Обрезка сучьев с деревьев

Обрезка сучьев на нижнем складе является одной из наиболее трудоемких операций. Обрезку сучьев здесь производят ручными электрифицированными инструментами или на стационарных сучкорезных машинах. Наиболее перспективными являются стационарные сучкорезные машины, так как они позволяют механизировать и автоматизировать все рабочие операции по обрезке сучьев и уборке отходов. Рассмотрим автоматическое управление стационарной сучкорезной установкой. Она предназначена для обрезки сучьев с хвойных и мягколиственных пород. Установка является звеном автоматизированного технологического потока нижнего склада.
На рис. 7.12, а приведена принципиальная схема сучкорезной установки, которая состоит из протаскивающего транспортера 1, ножевой головки 3, захватывающего устройства 2 протаскивающего транспортера, сбрасывателя 4.

Работает установка следующим образом. Дерево гидроманипулятором укладывается на протаскивающий транспортер 1, бессучковая зона размещается в ножевой головке 3 и эксцентриковом захватывающем устройстве 2. После укладки дерева происходит замыкание ножей ножевой головки и захвата. Затем включается протаскивающий транспортер и дерево очищается от сучьев. Хлыст сбрасывается с транспортера сбрасывателем 4.
Учитывая переменный ритм работы установки, в характерных точках траекторий рабочих органов устанавливают конечные выключатели SQ1...SQ9. При этом будем иметь следующие входные сигналы:
SQ1 — фиксирует наличие дерева на подающем транспортере;
SQ2 — фиксирует крайнее левое положение поршня в гидроцилиндре зажима комля (зажим открыт);
SQ3 — соответственно — правое положение (зажим закрыт);
SQ4 — фиксирует крайнее левое положение поршня в гидроцилиндре ножевой системы (ножи разошлись);
SQ5 — соответственно — правое положение (ножи замкнулись);
SQ6 — фиксирует приход хлыста в крайнее правое положение протаскивающего транспортера;
SQ7 — фиксирует приход захватывающего устройства в исходное положение;
SQ8 — фиксирует крайнее верхнее положение поршня гидроцилиндра рабочего сбрасывателя (хлыст сброшен);
SQ9 — соответственно — нижнее положение (возврат сбросов).
Выходные сигналы Y1...Y7 на рисунке показаны стрелками. При этом:
Y1 — работа протаскивающего транспортера;
Y2 — сбрасывание хлыста;
Y3 — возврат сбрасывателя;
Y4 — зажим дерева в захватывающем устройстве;
Y5 — разжим захватывающего устройства;
Y6 — смыкание ножевой головки;
Y7 — размыкание ножевой головки.
Реализацию выходных сигналов Yi можно производить соответствующими реле K1...К7. После укладки дерева на подающий транспортер срабатывает датчик SQ1, включаются движения Y4 и Y6 (зажим комля и смыкания ножей), которые отключаются выключателями SQ3 и SQ5 соответственно. Следовательно, можно включать протаскивающий транспортер. Так как движение Y6 дольше по времени, чем Y4, то сигнал на отключение K6 является одновременно сигналом на включение K1 — движение протаскивающего транспортера. Это движение прекратится в момент воздействия захвата с хлыстом на датчик SQ6, который и включает движение K1.
Во время движения протаскивающего транспортера происходит очистка дерева от сучьев. После очистки хлыст продолжает еще некоторое время движение до приемной площадки, а выключатель SQ1 возвращается в исходное положение. В этот момент можно разжать сучкорезную головку, т.е. исчезновение сигнала с SQ1 о присутствии хлыста есть включающий сигнал для движения K7. При движении хлыста захват воздействует на SQ6 и протаскивающий транспортер Y1 останавливается. Одновременно включится разжим захвата хлыста Y5. Это движение отключится сигналом с выключателя SQ2, фиксирующим крайнее положение зажима. Этот сигнал одновременно включит движение сбрасывателя на сброс Y2, которое отключится сигналом с выключателя SQ8, происходит сброс хлыста. Сигнал с SQ8 одновременно включит возвращение сбрасывателя в исходное положение Y3, которое отключится сигналом с выключателя SQ9. Сигнал с SQ9 включит протаскивающий транспортер, который будет работать до тех пор пока второе захватывающее устройство не подойдет для приема следующего дерева и не воздействует на SQ7, сигнал с которого выключит Y1 (движение транспортера). Механизм готов к следующему рабочему циклу.
Согласно словесной модели работы установки, составляются циклограмма (рис. 7.12, б) и логические уравнения:

После построения циклограммы и синтеза логических уравнений анализируется работа механизма.
1. Анализ Y1. При втором включении Y2 это движение может не отключиться, так как сигнал будет проходить по первой ветке (SQ5 + K1)SQ6. Чтобы этого не происходило, введем в первую ветку SQ2, так как при отключении второго сигнала Y1 сигнал с SQ2 присутствует и ложного срабатывания Y1 не произойдет. В свою очередь, SQ2 не будет влиять на включение первого сигнала Y1, так как в этот момент сигнала с SQ2 нет и контакт SQ2 замкнут.
Анализируя вторую ветку выходного сигнала Y1, видим, что может произойти ложное включение (комбинация SQ9SQ7 имеет место в отключающем периоде. Чтобы устранить это, вводится выражение SQ3SQ6, которое устраняет ложное включение).
Окончательно будем иметь

2. Анализ K2. При анализе выходного сигнала K2 видно, что комбинация SQ3SQ3 встречается в отключающем периоде (возможно ложное включение). Чтобы этого не произошло, можно добавить сигнал с SQ6, который присутствует в момент включения K2 и отсутствует в момент ложного включения, но здесь необходимо ввести самоблокировку, так как SQ6 включен не на всем периоде работы Y2. Тогда Y2 = SQ2SQ8(SQ6 + К2)К2. В связи с тем, что срабатывание датчика SQ6 кратковременно, можно подобрать SQ6 с замедлением, тогда уравнение примет вид

3. Анализ K3, K4, K5 и K7. Для выходных сигналов Y3, Y4, Y5 и Y7 исходные уравнения не изменяются:

4. Анализ Y6. При анализе выходного сигнала Y6 видно, что комбинация SQ1SQ5 встречается в отключающем периоде (возможно ложное срабатывание), но здесь происходит работа транспортера (Y1).
Тогда, введя в исходное уравнение Y6 нормально-замкнутый контакт К1, исключаем ложное срабатывание.
Окончательно имеем

По полученным логическим уравнениям синтезируется схема автоматического управления сучкорезной установкой (рис. 7.12, в).
Схема функционирует следующим образом. При укладке дерева на протаскивающий транспортер срабатывает конечный выключатель SQ1, который включает реле К4. Контакты К4 этого реле включают электромагниты золотников гидроцилиндров, которые перемещают захваты для зажима комля дерева. Этот конечный выключатель также включает реле, и ножевая система смыкается вокруг ствола дерева. Как только срабатывает SQ5, включается транспортер 1. Дерево протаскивается захватывающим устройством 2 до конечного выключателя SQ6, который подает команду на остановку протаскивающего транспортера. Далее происходит разжим захватывающего устройства и т.д. (см. рис. 7.12, в).
Важным фактором автоматизации сучкорезного агрегата является автоматическое регулирование скорости протаскивающего транспортера.
Рассмотрим возможные пути автоматического изменения скорости протаскивания. При установке двигателя переменного тока регулировать его скорость можно изменением скольжения. Схема регулятора скорости протаскивания показана на рис. 7.13. Работа автоматического регулятора скорости протаскивания сводится к следующему: при увеличении нагрузки протаскивающего транспортера увеличивается ток, потребляемый двигателем М. Через трансформатор тока TA, выпрямитель В и сравнивающее устройство (потенциометр R и опорное напряжение Uo, включенное навстречу тока мостика выпрямителя) постоянный ток подается в обмотку управления дросселя Др, который, изменяя свое индуктивное сопротивление, в свою очередь изменяет скольжение двигателя.

При увеличивающейся нагрузке ток подмагничивания дросселя минимален, в результате чего скольжение двигателя увеличивается, т.е. уменьшается скорость протаскивания дерева; при уменьшающейся нагрузке ток подмагничивания увеличивается, уменьшаются индуктивное сопротивление дросселя и скольжение ротора двигателя, увеличивается скорость протаскивания.
Второй возможный способ регулирования скорости протаскивания более прост, не требует применения электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением. Особенностью двигателя является то, что его механическая характеристика мягкая. Это позволяет плавно изменять его обороты при изменении нагрузки на валу двигателя без существенного его перегрева.
Серийно выпускаемая модель типа ПСЛ также имеет автоматическое копирование сбега древесного ствола за счет постоянного давления в гидросистеме. При прохождении через ножевую головку особо фаутных (качественных) мест оператор может развести ножи для их пропуска. С увеличением усилия протаскивания зажим комля дерева усиливается за счет поворота специальных эксцентриковых захватов. Освобождение (разжим захватов) комля хлыста производится механическим воздействием на захваты специальными разводящими линейками, которые установлены у приводной станции протаскивающего транспортера.
Сбрасывание хлыста производится специальной укосиной в конце транспортера.
Описанная ранее установка построена по принципу продольного перемещения дерева через механизм обрезки сучьев. Следовательно, производительность установки определяется длиной хлыста и скоростью его протаскивания.