Устройство для формирования прерывистых микроповышений

Изобретение относится к лесному хозяйству и может быть использовано для обработки почвы с формированием микроповышений на вырубках при проведении лесовосстановительных работ. Устройство включает раму и связанную с ней посредством механизма свободного хода лопастную вертушку. Лопасти вертушки вогнутые и закреплены на ней подвижно. На лопастной вертушке для каждой лопасти установлены запорные механизмы. Механизм включения запорных механизмов установлен на раме. Такие компоновка и взаимосвязь механизмов позволяют устройству создавать микроповышения в широком диапазоне почвенных условий. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к лесному хозяйству, в частности к орудиям для обработки почвы микроповышениями на вырубках при проведении лесовосстановительных работ.

В практике проведения лесовосстановительных работ на нераскорчеванных вырубках и в условиях временного увлажнения известна технология создания лесных культур по прерывистым микроповышениям. Для этой цели применяют почвообрабатывающие устройства с различными рабочими органами. Однако они не обеспечивают необходимого качества микроповышений.

В практике проведения лесовосстановительных работ известен рыхлитель лесной РЛ-1.8 [1, стр.109-110], включающий раму, вал с двусторонними кронштейнами, рабочие органы (зубья), два опорных колеса с упорами и полукруглыми пазами, стопорный и блокирующий механизмы.

Недостатком рыхлителя являются пропуски в работе при встрече опорных колес с препятствиями (пнями, порубочными остатками, камнями).

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности является прерывистый бороздообразователь [2], позволяющий формировать прерывистые микроповышения, принятый за прототип. Его устройство включает раму, лопастную вертушку, запорное устройство и механизм включения, установленные на раме.

Недостатком прототипа является невозможность формирования прерывистых микроповышений в виде перевернутых пластов почвы на вырубках вследствие конструктивных особенностей.

Жесткое крепление лопастей вертушки обусловливает следующий рабочий цикл. При наборе призмы волочения почвы лопастная вертушка не поворачивается, так как она зафиксирована запорным устройством. Невогнутая форма лопасти и режим ее работы (большей угол резания) не обеспечивают процесса резания почвы. В результате работы происходит сгруживание почвы и образование призмы волочения. Поворот лопастной вертушки начинается после срабатывания механизма включения. Призма волочения набрана. Поворот происходит до касания почвы следующей лопастью. Для продолжения работы необходимо еще повернуть лопастную вертушку для того, чтобы поднять лопасть, которая закончила работу, иначе она разрушит созданное ею микроповышение. При холостом повороте угол резания увеличивается, что не позволяет заглубить рабочий орган и образовать микроповышение в виде перевернутого пласта почвы в условиях вырубки.

Для устранения указанных недостатков была поставлена задача повысить работоспособность устройства в условиях вырубок и качество формируемых микроповышений.

Предложено устройство для формирования прерывистых микроповышений. Оно включает раму, связанную с ней лопастную вертушку, запорный механизм и механизм его включения, установленный на раме. Отличие состоит в том, что лопасти вертушки вогнутые и закреплены на ней подвижно, при этом запорный механизм установлен на лопастной вертушке для каждой лопасти, и дополнительно устройство снабжено механизмом свободного хода, связывающим раму с лопастной вертушкой. Запорный механизм эквивалентен по выполняемым функциям запорному устройству прототипа.

Подвижное закрепление лопастей на лопастной вертушке позволяет предлагаемому устройству осуществлять рабочий цикл, в котором отсутствует холостой поворот. В тот момент, когда передняя лопасть займет рабочее положение, лопасть, закончившая создание микроповышения, становится подвижной (запорный механизм отключается). Это позволяет сохранить созданное микроповышение и сразу (без холостого поворота лопастной вертушки) начать создание следующего. При этом значения заднего угла и угла резания могут быть заданы минимальными, что уменьшает силу резания и позволяет создавать микроповышения в более широком диапазоне почвенных условий. Так как холостой ход лопастной вертушки отсутствует, центр тяжести устройства в период резания почвы оказывается смещенным назад по ходу движения от точки опоры. В результате на лопастной вертушке создается тормозной момент, который достаточен для образования микроповышения. Для того чтобы лопастная вертушка не повернулась под действием этого тормозного момента, устройство снабжено механизмом свободного хода.

Для пояснения описываемого устройства на фиг.1 приведена схема устройства, на фиг.2 - схема сил, действующих на устройство при формировании прерывистых микроповышений.

Устройство включает раму 1, лопастную вертушку 2, запорные механизмы 3, механизм включения 4, механизм свободного хода 5, лопасти 6, подвижное закрепление лопастей 7 (фиг.1).

Устройство работает следующим образом. Передняя лопасть 6 (фиг.1), находящаяся в рабочем положении, вырезает пласт почвы. В этот период лопасть неподвижно закреплена на лопастной вертушке 2. Это закрепление обеспечивает запорный механизм 3. При вырезании пласта лопастная вертушка не вращается. Механизм свободного хода 5, связывающий лопастную вертушку 2 с рамой 1, предотвращает поворот лопастной вертушки 2 по часовой стрелке (против направления движения устройства). Повороту лопастной вертушки против часовой стрелки (по направлению движения устройства V) препятствует момент пары сил от действия силы тяжести устройства mg и реакции опоры R (фиг.2), возникающий вследствие смещения центра тяжести устройства О относительно точки опоры А на передней лопасти. За счет силы тяги Р тягового средства, присоединяемого к раме 1, происходит вырезание пласта с заглублением лопасти. Заглубление продолжается до тех пор, пока момент пары сил от действия силы резания Р_p, силы тяги Р не превысит момент пары сил от действия силы тяжести устройства mg и реакции опоры R. Когда момент пары сил от действия силы резания Р_р, силы тяги Р превысит момент пары сил от действия силы тяжести устройства mg и реакции опоры R, вырезание пласта с заглублением лопасти заканчивается, и происходит поворот лопастной вертушки. При этом происходит оборот вырезанного пласта и его прижим к почве. Лопасть по-прежнему неподвижно закреплена на лопастной вертушке 2. Формирование микроповышения заканчивается, когда следующая лопасть займет рабочее положение. В этот момент срабатывает механизм включения 4, и запорный механизм 3 отключается. Подвижное закрепление лопасти 7 обеспечивает отклонение лопасти при взаимодействии с созданным микроповышением. Микроповышение при этом не разрушается и прижимается к поверхности почвы. Затем опорной становится следующая лопасть, которая начинает вырезать пласт почвы, и процесс создания микроповышения повторяется.

При дальнейшем повороте лопастной вертушки механизм включения 4 срабатывает и включает запорный механизм 3, который обеспечивает неподвижное закрепление лопасти на лопастной вертушке в рабочем положении. На этом рабочий цикл для рассматриваемой лопасти завершается.

Таким образом, новая компоновка и взаимосвязь механизмов предлагаемого устройства позволяют достичь решения поставленной задачи.

Конкретно устройство может быть выполнено в следующем виде. Рама имеет стандартное приспособление для присоединения к тяговому средству и узел для крепления рабочего органа [1, стр.42-60, 86-96]. На раме закреплен механизм свободного хода, выполненный, например, в виде храпового механизма [3], на выходном звене которого закреплена лопастная вертушка. Подвижное закрепление лопастей выполнено в виде шарнира. Рабочая часть лопастей выполнена вогнутой, например, аналогично бульдозерному отвалу [1, стр.242-245], который позволяет осуществлять резание почвы одновременно с заглублением. Механизм включения соединен с рамой и выполнен, например, в виде копира аналогично раскрывателю лесопосадочных машин [4]. Запорный механизм выполнен, например, в виде рычага, установленного на каждой лопасти, аналогично рычагам, установленным на захватах лучевых высаживающих аппаратов лесопосадочных машин [4]. Рычаг взаимодействует с механизмом включения (копиром) и обеспечивает фиксацию лопасти на лопастной вертушке.

В механизмах предлагаемого устройства использованы известные технические решения: рама, механизм свободного хода, подвижное закрепление лопастей, вогнутые лопасти, механизм включения и запорный механизм [1, 3, 4], которые выполняют свойственные им функции. Для осуществления этих функций могут быть использованы и иные известные технические решения, аналогичные им. Достигаемый результат и работу устройства обеспечивают новая компоновка и взаимосвязь (взаимодействие) этих механизмов.

В науке и технике лесовосстановления известны устройства, включающие часть существенных признаков предлагаемого: устройство для формирования прерывистых микроповышений [5], включающее раму с установленными на ней посредством горизонтальной оси лопастной вертушкой с криволинейными лопастями, механизм включения, кроме того, это известное устройство снабжено тормозом; машина для образования в почве скважин, включающая подвижно закрепленные на колесе рабочие органы с ограничителями их качания [6]. Привнесение этих существенных признаков в предлагаемое устройство не обеспечивает необходимой для решения поставленной задачи результата взаимосвязи механизмов.

Отсутствие информации о применении известных механизмов в предлагаемой компоновке и взаимосвязи для осуществления поставленной задачи, а также неочевидность предложенного решения для специалистов, исходя из известного уровня техники, позволяют сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критериям “новизна” и “изобретательский уровень”.

Применение предлагаемого устройства для известного вида лесокультурных работ позволяет признать предлагаемое изобретение “промышленно применимым”.

Работоспособность устройства в условиях вырубок и высокое качество формируемых микроповышений проверены на практике. На фотографиях представлено: фиг.3 - устройство в транспортном положении; фиг.4 - сформированные микроповышения и устройство в работе на вырубке. Размеры микроповышений составили: высота - 26 см, длина - 75 см, ширина - 95 см. Производительность устройства в агрегате с трактором ЛХТ-55 составила 900 микроповышений в час.

Источники информации

1. Справочник механизатора лесного хозяйства. Албяков М.П., Желтов Е.М., Ильин Г.П. и др. “Лесная промышленность”, 1969, 344 стр.

2. Авторское свидетельство СССР №181408, А 01 В 13/16. БИ №9 от 15.04.1966 (прототип).

3. Мальцев В.Ф. Механические импульсные передачи. М.: Машиностроение, 1978, 367 стр. (стр.5).

4. Машины и механизмы лесозаготовок, лесосплава и лесного хозяйства. Стогов В.Н. и др. М.: Лесная промышленность, 1967, 543 стр. (стр.494-499).

5. Авторское свидетельство СССР №871747, А 01 В 13/02. БИ №38 от 15.10.81.

6. Авторское свидетельство СССР №92518, А 01 С 5/00 (по заявке №434608 от 12.09.1950 в Гостехнику СССР).

1. Устройство для формирования прерывистых микроповышений, включающее раму, связанную с ней лопастную вертушку, запорный механизм и установленный на раме механизм его включения, отличающееся тем, что лопасти лопастной вертушки закреплены на ней подвижно, запорный механизм установлен на лопастной вертушке для каждой лопасти, при этом лопастная вертушка связана с рамой посредством механизма свободного хода.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что механизм свободного хода выполнен в виде храпового механизма.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что подвижное закрепление лопастей выполнено в виде шарнира.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочая поверхность лопасти выполнена вогнутой.