В верхней части основания установлены два блока 15, имеющих два положения. Они должны быть установлены в крайнее положение, соответствующее обеспечению трелевки пачки деревьев за комли. Передняя балка основания снабжена удерживающими ножами 6, которые, врезаясь при зажиме пачки в нижний ряд комлей деревьев, увеличивают надежность закрепления пачки в конике. На задней балке основания приварены ограничители 8, предназначенные для уменьшения рассыпания пачки деревьев при ее разгрузке.

В кронштейнах основания на осях 1 закреплены зажимные рычаги 4 и 12, управляемые гидроцилиндром зажима 19. Для обеспечения плотной обвязки пачки деревьев различного объема по всему периметру зажимные рычаги выполнены из двух шарнирно соединенных звеньев, основания 3 и вершины 5, которая может поворачиваться относительно основания рычага на угол, ограниченный упорами.

Рис. 7. Коник машины ЛП-17А: 1 — ось; 2, 3 — основания рычагов; 4, 12 — зажимные рычаги; 5 — вершина; 6 — нож; 7 — поперечная балка; 8 — ограничитель; 9 — канат; 10 — ролик; 11 — пружина; 13— блокировочная тяга; 14— перемычка; 15 — блок; 16 — продольная балка; 17 - — разгрузочный ролик; 18 — связь; 19 — гидроцилиндр зажимных рычагов; 20 — упор; 21 — блок шарниров; 22 — опорная плита; 23 — кольцо; 24 — гидроцилиндр поворота

Высота наружного упора при сборке коника регулируется прокладками для обеспечения зазора (10...20 мм) между роликом 10 вершины и упором при полностью закрытых рычагах. Пружина 11 при раскрытых рычагах коника прижимает вершину к наружному упору рычага. Обвязочные канаты 9 пропущены через блоки 15 и закреплены одними концами при помощи клиновых соединений к концам зажимных рычагов, а другими концами (нижними), огибающими ролики гидроцилиндра 19, к остову коника. При включении гидроцилиндра 19 канаты натягиваются, верхние рычаги поворачиваются и дерево (пачка) зажимается. Возврат рычагов в исходное положение происходит за счет пружин 11, вставленных в шарнире.

Блокировочная тяга 13, связывающая рычаги между собой, обеспечивает синхронную работу зажимных рычагов и способствует формированию пачки деревьев в средней части основания коника. В кронштейнах основания коника установлен разгрузочный ролик 17, который облегчает сход пачки деревьев с коника при ее разгрузке.

При формировании пачки, грузовом движении и разгрузке зажимный шарнирно-рычажный коник имеет следующие перемещения: свободный поворот коника на раме вокруг вертикальной оси; ограниченный гидроуправляемым фиксатором поворот коника вокруг вертикальной оси в пределах 12° при разгрузке пачки деревьев; свободный при грузовом ходе и управляемый при разгрузке пачки поворот коника до 42° вокруг горизонтальной оси; управляемый поворот зажимных рычагов на осях кронштейна основания коника.

Перед началом загрузки зажимные рычаги коника открываются, а сам коник переводится в рабочее положение — откидывается назад при помощи гидроцилиндра 24 в положение, при котором деревья укладываются одновременно на ножевой упор и ролик.

Сформированная пачка зажимается и транспортируется к лесопогрузочному пункту. При зажиме пачки петлей каната гидроцилиндр поворота 24 автоматически устанавливается в плавающее положение, благодаря чему машина может поворачиваться относительно пачки деревьев. Во время разгрузки пачки рычаги захвата расходятся и гидрофиксатором коник наклоняется вперед на угол 16° вместе с горизонтальным роликом, который приподнимает пачку и при движении машины вперед она свободно сползает с коника. Этим же гидроцилиндром коник фиксируется при обратном движении машины на лесосеку.

Технологический цикл валки деревьев машиной ЛП-17А складывается из следующих элементов: открытия зажимных рычагов коника, поворота манипулятора в горизонтальной плоскости, подвода ЗСУ к дереву, наводки ЗСУ на дерево, зажима и натяжения дерева, срезания, валки, сокращения вылета манипулятора, поворота манипулятора в горизонтальной плоскости, укладки дерева комлевой частью в коник, закрытия зажимных рычагов коника, переезда машины на следующую позицию.

При трелевке ЗСУ располагается над пачкой на расстоянии примерно 1 м позади коника и на 0,5 м выше пачки. Приемы работы и разработка лесосеки машиной ЛП-17А такие же, как при работе машиной ЛП-58 (см. ниже).