Конструкция ротационного устройства и соответствующее ротационное устройство, и лесозаготовительная машина - RU2738981C2
Код документа: RU2738981C2
Чертежи
Описание
Изобретение относится к структуре ротационного устройства, которая включает:
- первую внутреннюю корпусную часть, содержащую первые каналы, размещенные в первой внутренней корпусной части, для направления рабочей среды через первую внутреннюю корпусную часть,
- вторую наружную корпусную часть, расположенную по меньшей мере частично вокруг первой внутренней корпусной части с возможностью вращения, содержащую соединения, размещенные во второй наружной корпусной части, для направления рабочей среды через вторую наружную корпусную часть;
- вторые каналы, размещенные на наружной поверхности первой внутренней корпусной части или на внутренней поверхности второй наружной корпусной части или на обеих, для направления рабочей среды во всех взаимных расположениях первой внутренней корпусной части и второй наружной корпусной части из первого канала к соединениям;
- осевой канал для направления электрических проводников через первую внутреннюю корпусную часть и содержащий два конца,
- опорное средство, предназначенное для обеспечения возможности вращения второй наружной корпусной части относительно первой внутренней корпусной части, и наоборот, при этом опорное средство предназначено для восприятия как осевых, так и радиальных нагрузок.
Изобретение относится также к соответствующему ротационному устройству и к лесозаготовительной машине.
Изобретение относится к ротационным устройствам и к их структурам (конструкциям), в частности, к ротационным устройствам, используемым в лесозаготовительных машинах или в рабочих машинах. В частности, изобретение относится к ротационному устройству и к его структуре, предназначенным для использования между стрелой и головкой лесозаготовительной машины.
В настоящее время в ротационных устройствах, используемых в лесозаготовительных машинах, применяются главным образом лопастные гидравлические двигатели. Один из них раскрыт в ЕР 2460758 В1. В известных решениях гидравлические шланги, проходящие к лесозаготовительной головке, выходят наружу из стрелы или из конца стрелы к ротационному устройству или к лесозаготовительной головке. Прохождение гидравлических шлангов к ротационному устройству или к лесозаготовительной головке ограничивает вращение ротационного устройства и тем самым лесозаготовительной головки, за счет ограниченной длины гидравлических шлангов, поскольку гидравлические шланги должны вращаться при вращении лесозаготовительной головки.
Ротационное устройство, в котором образован проход для электрического кабеля, известно из ЕР 2460758 В1. Недостатком этой конструкции является то, что ротационное устройство не может свободно или без ограничения вращаться, поскольку гидравлический поток не проходит через ротационное устройство, и гидравлические шланги прикреплены непосредственно к лесозаготовительной головке. Еще одним недостатком решения является то, что гидравлические шланги проходят снаружи стрелы, что ограничивает вращательное движение лесозаготовительной головки относительно стрелы, и гидравлические шланги и их соединения открыты для внешних ударов и напряжений. На практике максимальный угол вращения лесозаготовительной головки ограничен за счет ограниченной длины гидравлических шлангов. Дополнительно к этому, структура ротационного устройства является высокой, большой и тяжелой. Все указанные выше проблемы делают ротационное устройство непрактичным для использования и уязвимым для повреждений.
В WO9937136 приведено описание ротационного устройства с полным вращением, в котором и гидравлические, и электрические каналы могут проходить через ротационное устройство. В данной конструкции, однако, поворотное устройство ротационного устройства интегрировано в боковую сторону ротационного устройства и вращает части тела ротационного устройства относительно друг друга в качестве одностороннего бокового привода. Поэтому очень трудно обеспечить совместимость компонентов различных производителей, что заставляет пользователя ротационным устройством иметь дело с одним поставщиком.
Задачей изобретения является создание улучшенной структуры ротационного устройства по сравнению с известными из уровня техники, в которой обеспечивается возможность прохождения потока рабочей среды и электрических проводников через ротационное устройство, а также модульный принцип построения так, чтобы структура могла быть совмещена с поворотными устройствами, опорами, адаптерами CAN различных производителей. Отличительные признаки настоящего изобретения приведены в прилагаемом пункте 1 формулы изобретения. Изобретение также предназначено для создания улучшенного по сравнению с известными из уровня техники ротационного устройства, в котором возможно проведение потока рабочей среды и электрических проводников через ротационное устройство, свободное вращение ротационного устройства и возможна модульность конструкции, обеспечивающей комбинирование поворотных устройств, опор и CАN адаптеров различных производителей. Отличительные признаки ротационного устройства по изобретению приведены в прилагаемом пункте 10 формулы, а отличительные признаки применяющей его лесозаготовительной машины - в пункте 14 формулы. Задачей изобретения является также создание улучшенной по сравнению с известными из уровня техники лесозаготовительной машины, в которой обеспечивается возможность прохождения потока рабочей среды и электрических проводников через ротационное устройство и модульность конструкции, позволяющей комбинирование поворотных устройств, опор и CАN адаптеров различных производителей.
Поставленная задача решена тем, что ротационное устройство включает первую внутреннюю корпусную часть, содержащую первые каналы, размещенные в первой внутренней корпусной части, для пропуска рабочей среды через первую внутреннюю корпусную часть, вторую наружную корпусную часть, размещенную по меньшей мере частично вокруг первой внутренней корпусной части с возможностью полного вращения, содержащую соединения на второй наружной корпусной части для пропускания рабочей среды через вторую наружную корпусную часть, и вторые каналы, размещенные либо на внешней поверхности первой внутренней корпусной части, либо на внутренней поверхности второй наружной корпусной части, либо на обеих, для пропускания рабочей среды из первых каналов к соединениям при всех возможных ориентациях первой внутренней корпусной части и второй наружной корпусной части. Структура также включает содержащий два конца осевой канал для прокладывания электрических проводников через первую внутреннюю корпусную часть и опорное средство, предназначенное для обеспечения вращения второй наружной корпусной части относительно первой внутренней корпусной части и наоборот, при этом опорное средство воспринимает как осевую, так и радиальную нагрузку. Структура также включает соединительное средство для соединения работающего с помощью сжатой рабочей среды поворотного устройства коаксиально оси вращения между первой внутренней корпусной частью и второй наружной корпусной частью для передачи крутящего момента, при этом конец осевого канала со стороны поворотного устройства, присоединяемый к структуре, коаксиален относительно по существу общей оси вращения между первой внутренней корпусной частью и второй наружной корпусной частью для обеспечения прохождения электрических проводников через поворотное устройство, соединенное со структурой.
Подвесные устройства структуры предпочтительно прикреплены к первой внутренней корпусной части и предназначены для подвешивания структуры ротационного устройства на стреле. Поэтому можно просто разместить стандартный двигатель под расположенными коаксиально внутренней и наружной корпусными частями, даже если адаптер, обеспечивающий вращение, находится на нижней стороне двигателя. В отличие от гидравлических соединений, обеспечение передачи электрических сигналов с возможностью вращения требует незначительного пространства в радиальном направлении, и электрические проводники могут быть проложены к адаптеру в относительно узком канале.
С помощью структуры, согласно изобретению, поток рабочей среды и электрические проводники могут проходить через ротационное устройство так, что обеспечивается свободное полное вращение ротационного устройства. Другими словами, шланги рабочей среды и электрических проводников, проходящие от стрелы к ротационному устройству, прикреплены к не вращающейся верхней части относительно по существу вертикальной оси стрелы, несущей ротационное устройство. При этом иные шланги рабочей среды и электрических проводников и т.д., например, дополнительные шланги, которые физически не прикреплены к верхним шлангам рабочей среды и электрических проводников, а соединены с вращающейся нижней частью ротационного устройства, присоединены посредством ротационного устройства к головке или другому подобному инструменту, прикрепленному к стреле. Образованный в структуре осевой канал обеспечивает прокладывание электрических проводников через ротационное устройство, прикрепленное к структуре, а первые каналы, соединители и вторые каналы, со своей стороны, обеспечивают прохождение потока рабочей среды во всех взаимных положениях первой внутренней корпусной части и второй наружной корпусной части структуры ротационного устройства. Благодаря прокладыванию электрических проводников к структуре через ротационное устройство, прикрепленное непосредственно с помощью средства соединения, со структурой можно совмещать поворотные устройства различных производителей, поскольку валы вращения поворотных устройств обычно полые. Стороны структуры остаются свободными, позволяя использование в структуре различных опорных средств, например, кольцевых подшипников.
Первая внутренняя корпусная часть и вторая наружная корпусная часть предпочтительно взаимно радиальны. Это значит, что места установки частей расположены радиально.
В этой связи следует понимать, что осевой канал является по существу осевым, что означает, что канал может быть несколько отклонен на небольшой угол от оси вращения первой внутренней корпусной части и второй наружной корпусной части.
Предпочтительно, имеется три первых канала, соединения и вторые каналы так, что образованы по меньшей мере напорная магистраль, обратная магистраль и дренажная магистраль для напорной сжатой рабочей среды, которая может проводиться раздельно через каждую между стрелой и головкой.
Осевой канал предпочтительно коаксиален относительно по существу общей оси вращения первой внутренней корпусной части и второй наружной корпусной части. Осевой канал может быть полностью прямым и коаксиальным.
В этой связи следует понимать, что первые каналы и соединения образуют группу каналов, проходящих через структуру ротационного устройства и открытых/доступных при всех ориентациях ротационного устройства. В то же время следует понимать, что термин электропроводник относится к электрическим проводникам, предназначенным для передачи одного или более напряжений, токов или электрических сигналов.
Предпочтительно, что одно из следующего: электроснабжение, подшипники и поворотное устройство выполнены модульными. Таким образом, эти компоненты ротационного устройства могут быть легко удалены и/или заменены, т.е., другими словами, они не интегрированы в структуру.
Предпочтительно, первая внутренняя корпусная часть или вторая наружная корпусная часть предназначена для подвески на стреле так, что другая из них предназначена для подвески на головке со стороны ротационного устройства. Вместо головки какое-то другое рабочее устройство или инструмент может быть подвешен из ротационного устройства, например, захватное устройство или аналогичное устройство, которое должно вращаться и для которого должно быть обеспечено электрическое управление и поток сжатой среды.
Осевой канал предпочтительно образован отдельным полым валом в первой внутренней корпусной части для прохождения электрических проводников через первую внутреннюю корпусную часть. С помощью полого вала можно использовать, в связи со структурой ротационного устройства, работающее с помощью сжатой рабочей среды поворотное устройство, коаксиальное относительно оси вращения первой внутренней корпусной части и второй наружной корпусной части, поскольку полый вал позволяет размещать поворотное устройство в виде продолжения в продольном направлении первой внутренней корпусной части и второй наружной корпусной части. В дополнение к этому, полый вал позволяет размещать поворотное устройство после первой внутренней корпусной части и второй наружной корпусной части так, что первая внутренняя корпусная часть может быть шире, обеспечивая каналы для снабжения подаваемой к первой внутренней корпусной части сжатой рабочей среды без увеличения общей ширины ротационного устройства и с широким поперечным сечением.
В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения осевой канал сформирован как интегральная часть первой внутренней корпусной части. Структура ротационного устройства может быть выполнена без отдельного прикрепления или фиксации между полым валом и корпусной частью, так, что структура является очень прочной и может быть выполнена как одно целое либо посредством машинной обработки, либо литьем.
Крепежное средство предпочтительно установлено для соединения поворотного устройства и второй части наружного тела.
В соответствии с другим вариантом выполнения изобретения, полый вал представляет собой отдельную часть, прикрепляемую к первой внутренней корпусной части. Благодаря отдельному полому валу, меняются свойства работающего с помощью сжатой рабочей среды поворотного устройства, поскольку полый вал может быть выполнен совместимым с различными поворотными устройствами без дополнительного адаптера/переходника. Это, в свою очередь, значительно повышает модульность структуры ротационного устройства.
В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения вторые каналы являются круглыми кольцевыми каналами, образованными на наружной окружности первой внутренней корпусной части.
Структура (конструкция) предпочтительно включает дополнительный канал для пропускания жидкости через структуру. Таким образом, ротационное устройство может быть установлено без необходимых для подачи жидкости шлангов, которые ограничивали бы вращение ротационного устройства. Жидкостью предпочтительно может быть агент для обработки пней или смазывающий агент для централизованного смазочного оборудования, например, смазочное масло или консистентная смазка.
Дополнительный канал предпочтительно образован либо в наружной поверхности первой внутренней корпусной части, или на внутренней поверхности второй наружной корпусной части, или на обеих. Дополнительный канал может быть кольцевым, который обеспечит передачу агента для обработки пней при всех ориентациях первой внутренней корпусной части и второй наружной корпусной части.
Сжатой напорной средой предпочтительно является гидравлическая жидкость. Операционные устройства и поворотные устройства современных лесозаготовительных головок чаще всего являются устройствами с гидравлическим управлением.
В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, поворотное устройство может быть электрическим, а необходимая ему энергия может подводиться через осевой канал с помощью электрических проводников.
Крепежное средство может размещаться на второй наружной корпусной части. Таким образом, работающее с помощью сжатой рабочей среды поворотное устройство может быть прикреплено ко второй наружной корпусной части, находящейся в ротационной взаимосвязи с первой внутренней корпусной частью.
Опорное средство предпочтительно представляет собой кольцевой подшипник, размещенный между первой внутренней корпусной частью и второй наружной корпусной частью. Кольцевой подшипник можно легко менять, и он предлагается многими производителями. Кольцевой подшипник должен нести осевую и радиальную нагрузку между первой внутренней корпусной частью и второй наружной корпусной частью ротационного устройства.
Дренажная магистраль может быть сформирована коаксиально вокруг осевого канала для отвода подтеканий или утечек из работающего с помощью сжатой рабочей среды поворотного устройства и операционных устройств лесозаготовительной головки назад к стреле через ротационное устройство. Ротационное устройство может быть установлено без отдельной кольцевой магистрали для утечек. Под утечками понимаются внутренние утечки в двигателе для сжатой среды, в котором сжатая рабочая среда движется с помощью поршня к корпусу двигателя. Эта вытекшая рабочая среда должна выводиться из корпуса с тем, чтобы давление в двигателе для сжатой рабочей среды не оказалось настолько высоким, чтобы вызывать повреждения двигателя.
Цель изобретения может быть достигнута с помощью использования ротационного устройства, которое включает в себя структуру в соответствии с изобретением, работающее с помощью сжатой рабочей среды поворотное устройство, прикрепленное к структуре коаксиально относительно оси вращения, и адаптер для осуществления полного вращения электрических проводников, прикрепленных к нижней поверхности поворотного устройства в рабочем положении ротационного устройства. Ротационное устройство, согласно изобретению, может быть выполнено модульным с использованием поворотных устройств и кольцевых подшипников различных производителей, поскольку структура позволяет легко совмещать компоненты различных производителей. Другими словами, каждая характеристика и свойство ротационного устройства могут быть использованы наилучшим способом и с наиболее подходящими компонентами. С помощью адаптера обеспечивается возможность полного вращения электрических проводников.
В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, работающее с помощью сжатой рабочей среды поворотное устройство ротационного устройства представляет собой радиальный поршневой двигатель. Радиальный поршневой двигатель по сравнению с лопастным двигателем является, например, более точным. В радиальном поршневом двигателе изоляция осуществляется на большей части оболочки цилиндра, благодаря чему, его устойчивость к давлению лучше, чем в лопастном двигателе, в котором изоляция осуществляется только на линии контакта между лопастью и цилиндром. Из-за этого радиальный поршневой двигатель более точен в работе и создает более высокий крутящий момент по сравнению с лопастным двигателем.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, работающее с помощью сжатой рабочей среды поворотное устройство представляет собой лопастной двигатель. Лопастной двигатель для осуществления прямого привода тоже может быть установлен на полом валу после структуры так, что ротационное устройство имеет неширокие габариты.
Поворотное устройство предпочтительно гидравлическое. С помощью гидравлики обеспечивается равномерная выходная мощность.
В другом случае, поворотное устройство может быть электрическим. Электроуправляемое поворотное устройство требует меньшего количества соединений по сравнению с гидравлическим.
Предпочтительно, ротор полностью вращаемого CAN или подобного адаптера соединен с осевым каналом первой внутренней корпусной части структуры, обеспечивая неподвижную установку проводника. Таким образом, электрический проводник в осевом канале не может скручиваться. Ротор адаптера прикреплен к окружной части гидравлического мотора. САN можно выбирать из адаптеров различных производителей.
Адаптер является индуктивным, емкостным, гальваническим или их комбинацией. Подача энергии может, например, осуществляться посредством гальванического соединения, а передача сигналов - посредством индуктивного соединения.
Можно использовать модель ʺCOMPACT SLIP RINGS-SRCO25ʺ фирмы Penlink AB's (SE).
Поворотное устройство ротационного устройства предпочтительно устанавливается между первой внутренней корпусной частью и адаптером электрических проводников.
Гидравлическая дренажная магистраль предпочтительно сформирована между структурой и поворотным устройством для подсоединения и направления гидравлического дренажного потока, вытекающего из лесозаготовительной головки, к гидравлической дренажной магистрали поворотного устройства. Это позволяет отказаться от необходимости формирования дополнительного кольцевого канала в структуре.
В этой связи следует понимать, что первая внутренняя корпусная внутренняя корпусная часть и вторая наружная корпусная часть могут состоять из одного или более компонентов.
Электрические проводники и каналы, требуемые для гидравлики, агента для обработки пней и шины передачи сигналов (CAN/Arcnet шины), могут быть проведены через проход в центре структуры ротационного устройства, согласно изобретению, к лесозаготовительной головке. В дополнение к шинам передачи сигналов к головке может быть проложена подача электрической мощности/тока/напряжения. Благодаря структуре по изобретению, головка может вращаться без ограничения. Структура также обеспечивает модульность при формировании ротационного устройства, поскольку с использованием той же самой структуры ротационное устройство может быть собрано без изменений или с наименьшими изменениями и быть совместимым с поворотным устройством, CAN адаптерами и ротационными кольцами разных производителей. Другими словами, ротационное устройство может быть выполнено с использованием известных компонентов и/или коммерчески доступных компонентов. Структура по изобретению представляет собой плавающую структуру, где нагрузка не прикладывается к проходам гидравлики или CAN. В этом контексте термин плавающий означает, что первая внутренняя корпусная часть под действием своего веса располагается на поворотном устройстве и первая внутренняя корпусная часть может легко поворачиваться относительно второй наружной корпусной части и ушка ротационного устройства. Структура позволяет компоненту CAN располагаться под ротационным устройством. Преимущество, обеспечиваемое структурой, состоит в том, что ротационное устройство может функционировать без опасности провисания соединительных шлангов, а также без опасности разрезания шлангов в процессе работы при вращении головки. Способность ротационного устройства свободно вращаться создает новые рабочие возможности, ускоряет работу и повышает производительность. С другой стороны, посредством ротационного устройства, согласно изобретению, можно избежать повреждения устройства из-за предварительного ограничения угла вращения, допущенного неопытным оператором. По своим габаритам структура по изобретению короче в продольном направлении, чем ротационные устройства, известные из уровня техники.
В дополнение к электрическим проводникам, линии с текучей средой под давлением, например гидравлические линии, также могут быть проложены через проходы в центре структуры ротационного устройства согласно изобретению. В рабочем положении ротационного устройства поворотное устройство предпочтительно прикреплено снизу ко второй наружной корпусной части структуры ротационного устройства, к нижней поверхности второй наружной корпусной части. Благодаря этому, крепление поворотного устройства является несложным, и возможно использование поворотных устройств различных производителей.
Одним из предпочтительных поворотных устройств, применяемым в структуре ротационного устройства по изобретению, является поворотное устройство под торговым наименованием MCR5 и MCR10, выпускаемым фирмой Bosch Rexroth AG. В этом контексте термин прямой привод означает, что нет механической трансмиссии между, например, поворотным устройством и первой внутренней корпусной частью, и поворотное устройство непосредственно вращает первую внутреннюю корпусную часть.
Назначение лесозаготовительной машины, согласно изобретению, может быть обеспечено с помощью лесозаготовительной машины, включающей структуру ротационного устройства по любому указанному выше варианту его исполнения.
Лесозаготовительная машина предпочтительно включает лесозаготовительную головку. Головка предназначена для прохождения нескольких потоков сжатой рабочей среды, а также возможно и линий электрических проводников.
В ротационном устройстве по изобретению первая внутренняя корпусная часть и вторая наружная корпусная часть вместе образуют вращающееся целое, распределяющее поток рабочей среды из ротационного устройства. Ниже этого целого предпочтительно прикреплено стандартное коаксиальное поворотное устройство, имеющее отверстие для осевого канала, проходящего через поворотное устройство.
Адаптер предпочтительно прикреплен к нижней поверхности поворотного устройства для обеспечения полного вращения электрических проводников.
Следует понимать, что структура ротационного устройства и ротационное устройство, согласно изобретению, могут использоваться с любым рабочим устройством с применением сжатой среды, для управления и/или измерения. С точки зрения ротационного устройства по изобретению такими рабочими устройствами, помимо лесозаготовительной головки, могут быть, захватная пила, валочный захват/устройство, устройство для подъема пней или любое другое устройство, подвешенное к стреле или к концу стрелы. Вместо стрелы структура ротационного устройства по изобретению может также подвешиваться к любому подобному устройству подвески.
Далее приводятся более подробные пояснения изобретения на примере некоторых вариантов выполнения изобретения, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых схематично изображено:
фиг. 1 - ротационное устройство, согласно изобретению, по в комплекте с лесозаготовительной машиной, в изометрической проекции;
фиг. 2 - ротационное устройство, согласно изобретению, подвешенное к стреле и прикрепленное к лесозаготовительной головке, в изометрической проекции сзади;
фиг. 3а - продольный разрез первого варианта выполнения структуры и ротационного устройства, согласно изобретению;
фиг. 3b - продольный разрез под углом 900 относительно фиг. 3а первого варианта выполнения структуры и ротационного устройства, согласно изобретению;
фиг. 4а - продольный разрез второго варианта выполнения структуры и ротационного устройства, согласно изобретению;
фиг. 4b - продольный разрез под углом 900 относительно фиг. 4а второго варианта выполнения структуры и ротационного устройства, согласно изобретению,
фиг. 5 - отделенное ротационное устройство, согласно изобретению, в изометрической проекции;
фиг. 6 - ротационное устройство, согласно изобретению, на виде сбоку в том же направлении, что и на фиг. 3b и 4b;
фиг. 7 - ротационное устройство, согласно изобретению, на виде сверху;
фиг. 8 - третий вариант выполнения ротационного устройства и структуры ротационного устройства, согласно изобретению, в разнесенной изометрической проекции;
фиг. 9 - продольный разрез в двух плоскостях четвертого варианта выполнения,
фиг. 10 - четвертый вариант выполнения ротационного устройства и структуры ротационного устройства, согласно изобретению, в разнесенной изометрической проекции.
Как показано на фиг. 1, ротационное устройство 1, согласно изобретению, подходит для использования предпочтительно в комплекте с лесозаготовительной машиной 100. Ротационное устройство может именоваться часто используемым в данной области техники термином ротатор. Обычно в лесозаготовительных машинах 100 имеется несколько рабочих стрел 102, из которых к последней стреле 2 прикреплено с возможностью поворота ротационное устройство 1. Как известно из уровня техники, поворот ротационного устройства 1 может обеспечиваться посредством использования двух поперечных шарнирных соединений в разных направлениях относительно друг друга, за счет чего ротационное устройство 1 всегда располагается вертикально независимо от высоты рабочих стрел 102. Ротационное устройство 1 может быть прикреплено к находящейся на головке 3 скобе 5 с возможностью беспрепятственного вращения вокруг оси вращения ротационного устройства 1 с помощью ротационного устройства 1. В соответствии с известным уровнем техники, рабочая среда, необходимая рабочим устройствам головки 3, проходит через ряд рабочих стрел 102 по шлангам от насоса рабочей среды 106 лесозаготовительной машины 100, работающего от двигателя 104 лесозаготовительной машины 100 для создания давления. В соответствии с фиг. 1, ротационное устройство 1 по изобретению пропускает поток рабочей среды, проходящей через ряд рабочих стрел 102, через ротационное устройство 1 к головке 3. Соответственно, электрическое управление головкой 3 также идет от лесозаготовительной машины 100 с помощью ряда рабочих стрел 102 через ротационное устройство 1 к головке 3.
Как показано на фиг. 2, при использовании ротационного устройства 1, согласно изобретению, поток рабочей среды из ротационного устройства 1 проходит по магистралям 60.1-60.3 к клапанному блоку 4 головки 3, откуда далее поток направляется к рабочим механизмам головки 3 и поворотному устройству 24, предназначенному для вращения устройства 1. Рабочими механизмами головок могут быть, например, режущие цилиндры, двигатели подачи, подающие ролики и обдирочные лапы цилиндров. Ротационное устройство по изобретению предпочтительно предназначено для использования в комплекте с лесозаготовительной машиной, в которой рабочей средой является гидравлическая жидкость, но изобретение подходит также для использования с пневматическими потоками рабочей среды. В соответствии с этим, следует понимать, что вместо лесозаготовительной машины ротационное устройство и структура ротационного устройства по изобретению подходят также для использования, например, с экскаваторами и другими рабочими машинами, оборудованными комплектом стрел, в которых рабочий механизм, если имеются рабочие механизмы, такой как ковш или черпак, или что-то подобное, требующее рабочей среды, прикреплен к ряду рабочих стрел.
Пропуск рабочей среды от стрелы 2 к ротационному устройству 1, как показано на фиг. 2, может осуществляться различными путями. Соединение магистралей рабочей среды при соединении с крышкой 88 ротационного устройства 1, показанное на фиг. 7, может проходить параллельно оси вращения ротационного устройства и быть под прямым углом к второй оси вращения, поворачивающей ротационное устройство 1 к стреле. Другими словами, соединение соединительных магистралей с ротатором ориентировано в соответствии с фиг. 2 вверх, если рассматривать соединение относительно его продольного направления. Магистрали потока рабочей среды, выходящей из стрелы 2, т.е. в данном случае из конца стрелы, предпочтительно проходят через поворотное соединение между стрелой 2 и ротационным устройством 1 и через его ось вращения. В другом случае, в продольном направлении соединения потоков рабочей среды могут быть под углом 5-850
относительно плоскости крышки ротационного устройства так, что, другими словами, соединение магистралей располагается под пологим углом к крышке, наиболее предпочтительно, чтобы продольное направление соединения пересекало бы воображаемую ось вращения нижнего соединения вращающихся соединений между ротационным устройством и стрелой. Более того, в другом случае, соединения магистралей потоков рабочей среды могут быть сформированы на стороне ротационного устройства, соседнего со стрелой, и магистрали могут проходить в направлении оси вращения вращающегося соединения на стороне головки, проходящей через это вращающееся соединение, т.е. через первое вращающееся соединение, но огибая конец второго вращающегося соединения, и оттуда к соединениям, закрепленным на стороне лесозаготовительной машины на стороне ротационного устройства. Сказанное выше только иллюстрирует примерные пути прохождения потока рабочей среды к ротационному устройству.
На фиг. 3а показан разрез первого примера выполнения ротационного устройства 1 и структуры 10 ротационного устройства по изобретению. Ротационное устройство 1 по изобретению включает ротационное устройство и прикрепленное к нему поворотное устройство 24, а также электрический проводник 96 адаптера 48, показанные на фиг. 9. Адаптер 48 предпочтительно прикреплен к нижней поверхности 94 поворотного устройства 24 (как показано на фиг. 3b и 4b). Поворотное устройство 24 частично предпочтительно присоединено к нижней поверхности 92 второй наружной корпусной части 14. В этой связи, нижняя поверхность представляет собой с учетом ориентации подвески ротационного устройства противоположную средствам подвески сторону структуры ротационного устройства. Структура (конструкция) 10 ротационного устройства 1 включает в качестве принципиальных компонентов первую внутреннюю корпусную часть 12, вторую наружную корпусную часть 14, опорное средство 20, соединительное средство 22, осевой канал 16, имеющий два конца 16.1 и 16.2, первые каналы 26, вторые каналы 30 и соединения 28. Конец 16.1 включает держатель электрического проводника (не показан). Первая внутренняя корпусная часть 12 является цилиндрической, через нее проходит осевой канал 16, предназначенный для электрических проводников, и первый канал 26 для прохождения рабочей среды. Осевой канал 16 образует соединение на том конце цилиндрической первой внутренней корпусной части, который лежит противоположно поворотному устройству 24, соединенному со структурой ротационного устройства 1, и снаружи поворотного устройства 24. Другой конец 16.2 осевого канала 16 является концом, который находится на том конце первой внутренней корпусной части 12, к которому должно прикрепляться поворотное устройство.
В примерах реализации изобретения на фиг. 3a-4b, имеется три первых канала 26 для пропускания трех отдельных потоков рабочей среды через первую внутреннюю корпусную часть 12. Первые каналы 26 предпочтительно являются осевыми относительно первой внутренней корпусной части 12, т.е. параллельны осевому каналу 16, и каждый первый канал 26 имеет два конца. Первый из каждых концов первого канала 26 образует соединение на конце первой цилиндрической внутренней корпусной части 12 противоположно поворотному устройству 24, для присоединения к структуре ротационного устройства 1. Другой конец, в свою очередь, образует соединение радиально стороне первой внутренней корпусной части. Первые каналы 26 могут также быть под небольшим углом относительно продольного направления первой внутренней корпусной части 12, при этом вторые концы первых каналов 26 будут образовывать прямое присоединение к сторонам первой внутренней корпусной части. На фиг. 3а, левосторонний первый канал 26 относительно осевого канала 16 является прямой напорной магистралью сжатой среды, а правосторонний первый канал 26 является обратной магистралью. Первый канал 26 и осевой канал 16 имеют диаметр 2-50 мм и предпочтительно имеют круглое сечение. Каналы 26 и 16 предпочтительно имеют 15-30 мм в диаметре для обеспечения оптимального объема для потока.
В примерах реализации изобретения на фиг. 1-9 первая внутренняя корпусная часть 12 предназначена для подвешивания ротационного устройства 1 на стреле 2 лесозаготовительной машины с помощью ее подвесного средства 90. В данном примере ушки 54 в качестве части подвесного средства 90 сформированы на первой внутренней корпусной части 12, в данных ушках имеются отверстия 50 для поворота ротационного устройства 1 относительно стрелы 2 лесозаготовительной машины.
Вторая наружная корпусная часть 14 частично предпочтительно сформирована в виде рукава, который в радиальном направлении размещается на поверхности первой внутренней корпусной части 12. Между первой внутренней корпусной частью 12 и второй наружной корпусной частью 14 имеется опорное средство 20, которое обеспечивают взаимный поворот первой внутренней корпусной части 12 и второй наружной корпусной части 14 относительно друг друга. Если ротационное устройство 1 подвешено, как показано на фиг. 1-7, т.е. от первой внутренней корпусной части 12 к стреле 2, то когда головка 4 поворачивается, первая внутренняя корпусная часть 12 остается на месте, а вторая наружная корпусная часть 14 поворачивается по поверхности первой внутренней корпусной части 12, примыкающей к головке 3. В качестве опорного средства 20 предпочтительно использовать кольцевые подшипники 40, которые имеют то преимущество, что могут легко заменяться, и доступны от многих производителей. Опорное средство предпочтительно содержит подшипники и зубцы, установленные так, чтобы обеспечивать вращение второй наружной корпусной части 14 относительно первой внутренней корпусной части 12. Как указывалось ранее, опорное средство 20 размещено так, чтобы нести осевую и радиальную нагрузку. Осевая нагрузка создается головкой 3 и передается в основном как вертикальная нагрузка через поворотное устройство 24 ко второй наружной корпусной части 14 и через нее к опорным средствам 20. С другой стороны, горизонтальные перемещения головки 3 вызывают усилия, которые передаются через вторую наружную корпусную часть 14, создавая радиальную нагрузку на опорные средства 20.
Вторая наружная корпусная часть 14 также включает ее радиальные соединения 28, которые предназначены для пропуска рабочей среды от первой внутренней корпусной части 12 через вторую наружную корпусную часть 14. Предпочтительно, обеспечивается столько соединений 28, сколько имеется первых каналов 26. Для того чтобы обеспечивались соединения при любом положении первой внутренней корпусной части 12 и второй наружной корпусной части 14 относительно друг друга, вторые каналы образованы во внешней поверхности первой внутренней корпусной части 12 или во внутренней поверхности второй наружной корпусной части 14, или в обеих. В примерах реализации изобретения, согласно фиг. 3a-4b, второй канал 30 образован во внешней поверхности 32 первой внутренней корпусной части 12. Внутренняя поверхность второй наружной корпусной части 14 обозначена позицией 34. Каждый второй канал 30 предпочтительно является круглым, что обеспечивает пропуск потока рабочей среды независимо от взаимного расположения первой внутренней корпусной части 12 и второй наружной корпусной части 14. Другими словами, каждый второй канал представляет собой непрерывное кольцевое радиальное углубление в первой внутренней корпусной части 12, во второй наружной корпусной части 14 или в обеих. На фиг. 3а - 4b показано, что предпочтительно иметь столько вторых каналов 30, сколько имеется первых каналов 26 и соединений 28. При осуществлении вращательного перемещения предпочтительно предусмотреть уплотнения для предотвращения подтекания или утечки рабочей среды из второго канала между первой внутренней корпусной частью и второй наружной корпусной частью. В примерах реализации изобретения на фиг. 3a-4b уплотнения 70 для вращательного перемещения сформированы в первой внутренней корпусной части 12.
Соединительное средство 22 предназначено для прикрепления поворотного устройства 24 прямого потока сжатой рабочей среды к структуре 10 коаксиально относительно оси вращения первой внутренней корпусной части 12 и второй наружной корпусной части 14 для передачи момента вращения. В этом соединении термин прямой поток рабочей среды означает, что усилие передается непосредственно к первой внутренней корпусной части 12, например, с помощью полого вала 36. Поворотное устройство 24 вместе со структурой 10 образует ротационное устройство 1, согласно изобретению. Соединительное средство 22 предпочтительно предназначено для соединения указанного поворотного устройства 24 со второй наружной корпусной частью 14 так, чтобы поворотное устройство 24 постоянно прилегало ко второй наружной корпусной части 14.
Структура 10 предпочтительно включает полый вал 36, у которого сформирован передающий усилие элемент 76. Как показано на фиг. 3а и 3b, полый вал 36 может представлять собой отдельный вал, который проходит через первую внутреннюю корпусную часть 12 внутреннего тела и в котором образован упомянутый осевой канал 16. Как показано на фиг. 3а и 3b, полый вал 36 может быть присоединен к первой внутренней корпусной части 12 с использованием соединения с геометрическим замыканием, например, с помощью рифления 74 (более подробно показано на фиг. 8) для того, чтобы передавать момент вращения поворотного устройства 24 непосредственно первой внутренней корпусной части 12, вращая таким образом вторую наружную корпусную часть 14 вокруг первой внутренней корпусной части 12. Также, однако, возможно присоединять полый вал 36 к первой внутренней корпусной части 12 посредством фрикционного соединения, например, термического соединения. Длина полого вала 36 должна быть такой, чтобы он проходил по первой внутренней корпусной части 12 и по меньшей мере частично по поворотному устройству 24, соединенному со структурой 10. Сформированный в полом валу 36 передающий усилие элемент 76 является предпочтительно так же рифленым и передает момент вращения между поворотным устройством 24 и первой внутренней корпусной частью 12.
Когда ротационное устройство 1 вращается, первая внутренняя корпусная часть 12 и соединенный с ней полый вал 36 остаются неподвижными, а поворотное устройство 24 и соединенная с ней вторая наружная корпусная часть 14 вращаются. Второе соединительное средство 78 сформировано в торце поворотного устройства 24 полого вала 36, благодаря чему обеспечивается соединение адаптера 48 с концом полого вала 36. Как показано на фиг. 4а и 4b, полый вал 36 может быть сформирован в виде фиксированной части первой внутренней корпусной части 12 так, что полый вал 36 выступает из первой внутренней корпусной части 12, в центре которого проходит канал 16 электрических проводников.
Осевой канал 16 обеспечивает прохождение выходящих из стрелы электрических проводников через ротационное устройство 1 к концу 16.2 поворотного устройства 24 по меньшей мере в том случае, когда конец 16.2 коаксиален с первой внутренней корпусной частью 12 и через поворотное устройство 24 соединен с ротационным устройством. Вследствие того, что электрические проводники не должны препятствовать полному повороту ротационного устройства, электрические проводники предпочтительно должны быть соединены с адаптером 48 ротационного устройства. Адаптер 48 полностью поворачивается таким образом, что электрические проводники могут быть присоединены с возможностью поворота к верхней части адаптера, а электрический сигнал передается через адаптер к вращаемому в его нижней части соединителю 64, к которому прикреплены проходящие к головке электрические проводники. Адаптер может быть любым коммерчески доступным поворотным адаптером. Предпочтительно электрические проводники, проходящие через ротационное устройство, согласно изобретению, представляют собой шину передачи данных, предпочтительно шину САN или ArcNet, и используется адаптер 48 той же фирмы САN или, соответственно, фирмы ArcNet. С помощью шин САN или ArcNet осуществляется электрическое управление функциями операционных механизмов, измерительных датчиков и клапанного распределения. Могут использоваться более одного электрических проводников. Для адаптера 48 ротационное устройство 1 может также включать защитный кожух 52, который может быть прикреплен к поворотному устройству 24. Размещение адаптера под поворотным устройством 24 делает конструкцию менее сложной, чем описано в ротационных устройствах, известных из уровня техники.
Используемое в ротационном устройстве по изобретению поворотное устройство предпочтительно представляет собой поворотное устройство, расположенное коаксиально вокруг полого вала так, что осевой канал 16, параллельный оси вращения ротационного устройства, проходит через всю структуру и по меньшей мере частично через поворотное устройство, прикрепленное к структуре. Ротационное устройство может быть выполнено так, что не увеличиваются его радиальные размеры. Поворотное устройство 24, используемое в ротационном устройстве, предпочтительно является гидравлическим радиальным поршневым двигателем 42. Преимуществом радиального поршневого двигателя является его удобство и долговременность в использовании, поскольку в нем уплотнение осуществляется с помощью вращательного движения подшипников. В качестве альтернативы, поворотное устройство может также быть лопастным двигателем, который может быть установлен вокруг полого вала для обеспечения прямого привода.
В примерах реализации изобретения согласно фиг. 3a-4b, структура 10 ротатора 1 по изобретению может также включать дополнительный канал 80, образованный дополнительным первым каналом 26, вторым каналом 30 и соединением 28 для направления жидкости через ротационное устройство 1. Жидкостью может быть, например, агент для обработки пней или смазывающий агент, например смазывающее масло или консистентная смазка. Обычно используемая в качестве агента мочевина применяется в лесозаготовительных машинах для обработки пней при рубке дерева. При рубке дерева пень от дерева остается открытым, легко подвергаемым паразитическим инфекциям, например, красный грибок может легко поселиться на открытой поверхности древесины. Красный грибок может легко распространиться от зараженных пней на другие здоровые деревья и в результате уничтожить лесные запасы.
В примерах реализации изобретения на фиг. 3a-3b, в которых полый вал 36 является отдельной частью первой внутренней корпусной части 12, один из первых каналов 26 может быть образован коаксиально полому валу 36 между полым валом 36 и первой внутренней корпусной частью 12. Другими словами, между полым валом 36 и первой внутренней корпусной частью 12 остается свободное пространство, через которое может осуществлять дренаж рабочей среды и от поворотного устройства 24, и от головки через ротационное устройство 1. В этом случае удается избежать использования одного дополнительного канала и двух уплотнений для вращательного движения.
На фиг. 5 показано ротационное устройство 1, согласно изобретению, отдельно от лесозаготовительной машины. Здесь магистрали рабочей среды 60.1, 60.2 и 60.3, проходящие к головке, присоединены соединителями 28. Среди них магистраль 60.1 является напорной магистралью рабочей среды, магистраль 60.2 - обратной магистралью, а 60.3 - дренажной магистралью. Соединители 62, с помощью которых рабочая среда проходит от головки к поворотному устройству 24, показаны под магистралями 60.1, 60.2 и 60.3. Позицией 46 обозначены отверстия, с помощью которых ротационное устройство 1 прикрепляется болтами к скобе 5 головки 3, как показано на фиг. 1 и 2. На фиг.5 электрические проводники обозначены позицией 56. Шланг 82 является магистралью для агента превентивной обработки пней, представляющего собой дополнительную жидкость.
На фиг. 6 более подробно показаны соединители 28, к которым крепятся магистрали рабочей среды 60.1, 60.2 и 60.3 (см. фиг. 5). Показаны также соединители 62 поворотного устройства 24, к которым присоединяются магистрали 62.1-62.3 из фиг. 2, при этом магистрали рабочей среды 62.1 и 62.2 являются, соответственно, напорной и обратной магистралями, а средняя магистраль рабочей среды 62.3 является дренажной магистралью. Позицией 86 обозначен соединитель магистрали агента превентивной обработки.
На фиг. 7 показано на виде сверху ротационное устройство 1, согласно изобретению. В этом варианте выполнения изобретения в крышке 88 ротационного устройства 1 расположены соединители для первых каналов 26 и осевого канала 16. Здесь первый канал 26 меньшего диаметра с правой стороны от осевого канала 16 является магистралью превентивного агента. В свою очередь, соединитель под осевым каналом 16 предназначен для напорного потока рабочей среды, верхний соединитель - для обратной магистрали, а соединитель с левой стороны - для дренажной магистрали. Однако следует иметь в виду, что другие первые каналы могут использоваться для других целей, т.е. напорная магистраль, обратная магистраль и дренажная магистраль могут быть размещены в другом порядке.
На фиг. 8 показано в разнесенной изометрической проекции ротационное устройство 1, согласно изобретению. В соответствии с фиг. 8, первая внутренняя корпусная часть 12 предпочтительно состоит из двух частей 12.1 и 12.2, из которых часть 12.1 включает первые каналы 26, а часть 12.2 - вторые каналы 30. В соответствии с фиг. 8, ротационное устройство 1 также включает крышку 88, которая может быть присоединена к первой внутренней корпусной части 12. В третьем варианте выполнения изобретения ротационного устройства 1 и структуры 10 ротационного устройства 1 по фиг. 8 продолжающие каналы выполнены в крышке 88 как продолжения первых каналов 26, которые поворачивают соединители для шлангов рабочей среды по существу на 900 относительно ориентации первых каналов. Таким образом, шланги выходят из крышки 88 ротационного устройства 1 сбоку в отличие от варианта выполнения изобретения на фиг. 1-7. В соответствии с фиг. 8, несколько частей прикреплены друг к другу с помощью болтов или другого крепежного средства так, что при необходимости ротационное устройство может быть легко демонтировано. На фиг. 8 части кольцевой опоры 40 обозначены позициями 40.1 и 40.2.
В отличие от вариантов выполнения изобретения, согласно фиг. 1-9, ротационное устройство по изобретению может быть выполнено так, что вторая наружная корпусная часть структуры ротационного устройства присоединена к ушкам, а через них, к стреле, при этом головка присоединена к первой внутренней корпусной части.
На фиг. 9 и 10 показан четвертый вариант выполнения структуры тела ротационного устройства по изобретению. Здесь, в отличие от фиг. 8, внутренняя корпусная часть 12 представляет собой единое целое и не разделена на две части 12.1 и 12.2, как это показано на фиг. 8. Расположение напорной магистрали 60.1, обратной магистрали 60.2 и дренажной магистрали 60.3 изменено на фиг. 9 по отношению к фиг. 8. В соответствии с фиг. 9, дренажная магистраль 60.3 сформирована между первой внутренней корпусной частью 12 и осевым каналом 16. На фиг. 9 показан входной держатель 16.3 кабеля и электрические проводники (кабели)96.
Ротационное устройство и структура ротационного устройства, согласно изобретению, за исключением средства уплотнения, предпочтительно выполнены из стали или подобного материала, подходящего для данной цели. Осевая высота осевого канала ротационного устройства по изобретению может быть 300-800 мм, диаметр 200-400 мм, предпочтительно 250-350 мм. Вес ротационного устройства может быть 50-200 кг, предпочтительно 100-150 кг для получения оптимального соотношения мощность-вес. Используемые опоры могут быть известных конструкций, предпочтительно роликовыми подшипниками, например, игольчатым, шариковыми, роликовыми или коническими, или более предпочтительно кольцевыми подшипниками. С другой стороны могут использоваться подшипники скольжения, если они будут нести ту же нагрузку, что и кольцевые, и если будут выполнены из бронзы для подшипников, меди или каких-то полимеров.
Вариации решений, показанных на фиг. 3а-3b, (не в соответствии с изобретением) могут быть такими, в которых ни центральный канал, ни адаптер, обеспечивающий вращение, не понадобятся вообще, поскольку требуемая электроэнергия будет вырабатываться в лесозаготовительной машине, передача данных к головке будет беспроводной непосредственно от подвесного устройства или напрямую от базовой машины. Возможно также перемещать адаптер, обеспечивающий вращение, к ротационному устройству, что, однако, представляется сложным, если будут использоваться стандартные компоненты.
Реферат
Изобретение относится к ротационному устройству для лесозаготовительной машины. Ротационное устройство включает первую внутреннюю корпусную часть (12), содержащую первые каналы (26), размещенные в первой внутренней корпусной части (12), для направления рабочей среды через первую внутреннюю корпусную часть, вторую наружную корпусную часть (14), расположенную по меньшей мере частично вокруг первой внутренней корпусной части (12) с возможностью вращения, содержащую соединения (28), закрепленные на второй наружной корпусной части (14), вторые каналы (30) для направления рабочей среды из первого канала (26) к соединениям (28), содержащий два конца (16.1 и 16.2) осевой канал (16) для направления электрических проводников (56) через первую внутреннюю корпусную часть (12), опорные средства (20), предназначенные для обеспечения возможности вращения второй наружной корпусной части (14) относительно первой внутренней корпусной части (12) и наоборот, и подвесные средства (90) для подвешивания структуры (10) ротационного устройства (1) на стреле (2). Конструкция(10) включает крепежные средства (22) для коаксиального закрепления поворотного устройства (24) на структуре (10) для передачи крутящего момента. В конструкции (10) имеется вмещающий электрические проводники (56) осевой канал (16), проходящий от подвесных средств (90) через структуру (10), и прикрепленное к нему поворотное устройство (24). Достигается возможность прохождения потока рабочей среды и электрических проводников через ротационное устройство. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 12 ил.
