ПРОМЫШЛЕННЫЙ ТРАКТОР Российский патент 1994 года по МПК B62D55/00 

Изобретение относится к тракторостроению, в частности к производству мощных промышленных тракторов с навесным рабочим оборудованием переднего расположения (бульдозер, фронтальный погрузчик, корчеватель).

Известны промышленные тракторы, оборудованные, например, бульдозером, и работающие по циклическому режиму: резание и набор призмы грунта, транспортировка ее в отвал, холостой откат трактора до исходного положения. Максимальный нагрузочный режим этих тракторов развивается при резании грунта и одновременно при наборе его призмы, особенно в конце этого цикла, т. е. относительно на небольшом расстоянии (менее 1 м) и в течение относительно малого промежутка времени. Кроме того, максимальное тяговое усилие трактора лимитируется либо характеристикой его моторно-силовой установки, либо сцепными свойствами его движителя на определенной категории грунта.

На кратковременный максимально напряженный режим работы промышленного трактора рассчитываются основные его параметры: мощность двигателя, тяговые усилия, долговечность всех узлов и систем. При остальных циклах, в том числе вспомогательных, мощность двигателя значительно не доиспользуется, металлоемкие узлы и агрегаты нагружаются незначительно. На максимально нагрузочном режиме работы трактора эпюра давлений опорной поверхности гусеничного полотна трактора на грунт преобразуется из практически равномерно прямоугольной в треугольную форму, а ее центр тяжести смещается назад - в направлении ведущего колеса. При больших сопротивлениях врезанию ножа бульдозера возникает продольный дифферент трактора, т. е. угловое перемещение его корпуса назад от направления рабочего движения.

На тяжелых промышленных грунтах (скальном, мерзлом, тяжелые суглинки), а также по мере изнашивания грунтозацепов башмаков, их деформации и забиваемости грунтом, тяговое усилие трактора оказывается еще более недостаточным, т. к. буксование движителя возрастает и интенсивно падает тяговый КПД трактора. Таким образом, значительно снижается эффективность работы трактора, оборудованного бульдозером, падает его надежность, возрастает удельный расход топлива. Аналогичные недостатки имеются также у промышленных тракторов, оборудованных фронтальными погрузчиками и корчевателями, работающих также по цикличному режиму.

Известно техническое решение с установкой ледорезных шпор на башмаках составных цепей промышленных тракторов. Острые клыки шпор обеспечивают повышение удельного давления движителя на прочных промышленных грунтах и соответственно некоторое повышение сцепных свойств. Однако, в этом случае максимальное тяговое усилие трактора лимитируется характеристикой его моторно-силовой установки. Кроме того, металлоемкие шпоры значительно повышают массу гусеничного полотна и его динамику, особенно на повышенных скоростях холостого хода (отката). При буксовании движителя шпоры подвержены интенсивному изнашиванию и значительно снижается их эффективность. При необходимости работы на мягких грунтах или при переездах по дорожным покрытиям шпоры должны демонтироваться или защищаться ограждениями, закрепляемыми на башмаках.

Известно самоходное транспортное средство с устройством для самовытаскивания, т. е. дополнительно содержащее упорную плиту, два гидроцилиндра (упорный и заглубляющий) с шарнирами, каретку с жестко закрепленной гайкой и свободно вращаемыми на ее осях роликами, продольный ходовой винт с его приводом, установленный в гайке и на упорных подшипниках кронштейнов остова трактора (параллельно его продольной оси), а также опорную балку, расположенную параллельно ходовому винту и закрепленную жестко с остовом трактора.

Упорная плита при взаимодействии с грунтом в наклонном положении с помощью двух гидроцилиндров и их шарниров стопорит каретку и соответственно гайку, которая при вращении ходового винта от привода перемещает винт и соответственно трактор в продольном направлении. При этом стопорная балка прокатывается на роликах каретки.

Недостатком этого устройства является то, что его габариты должны вписаться в клиренс трактора с учетом зазора, необходимого при передвижении трактора по твердым грунтам для предотвращения ударов устройства о неровности грунта и его различные включения (камни, пни и т. д. ), а также при наличии глубокой колеи и растений. При нагруженном тракторе ход штоков гидроцилиндров и, следовательно, их габариты должны быть значительными для обеспечения надежного упора плиты в слабопроходимый грунт. Сопряжение гайки-винт имеет большой коэффициент трения, соответственно низкий КПД и малую износостойкость, особенно в условиях запыленности окружающего воздуха и образивности грунта. Кроме того, наклонное расположение упорной плиты дополнительно нагружает сопряжение гайка-винт.

Известно внедорожное транспортное средство, содержащее моторно-силовую установку, корпус, соединенный посредством механизма шагания с параллельно установленными опорными лыжами, снабженными поперечно расположенными грунтозацепами, а также на торце каждой лыжи грунтозацеп, перемещающийся в вертикальной плоскости с помощью силового гидроцилиндра, шарнирного параллелограмме, гибкой связи и пружины. Это средство наиболее близко к изобретению по технической сущности и достигаемому результату.

Грунтозацепы, перемещающиеся в вертикальной плоскости, внедряются в слабозаболоченный грунт на большую высоту в момент контактирования с грунтом опорных лыж. Вследствие этого обеспечивается некоторое повышение тягового усилия транспортного средства. При переносе опорных лыж во время движения транспортного средства по слабозаболоченному грунту, а также при движении в твердом грунте грунтозацепы с помощью линейных силовых приводов и пружин устанавливаются в исходное (нерабочее) положение, т. е. на уровне остальных грунтозацепов на опорной поверхности лыжи.

К недостаткам средства можно отнести следующее. Переднее расположение грунтозацепов с вертикальными перемещениями имеет низкую эффективность у тяговых машин, особенно с повышенной нагрузкой на крюке, так как центр давления опорной поверхности лыж на грунт смещается назад. При этом передняя часть опорной поверхности лыжи значительно разгружается до ее отрыва от грунта (продольный дифферент). В результате этого на слабозаболоченных грунтах не обеспечивается оптимальное внедрение грунтозацепов в грунт, а также сцепление с ним; на тяжелых промышленных грунтах для внедрения грунтозацепов в грунт необходимо высокое усилие гидроцилиндров, которое лимитируется нагружающей частью массы транспортного средства, а также его дифферентом.

Кроме того, грунтозацепы с вертикальными перемещениями и их привод имеют сложную конструкцию (пружины, большое количество шарниров, контактирующих с грунтом, параллелограммы, гибкие связи-цепи) и соответственно недостаточную долговечность в эксплуатационных условиях.

Цель изобретения - повышение функциональных свойств и долговечности промышленного трактора с навесным рабочим оборудованием переднего расположения.

Это достигается тем, что в промышленном тракторе, содержащем корпус, моторно-силовую установку, движитель с поперечно расположенными грунтозацепами, гидропривод и грунтозацеп с возможностью перемещения в вертикальной плоскости с помощью гидроцилиндра, грунтозацеп выполнен в виде сцепного ножа заднего расположения, закрепленного с кареткой, которая для обеспечения возвратных перемещений в горизонтальной плоскости с помощью привода подвижно соединена с направляющими корпуса трактора.

Кроме того, для повышения долговечности сцепного ножа он снабжен сменным заостренным лезвием.

На фиг. 1 показан промышленный трактор, вид сбоку (сцепной нож включен, т. е. заглублен в грунт; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1 (сцепной нож выключен, т. е. поднят в верхнее положение).

Промышленный трактор состоит из моторно-силовой установки 1, движителя 2 с поперечно расположенными грунтозацепами 3 гусеничных цепей. Трактор оборудован гидроприводом 4 и навесным рабочим оборудованием 5 переднего расположения (бульдозера). Корпус трактора 6 имеет силовую платформу 7. На торцовой тыльной стороне корпуса трактора (задняя стенка корпуса заднего моста) размещен дополнительный грунтозацеп 8 с возможностью перемещения его в вертикальной плоскости гидроцилиндром 9. Для повышения жесткости сцепной нож имеет ребра 10 жесткости, а для повышения долговечности - сменное заостренное лезвие 11, закрепленное с ножом винтами 12 запотай. Сцепной нож жестко закреплен с вертикальной кареткой 13, которая закреплена с штоками вертикальных гидроцилиндров 9. Каретка сцепного ножа подвижно соединена с помощью вертикальных направляющих 14, расположенных на Г-образной каретке 15. Эта каретка с помощью горизонтальных гидроцилиндров 16 и горизонтальных направляющих 17 на силовой платформе 7 корпуса трактора перемещается в горизонтальной плоскости. Вертикальные 9 и горизонтальные 16 силовые гидроцилиндры закреплены на горизонтальной плоскости каретки 15, которая в нижней части жестко соединена с штоками 18, перемещаемыми в направляющих 19 корпуса трактора. Штоки гидроцилиндров 16 жестко соединены с упором 20 на корпусе трактора. В случае необходимости (недостаточная мощность гидропривода и емкость масла) на платформе дополнительно оборудуются гидронасос 21 с масляными баками, а также распределитель и трубопроводы.

На особо плотных грунтах лезвие 11 выполнено гребенчатой формы или могут устанавливаться сменные наконечники конической ли клыкообразной формы. Винтовое крепление лезвия позволяет демонтировать их с целью заточки или замены новыми. Для очистки сцепного ножа от налипшего грунта каретка дополнительно оборудуется очистительным скребком.

Как вариант, гидропривод сцепного ножа может быть заменен механической передачей, например, с помощью зубчатой рейки и шестерни и других.

Кроме того, как вариант, сцепной нож и его лезвие могут быть выполнены из двух или трех отдельных частей, из которых средняя часть может быть выполнена наиболее широкой. Это техническое решение обеспечивает взаимодействие сцепного ножа к наиболее прочными грунтами, в том числе на наиболее тяжелом режиме - работе на подъем, а также при поворотах трактора.

Предлагаемый промышленный трактор, оборудованный бульдозером, работает следующим образом.

Начало рабочего хода (начало резания стружки и набор призмы) осуществляется на прямолинейном участке и горизонтальном профиле грунта обычным способом, т. е. с помощью обычного штатного движителя.

При возрастании повышенных нагрузок на рабочем органе или повышении буксования движителя, а также при начале дифферента, тракторист включает вертикальные гидроцилиндры 9, и каретка 13 из верхнего положения совместно со сцепным ножом 8 и его лезвием 11 опускается вниз и внедряется в грунт (на необходимую глубину на слабонесущих грунтах или до начала вывешивания задней части корпуса трактора - на твердых грунтах). После этого включаются горизонтальные силовые гидроцилиндры 16. В результате надежного упора сцепного ножа в грунт, причем на большой поверхности (практически на всю ширину трактора) трактор, воспринимая высокие усилия штоков гидроцилиндров 16, перемещается вперед с большим толкающим усилием на величину их хода. При этом корпус трактора 7 перемещается в направляющих 17 каретки 15, которая застопорена совместно со сцепным ножом 8. высокие значения толкающих усилий трактора определяются только характеристикой гидропривода. При этом моторно-силовая установка и движитель трактора разгружены, а также ликвидируется буксование движителя, так как происходит его холостое качение по грунту. После выполнения этого напряженного и ответственного этапа рабочего хода (с повышенным толкающим усилием) трактора, дополнительный грунтозацеп выглубляется. Следующие циклы (транспортировка призмы, холостой откат агрегата в исходное положение) осуществляются обычным способом, т. е. с применением штатного движителя. Одновременно осуществляется возврат дополнительного грунтозацепа в исходное положение в продольном направлении, т. е. к корпусу трактора. При необходимости увеличения хода трактора с повышенным усилием указанные операции могут быть повторены, при этом возврат сцепного ножа в исходное положение могут быть осуществлен по ускоренному циклу.

В случае применения сцепного ножа из двух или трех частей режимы их работы аналогичны при их блокировке или они работают последовательно, причем при рабочем ходе одних ножей осуществляется холостой ход остальных ножей. Благодаря этому обеспечивается беспрерывный рабочий ход трактора с высокими значениями толкающих усилий.

Таким образом, в результате значительного повышения толкающего усилия на наиболее нагруженном участке рабочего хода, обеспечивается увеличение производительности труда промышленных тракторов с предложенным сцепным устройством или обеспечивается возможность их эффективной работы в наиболее экстремальных условиях.

В некоторых случаях сцепной нож с устройством его привода может быть использован в качестве планировщика неровностей грунта (при обратном холостом ходе трактора); якорного устройства для надежного стопорения трактора на засыпке грунтом глубоких котлованов или траншей, а также при отсыпке отвалов; движителя на короткие расстояния, в том числе с демонтированном или неисправном штатном движителе.

Положительный эффект предложенного промышленного трактора с навесным рабочим оборудованием переднего расположения следующий: повышается производительность трактора за счет расширения его функциональных свойств, т. е. значительного повышения сцепных свойств движителя, особенно на высокопрочных и твердых грунтах независимо от степени изношенности и забиваемости грунтом гусеничного обвода и соответственно повышения толкающих усилий; сохранение высоких значений толкающих усилий трактора при работе его на подъеме, а также в режиме поворота, ликвидации буксования движителя при максимальных тяговых усилиях трактора; повышается надежность и долговечность основных агрегатов и узлов трактора, в том числе в наиболее экстремальных условиях; снижается расход топлива и смазочных материалов. (56) Авторское свидетельство СССР N 1121172, кл. В 62 D 57/01, 1983.

Использование: промышленный трактор с навесным рабочим оборудованием переднего расположения, например, с бульдозером дополнительно содержит сцепное устройство, расположенное за корпусом трактора. Устройство состоит из грунтозацепа со сменным лезвием, который с помощью привода и направляющих возвратно перемещается в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Перемещение грунтозацепа вертикальной плоскости обеспечивает заглубление его в грунт и выглубление из грунта. Перемешение в горизонтальной плоскости обеспечивает передвижение трактора с повышенным толкающим усилием на величину хода штоков силовых цилиндров, а также холостой возврат грунтозацепа в исходное положение. При этом основные агрегаты трактора не нагружаются. 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ПРОМЫШЛЕННЫЙ ТРАКТОР, содержащий корпус, размещенную на нем моторно-силовую установку, движитель с поперечно расположенными грунтозацепами, гидропривод и связанный с корпусом дополнительный грунтозацеп, установленный с возможностью перемещения от гидропривода в плоскости, перпендикулярной к опорной поверхности движителя, и выполненный с продольными направляющими, параллельными опорной поверхности движителя, отличающийся тем, что трактор снабжен приводной кареткой, закрепленной с возможностью перемещения в указанных продольных направляющих, а заостренный нижний конец дополнительного грунтозацепа представляет собой лезвие. 2. Трактор по п. 1, отличающийся тем, что указанное лезвие выполнено съемным и сменным. 3. Трактор по п. 2, отличающийся тем, что лезвие выполнено составным из двух или трех приводных частей. 4. Трактор по пп. 2 и 3, отличающийся тем, что указанное лезвие выполнено гребенчатой формы или с коническими съемными наконечниками.