РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ ОТВАЛЬНОГО ТИПА Российский патент 1995 года по МПК E02F3/76 

Изобретение относится к строительству и содержанию автомобильных дорог, в частности к машинам с рабочим оборудованием отвального типа. Оно может применяться в бульдозерах и плужных снегоочистителях сдвигающего и накапливающего действия. Кроме того оно может найти применение в автогрейдерах.

Современной тенденцией развития и совершенствования конструкций как бульдозерного оборудования, так и оборудования плужных снегоочистителей является выполнение их отвальной поверхности состоящей из нескольких секций с обеспечением подвижности секций относительно друг друга путем введения шарнирных связей. Известными являются технические решения, в которых отвалы состоят из двух, трех и более секций. Такие отвалы имеют ряд преимуществ. Они более универсальны, т. е. могут эффективно выполнять широкий спектр работ. Гидропривод оборудования позволяет осуществлять трансформирование отвалов в плане без применения ручного труда. Такое оборудование позволяет адаптировать его к условиям производства работ. Известно оборудование отвального типа плужный снегоочиститель, содержащий базовое шасси, толкающую раму и связанный с ней центральным шарниром отвал в виде двух секций, снабженных гидроцилиндрами поворота в горизонтальной плоскости [1] Гидроцилиндры обеспечивают поворотом секций трансформацию отвала в соответствии с требованиями технологии уборки снега.

Недостаток известного устройства состоит в том, что оборудование не позволяет изменять длину ножа, всегда равную в данном случае ширине отвала.

Известна конструкция рабочего оборудования отвального типа, состоящего из двух секций (половин), соединенных между собой шарниром по оси крепления отвала к толкающей раме. Управление различными положениями секций производится двумя гидроцилиндрами, корпуса которых закреплены на тыльной стороне левой и правой секций (половин) отвала, а штоки соответственно к левой и правой рамам гусеничных тележек. Недостатком известного устройства является ограничение возможностей трансформации формы отвала в плане в пределах неизменной длины режущей кромки, что ограничивает область его применения.

Известно оборудование отвального типа, обеспечивающее механизацию изменения угла установки крайних секций в плане. На толкающей раме жестко закреплена центральная секция отвала, к которой с помощью шарниров присоединены две поворотные секции. Поворот их осуществляется двумя гидроцилиндрами, корпусами гидроцилиндры прикреплены к раме, а штоками к поворотным секциям. Однако такое оборудование обладает существенным недостатком: на гидроцилиндры передается усилие резания, что вызывает необходимость выполнения их с большим запасом прочности. Кроме того гидроцилиндры расположены с внешней стороны толкающей рамы и могут быть повреждены грунтом или другим кусковым материалом.

Известно также оборудование отвального типа, состоящее из четырех секций. Достигается это шарнирным закреплением к каждой боковой секции средней. Все секции соединены с толкающими брусьями посредством упорной рамы, связанной с центральным шарниром отвала с помощью шарового шарнира, а с каждой парой боковых и средней секций тягами, объединенными в шарнирные многозвенники. Для изменения положения средних и боковых секций отвала предусмотрены управляющие силовые гидроцилиндры, корпуса которых закреплены на толкающих брусьях, а штоки соединяются с шарнирами.

За счет изменения положения наружных и внутренних секций в плане оборудование может быть представлено с удлинителями отвала, управляемыми уширителями, отвалообразователями и отвалами сферического типа, однако высокая степень сложности приводит неизбежно к снижению надежности. Кроме того длина режущей кромки сохраняется неизменной, что ограничивает область применения оборудования.

Анализ показывает, что увеличение числа секций более 3-х усложняет производство отвалов, вызывает при работе появление дополнительных сопротивлений, обусловленных обжатием стружки, что наблюдается при встрече потоков, движущихся по пересекающимся траекториям.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является оборудование отвального типа, содержащее толкающую раму и шарнирно присоединенный к ней посредством кронштейна и гидроцилиндров 3-секционный отвал. При этом кронштейн выполнен в виде двух установленных параллельно двуплечих рычагов и каждый рычаг закреплен на толкающей раме жестко. Посредством установленных соосно вращательных шарниров рычаг кронштейна соединен со средней секцией отвала с возможностью его (отвала) поворота в продольной вертикальной плоскости двумя гидроцилиндрами, шарнирно закрепленными на верхних концах рычагов кронштейна и связанными штоками со средней секцией, выполненной с расширением вверх и снабженной вращательными шарнирами, установленными под углом 10-20^о к вертикальной продольной плоскости оборудования. Боковые секции связаны со средней вращательными шарнирами и с толкающей рамой гидроцилиндрами их поворота относительно средней секции.

Данное оборудование выгодно отличается от предшествующих вариантов технических решений. Взаиморасположенные и взаимосвязь конструктивных элементов оборудования позволяет или трансформировать его в отвал с выступающим средним ножом, или трансформировать отвал в полусферический и сферический в плане, что дает возможность увеличить его накопительную способность. При этом боковые секции расположены повернутыми относительно средней и весь отвал повернут вперед относительно кронштейна посредством гидроцилиндров поворота отвала в продольной вертикальной плоскости. При этом процесс резания осуществляется полной длиной ножа, т.е. всеми тремя секциями.

Трансформирование оборудования в отвал с выступающим средним ножом осуществляется только за счет поворота боковых секций, так как вращательные шарниры их соединения со средней секцией расположены под углом к продольной вертикальной плоскости в диапазоне 10-20^о.

Данный вариант трансформации оборудования позволяет увеличить удельную силу тяги (отношение силы тяги к длине режущей кромки ножа), так как процесс резания при этом осуществляется только средней секцией. Это дает возможность оборудованию эффективно работать при повышении прочности разрабатываемого грунта или повышении прочности связей уплотненного снега (снежно-ледяного наката) с дорожным покрытием. Из отделенного от массива материала формируют боковые валы, профилируемые приподнятым под углом 10-20^о ножами боковых секций. Однако данное оборудование имеет существенный недостаток. Конструкция его не позволяет трансформировать в косоустановленный под углом в плане, что существенно ограничивает его область применения на выполнении только так называемых бульдозерных работах, т.к. при сгребании грунта или снега в кучи или перемещении материала с возможностью формирования боковых валов с профилем, ограниченным заявленными углом установки вращательных шарниров боковых секций.

Цель изобретения повышение производительности оборудования за счет расширения его технологических возможностей путем осуществления автономного изменения угла установки средней секции в горизонтальной плоскости как вправо, так и влево с расширением диапазона значений угла установки шарниров крепления боковых секций к средней относительно продольной вертикальной плоскости оборудования. Для этого рабочее оборудование отвального типа, включающее толкающую раму с кронштейном, снабженным цилиндрическими шарнирами, отвал, выполненный из средней секции с расширением вверх и боковых секций, соединенных со средней вращательными шарнирами, установленными под углом относительно продольной вертикальной плоскости оборудования и снабженный гидроцилиндрами поворота боковых секций относительно средней, а также гидроцилиндрами поворота отвала посредством кронштейна относительно толкающей рамы в продольной вертикальной плоскости оборудования и его подъема-опускания, согласно изобретению снабжено фиксаторами кронштейна относительно толкающей рамы в крайних положениях поворота отвала в продольной вертикальной плоскости. При этом толкающая рама снабжена направляющими кронштейнами, а сам кронштейн выполнен неподвижным относительно средней секции в продольной вертикальной плоскости оборудования и одним концом шарнирно соединен с гидроцилиндром подъема-опускания отвала, а ось цилиндрического шарнира другого его конца размещена вертикально и совмещена с центром выполненного сферическим шарнира крепления средней секции к толкающей раме, а боковые секции гидроцилиндрами их поворота связаны со средней секцией посредством шарнирно закрепленных на них рычагов, снабженных шарнирными раскосами. Кроме того продольные оси гидроцилиндров расположены относительно осей шарниров крепления боковых секций под углом 90^o, а угол установки шарниров соединения средней секции с каждой боковой секцией определяется от 0 до 10^о и от 20 до 90^о.

Кроме того фиксаторы выполнены в виде двух пальцев с гидроуправлением с возможностью синхронного поступательного движения, причем продольные оси пальцев и ось шарнира крепления кронштейна к средней секции расположены во взаимно-пересекающихся плоскостях.

На фиг. 1 изображено оборудование (вид прямо); на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 то же, вид сверху; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 разрез В-В на фиг. 4; на фиг. 6 гидросхема управления; на фиг. 7 схемы вариантов технологических возможностей оборудования; 7а схема работы прямым отвалом; 7б, в схемы работы отвалом, косоустановленным в плане соответственно с поворотом отвала на угол ϕ вправо и влево; 7г, д соответственно схемы работы отвалом с повернутой на угол Θ над горизонтальной поверхностью правой или левой секциями для формирования валов из разрабатываемого материала; 7е, ж схемы работы отвалом, повернутым вперед с контактом тремя ножами с горизонтальной поверхностью для прерывания формируемых валов соответственно справа и слева; на фиг. 7з работа отвалом совкового типа; 7 и- работа отвалом с выступающим средним ножом для увеличения удельного тягового усилия на единицу длины лезвия ножа.

Рабочее оборудование отвального типа монтируется обычным образом на самоходное шасси в виде колесного трактора 1 и содержит толкающую раму 2, к которой посредством сферического шарнира 3 крепится отвал, состоящий из средней секции 4, выполненной с расширением вверх, и боковых секций 5 и 6, соединенных со средней секцией, и вращательными шарнирами 7, установленными относительно продольной вертикальной плоскости оборудования под углом α (фиг. 1). При этом боковые секции 5 и 6 связаны со средней секцией 4 гидроцилиндрами соответственно 8 и 9 поворота, размещенными с тыльной стороны отвала (фиг. 2) посредством шарнирно закрепленных на них (боковых секциях 5 и 6) рычагов 10, снабженных шарнирными раскосами 11. Продольные оси гидроцилиндров 8 и 9 расположены относительно осей шарниров 7 крепления боковых секций 5 и 6 к средней секции 4 под углом 90^о (фиг. 1). К средней секции 4 прикреплен одним концом кронштейн 12 посредством цилиндрического вертикального шарнира 13, продольная ось 14 которого проходит через центр сферического шарнира 3 (фиг. 3). Толкающая рама 2 снабжена вертикальными направляющими 15 кронштейна 12, к другому концу которого присоединен гидроцилиндр 17 подъема-опускания оборудования и поворота отвала в продольной вертикальной плоскости. Кронштейн 12 установлен в вертикальных направляющих 15 с возможностью фиксации относительно толкающей рамы 2 фиксаторами 16 в крайних положениях отвала при его повороте на угол β (фиг. 2) в продольной вертикальной плоскости оборудования (фиг. 3, 5). Фиксаторы 16 выполнены в виде двух пальцев 18 и 19 с возвратными пружинами 20 и 21 и являются штоками гидроцилиндров 22 и 23 одностороннего действия, которые закреплены фланцами корпусов на одной из направляющих 15 так, что продольные оси пальцев 18 и 19 и продольная ось 14 шарнира 13 соединения кронштейна 12 со средней секцией 4 отвала расположены во взаимно-пересекающихся плоскостях. При этом толкающая рама 2 дополнительно соединена со средней секцией 4 гидроцилиндрами 24 и 25 поворота отвала в горизонтальной плоскости.

Исполнительные гидроцилиндры 8 и 9, 17, 22 и 23, 24 и 25 подключены в гидросистему (фиг. 6) трактора 1, которая включает гидробак 26, гидронасос 27, два обратных клапана 28 и 29, предохранительные регулируемые клапаны 30 и 31 и управляются они (гидроцилиндры) соответствующими гидрораспределителями 32-36. Гидроцилиндр 17 оснащен гидрозамком 37 двухстороннего действия, а гидрораспределители обеспечивают подачу рабочей по системе трубопроводов, содержащих всасывающую линию 38, напорную линию 39, сливную линию 40, переливной канал 41, дренажную линию 42. Сливная линия снабжена фильтром 43 с предохранительным клапаном 44.

Направляющие 15 снабжены ограничителями соответственно нижним 45 и верхним 46 хода кронштейна 12. Параллельно гидрораспределителю 36 подключен дополнительный гидрораспределитель 47. Данное исполнение рабочего оборудования отвального типа обеспечивает возможность трансформации его в несколько видов (фиг. 7), где углом обозначен условно угол между горизонтальной поверхностью и линией наклона к горизонту ножа боковой секции 5 или 6, максимально повернутой относительно средней секции 4.

Данный угол Θ равен нулю при формах отвала, изображенных на фиг. 7а, 7б, 7в, 7е, 7ж, 7з. При выполнении отвала 3-секционным с режущей кромкой ножей всех секций, обращаемых в прямую линию при лобовой схеме отвала (фиг. 1, 7а), угол Θ равен углу α. Сам угол α выбирается из следующего диапазона значений: от 0 до 10^о и от 20 до 90^о. При этом начальные и конечные величины обоих массивов значений не входят в заявляемое множество значений угла α т. е. α0^o,10^o, 20^о, 90^о}0^o, 10^o, 20^o, 90^o[.

Оборудование работает следующим образом.

При поступательном движении базового трактора 1 вперед отвала взаимодействует со снегом, выпавшим на поверхность покрытия тротуара или дороги или другим материалом, подвергающимся разработке. В соответствии с требованиями технологии производства работ выбирается соответствующая схема трансформации оборудования. При установке секций 3, 4 и 5 согласно схеме 7а оборудование работает по принципу бульдозера с лобовым отвалом. Перед отвалом, опущенным вниз, накапливается призма волочения, которую трактор 1 перемещает на требуемое расстояние. При этом часть материала теряется в боковые валики справа и слева от отвала. Но сам отвал зафиксирован в нижнем положении, так как гидроцилиндр 17 оснащен гидрозамком 37. Кроме того кронштейн 12 зафиксирован относительно толкающей рамы 2 в направляющих 15 пальцев 18. Перевод отвала в положение под углом ϕ (фиг. 3, 7б, 7в) осуществляется гидроцилиндрами 24 и 25 посредством подачи рабочей жидкости гидрораспределителем 36 в их соответствующие полости, причем (фиг. 6) штоковая полость гидроцилиндра 24 соединена трубопроводом с поршневой полостью гидроцилиндра 25, а штоковая полость гидроцилиндра 25 соединена с поршневой полостью гидроцилиндра 24, поэтому штоки гидроцилиндров 24 и 25 совершают взаимообратное движение. Благодаря тому, что продольная ось 14 цилиндрического шарнира 13 совпадает с центром сферического шарнира 3, отвал поворачивается в плане на угол ϕ Управление поворотом боковых секций 5 и 6 относительно средней секции 4 осуществляется независимо соответствующими гидроцилиндрами 8 или 9 подачей рабочей жидкости в их поршневые полости гидрораспределителями соответственно 32 или 33. Шток гидроцилиндра 8 или 9 передает движение соответствующей секции 5 или 6 через шарнирный рычаг 10 и раскос 11, и боковая секция 5 или 6 поворачивается относительно средней секции 4 на шарнире 7. При этом, во-первых, уменьшается длина режущей кромки отвала (фиг. 7г и д), так как нож повернутой секции при этом не участвует в процессе резания; во-вторых, из разрабатываемого материала при движении трактора 1 формируется вал постоянной формы и поперечного сечения. Профилируется этот вал ножом повернутой боковой секции 5 или 6, который располагается к горизонту под углом Θ Этот вариант трансформации оборудования может применяться при равномерной отсыпке грунта вдоль обочин дорог при проведении работ по их укреплению. При повороте обеих секций 5 и 6 относительно средней секции 4 режущий остается нож только средней секции 4 (фиг. 7и). При этом отвал приобретает известные преимущества выступающего среднего ножа бульдозера. Призма разрабатываемого им материала формируется средней секцией 4, уходит в щели под ножами боковых секций 5 и 6.

В конструкции оборудования предусмотрена возможность трансформирования его отвала в отвал совкового типа, в котором боковые секции 5 и 6 повернуты относительно средней секции 4, но режущий нож образован из ножей всех трех секций (фиг. 7з). При этом оборудование обладает максимальной накопительной способностью.

Конструкция оборудования согласно заявленному изобретению обеспечивает трансформирование отвала в соответствии с вариантами, изображенными на фиг. 7е и 7ж. В данных случаях режущие кромки ножей всех трех секций 4, 5 и 6 лежат в горизонтальной плоскости. Это обеспечивается следующим образом. Управлением гидрораспределителем 35 рабочая жидкость поступает в штоковые полости гидроцилиндров 22 и 23. Их поршни перемещаются, сжимая возвратные пружины 20 и 21. При полном сжатии пружин пальцы 18 и 19 утапливаются. При этом палец 18 освобождает от фиксации в направляющих 15 кронштейн 12. Затем переключают гидрораспределитель 47 в положение золотника, обеспечивающее свободный перелив через него рабочей жидкости гидроцилиндров 24 и 25, а посредством гидрораспределителя 32 подают рабочую жидкость в штоковую полость гидроцилиндра 17. Движение его штока передается кронштейну 12, который, совершая поворот вверх, передает средней секции 4, которая поворачивается в продольной плоскости на угол β (фиг. 2), вовлекая в движение одновременно и боковые секции 5 и 6. При этом штоки гидроцилиндров 24 и 25 свободно отслеживают поворот средней секции 4.

Движение кронштейна 12 в направляющих 15 ограничивают нижний 45 и верхний 46 ограничители его хода. В верхнем положении кронштейн фиксируется относительно направляющих 15 пальцем 19, который возвращается в исходное положение под действием возвратной пружины 21, а палец 18 возвратной пружиной 20. По завершении поворота отвала в продольной вертикальной плоскости оборудования гидрораспределитель 47 переключают в исходное положение. Вариант трансформации оборудования согласно схеме фиг. 7е, а также фиг. 7ж применяется при осуществлении операции прерывания валов материала, например, в зонах остановок пассажирского транспорта при очистке покрытий от снега. Расширение диапазона значений угла α установки шарниров 7 крепления боковых секций 5 и 6 относительно средней секции 4 в пределах от 0 до 10^о и от 20 до 90^о, сохраняя работоспособность оборудования, перекрывает полностью диапазон возможных его значений. Исполнение оборудования отвального типа обеспечивает получение многоцелевого оборудования по видам выполняемых работ, обеспечивая возможность изменения угла установки секций отвала в плане и поворота отвала в продольной вертикальной плоскости и управления их положением за счет гидропривода от базового тягача непосредственно в процессе его работы. Это позволяет адаптировать его к различным технологическим условиям и расширить спектр выполняемых работ одним рабочим органом без его замены, т.е. многоцельным, что снижает трудоемкость производства работ и повышает производительность машины.

Использование: в машинах с рабочим оборудованием отвального типа. Сущность изобретения: рабочее оборудование отвального типа содержит отвал, выполненный из трех секций: средней и боковых. Боковые секции соединены со средней вращательными шарнирами, установленными под углом относительно продольной вертикальной плоскости оборудования. Отвал соединен с толкающей рамой сферическим шарниром. К средней секции присоединен одним концом кронштейн. Кронштейн размещен в вертикальных направляющих, установленных на толкающей раме с возможностью его фиксации в крайних положениях пальцами фиксаторов с гидроуправлением. К другому свободному концу кронштейна присоединен гидроцилиндр подъема - опускания оборудования и поворота отвала в продольной вертикальной плоскости оборудования. Поворот боковых секций осуществляется гидроцилиндрами, шарнирно закрепленными на средней секции. Продольные оси этих гидроцилиндров состовляют угол 90° с продольными осями вращательных шарниров. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ ОТВАЛЬНОГО ТИПА, включающее толкающую раму с кронштейном, снабженным цилиндрическими шарнирами, отвал, выполненный из средней секции с расширением вверх и боковых секций, соединенных со средней вращательными шарнирами, установленными под углом к продольной вертикальной плоскости оборудования, и снабженный гидроцилиндрами поворота боковых секций относительно средней, поворота отвала относительно толкающей рамы посредством кронштейна в продольной вертикальной плоскости оборудования и его подъема-опускания, отличающееся тем, что оно снабжено фиксаторами кронштейна относительно толкающей рамы в крайних положениях поворота отвала в продольной вертикальной плоскости, при этом толкающая рама снабжена направляющими кронштейна, а сам кронштейн выполнен неподвижным относительно средней секции в продольной вертикальной плоскости оборудования и одним концом шарнирно соединен с гидроцилиндром подъема-опускания отвала, продольная ось цилиндрического шарнира другого его конца размещена вертикально и совмещена с центром выполненного сферическим шарнира крепления средней секции к толкающей раме, а боковые секции гидроцилиндрами их поворота связаны со средней секцией посредством шарнирно закрепленных на них рычагов, снабженных шарнирными раскосами, при этом продольные оси гидроцилиндров расположены относительно осей шарниров крепления боковых секций к средней секции под углом 90^o. 2. Оборудование по п.1, отличающееся тем, что фиксаторы выполнены в виде двух пальцев с гидроуправлением с возможностью синхронного поступательного движения, причем продольные оси пальцев и ось шарнира крепления кронштейна к средней секции расположены во взаимно пересекающихся плоскостях. 3. Оборудование по п.1, отличающееся тем, что угол установки шарниров соединения средней секции с каждой боковой секцией определяется от 0 до 10^o и от 20 до 90^o.