УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ПОЛУПРИЦЕП Российский патент 2020 года по МПК A01D25/00 A01C3/06 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к универсальному полуприцепу для перевозки различных сыпучих и твердых материалов грузов.

Известны различные полуприцепы самосвальные грузоподъемностью от 5 до 25 тонн с подъемом передней части кузова при выгрузке материала груза [ПК «Ярославич» Полуприцепы тракторные. 2018 pkyar@pkyar.ru].

Недостатком таких полуприцепов является отсутствие возможности разгрузки перевозимых материалов грузов в движении. Они не позволяют: перевозить материалы грузов с подпрессовкой для увеличения объема перевозки; разгружать материалы грузов в низких помещениях; разбрасывать равномерно удобрения по поверхности поля; перегружать материал груза на другие транспортные средства и заправлять сеялки семенами.

Наиболее близким к заявляемому полуприцепу являются прицепы ASW фирмы Флигль Сибирь [Руководство по эксплуатации прицепов ASW, fliegl-sibir@mail.ru] с грузоподъемностью от 6 до 35 тонн и с количеством осей прицепа от двух до четырех, которые содержат раму с прицепным устройством, расположенные на шасси прицепа, на раме сверху закреплен пол прицепа, на которым с боков жестко закреплены сегменты бортов, выдвижной пол, ограниченный с боков бортами и перемещающийся по полу прицепа с помощью гидроцилиндра, на выдвижном полу расположен на направляющих салазках передний выдвижной борт, который перемещается по нему при разгрузке материала груза с помощью гидроцилиндров, задний открывающийся борт, установленный шарнирно на задней верхней части боковых бортов в продолговатом отверстии и зафиксированный в рабочем положении к полу прицепа через фиксатор, тормозную и гидравлические системы, управляемые из кабины трактора. Эти прицепы предназначены для перевозки различных сыпучих и твердых материалов грузов (зерно, корнеплоды, зеленая масса, силос, сенаж, навоз, перегной, торф, удобрения, опилки, снег и другие материалы) по всем видам дорог и в полевых условиях. При установке вместо заднего борта разбрасывателя прицеп используется для равномерного внесения на поверхность поля твердых органических удобрений, извести, щепы, опилок и т.д., а при установке перегружателя прицеп перегружает материал груза на другие транспортные средства или заправляет сеялки семенами.

Недостатком прототипа при выгрузке материала груза является необходимость большого усилия на штоке гидроцилиндра в начальный момент передвижения переднего выдвижного борта, выполненного в форме прямой плоскости с наклоном на 27° к вертикали, и выдвижного пола из-за давления материала груза на боковые борта и возникновения силы трения между грузом и полом прицепа, и стенками борта. Это, в свою очередь, приводит к большой загруженности боковых бортов в процессе выгрузки материалов грузов и их деформации из-за прямоугольной формы сегментов борта. Кроме того, выполнение заднего открывающегося борта прямоугольной формы увеличивает его объем и массу материала груза в нем, что приводит к большой загруженности шарниров борта и их износу при выгрузке материала груза.

Задачей изобретения является повышение надежности и срока службы полуприцепа за счет изменения формы поверхности переднего выдвижного борта и выдвижного пола для снижения величины силы на штоке гидроцилиндра в начальный момент перемещения материла груза при разгрузке, увеличения жесткости боковых бортов, изменения формы заднего открывающегося борта и уменьшения его объема для снижения усилия на открытие борта и износа шарниров.

Поставленная задача выполняется за счет того, что на универсальный полуприцеп с грузоподъемностью 6-35 тонн и количеством осей от двух до четырех, который содержат раму с прицепным устройством, расположенные на шасси прицепа, на раме сверху закреплен пол прицепа, на которым с боков жестко закреплены сегменты бортов, выдвижной пол, ограниченный с боков бортами и перемещающийся по полу прицепа с помощью гидроцилиндра, на выдвижном полу расположен на направляющих салазках передний выдвижной борт, который перемещается по нему при разгрузке материала груза с помощью гидроцилиндров, задний открывающийся борт, установленный шарнирно на задней верхней части боковых бортов в продолговатом отверстии и зафиксированный в рабочем положении к полу прицепа через фиксатор, тормозную и гидравлические системы, управляемые из кабины трактора, в отличие от прототипа для снижения усилия на штоке гидроцилиндра на передвижение материала груза в начальный момент нижняя часть переднего выдвижного борта и его боковые края, а также передняя часть выдвижного пола, установлены на длине прямого участка борта и пола, равной 0,2-0,7 м под углом 15-35° к направлению перемещения материала груза, с дальнейшим увеличением этого угла для переднего борта до 60-90° в продольно-вертикальной плоскости и до 90° в горизонтальной плоскости по радиусу, равному 0,15-0,5 м; для усиления жесткости боковых бортов сегменты борта выполнены в виде прямоугольной трапеции с наклоном одной из продольных сторон сегмента под углом 10-30° и установкой их с наклоном вперед по ходу разгрузки, причем сегменты борта прикреплены в верхней части к стальному брусу. Для снижения нагрузки на шарниры и усилия на открывание задний открывающийся борт выполнен треугольной формы с постепенным уменьшением выступа ребра борта к нижней части до перехода в прямую плоскость. Верхний стальной брус, удерживающий сегменты боковых бортов, для увеличения жесткости выполнен из высокопрочной стали и состоит из двух труб прямоугольного сечения, жестко связанных между собой, или из трубы квадратного сечения с установленной внутри трубой круглого сечения.

Техническим результатом использования изобретения является увеличение надежности и срока службы полуприцепа за счет изменения формы поверхности переднего выдвижного борта и передней части выдвижного пола, формы сегментов боковых бортов и стягивающего стального бруса, а также изменения конструкции заднего открывающегося борта.

На фиг. 1 представлен общий вид и устройство полуприцепа (вид сбоку).

На фиг. 2 - общий вид и устройство полуприцепа (вид сверху).

На фиг. 3 - передний выдвигающийся борт (вид сбоку).

На фиг. 4 - передний выдвигающийся борт (вид сверху).

На фиг. 5 - выдвижной пол.

На фиг. 6 - часть сегментов бокового борта.

На фиг. 7 - задний открывающийся борт (вид сбоку).

На фиг. 8 - задний открывающийся борт (вид сверху).

Универсальный полуприцеп (фиг. 1 и 2) состоит из рамы 1, прицепного устройства 2, шасси полуприцепа 3, боковых бортов 4, выдвижного пола 5, с салазками 17, пола полуприцепа 6, переднего выдвижного борта 7, заднего открывающегося борта 8, тормозной системы, гидравлической системы с гидроцилиндром 9 для перемещения выдвигающего пола, гидроцилиндров 10 для перемещения переднего выдвижного борта и гидроцилиндров 11 для открытия заднего борта, фиксатора 12 заднего борта, верхнего стального бруса 13.

Для уменьшения силы трения в начальный момент перемещения переднего выдвижного борта и выдвижного пола необходимо снизить на местах их контакта с полом полуприцепа и боковыми бортами силу давления материала груза на боковые борта и пол полуприцепа.

Анализ свойств материалов грузов, перевозимых полуприцепом, показывает, что они имеют различные параметры по объемной массе и коэффициенту трения ƒ материала груза об оцинкованную сталь, которая находится в пределах ƒ=0,13-1,47 (Минимум ƒ соответствует спрессованному сену, а максимум ƒ свежескошенной траве, остальные материалы груза, включая семена зерновых и технических культур, имеют промежуточные значения). Тогда угол трения ϕ различных материалов груза находится в пределах ϕ=7-55° [Справочник конструктора сельскохозяйственных машин, в четырех томах, под ред. М.И. Клецкина, Том 1, М. 1967].

Для перемещения выдвижного пола 5 с передним выдвижным бортом 7 при разгрузке материала груза в начальный момент гидроцилиндр 9 действует с силой S (Фиг. 3, 4 и 5), которая перераспределяется по всей поверхности контакта переднего выдвижного борта и выдвижного пола с выгружаемым материалом груза. При этом на рабочие поверхности переднего края выдвижного пола 5 и переднего выдвижного борта 7, находящиеся в контакте с полом полуприцепа 6 и боковыми бортами 4, действуют силы R, которые в зависимости от угла β установки краев выдвижного пола и переднего борта к поверхности пола 6 и бортов 4 перераспределяется на составляющие N - сила нормального давления поверхности переднего борта и выдвижного пола на материал груза и Т - сила, которая стремится сдвигать материал груза по рабочей поверхности краев переднего борта и выдвижного пола. Под действием реакции силы N возникает сила трения F, которая удерживает материал груза на поверхности борта. Согласно фиг. 3 и 5 Т=R⋅cosβ, F=N⋅tgϕ=R⋅sinβ⋅tgϕ; Для свободного перемещения материала груза по поверхности выдвижного пола и переднего борта в начальный момент необходимо соблюдать условие T>F, или R⋅cosβ>R⋅sinβ⋅tgϕ, тогда tg(90°-β)>tgϕ, β<90°-ϕ; Подставляя вместо ϕ максимальное его значение, равное ϕ=55° имеем β<35°. Таким образом при значениях угла β меньше 35° обеспечивается свободное перемещение материала груза на местах соприкосновения переднего выдвижного борта с выдвижным полом и боковыми бортами, а также выдвижного пола с полом полуприцепа. Это происходит из-за разгрузки напряжения на местах контакта материала груза с бортами и полом под действием нормальной силы N, что способствует свободному перемещению материала груза по поверхности переднего выдвижного борта и выдвижного пола и уменьшению нагрузки на штоке гидроцилиндра в момент начала перемещения. Для обеспечения свободного перемещения всех видов материалов грузов по поверхности борта и выдвижного пола принимаем значение угла β в пределах β=15-35° (Фиг. 3, 4 и 5). Конструктивно установлено, что при значениях угла β<15° затруднено крепление уплотнительных полиуретановых пластин к передним краям переднего борта и выдвижного пола. При этом установлено, что свободное перемещение материала груза без увеличения силы S на штоке гидроцилиндра 9 возможно при длине прямолинейного участка l₁=0,2-0,7 м (Фиг. 3, 4 и 5). При значениях l₁<0,2 м эффект снижения усилия на штоке гидроцилиндра от воздействия силы N уменьшается, а при l₁>0,7 м происходит увеличение размеров переднего борта и увеличение силы S на штоке гидроцилиндра на подъем материала груза по поверхности переднего борта. Дальнейшее увеличение угла β для переднего выдвижного борта до значения β₀=60-90° в продольно-вертикальной плоскости и до β₁=90° в горизонтальной плоскости, обеспечивающих передвижение материала груза при разгрузке без перемещения по поверхности переднего борта, происходит по радиусу r=0,1-0,5 м (Фиг. 3 и 4), которые способствуют плавному переходу от перемещения материала груза по поверхности борта до их остановки.

Такие значения углов β₀ и β₁ переднего выдвижного борта способствуют созданию в средней части материала груза уплотненного слоя, а по краям кузова малую нагрузку на борта и пол, что способствует снижению усилия в начальный момент на перемещение материала груза при разгрузке.

Изготовление сегментов 14 в виде прямоугольной трапеции и установление их с наклоном одной из краев сегмента вперед под углом α=10-30° по ходу разгрузки материала груза (Фиг. 6), усиливает жесткость боковых бортов. Уменьшение угла α<10° уменьшает ширину сегмента борта и ведет к нерациональному использованию материала из которого изготовлены борта, увеличение угла α>30° ведет к увеличению ширины сегменты и снижению его жесткости. Кроме того, верхний стальной брус 13 бортов 4, выполненный из высокопрочной стали и состоящий из двух труб прямоугольного сечения, жестко связанных между собой, или состоящий из трубы квадратного сечения с установленной внутри трубой круглого сечения, увеличивает жесткость боковых бортов.

Для снижения нагрузки на шарниры 16 и усилия на открывание задний борт выполнен треугольной формы с постепенным уменьшением выступа ребра борта к нижней части до перехода в прямую плоскость (Фиг. 7 и 8).

Разгрузка материала груза универсальным полуприцепом происходит в следующей последовательности. Трактором устанавливают полуприцеп задней частью к разгружаемой площадке и тракторист включает рычаг распределителя, управляющий гидроцилиндрами 11 открывания заднего борта 8 (фиг. 7 и 8). При этом гидроцилиндр 11 приподнимает задний борт 8 вверх вдоль продолговатого отверстия 15 с шарниром 16 и фиксатор борта 12 выходит из зацепления, начинается подъем заднего борта и имеющиеся материалы груза полностью разгружаются на площадку. Это снижает нагрузку на шарниры 16 заднего борта 8 и усилие на подъем борта, что снижает износ шарниров и увеличивает срок их службы. Затем включается в работу гидроцилиндр 9 и начинается перемещение выдвижного пола 5 вместе с передним выдвижным бортом 7. Предложенная конструкция переднего выдвижного борта снижает силу трения материала груза о боковые борта и пол, что снижает потребное усилие на штоке гидроцилиндра в начальный момент перемещения материала груза, а также в дальнейшем по мере разгрузки материала груза. После завершения перемещения выдвижного пола 5 включаются автоматически гидроцилиндры 10 и начинается перемещение переднего выдвижного борта 7 на направляющих салазках 17 относительно выдвижного пола 5 до полной разгрузки материала груза.

Предложенная конструкция сегментов борта 14 и верхнего стального бруса 13 усиливают жесткость боковых бортов 4, увеличивают их надежность и срок службы.

Внедрение универсального полуприцепа с предлагаемыми конструктивными усовершенствованиями обеспечит легкую разгрузку различных типов материалов грузов с малыми усилиями в гидроцилиндрах, что снизит износ сегментов боковых бортов и шарниров заднего открывающегося борта, повысит их надежность и, в конечном итоге, увеличит срок службы полуприцепа.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Универсальный полуприцеп содержит раму, прицепное устройство, ходовую часть, боковые борта, верхний стальной брус, пол полуприцепа, выдвижной пол с салазками для перемещения переднего выдвижного борта, задний открывающийся борт, фиксатор борта, тормозную и гидравлическую системы, причем для снижения усилия на штоке гидроцилиндра на передвижение материала груза в начальный момент передняя часть выдвижного пола и нижняя часть переднего выдвижного борта и его боковые края установлены на длине прямого участка пола и борта, равной 0,2-0,7 м, под углом 15-35° к направлению перемещения материала груза, с дальнейшим увеличением этого угла для переднего борта до 60-90° в продольно-вертикальной плоскости и до 90° в горизонтальной плоскости по радиусу, равному 0,15-0,5 м; сегменты боковых бортов выполнены в виде прямоугольной трапеции с наклоном одной из продольных сторон сегмента под углом 10-30° и установкой их с наклоном вперед по ходу разгрузки материала груза, причем сегменты борта прикреплены в верхней части к стальному брусу. Изобретение позволяет увеличить надежность и срок службы полуприцепа. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Универсальный полуприцеп, содержащий раму, прицепное устройство, ходовую часть, боковые борта, верхний стальной брус, пол полуприцепа, выдвижной пол с салазками для перемещения переднего выдвижного борта, задний открывающийся борт, фиксатор борта, тормозную и гидравлическую системы, отличающийся тем, что для снижения усилия на штоке гидроцилиндра на передвижение материала груза в начальный момент передняя часть выдвижного пола и нижняя часть переднего выдвижного борта и его боковые края установлены на длине прямого участка пола и борта, равной 0,2-0,7 м, под углом 15-35° к направлению перемещения материала груза, с дальнейшим увеличением этого угла для переднего борта до 60-90° в продольно-вертикальной плоскости и до 90° в горизонтальной плоскости по радиусу, равному 0,15-0,5 м; сегменты боковых бортов выполнены в виде прямоугольной трапеции с наклоном одной из продольных сторон сегмента под углом 10-30° и установкой их с наклоном вперед по ходу разгрузки материала груза, причем сегменты борта прикреплены в верхней части к стальному брусу.

2. Универсальный полуприцеп по п. 1, отличающийся тем, что задний открывающийся борт выполнен треугольной формы с постепенным уменьшением выступа ребра борта к нижней части до перехода в прямую плоскость.

3. Универсальный полуприцеп по п. 1, отличающийся тем, что верхний стальной брус, удерживающий сегменты боковых бортов, выполнен из высокопрочной стали и состоит из двух труб прямоугольного сечения, жестко связанных между собой, или из трубы квадратного сечения с установленной внутри трубой круглого сечения.