Рабочий орган роторного снегоочистителя Советский патент 1991 года по МПК E01H5/00 

1

(21)4704234/11

(22) 14.06.89

(46) 15.10.91. Бюл. Г 38

(71)Московский автомобильно-дорожный институт

(72)А.Б.Ермилов и Д.А.Конов

(53)625.768.5(088.8)

(56)Шалман Д.А. Снегоочистителя. Л.: Машиностроение, 1973, с. 85-86, рис. 67-68

(54)РАБОЧИЙ ОРГАН РОТОРНОГО СНЕГООЧИСТИТЕЛЯ

(57)Изобретение относится к машинам для зимнего содержания автомобильных дорог и аэродромов, преимущественно типа роторных снегоочистителей. Цель изобретения - повышение эффективности разработки снега путем автоматической оптимальной установки лопастного ротора со смещением относительно центра фрезерно2

го питателя до установки минимального действующего на кожух ротора поворотно го момента от сил трения снзга °абочий орган роторного снегоочистителя содержит фрезерный питатель 1 с корпусом 2, лопаст ной ротор 4 с поворотным кожухом 5, сиаб женным гидроцилиндром 7 Кожух 5 смонтирован на раме 11, которая прикреплена к корпусу 2 с возможностью перемещения вдоль оси вращения фрезерного питателя 1 и соединена с корпусом 2 при помощи гидроцилиндра 13, который посредством устройства автоматического уп равления связан с одной из полостей гидроципиндра 7 При увеличении поворотного момента сил трения снега о кожух Ь последний автоматически перемещается гидроцилимдром 13 относительно центра питателя, что приводит к сни-жечию сил тре ния 4 з п. ф-лы, 4 ил

СГ)

И

|#я

fWji

- V л

-7

r±l) 14-

В I

(

Изобрегенмс т носится к машинам для зимнего содержания автомобильных дорог и аэродромов, преимущественно типа роторных снегоочистителей.

Цель изобретения повышение эффективности путем автоматической оптимальной установки лопастного ротора со смещением относительно центра фрезерного питателя до установки минимального действующего на кожух ротора поворотного момента от сил трения снега.

На фиг. 1 схематично показан рабочий орган роторного снегоочистителя, вид сбоку; на фиг, 2 - кинематическая схема привода рабочего органа, на фиг. 3 - принципиальная гидравлическая схема, на фиг. 4 - график изменения момента сил трения снега о неподвижный кожух ротора давления в запертой поршневой полости гидроцилиндра поворота кожуха в зависимости о хода штока гидроцилиндра перемещения

Рабочий орган роторного снегоочистителя содержит фрезерный питатель 1, корпус 2 которого выполнен с центральным сквозным окном 3 С тыльной стороны корпуса 2 за окном 3 смонтирован с возможностью вращения лопастной ротор 4, снаб- женчый поворотным в вертикальной плоскости кожухом 5 с выбросным патрубком 6 Кожух 5 соединен с гидроцилиндром 7 поворота Привод ротора 4 и фрезерного пита теля 1 выполнены, например в телескопических карданных передач В и ° м конического радуоора 10.

Поворотный кожу . Б ротора 4 t: ги,ф цилиндр 7 смснтипованы на раме 11 рая прикреплена к корпусу 2 с РОЗМОЖ ностью перемещения вдоль оси вращения фрезерного питателя I при помощи направляющих 12. Рама 11 соединена с корпусом 2 посредством дополнительное гидроцилиндра 13.

Гидроцилии,цр 7 поворота ко/куче 5 свя зан через трехпозициоьный гидрораспре- делитепь 14 г напорной 15 и сливной 16 магистралями, которые обычнык образом соединены с насосом 17 и фильтром 18. снабженными пьрепускными клапанами 19 и 20 и связанными с бзком 21. Гидроцилиндр 13 посредством устройства автоматического управления связан, например, с поршневой полостью гидроцилиндра 7 по ворота кожуха 5 через проходной канал, образованный в нейтральном среднем положении гидрораспределителя 14 с заперты ми каналами связи с напорной 15 и сливной 16 магистралями

Устройство автоматического управления гидроцилиндрог 13 перемещения рамы 11 выполнено в аиде дьухпозиционмогс ти.дроуправляемого гидрорагпреа итечя-пе- реключателя 22, противоположные друг другу управляющие полости 23 и 4 коюро- го соединены соответственно идриаккумуляторами 25 и 26 п через инверсированные в разных положении/ лою гидрораспределителя 22 лрохсдные каналы связаны с напорной 15 и сливной 16 магист- рглями Каждая из управляющих полостей

0 23 и 24 соединена с нэпорной магистралью 15 через проходной противоположного положения гидро. ределителя 22, что оГеспечивает работу этого (идрораспреде- лителя 22 в режиме автоматического пере5 ключения из одного положения в другое, причем время переключения определяется рабочим объемом гидроаккумуляторов 25 и 26 8 каждом из положений гидрораслреде- лителя 22 образован допо/ нательный про0 УОДНОЙ кзнзл посредством которых поршневая полости гидроциг шдра 7 поворота кожуха 5 гоедииена с одной из проти- В010 сж1 ьи друг другу управляющих полсстс-и 2 и 3 гидроупрявляемого трех5 позиционного гидрораспредепителя-инвер- торд 29. Управляющие полости 27 и 28 СОЭТВРгственно СРЯЗЭМЫ с гидро к кумулято- рами 30 и Л

г идрораспределитрль-ин зертор 29 вы0 полней с запертыми каналами в нейтральном среднем положении Ь каждом крайнем ег по/ ожеиии образов ни. два одинаковых г о чыл каната, посредством которых - ji jrM3fl 15 п сливная 1C ми истрзли свяэаL н sruej дополнпте/ нь и iидро/праеляе- м,м позиционный гидрорэспреде- г,щрпь 32 с полостями гирроцилиндра 13. ч .псрная магистраль 15 соединена с соот- зй проходными i-яналами гид0 PL )опред, 1ителеп 2/ и 9 чгрез управ- ТГ N i слал; и 33 пр ьляющая полость 34 . о opoio создинена с проходным каналом ильного г:оло/к-нмя мдрор Спредели- r ii ( го; о в КЛАДЕМ коайнем поЪ гидрораспре егтеля 29 ооразо- ва «-J взаимно HHEifcpr и| сачные проходные t sn bj посредстпом которых его упрзвля- |.,|Цие стости 2 7 и с8 и соот; егс. бенно гид- pci аккумуляторы ifi и 71 связаны с

U управляющей потостоЮ ЗЬ гидрора преде титсля 3, чеосз пролоа1рые юньлы которого, чнверслровачнье в pajnux его поло жешяч попости идро ц ПИмдргЗ Зсвязаны с напорной 15 и сли1но 16 машгтралями

Дохг jx уррлеляющо пслос ь 36 гидрэрасп реде/.итеяя 32 прот«мспг яож( яяуправяяю- ЦСл п,) юсти35 сое 4 л т иерез проходной i. j/i i,;n, dnbHO u п, жения гидроргсп ./i я я.-ля 1 1 с. пир j вой полостьк/ :ид- oo4k 7 поворот, оху-а 5 Б напорной магистрали 15 установлен разобщающий вентиль 37.

Рабочий орган роторного снегос истм- теля функционирует следующим образом

При поступательном перемещении рабочего органа по стрелке А и попутном вращении фрезерного питателя 1 снег отделяется от массива, перемещается к сквозному окну 3 и забрасывается по стрелке Б в лопастной ротор 4. Затем снег разгоняется ротором 4, одновременно перемещаясь под действием центробежных сил вдоль его лопастей, и, достигнув выбросного патрубка 6, выбрасывается по стрелке В с дальнейшим полетом по баллистической траектории.

При сходе снега с лопастей ротора 4 раньше, чем они достигают выбросного патрубка 6, снег перемещается каждой лопастью в виде призмы волочения по внутренней цилиндрической поверхности кожуха 5, создавая значительную окружную силу трения и,момент сопротивления вращению ротора 4. В случае запаздывания схода снега с лопастей ротора 4 при проходе ими выбросного патрубка 6 снег аналогично перемещается лопастями по кожуху 5, резко повышая момент сопротивления вращению ротора, при этом может произойти переполнение ротора 4 снегом и нарушение его работоспособности. Таким образом, рациональному режиму схода снега с лопастей ротора 4 соответствуют минимальный поворотный момент сил трения снега о кожух 5 и оптимальное положение зоны заброса снега в лопастной ротор 4 фрезерным питателем 1 по стрелке Б, которое определяется смещением I оси вращения ротора 4 относительно центра фрезерного питателя 1. Поскольку поворотный момент кожуха 5 воспринимается в виде силы F запертым гидроцилиндром 7, создавая в его поршне вой полости давление Рпор, то оптимальное положение лопастного ротора 4, характеризуемое расстоянием I0pt от его оси до центр фрезерного питателя, соответствует минимуму давления Pmin.

Поворот кожуха 5 в вертикальной плоскости и соответствующий ему угол выброса снега через патрубок 6 относительно гори зонта задаются оператором ручным переключением гидрораспределителя 14. В процессе разработки снега гидроцилиндр 7 заперт, а гидрораспределитель 14 находится в нейтральном среднем положении, через проходной канал которого давление из поршневой полости гидроцилиндра 7 передается в управляющую полость 34 управляемого клапана 33, открывая его и обеспечивая подачу жидкости из напорной магистрали 15 к гидрораспределителю-переключателю 22 « гидрораспределителю-инверю ру 29, Через проходной канал одного из положен; i идрерэспределителя-переклю ч лелг1 2 ,Tt поступает в один из гид- 5 ро ккумугчтоЕСв 25 или 26, заряжая его до момента вклю г-шя соответствующей уп равляющей по;;; сти 23 или 24. а из другою гидроаккумуляторэ и противоположной уп равляющей полости жидкость уходит в слив0 ную мэгистрд/ib 16. Полная зарядка гидроаккумулятора и включение управляющей полости обеспечивают переключение гидрорэспреде/и еля-переключзтеля 22 в противоположнол. положение, когда начи5 нает заряжаться другой гидроаккумулятор до момента включения другой управляющей полости и т.д. Пружины в управляющих полостях 23 или 24 предотвращают их включение до момента полной зарядки соответствую0 щего гмцроаккумулятора 25 или 26. Таким образом, обеспечивается периодическое поочередное подключение поршневой полости гидроцилиндра 7 к управляющим полостям 27 и 28 гидрораспределителя5 инвертора 29, отмеряющее шаг дифференцирования кривой давления на графике фиг. 4,

Затем необходимо обеспечить сравнение текущего значения давления в поршне0 вой полости гидроцилиндра 7 с предыдущим значением давления, зафиксированным на предыдущем шаге дифференцирования (переключения гидрораспределителя 22). Для этого давление жидкости, пооче5 редно передаваемое гидрораспределителем 22 в управляющие полости 27 и 28, обеспечивав соответствующую поочередную зарядку гидроаккумулягоров 30,31, а сравнение предыдущей и последующей ве0 личин давления происходит путем противодействия управляющих полостей 27 и 28. Если в результате выдвижения или втягивания илокэ гидроцилиндра 13 каждая пред- ыду ;ая величина давления в поршневой

В полости гидроцилиндра 7, зафиксированная щгю кумулятором 30 или 31, больше соответственной последующей величины деления, т.е. сохраняется неизменным знак дифференциала и производной

0 dPnop/al 0, и на графике (фиг. 4) происходит снижение текущей величины давления к точке экстремума, то гидрораспределитель- инвертор 29 после реализации каждого шага сравнения давлений переключается

5 соответствующей управляющей полостью 27 или 28 в другое, противоположное крайнее положение. При этом происходит ин- ворсирование его проходных каналов. образованных в крайних положениях и соединенных с управляющими полостями 27

или 28, и знак перепада давления, передаваемого п управляющую полость 35 гидро- рэспределителя 32, остается неизменным. В процессе падения давления в поршневой полости гидроцилиндра 7 переключение гидрораспределителя-инвертора 29 запаздывает на один шаг по сравнению с переключением гидрораспределителя-переключателя 22 в результате того, что при подаче гидрораспределителем-переключателем 22 давления при последующем шаге, например, в управляющую полость 27, соединенную с гидроаккумулятором 30, гидрораспределитель-инвертор 29 удерживается в положении, соответствующим его управляющей полости 28, в которую от гидроэккуму- лятора 31 поступает более высокое давление, зафиксированное на предыдущем шаге переключений. Соответственно это более высокое давление подается через проходной канал гидрораспределителя-инвертора 29 в управляющую попость 35 гидрораспределителя 32 и сравнивается с текущим давлением данного шага переключений непосредственно на выходе проходного канала нейтрального среднего положения гидрораспределителя 14, подающимся в управляющую полость 36. Аналогично процесс происходит при следующем шаге подачи давления из поршневой полости запертого гидроцилиндра 7 гидрораспределителем- переключателем 22 в управляющую полость 28, соединенную с гидроаккумулятором 31, при этом в управляющую полость 35 будет передаваться более высокое давление, зафиксированное на предыдущем шаге переключений гидроэккумулятором 30. Так как давление в поршневой полости гидроцилиндра 7 в данном случае падает, то усилие, развиваемое управляющей полостью 35 на каждом шаге переключений, превышает усилие управляющей полости 36, и гидрораспределитель 32 постоянно находится в положении, соответствующем соединению поршневой полости гидроцилиндра 13 с напорной магистралью 15, т.е. соответствующем выдвижению штока гидроцилиндра 13 и увеличению смещения I ротора 4 относительно центра фрезерного питателя 1. Давление в управляющей полости 35 на каждом шаге переключения превышает давление в управляющей полости 36 на величину, большую, чем потери давления на участке от гидрораспределителя 14 до управляющей полости 35.

Когда система приближается к равновесному состоянию, т.е. dPnop 0 и dPnop/dl - 0 (точка экстремума на графике фиг. 4), то давление в управляющих полостях 27 и 28 при каждом последующем шаге переключений уравновешивается, гидрораспределитель-инвертор 29 автоматически устанавливается в среднее нейтральное положение с запертыми каналами, и гидроцилиндр 13 прекращает перемещение рамы 11, установив лопастной ротор 4 в оптимальном положении. При этом фактическая зона забрасывания снега фрезерным питателем

0 1 в лопастной ротор 4 совмещается по горизонтали с оптимально по величине энергоемкости привода этсг. ротора зоной.

Пока сохраняется оптимальное положение ротора 4, гидрораспределитель-инвер5 тор 29 остается неподвижным в среднем нейтральном положении с запертыми каналами, а гидрораспределитель-переключатель 22 продолжает работать в режиме переключения, осуществляя тем самым по0 стоянный контроль за состоянием системы управления. Если в начальный момент автоматического регулирования при большой величине дифференциала dPnop незначительная часть жидкости из поршневой поло5 сти гидроцилиндра 7 уходит на зарядку гидроаккумуляторов 30 и 31, что приводит к некоторому уменьшению по сравнению с установленным ручным включением гидрораспределителя 14 угла выброса снега отно0 сительно горизонта, то по мере уменьшения дифференциала давления dPnop снижается момент сил трения снега о неподвижный кох 5, соответственно падает абсолютная величина давления Рпор и степень зарядки

5 гидроаккумуляторов 30 и 31, и угол выброса снега относительно горизонта быстро восстанавливается практически до первоначально заданной величины. Уменьшение угла выброса снега зависит от соотношений

0 обьема поршневой полости гидроцилиндра 7 в его рабочем положении и рабочих объемов зарядки гидроаккумуляторов 30 и 31, а также от соотношения рабочего давления в поршневой полости запертого гидроцилин5 дра 7 и противодавления предварительной зарядки газовой фазой гидроаккумуляторов 30 и 31 и на практике может составлять не более 5%. Аналогично в режиме переключений, когда давление в одном из гидроакку0 муляторов 30 и 31 при каждом последующем шаге становится меньше, чем при предыдущем шаге переключения, то сначала соответствующий гидроаккумулятор отдает часть давления в поршневую полость гидро5 цилиндра 7 до выравнивания давлений в этом гидроаккумуляторе и поршневой полости, и только затем в результате уменьшения давления по сравнению с предыдущим шагом происходит переключение управляющей полостью 27 или 28 гидрораспределителя-инвертора 29 в противоположное крайнее положение.

При изменении условий (К - вия со снегом рабочего органа снегоочисти теля, например скорости движения маши ны, толщины снежного покрова, обьеммой массы или углов внутреннего и внешнего трения снега фактическая зона забрасывания снега фрезерным питателем 1 в лопастной ротор 4 вновь смещается относительно оптимальной зоны, т.е. значение давления Рпор уходит от минимальной величины по кривой графика фиг. 4. Такое же смещение может произойти еще на стадии автоматического поиска минимума давления Рпор и оптимального смещения I0pt. Если при этом знак дифференциала и производной dPnop/dl 0, то система управления продолжает свою работу в указанном режиме. Если при этом величина давления переходит на противоположную ветвь графика фиг 4 и имеем знак дифференциала и производной dPnop/dl 0, т.е. при сохранении направления выдвижения штока гидроцилиндра 13 дисбаланс системы управления увеличивается и давление Рпор возрастает, то и величина давления на каждом последующей шаге сравнения гидрораспределителем-инвертором 29 становится больше, «ом на предыдущем шаге. В результате этого происходит синхронное переключение гидрораспределителя-переключателя 22 и гидрораспределителя-инвертора 29. Например, при подаче давления гидрораспределителем-переключателем 22 в управляющую полость 27 и соединенный с ней гидроаккумулятор 30 это давление становится больше, чем зафиксированное на предыдущем шаге гидроаккумулятором 3 i, и гидоо- распределитель-инвертор переключается управляющей полостью 27 в соответствующее ее крайнее положение, в котором давление из гидроаккумулятора 30 передается через проходной канал в управляющую полость 35 гидрораспределителя 32. Поскольку подача давления из поршневой полости запертого гидроцилиндра 7 в управляющие полости 35 и 36 происходит в данном случае синхронно, а в результате падения давления на участке гидрораспределителя 14 до управляющей полости 35 (через гидрораспределители 22 и 29) давление в управляющей полости 36 больше, чем в управляющей полости 35, то гидрораспределитель 32 автоматически переключается в другое положение с перекрестными проходными каналами, штоковая полость гидроцилиндра 13 соединяется с напорной магистралью 15, его поршневая полость соединяется со сливной магистралью 16, и происходит втягивание штока гидроцигинд) 13 до д,.-, жения оптимального смещения lopt рок pa f i-льчо ,оитрл Фре-ерного питате- /,ч ч ми «им,, .пыюния о поршневой по Ъ лог in ., i гидроцилиндра 7. При по„тедую:ц( idiax переключения дайте мня гидрс а ределителем-перрключате- лем 22, например в управляющую полость 28 и гидроак-кум лятор 31 давление в управ0 ляющей полос г 35 изменяется синхронно с давлением ь ... являющей полости 36. При переходе исгителя в транспортное положение гиг -мз .ЭРтематического управления может г ль отключена при пэмощи

5 вентиля 37.

Ф о р м у / а изобретения 1. Рабочий орган роторного снегоочистителя, содержащий фрезерный питатель с центральным окном в корпусе с тыльной

0 стороны которого смонтирован с возможно г.ью вращечия лопастной ротор, охваченный поворотным кожухом с выбросным патрубком, и соединенный с кожухом гидроцилиндр поворота, связэнный посредством

5 гидоораспределителя с напорной и сливной магистралями, отличающийся тем. что, о целью повышения эффективности путем автоматической оптимальной установки лопастного ротора со смещением относитель0 ко цонтра фрезерного питнтеля до установки минимального действующего на кожух роторз поворотного момента от сил трения снега, кохух оотору и гидроцилиндр поворота смонтированы с возможностью

Ь перемещения относительно корпуса вдоль оси фрезерного питателя при помощи дополнительного гидроцилиндра, который посредством устройства автоматического управления связан с одной из полостей гид0 роцилиндра поворота через проходной канал образованный в нейтральном положении указанного гидрорэспредепите- ля

2 Рабочий орган по п. 1, о т л и ч а ю5 щ и и с я тем, что устройство автоматического управления дополни ельным гидроци- линцром включает в себя двухпозиционный гидроуправляемый гидрорас предел и гель- переключатель, управляющие полости кото0 рого соединены с гидроаккумулятсрами, а проходные каналы - с напорной и сливной магистралями и через который одна из полостей гидроцилиндра поворота кожуха соединена со связанными с другими гидро5 аккумуляторами управляющими полостями гидроуправляемого трехпозиционного гидрораспределителя-инвертора с нейтральным средним положением, через проходные каналы которого его управляющие полости связаны с одной управляющей полостью дополнительного гидроуправляемого двухпоэиционного гидрораспределителя, через проходные каналы которого и проходные каналы гидрораспределителя-инвертора полости дополнительного гидроцилиндра соединены с напорной и сливной магистралями, причем другая управляющая полость дополнительного двухпозиционного гидрораспределителя соединена с указанной полостью гидроцилиндра поворота кожуха.

А

г/////////////// ///////.

фиг.1

0

5

0

5

посредством которых его управляющие полости соединены с напорной и сливной магистралями, и дополнительный проходной канал, посредством которого полость гидроцилиндра поворота кожуха соединена с одной из управляющих полостей гидрораспределителя-инвертора, причем каждая из управляющих полостей гидрораспределителя-переключателя соединена с напорной магистралью через проходной канал гидрораспределителя-инвертора.

12

iKrH/V tJ |

, f -,IT

v /x, J Л- I/J l ,4 .. Л

/

Ч