ТРАНШЕЙНАЯ ГУСЕНИЧНАЯ МАШИНА Российский патент 2000 года по МПК E02F5/08 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к землеройным машинам, применяемым в дорожном строительстве, мелиорации и в других инженерных работах, связанных с перемещением грунта.

Существует целый ряд отечественных дорожностроительных и инженерных машин, являющихся аналогами заявляемой траншейной гусеничной машины.

Как правило, такие машины являются машинами двойного назначения и могут применяться как в гражданской, так и военной сферах.

В инженерных войсках РФ применяются:
- путепрокладчик колесный ПКТ-2;
- бульдозер колесный БКТ-РК2;
- траншейная колесная машина ТМК-2;
- траншейная колесная машина ТМК-3;
- полковая колесная землеройная машина ПЗМ-2;
- быстроходная траншейная гусеничная машина БТМ-3;
- колесная универсальная дорожная машина УДМ.

Сведения о машинах приведены в Справочнике "Оружие России", 1-й том, 1-е издание. Издательство журнала "Военный парад", 1998 г. (ПКТ-2, стр. 304-305; БКТ-РК2, стр. 306-307; ТМК-2, стр. 310-311; ТМК-3, стр. 312-313; ПЗМ-2, стр. 308-309; УДМ, стр. 300-301).

Сведения о БТМ-3 помещены в Техническом описании и инструкции по эксплуатации БТМ-3, ЦНИИТЭстроймаш, 121019, М., ул. Маркса-Энгельса 7/10, Типография ЦНИИТЭстроймаш 111141, М., 2-й проезд Перов поля, 5.

Общим недостатком всех перечисленных аналогов является применение в качестве ходовой части базовых шасси тракторов и тягачей, что заставило разместить моторно-силовую установку и агрегаты управления рабочим оборудованием сверху на платформе шасси.

Такое техническое решение создает неудобства в техническом обслуживании агрегатов моторно-силовой установки и рабочего оборудования и не обеспечивает достаточных мер безопасности. Кроме того, существующие инженерные колесные машины не обладают достаточной проходимостью в условиях бездорожья, чем ограничивается их применение в труднопроходимой местности.

Следующим важным недостатком перечисленных аналогов, включая быстроходную траншейную машину БТМ-3, является неспособность их работы на мерзлых грунтах и низкая производительность. Наиболее близким аналогом-прототипом предлагаемой траншейной гусеничной машины является быстроходная траншейная гусеничная машина БТМ-3, имеющая совпадающие с изобретением признаки: гусеничное шасси и роторный рабочий орган.

Недостатками БТМ-3 являются:
- применение гусеничного шасси рамной конструкции, заимствованной от артиллерийского гусеничного тягача, что заставило все агрегаты самой машины и рабочего роторного органа, а также кабину разместить на раме корпуса машины, что сделало машину громоздкой и неудобной в обслуживании и эксплуатации;
- моторно-силовая установка размещена на раме корпуса впереди кабины, что усложнило ее связь с трансмиссией ходовой части, расположенной за кабиной;
- применение машины ограничено только для работы на немерзлых грунтах;
- отсутствие бульдозерного оборудования, что исключает применение машины для других работ, связанных с линейным перемещением грунта. На ходовой базе БТМ-3 конструктивно невозможно установить бульдозерное оборудование, т.к. двигатель расположен впереди кабины водителя;
- подъем и опускание роторного рабочего органа производится при помощи лебедки и цепной передачи, что нарушает плавность выполнения операций и требует дополнительных мер по обеспечению требований техники безопасности;
- отсутствие аварийного агрегата, позволяющего перевод машины из рабочего в транспортное положение при отказе двигателя машины;
- разгрузка торсионов задних катков для работы роторным рабочим органом производится вручную;
- производительность БТМ-3:
при рытье траншеи глубиной 1,1 м - 800 м/ч,
при рытье траншеи глубиной 1,5 м - 560 м/ч,
что считается недостаточным.

3. Сущность изобретения.

Цель изобретения - создание траншейной гусеничной машины повышенной производительности, способной выполнять открытие траншей глубиной до 1,5 м в немерзлых и мерзлых грунтах (в отличие от прототипа) и работы по планировке местности и линейному перемещению грунта.

Указанная цель достигается тем, что в траншейной гусеничной машине, включающей корпус, гусеничную ходовую часть, моторно-силовую установку, трансмиссию ходовой части, роторный рабочий орган, установленный на кормовой части корпуса, трансмиссию роторного рабочего органа, корпус выполнен в виде жесткого короба с отсеками, в которых размещены моторно-силовая установка, трансмиссия ходовой части, трансмиссия роторного рабочего органа и аварийной агрегат для перевода роторного рабочего органа из рабочего положения в транспортное, при этом бульдозерное оборудование шарнирно установлено на носовой части корпуса, которая имеет консольную платформу для размещения кабины водителя.

Бульдозерный отвал шарнирно закреплен на шарнирно-соединенной с корпусом раме для обеспечения его перевода из транспортного положения в рабочее при помощи гидроцилиндров.

Роторный рабочий орган смонтирован на шарнирно соединенной с корпусом раме, снабженной укрепленными на кормовой части корпуса двумя гидроцилиндрами подъема и опускания роторного рабочего органа при переводе его из транспортного положения в рабочее.

Трансмиссия роторного рабочего органа выполнена в виде двух блоков, при этом первый блок, включающий коробку скоростей, гидромуфту и карданную передачу крутящего момента на второй блок, размещен в отсеке корпуса, а второй блок размещен непосредственно на роторном рабочем органе и состоит из трех редукторов и связывающих карданных сочленений для передачи крутящего момента от первого блока к ротору рабочего органа.

Роторный рабочий орган снабжен механизмом подъема, установленным на кормовой части корпуса машины, включающим два гидроцилиндра и соединительное шарнирное устройство с рамой роторного рабочего органа.

Роторный рабочий орган снабжен гидроцилиндрами поворота его из горизонтального транспортного положения в вертикальное рабочее и наоборот при установке роторного рабочего органа.

Роторный рабочий орган снабжен гидроцилиндром поворота рабочего органа в обе стороны на требующийся технологический угол относительно продольной оси машины.

Трансмиссия ходовой части дополнительно снабжена гидростатической передачей для движения машины на малых скоростях в рабочих режимах при использовании бульдозерного оборудования или роторного рабочего органа.

В ходовой части имеется дистанционно управляемое гидравлическое стопорное устройство передней подвески при работе бульдозерным оборудованием и задней подвески при работе роторного рабочего органа.

Благодаря тому, что кабина вынесена вперед относительно корпуса машины на специальной платформе (в отличие от прототипа) улучшена обзорность рабочей зоны при работе бульдозерным оборудованием. Размещение бульдозерного оборудования под кабиной не ухудшает обзорность передней зоны и при работе роторным рабочим органом. Учитывая применение машины для открытия траншей в мерзлом грунте, ходовая база машины и рабочего оборудования выполнены с повышенной прочностью, а гусеничная ходовая часть выполнена с семью опорными катками (у прототипа - 5). Для того, чтобы разместить двигатель, трансмиссию ходовой части, аварийный агрегат для перевода роторного рабочего органа из рабочего положения в транспортное, трансмиссию роторного рабочего органа в закрытом пространстве, корпус машины выполнен в виде короба с внутренними отсеками для их размещения.

Трансмиссия ходовой части снабжена промежуточным редуктором, передающим крутящий момент на конический редуктор, передающий, в свою очередь, крутящий момент на бортовые коробки передач.

На фиг. 1 изображен продольный разрез траншейной гусеничной машины.

Вид второго отсека корпуса.

На фиг. 2 показан продольный вид траншейной гусеничной машины, рабочее положение;
на фиг. 3 - кинематическая схема трансмиссии ходовой части;
на фиг. 4 - кинематическая схема трансмиссии роторного рабочего органа;
на фиг. 5 - продольный разрез траншейной гусеничной машины.

Вид первого отсека корпуса.

Обозначения на фиг. 1 - 5:
1 - корпус машины,
2 - бульдозерное оборудование,
3 - роторный рабочий орган,
4 - передний отсек корпуса машины,
5 - задний отсек корпуса машины,
6 - кабина водителя,
7 - моторно-силовая установка,
8 - гидромуфта трансмиссии роторного рабочего органа,
9 - коробка скоростей роторного рабочего органа,
10 - карданная передача от трансмиссии ходовой части к трансмиссии роторного рабочего органа,
11 - гидроцилиндры для установки бульдозерного оборудования в рабочее и транспортное положения,
12 - проушины для крепления рамы бульдозерного оборудования,
13 - рама бульдозерного оборудования,
14 - бульдозерный отвал,
15 - проушины для крепления рамы 40 роторного рабочего оборудования,
16 - гидроцилиндры подъема и опускания роторного рабочего органа 3,
17 - ротор,
18 - аварийный энергоагрегат,
19 - промежуточный редуктор,
20 - конический редуктор,
21 - шестеренная передача к коническому редуктору,
22 - карданная передача,
23 - компрессор,
24 - бортовые коробки передач,
25 - ведущие звездочки гусеничной цепи,
26 - фрикцион.

27 - муфта переключения передач,
28 - гидромоторы,
29 - двигатель,
30 - первый блок трансмиссии роторного рабочего органа,
31 - второй блок трансмиссии роторного рабочего органа,
32 - карданная передача крутящего момента от первого блока трансмиссии роторного рабочего органа ко второму блоку,
33 - стартер-генератор,
34 - поворотный редуктор,
35 - боковой редуктор,
36 - редуктор ротора,
37 - гидроцилиндр поворота роторного рабочего органа,
38 - гидроцилиндр пространственной установки ротора,
39 - опорная стойка,
40 - рама роторного рабочего органа,
41 - откосник,
42 - грунтосъемник,
43 - лоток,
44 - съемные резцы,
45 - зачистной башмак,
46 - подвеска переднего катка,
47 - подвеска заднего катка,
48 - платформа для размещения кабины,
49 - гусеничная ходовая часть.

Трансмиссия роторного рабочего органа выполнена с самостоятельной коробкой передач и гидромуфтой. Такое конструктивное решение делает регулирование режима работы роторного рабочего органа и управление его подъемом и опусканием независимым от режимов работы двигателя и трансмиссии ходовой части, при этом указанные операции выполняются при помощи гидравлических приводов с дистанционным управлением.

Траншейная гусеничная машина выполнена в виде автономного объекта, способного выполнять открытие траншей в немерзлых и мерзлых грунтах и другие работы, связанные с линейным перемещением грунта. Корпус машины 1 выполнен в виде цельного стального короба, разделенного на два внутренних отсека: передний 4 и задний 5. В переднем отсеке 4 размещены моторно-силовая установка 7, включающая двигатель 29, трансмиссия ходовой части, включающая промежуточный редуктор 19, кинематически соединенный с двигателем 29, конический редуктор 20 и электрогидравлический аварийный агрегат 18 для перевода роторного рабочего органа из рабочего положения в транспортное, включенный в гидросистему трансмиссии ходовой части. От промежуточного редуктора 19 крутящий момент передается через муфту 27 и шестеренную передачу 21 на конический редуктор 20. Через фрикцион 26 крутящий момент от промежуточного редуктора 19 передается на карданную передачу 10, передающую крутящий момент на гидромуфту 8 и коробку скоростей 9 трансмиссии роторного рабочего органа.

Промежуточный редуктор 19 связан карданной передачей 22 со стартер-генератором 33 и компрессором 23.

Гидромоторы 28 гидростатической передачи-ходоуменьшителя, кинематически связанные с промежуточным редуктором 19 и через него с коническим редуктором 20, передают крутящий момент на бортовые коробки передач 24 при движении на рабочих режимах с использованием бульдозерного оборудования или роторного рабочего органа.

Конический редуктор 20 передает крутящий момент бортовым коробкам передач 24, кинематически связанными с ведущими звездочками 25 гусеничной ходовой части.

В заднем отсеке 5 корпуса машины 1 размещен первый блок 30 трансмиссии роторного рабочего органа 3, включающий гидравлическую муфту 8, коробку скоростей 9 и карданную передачу 32 для передачи крутящего момента на второй блок 31 трансмиссии роторного рабочего органа, размещенный непосредственно на роторном рабочем органе 3 и включающий поворотный редуктор 34, связанный карданной передачей с боковым редуктором 35 и через него с редуктором ротора 36. На роторном рабочем органе 3 размещены также исполнительные механизмы редукторов в виде гидроцилиндров: 37 - гидроцилиндр поворота роторного рабочего органа из поперечного положения относительно продольной оси машины в продольное, 38 - гидроцилиндр пространственной установки ротора 17 относительно поверхности грунта и продольной оси машины. Рама 40 роторного рабочего органа 3 соединена шарнирно с корпусом машины 1 проушинами 15 и соединена с гидроцилиндрами 16 для перевода роторного рабочего органа из транспортного положения в рабочее и обратно. Корпуса гидроцилиндров 16 укреплены на кормовой части корпуса 1 машины. В транспортном положении роторный рабочий орган 3 укладывается на опорную стойку 39. Роторный рабочий орган снабжен технологическими инструментами: откосником 41, грунтосъемником 42, лотком 43, съемными резцами 44, зачистным башмаком 45.

В конструкции гусеничной ходовой части 49 предусмотрены гидравлические дистанционно-управляемые механизмы стопорения подвесок переднего и заднего опорных катков: переднего 46 - при работе бульдозерным оборудованием и заднего 47 - при работе роторного рабочего органа. Установка в рабочее положение бульдозерного оборудования и роторного рабочего органа осуществляется дистанционно из кабины водителя.

На передней части корпуса 1 закреплена консольная платформа 48, выступающая за передний край корпуса 1, на которой размещена кабина водителя 6.

Под кабиной 6 на проушинах 12, закрепленных на корпусе машины 1, шарнирно установлена рама 18 бульдозерного оборудования 2 с бульдозерным отвалом 14 и гидроцилиндром 11 для установки бульдозерного оборудования в рабочее и транспортное положения. Гидроцилиндры 11 обеспечивают также заглубление отвала и поворот его в грейдерное положение.

Работа траншейной машины заключается в следующем.

При работе роторным рабочим органом 3 машина, вышедшая на исходное положение, останавливается и роторный рабочий орган 3 при помощи органов управления, находящихся в кабине водителя 6, поднимается с опорной стойки 39 в вертикальное положение при помощи гидроцилиндров 16. При этом роторный рабочий орган 3 сохраняет поперечное по отношению к продольной оси машины положение, затем при помощи поворотного редуктора 34 и гидроцилиндра 37 роторный рабочий орган поворачивается в продольное относительно продольной оси машины положение, одновременно при помощи бокового редуктора 35, гидроцилиндра 38 ротор 17 устанавливается в заданное профилем отрываемой траншеи пространственное положение относительно поверхности грунта и продольной оси машины. Затем при помощи гидроцилиндров 16 ротор 17 опускается на грунт, производится стопорение подвесок 47 заднего опорного катка, включается передача крутящего момента на ротор 17 при помощи редуктора ротора 36, и при дальнейшем опускании ротора гидроцилиндрами 16 производится дальнейшее заглубление ротора на заданную глубину. Включается гидростатическая передача ходоуменьшителя с гидромоторами 28 и машина начинает движение.

При работе бульдозерным оборудованием производится перевод бульдозерного оборудования 2 из транспортного положения в рабочее при помощи гидроцилидров 11, производится стопорение подвесок переднего опорного катка 46, включается гидростатическая передача ходоуменьшителя с гидромоторами 28, машина начинает движение и выполняет работу по планировке местности или линейному перемещению грунта.

Перевод роторного рабочего органа и бульдозерного оборудования из рабочего положения в транспортное производится вышеперечисленными операциями в обратном порядке.

Возможность реализации заявляемого изобретения.

В порядке реализации данного изобретения была выполнена опытно-конструкторская работа по созданию проекта траншейной гусеничной машины, изготовлен опытный образец, который был подвергнут широким эксплуатационным испытаниям, показавшим рациональность конструкции и эксплуатационную пригодность машины в целом. Траншейная гусеничная машина рекомендована к серийному производству.

В результате реализации заявляемого изобретения создана траншейная гусеничная машина, не имеющая в мире аналогов по уровню технической производительности. Производительность созданной траншейной гусеничной машины:
- при рытье траншей глубиной до 1,5 м:
в немерзлых грунтах - 1000 м/ч
в мерзлых грунтах - 250 м/ч
- при рытье траншей глубиной до 1,1 м:
в немерзлых грунтах - 1200 м/ч
в мерзлых грунтах - 300 м/ч
Максимальная скорость движения по шоссе - 50 км/ч.

Изобретение относится к землеройным машинам. Траншейная гусеничная машина включает корпус, гусеничную ходовую часть, моторно-силовую установку, трансмиссию ходовой части, роторный рабочий орган, установленный на кормовой части корпуса, трансмиссию роторного рабочего органа. Корпус выполнен в виде жесткого короба с отсеками, в которых размещены моторно-силовая установка, трансмиссия ходовой части, трансмиссия роторного рабочего органа и аварийный агрегат для перевода роторного рабочего органа из рабочего положения в транспортное. Бульдозерное оборудование шарнирно установлено на носовой части корпуса, которая имеет консольную платформу для размещения кабины водителя. Повышается производительность траншейной гусеничной машины. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Траншейная гусеничная машина, включающая корпус, гусеничную ходовую часть, моторно-силовую установку, трансмиссию ходовой части, роторный рабочий орган, установленный на кормовой части корпуса, трансмиссию роторного рабочего органа, отличающаяся тем, что корпус выполнен в виде жесткого короба с отсеками, в которых размещены моторно-силовая установка, трансмиссия ходовой части, трансмиссия роторного рабочего органа и аварийный агрегат для перевода роторного рабочего органа из рабочего положения в транспортное, при этом бульдозерное оборудование шарнирно установлено на носовой части корпуса, которая имеет консольную платформу для размещения кабины водителя. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что бульдозерный отвал шарнирно закреплен на шарнирно-соединенной с корпусом раме для обеспечения его перевода из транспортного положения в рабочее при помощи гидроцилиндров. 3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что роторный рабочий орган смонтирован на шарнирно-соединенной с корпусом раме, снабженной укрепленными на кормовой части корпуса двумя гидроцилиндрами подъема и опускания роторного рабочего органа при переводе его из транспортного положения в рабочее. 4. Машина по п.1, отличающаяся тем, что трансмиссия роторного рабочего органа выполнена в виде двух блоков, при этом первый блок, включающий коробку скоростей, гидромуфту и карданную передачу крутящего момента на второй блок, размещен в отсеке корпуса, а второй блок размещен непосредственно на роторном рабочем органе и состоит из трех редукторов и связывающих карданных сочленений для передачи крутящего момента от первого блока к ротору рабочего органа. 5. Машина по п.1, отличающаяся тем, что роторный рабочий орган снабжен механизмом подъема, установленным на кормовой части корпуса машины, включающим два гидроцилиндра и соединительное шарнирное устройство с рамой роторного рабочего органа. 6. Машина по п.1, отличающаяся тем, что роторный рабочий орган снабжен гидроцилиндрами поворота его из горизонтального транспортного положения в вертикальное рабочее и наоборот при установке роторного рабочего органа. 7. Машина по п.1, отличающаяся тем, что роторный рабочий орган снабжен гидроцилиндрами поворота рабочего органа в обе стороны на требующийся технологический угол относительно продольной оси машины. 8. Машина по п.1, отличающаяся тем, что трансмиссия ходовой части дополнительно снабжена гидростатической передачей для движения машины на малых скоростях в рабочих режимах при использовании бульдозерного оборудования или роторного рабочего органа. 9. Машина по п.1, отличающаяся тем, что в ходовой части имеется дистанционно управляемое гидравлическое стопорное устройство передней подвески при работе бульдозерным оборудованием и задней подвески при работе роторного рабочего органа.