Способ машинной валки деревьев
Владельцы патента RU 2734635:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова" (RU)
Изобретение относится к лесной промышленности. Способ машинной валки деревьев, характеризующийся тем, что включает последовательные операции захвата и удерживания дерева в исходном положении с помощью механизма захвата и удерживания, срезания дерева рычажно-гидравлическим механизмом с ножами, при этом рычажно-гидравлический срезающий механизм направляет пару ножей сверху вниз от наружной поверхности ствола дерева к его вертикальной оси таким образом, чтобы их внедрение в ствол дерева происходило на уровне грунта, окружающего дерево, и ножи продолжали движение до смыкания их режущих кромок на вертикальной оси дерева, снятие дерева с пня, укладывание дерева на грунт, при этом ножи выполнены в виде стальных пластин, образующих при смыкании четырехстороннюю пирамиду с вершиной, обращенной вниз. Изобретение позволяет исключить образование расщепов и расколов в комлевой части ствола при сталкивании или снятии дерева с пня; увеличить объем заготавливаемой древесины за счет срезания дерева совместно с объемом древесины пня; снизить усилие, необходимое для срезания дерева с любым объемом хлыста; формировать поверхности обработанных лесосек без пней, выступающих над поверхностью грунта лесосек. 1 ил.
Способ машинной валки деревьев относятся к области лесосечных работ и может быть использован при заготовке древесины валочными машинами.
Процесс валки деревьев машинами осуществляется двумя способами:
- срезанием дерева, сталкиванием его с пня и укладыванием дерева на грунт (например, машины ВМ-4, ВМ-4А, ЛП-17А);
- захватом и удержанием дерева в исходном положении, срезанием дерева, снятием его с пня и укладыванием дерева на грунт (например, машины ВПМ-35, ЛП-19А, все марки харвестеров).
После завершения процесса валки и вывозки заготовленной древесины на площади лесосеки остаются пни, выступающие над поверхностью грунта, выкорчевывание которых является отдельной трудоемкой операцией.
Известны способы машинной валки деревьев, этап срезания которых осуществляется направлением режущих инструментов, пил или фрез, таким образом, что пропилы в дереве образуют одну или несколько параллельных зон, расположенных над плоскостью грунта и параллельных этой плоскости. (Кочегаров В.Г., Бит Ю.А., Меньшиков В.Н. Технология и машины лесосечных работ: Учебник для вузов. -М.: Лесная промышленность, 1990. - 392 с. См. с. 115, рис. 4.1).
Недостатками известных способов являются: расщепы и расколы в комлевой части ствола при сталкивании дерева с пня; потеря части древесины, которая остается в объеме пня; образование на площади лесосеки, обработанной лесозаготовительными машинами, пней; потери древесины в виде опилок или стружек.
Известен наиболее близкий к предлагаемому способ машинной валки деревьев, этап срезания которых осуществляется ножами с образованием одной разделительной поверхности дерево-пень, расположенной над плоскостью грунта и параллельной этой плоскости (Технология и оборудование лесопромышленных производств. Учебник - СПб.: СПбГЛТА, 2009. - 362 с. См. с. 60, рис. 3.12, поз. е, ж, з, и.) - прототип.
Недостатками прототипа являются: использование способа для срезания деревьев только с небольшим объемом хлыста из-за необходимости развития значительных усилий на срезание дерева ножами, направленными поперек волокон древесины (резание в торец); потеря части древесины, которая остается в объеме пня; образование на площади лесосеки, обработанной лесозаготовительными машинами, пней.
Техническим результатом заявляемого способа является создание нового способа машинной валки деревьев, обеспечивающего: исключение образования расщепов и расколов в комлевой части ствола при сталкивании или снятии дерева с пня; приращение заготавливаемого объема древесины за счет срезания дерева совместно с объемом древесины пня; валку деревьев с любым объемом хлыста за счет снижения усилия, необходимого для срезания дерева; формирование поверхности обработанных лесосек без пней, выступающих над поверхностью грунта лесосек; достижение условий скорейшего перегнивания остатков пневой древесины за счет ее разрушения в процессе срезания дерева, что уменьшает трудоемкость последующих лесовосстановительных работ на площади обработанной лесосеки.
Технический результат достигается тем, что в заявляемом способе машинной валки деревьев, включающем последовательные операции захвата и удержания дерева в исходном положении, срезания дерева механизмом резания с ножевым инструментом, снятие дерева с пня, укладывания дерева на грунт, операция срезания дерева осуществляется направлением режущих кромок ножей механизма резания сверху вниз от наружной поверхности ствола дерева к его вертикальной оси, при этом внедрение режущих кромок ножей в дерево осуществляют в плоскости, совпадающей с верхней плоскостью грунта, окружающего ствол дерева.
Изобретение имеет следующие отличия от прототипа:
- операция срезания дерева осуществляется направлением режущих кромок ножей механизма резания сверху вниз от наружной поверхности ствола дерева к его вертикальной оси;
- внедрение режущих кромок ножей в дерево осуществляют в плоскости, совпадающей с верхней плоскостью грунта, окружающего ствол дерева.
Указанные отличия позволяют:
- исключить образования расщепов и расколов в комлевой части ствола при снятии дерева с пня, так как при наклоне дерева и укладке его на грунт площадь перемычки дерево-пень равна нулю;
- приращивать заготавливаемый объем древесины, так как вместе со стволом дерева извлекается и большая часть пневой древесины, которая при откомлевке может быть переработана, например, в щепу;
- возможность срезания крупных деревьев, что объясняется снижением усилия резания древесины при переходе от способа резания в торец к способу резания под углом к волокнам древесины (Технология и оборудование лесных складов и лесообрабатывающих цехов: учебник /под ред. В.И. Патякина. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ. 2008. - 384 с. См. с. 51-52);
- формировать поверхности обработанных лесосек без пней, выступающих над поверхностью грунта лесосек, что обеспечивается внедрением ножей механизма резания в дерево на нулевой высоте относительно грунта, окружающего ствол;
- создать условия скорейшего перегнивания остатков пневой древесины, так как основная ее часть изымается из грунта вместе со срезаемым деревом, а оставшаяся в грунте разрушенная часть пня открыта для поражения влагой, грибами и насекомыми.
Осуществление способа иллюстрируется чертежом.
На чертеже представлена схема захватно-срезающего устройства валочной машины.
Осуществление изобретения.
Схема содержит механизм захвата и удержания дерева в исходном положении 1, рычажно-гидравлический срезающий механизм 2, оснащенный парой ножей 3, дерево 4, остаток пня 5, привод (на чертеже условно не показан).
Осуществление способа происходит следующим образом.
Оператор валочной машины с помощью механизма захвата и удержания дерева в исходном положении 1 осуществляет захват дерева 4, рычажно-гидравлический срезающий механизм 2 направляет пару ножей 3 сверху вниз таким образом, что бы их внедрение в ствол дерева происходило на уровне грунта, окружающего дерево, и ножи продолжали движение до смыкания их режущих кромок на вертикальной оси дерева.
По завершению процесса срезания дерева 4 механизмом захвата и удержания дерева в исходном положении 1 осуществляется снятие дерева с остатков пня 5 и укладка дерева на грунт.
Ножи 3 выполнены в виде стальных пластин, образующих при смыкании четырех стороннюю пирамиду с вершиной, обращенной вниз.
Величина угла подачи ножей, по отношению к вертикальной оси дерева, зависит от геометрических параметров пней деревьев на обрабатываемой лесосеке.
Сопоставительный анализ заявляемого способа и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемого способа по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «новизна».
Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, выражающийся в создании нового способа машинной валки деревьев, при применении которого исключается образование расщепов и расколов в комлевой части ствола при сталкивании или снятии дерева с пня, приращивается заготавливаемый объем древесины, обеспечивается валка деревьев с любым объемом хлыста, формируется поверхность обработанных лесосек без пней, достигаются условия скорейшего перегнивания остатков пневой древесины, уменьшается трудоемкость последующих лесовосстановительных работ на площади обработанной лесосеки.
Поскольку при исследовании объекта изобретения по патентной и научно-технической литературе не выявлено решений, содержащих признаки заявляемого изобретения, отличные от прототипа, следует сделать вывод, что заявляемое изобретение соответствует критерию «существенные отличия».
Использование способа по заявляемому изобретению в лесозаготовительной отрасли обеспечивает ему соответствие критерию «промышленная применимость».
Способ машинной валки деревьев, характеризующийся тем, что включает последовательные операции захвата и удерживания дерева в исходном положении с помощью механизма захвата и удерживания, срезания дерева рычажно-гидравлическим механизмом с ножами, при этом рычажно-гидравлический срезающий механизм направляет пару ножей сверху вниз от наружной поверхности ствола дерева к его вертикальной оси таким образом, чтобы их внедрение в ствол дерева происходило на уровне грунта, окружающего дерево, и ножи продолжали движение до смыкания их режущих кромок на вертикальной оси дерева, снятие дерева с пня, укладывание дерева на грунт, при этом ножи выполнены в виде стальных пластин, образующих при смыкании четырехстороннюю пирамиду с вершиной, обращенной вниз.
