Кусторез

(19) (1) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЕТЕЛЬСТВУ Н АВТОРСН торе яо и ,чт овь и ован ни качеств занного формикустаряет от до 1, по п. ика, выс1,1 до 12 м.1,отлотклоняю та4 м,а составс от 07 Кусторе й с я Р а -щю щ балк е шарнирвом гидро ана на смонтирвязана м посред ИЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ(54)(57) 1.КУСТОРЕ 3, содержащий установленный на шасси под углом к направлению перемещения дугообразный отвалс ножом,.параллельно режущей кромкекоторого и вьппе на отвале смонтирована отклоняющая балка, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью сни жения усилия срезания, отклоняющая .балка расположена с опережением режущей кромки ножа на величину от О,2 Ндо 0,751, а величина, на которуюотклоняющая балка установлена вышережущей кромки ножа, составляет от1,0 Н до 1,25 )1, где Н - высота от12 Н = (80 - 200) Изобретение относится к мелиоративной технике, применяется для срез.-.ки кустарника и мелколесья при расчистке площадей от древесной растительности и может быть использовано в лесном хозяйстве.Целью изобретения является снижение усилия срезания.На Фиг. изображен кусторез,вид сбоку; на фиг.2 - схема определения параметров отвала; на фиг3 схема деформации и сил при статическом резании отвалом.Рабочий орган кустореза состоитиз отвала 1 высотой Н и радиусом кри-.визны В с горизонтально. установленными ножами 2 и отклоняющей балки 3.Отклоняющая балка расположена надотвалом и соединена с ннм с помощьюгоризонтальных шарниров 4 и тяг переменной длины, гидроцилиндров 5, которые позволяют устанавливать егопараллельно режущей кромке ножа 2ближе или дальше нее. В зависимостиот установки балка может опережатьрежущую кромку ножа на величину0,12-0,75 Н и быть выше нее на величину 1,0-1,25 Н,Отвал 1 монтируется на трактор 6с помощью универсальной рамы 7 бульдозера посредством шарового шарнира 8, расположенного в середине рамы 7, и раскосов 9, соединяющих краяотвала и раму. Для возможности регулирования установки отвала и угларезания раскосы 9 выполнены в видеталрепов. Отвал может устанавливатьося в плане под углом 0 и 30 . Предусмотрено правое и левое расположение отвала. Подъем и опускание навесного оборудования осуществляетсяс помощью двух гидроцнлиндров 10трактора 6,Для защиты кабины трактора от падающих деревьев и сучьев кусторезоборудован ограждением 11,При работе кусторез (фиг,1) движется вдоль обрабатываемой полосы.Отклоняющая балка 3, толкая дерево,создает напряжение в стволах деревьев, стволы подрезаются ножом 2 кустореза, транспортируются отвалом в.сторону н укладываются ввйлок вдольобрабатываемой полосы.Работа кустореза обеспечиваетсяне только правильным выбором угловрезания ножа и установки отвала вплане, но и радиусом отвала, а так 00867 2же расположением относительно ножа отклоняющей балки. Выполнениеуказанных условий обеспечивает снижение усилия внедрения ножа в дерево, необходимую высоту среза, скорость передвижения машины и беспрепят"ственный сход срезаемой массы с,.отвала.Для определения высоты отвала 1 О пользуются следующим выражением где Н - высота отвала, мм;Б - мощность двигателя тракто ра, л.с.Реальная мощность тракторов, накоторых целесообразно базированиепассивных кусторезов, 160-300 л.с.увеличение мощности ведет к зна чительному увеличению массы тракторас оборудованием и снижению маневренности,зТаким образом,Н=200 160 - 300 =1,1 - 1,35 м.25Величина радиуса кривизны отвала Вопределяется величиной возникающих .сил деформации материала и связанными с этим энергетическими затратамина его перемешение: при малом радиусе Зо эти силы резко возрастают, при большомобразуется большая призма волоченияи замедляется ее перемещение вдоль отвала. Движение призмы вверх по профилю 35ъlотвала обусловлено возникновением силы трения, Увеличение длины кривойотвала, по которому скользит грунт,вызывает возрастание суммарной силыдавления на отвал и вместе с тем возрастание суммарной силы трения материала по отвалу. Если суммарная сила трения материала о поверхность отвала по дуге АСВ (Фиг,2) превосходитсуммарную силу внутреннего трения попрямой АВ, то призма начинает скользить не по дуге АСВ профиля отвала,а по прямой АВ, Вследствие этогопризма не будет перекатываться иее объем перед отвалом увеличивается. В конечном счете увеличиваются затраты энергии на перемещение до-.полнительного количества материала,Если сила трения по прямой АВ равна силе трения по дуге АСВ, то сила 55трения по окружности отвала ( В Г,- ") равна(1) где В - радиус отвала,Я - центральный угол;И - высота отвала;Р - давление грунта на отвал;Р - горизонтальная составляющаядавления;Г, - коэффициент трения древесины об отвал;- коэффициент внутреннего трения.Для косых отвалов Р 1, "- Р , тогдар Э Для того, чтобы не происходилозаклинивание материала, необходимособлюдать условие Величины Я, 1 и Н связаны геометрической зависимостью и центральный угол можно определитьпо формулеЯ=90 -ж +3огде М, - угол резания отвала приугле захвата= 90- угол опрокидывания,Тогда Н9 о ос Я 21 ъпюс ВЯ 1 2 зщ Наиболее целесообразно резать лезвиями с малыми углами резанияПо конструктивным соображениям угол ж, вь 1 бирается в пределах 20 о25 . Угол опрокидывания 3 = 30 (по эксплуатационным даннымУгол трения свежесрезанного кустарника по стали составляет 32 о40 , т.е. Г, = 0,625 - 0,839, угол внутреннего трения Гг = 0,8-0,9.При указанных параметрах радиус отвала, например, для высоты отвала Н = 1,2 м 1 т 2 (Оь 8 ОА 9)В 1 67 р 2 40 о) = 0,77-0,919 и,Так, на основании зависимостейи(2) и с учетом объема древесины, который может располагатьсяодновременно перед отвалом, его вы 5 сота должна быть 1,1 - 1,4 м при радиусе 1 не менее 1,0 м, т.е. радиусотвала должен составлять 0,7 - 0,8.При внедрении лезвия ножа в стволпоследний испытывает деформациюизгиба и прогибается по кривой,которая затем переходит в прямую,касательную к кривой. Для того, чтобы отклоняющая балка изгибала дерево по той же траектории, по кото 15 рой ствол прогибается при внедрении ножа, она должна быть расположена с опережением режущей кромкиножа.Определим траекторию движения20 ствола при внедрении ножа для соответствующей высоты среза, породы идиаметра ствола.Согласно теории упругости, криваяпрогиба ствола Г при приложении25 усилия резания Р может быть опифсана зависимостью (см. Фиг.3)РЬг =А=- -- ,и ЗЕ 1(3) З 0 где К - скорость перемещения резанияножа, м/с;С - время внедрения, с;Р - сила сопротивления стволаизгибу;35Ь - высота срезания ствола, см;Е - модуль упругости ствола,кг/см ;1 - момент инерции ствола, сиУравнение участка кривой АВ ВЬх ху ---- - (3 -- -) 6 Е 1 Ь Для приближения расчетов иожно считать, что 45 ,г В = 0 = "- О.Дифференцируя уравнение (4) по времени и считая что скорость ноЭжа 1=сопзС, определим скорость Мд4 в кривой АВ при резании на любой ци- соте"Пате г.ужгород, ул 4 ктн 5 12При х=Ь скорость ствола совпадает со скоростью ножа 9и часть ствола ВС изогнется по прямой (у .ах-в).Допускаемая агротехническими требованиями высота среза ствола И=25.На основании уравнения (4) составим параметрические уравнения для стволов диаметром 6,0 и 15,0 см при ;Е 8000 кг/ж, 0 . 38 кг/см Ь = 25 см.2;,ф = 6,0,см, у 0,0264 х 0,000352 х4 = 15,0 см, у = 0,00423 х " О, 0000564 хДля этих граничных условий координаты в точке В определяются величинами:ф= 6,0 смф= 15 см,Необходимые координаты расположения отклоняющей балки относительно режущей кромки ножа находим,используя уравнения касательныхк точке В для граничных условий.На основании уравнения (5) уравнение касательной к точке В (25,11)(У- у) = 1(х) (Х - х),у = 0,657 х - 5,42,к точке В (25, 1,76) (6)у = 0,106 х - 0,89. По конструктивным соображениямбалка должна находиться на высотене менее х = 1,1 м, так как высота 00867 Ьствола Н определяется по условиюорганизованного схода древесины величиной 1,1 - 1,4 м,При усТановке передней частибалки несколько выше общей высотыотвала (для беспрепятственного схода), например на высоте х = 1,3 -1,5 м,его вылет (у) согласно урав"пениям (6) должен составлять О,5- 10 0,9 м, т.е. отвальная балка должна быть регулируемой и иметь возможность установки передней части. над отвалом выше режущей кромки ножа на величину (1,0 - ,25) Н 15 и с ее опережением (параллельно:ей) на величину (0,12 - 0,75) Н.1При увеличении диаметров срезаемых стволов вылет отклоняющей балкидолжен уменьшаться. Создавая предварительное напряженное состояние встволе древесины, выдвинутая впередотклоняющая балка не только снижаетусилие внедрения ножа, но и способствует также органиэации направленного падения древесины ветвями вперед.Плоский нож кустореза (после перерезания ствола) подхаатьвает срезаемыйствол и при движении машины впередразворачивает его вдоль отвала стволом в сторону схода.При выбранных параметрах кусторе-за обеспечивается необходимая длясреза скорость передвижения машины, качественный срез и беспрепятственный сход срезаемой массы с отвала.