РАБОЧИЙ ОРГАН БУЛЬДОЗЕРА

Полезная модель относится к области землеройной техники и предназначена для выполнения подготовительных, землеройно-транспортных и планировочных работ.
Известен полусферический отвал землеройной машины (патент №1472578, класс МПК E02F 3/76, от 15.04.1989 г. Бюл. №14). Полусферический отвал землеройной машины включает центральную часть и жестко соединенные с ней боковые секции (БС) с криволинейными рабочими поверхностями и закрепленными на секциях ножами с общей режущей кромкой. Образующие рабочих поверхностей БС расположены наклонно, а радиусы кривизны (РК) боковых секции и центральной секции разновелики. За счет уменьшающегося РК по длине секции формируется уплотненная стружка грунта по краям отвала, что препятствует просыпанию призмы в боковые валики.
Однако данный рабочий орган обладает следующими недостатками:
- низкие планировочные характеристики рабочего органа;
- затруднено внедрение в грунт при работе в прочных грунтах;
- при транспортировании призмы волочения потери грунта в боковые валики полностью не исключаются;
- при транспортировании разработанного грунта требуется большая сила тяги базовой машины из-за возникающего сопротивления движению призмы волочения по грунтовому основанию.
Известно также техническое решение (патент №32795, класс МПК 7 E02F 3/76 от 27.09.2003 г. Бюл. №27). Для увеличения объема транспортируемого грунта и снижения затрат энергии на его перемещение часть призмы волочения заполняется в ковш. Данный рабочий орган бульдозера включает основной отвал с режущим ножом и, связанный шарнирно с верхней частью основного отвала дополнительный отвал с ковшом, то-есть с боковыми стенками и днищем с режущим ножом, а также соединенные шарнирно с дополнительным отвалом штоками гидроцилиндры управления, которые другим концом закреплены шарнирно на основном отвале.
Приведенный рабочий орган бульдозера работает следующим образом. Перед началом работы основным отвалом, - дополнительный отвал с ковшом предварительно поворачивается вверх с помощью гидроцилиндров. После набора призмы грунта основным отвалом, дополнительный отвал опускается. При этом режущая часть днища дополнительного отвала придвигает набранную призму грунта к основному отвалу, и грунт перемещается на днище. Затем нож основного отвала выглубляется, а нож дополнительного отвала заглубляется, и дальнейшее резание грунта производится ножом дополнительного отвала.
Недостатками указанного рабочего органа бульдозера, являются:
- большая металлоемкость конструкции, поскольку данная конструктивная схема требует наличия двух отвальных поверхностей, каждая из которых оборудована ножевыми системами;
- затруднено управление рабочим органом, поскольку для своевременного опускания дополнительного отвала требуется контролировать объем призмы волочения перед основным отвалом. При недостаточном объеме призмы волочения грунт не заполняет весь объем ковша, а когда призма волочения превышает вместимость ковша, грунт сжимается смыкаемыми поверхностями ковша, в результате чего возникают большие усилия опускания дополнительного отвала. При этом управление осуществляется при ограниченном обзоре;
- при непрерывной работе бульдозера, остается не срезанный участок грунта, так как при опускании дополнительного отвала с ковшом происходит выглубление ножа основного отвала и заглубление ножа дополнительного отвала, в результате чего между ними остается не срезанный участок
грунта. Для удаления оставшегося грунта требуется остановка машины, движение задним ходом и установка ножа дополнительно отвала в место, где был выглублен нож основного отвала.
Наиболее близким техническим решением является (патент KG №1140, класс МПК E02F 3/76 от 31.03.2009 г.). Данный рабочий орган включает отвал и ковш, размещенный сзади отвала, при этом на нижней части ковша расположен режущий нож, а верхняя часть ковша шарнирно соединена с верхней частью отвала и снабжена механизмом поворота отвала вокруг оси шарнира, который дополнен механизмом фиксирования угла поворота отвала.
Рабочий орган, выбранный в качестве прототипа, работает следующим образом. В режиме бульдозера отвал полностью перекрывает переднюю часть ковша. Бульдозер выполняет работы по расчистке завалов. При работе в режиме погрузчика отвал поворачивается по часовой стрелке вокруг шарнирного соединения его верхней части с верхней частью ковша. Благодаря этому передняя часть ковша открывается полностью и отвал занимает положение на верхней части ковша, плотно к ней прилегая, и фиксируется в этом положении с помощью механизма фиксирования. Рабочий орган в виде ковша готов к выполнению работы по набору, транспортировке и выгрузке грунта.
Недостатком рабочего органа, выбранного в качестве прототипа, является низкая эффективность применения конструкции для бульдозерных работ (резания и перемещения грунта, а также планировочных работ) в конфигурации с открытой заслонкой:
- в верхней части ковша отсутствует козырек отклоняющий поток грунта, поднимающийся вверх в процессе резания, вперед по ходу движения машины, формирующий таким образом призму волочения перед ковшом и препятствующий пересыпанию грунта за рабочий орган при отсутствии отвальной поверхности перед ковшом. Угол наклона отклоняющей
грунтовый поток поверхности известен в технической литературе как угол опрокидывания (Дорожные машины. Часть 1. Машины для земляных работ: учебник / Т.В. Алексеева [и др.]. - М.: Машиностроение, 1972. - 504 с);
- конструкция не позволяет осуществить принудительную разгрузку ковша и регулирование его вместимости, что востребовано при выполнении планировочных работ, а именно при подсыпке низинных мест материалом, запасенным в ковше с одновременным разравниванием с помощью ножевой системы. При этом важным является осуществление разгрузки ковша без отклонения ножевой системы от заданного положения;
- перевод рабочего оборудования из бульдозерного режима в режим погрузчика при набранной призме волочения крайне затруднителен, так как перевод осуществляется поворотом заслонки вперед по ходу движения машины, при этом призма волочения оказывает значительное давление на лобовую поверхность отвала, а при запрокидывании отвала на тыльную сторону ковша часть грунта неизбежно пересыпается через ковш назад, засыпая элементы крепления рабочего органа.
Целью разработки предлагаемой полезной модели является улучшение эксплуатационных характеристик машины, за счет исключения недостатков прототипа.
Данный технический результат достигается тем, что рабочий орган бульдозера, включающий ковш с ножевой системой, оснащенный шарнирно установленной в передней части поворотной заслонкой, имеющей форму лобовой поверхности отвала, и гидроцилиндры управления заслонкой, отличается тем, что в верхней части ковша жестко закреплен козырек, причем заслонка в закрытом положении совместно с ножевой системой и козырьком составляют отвальную поверхность, при этом ширина заслонки равна ширине ковша по внутренним поверхностям боковых стенок, а днище ковша имеет форму повторяющую очертание траектории поворота нижней части заслонки.
Предлагаемая конструкция позволяет работать с закрытой заслонкой подобно бульдозерному оборудованию с прямым неповоротным отвалом, набирать грунт в ковш и одновременно формировать призму волочения перед рабочим органом при работе с открытой заслонкой.
Полезная модель поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми чертежами, где на фигуре 1 изображен предлагаемый рабочий орган бульдозера (а. Вид сбоку; б. Вид сзади; в. Вид сверху), на фигуре 2 - процесс формирования призмы грунта (а. Работа с закрытой заслонкой; б. Процесс заполнения ковша грунтом; в. Работа с открытой заслонкой), на фигуре 3 - процесс выгрузки призмы грунта (а. Начало процесса выгрузки; б. Выгрузка грунта из ковша; в. Окончание процесса выгрузки).
Предлагаемый рабочий орган бульдозера включает ковш с открытым верхом, состоящий из боковых стенок 1 и криволинейного днища 2, имеющий ножевую систему 3, козырек 4 и кронштейны 5, опоясывающие ковш для придания ему большей прочности, к которым крепятся гидроцилиндры управления, подкосы и толкающие брусья базовой машины (фиг. 1).
Внутри ковша шарнирно установлена поворотная заслонка 6, имеющая форму части лобовой поверхности отвала, которая крепится с помощью шарниров 7 к боковым стенкам 1. Причем заслонка 6 в закрытом положении совместно с ножевой системой 3 и козырьком 4 составляют отвальную поверхность, а в поднятом положении заслонка 6 перекрывает открытый верх ковша. При этом ширина заслонки 6 равняется ширине ковша по внутренним поверхностям боковых стенок 1, а днище 2 ковша имеет форму, повторяющую очертание траектории движения нижней части поворачивающейся заслонки 6.
Заслонка 6 имеет гидроцилиндры управления 8, один конец которых шарнирно закреплен в верхней части ковша 1, а другой его конец шарнирно закреплен на нижней части заслонки 6.
Предлагаемая конструкция работает следующим образом. При разработке прочных грунтов, без необходимости формирования большой призмы перемещения грунта, а также при планировке местности, рабочий процесс может осуществляться с закрытой заслонкой 6 (фиг. 2а).
Для срезания стружки грунта и набора призмы волочения рабочий орган опускается, заглубляя ножевую систему 3 ковша. При этом рабочий процесс ни чем не отличается от работы бульдозера с обычным прямым неповоротным отвалом. При закрытой заслонке 6 призма разработанного грунта формируется только перед отвальной поверхностью, составленной ножевой системой 3, заслонкой 6 и козырьком 4, заполнение ковша грунтом не происходит.
При необходимости транспортировать большой объем грунта, работа производится с открытой заслонкой 6 (фиг. 2б). Поворот заслонки 6 осуществляется с помощью гидроцилиндров управления 8. Для снижения металлоемкости конструкции и улучшения обзорности положения заслонки 6, ковш может быть выполнен с открытым верхом, который перекрывается, установленной в открытом положении заслонкой 6, исполняя роль крышки и препятствуя пересыпанию срезанного грунта через открытый верх ковша.
Формирование призмы грунта осуществляется следующим образом. В процессе движения бульдозера ножевая система 3 ковша заглубляется, срезая стружку грунта и, так как заслонка 6 открыта, грунт продвигается внутрь ковша и заполняет его объем. Одновременно с заполнением ковша, формируется призма волочения грунта перед рабочим органом, и затем весь грунт транспортируется на отведенный участок (фиг. 2в). При этом процесс заполнения ковша и формирование призмы волочения происходит непрерывно без остановки базовой машины. Снижение сил сопротивления при транспортировке грунта происходит за счет перемещения части грунта в ковше без трения по грунтовому основанию. Перемещение грунта в ковше происходит без потерь грунта в боковые валики, что увеличивает
производительность и дальность транспортирования. Наличие в верхней части ковша козырька, способствует формированию призмы волочения.
При разгрузке, машина останавливается и продолжает дальнейшее движение задним ходом (фиг. 3а), при этом заслонка 6 закрывается и выталкивает оставшуюся часть объема грунта из ковша (фиг. 3б). Ширина заслонки 6, равная ширине ковша по внутренним поверхностям боковых стенок 1, а также форма днища 2 ковша, повторяющая очертание траектории движения нижней части поворачивающейся заслонки 6, способствует принудительной очистке ковша. На этом процесс выгрузки призмы грунта завершается (фиг. 3в).
При производстве планировочных работ происходит сглаживание неровностей, то есть срезание выступов и подсыпка низинных мест, для чего требуется достаточный объем призмы волочения, который обеспечивается набором дополнительного грунта в ковш рабочего органа бульдозера и при необходимости выгружается с помощью заслонки 6 и гидроцилиндров управления 8.