БУЛЬДОЗЕР С ВЫДВИЖНЫМ ОТВАЛОМ
BULLDOZER WITH RETRACTABLE BLADE

Изобретение относится к строительно-дорожным машинам, а именно к землеройно-транспортным машинам типа бульдозеров.
Известен бульдозер с прямым неповоротным отвалом, имеющим дополнительную функцию перекоса отвала в поперечной плоскости машины. Отвал шарнирно прикреплен к толкающим брусьям и зафиксирован в вертикальной поперечной плоскости бульдозера с помощью наклонных винтовых или гидравлических упоров (подкосов). От произвольных смещений в горизонтальной плоскости относительно базовой машины отвал удерживается поперечной связью, жесткими горизонтальными раскосами, диагональными звеньями или другими приспособлениями. Все эти элементы, вместе с толкающими брусьями, составляют толкающую раму бульдозера. Имеются также гидроцилиндры подъема-опускания отвала (Шестопалов К.К. Строительные и дорожные машины: Учеб. пособие для высш. учеб. заведений. / К.К.Шестопалов. - М.: Изд. центр «Академия», 2008. - 32 с.).
Недостатком данной конструкции является малая накопительная способность отвала такого бульдозера при транспортировании грунта, а также невозможность поворота отвала в плане при планировочных работах.
Известен бульдозер с поворотным отвалом, опирающимся на центральный шаровой шарнир универсальной U-образной толкающей рамы (Шестопалов К.К. Строительные и дорожные машины: Учеб. пособие для высш. учеб. заведений. / К.К.Шестопалов. - М.: Изд. центр «Академия», 2008. - 33 с.). Отвал снабжен наклонными упорами (винтовыми или гидравлическими) и горизонтальными раскосами, сходящимися с каждой стороны в единый шарнир, который, в свою очередь, может крепиться к толкающей раме в трех фиксированных положениях. Этим достигается поворот отвала в плане на угол до 60° от направления движения. Бульдозер с поворотным отвалом обладает большой универсальностью в работах и может быть использован как для прямой разработки грунта, так и для укладки грунта в боковые валки при профилировании дорог, нарезке или обратной засыпке траншей. Однако его отвал из-за большой длины имеет меньшую жесткость и низкую удельную мощность, поэтому не рекомендуется для тяжелых и прочных грунтов. Кроме того, недостатком повернутого отвала бульдозера является смещение центра сопротивления разрабатываемого и транспортируемого грунта относительно продольной оси трактора, что сбивает машину с курса. Из-за этого не удается добиться непрерывного схода грунта с отвала в сторону, и работа непрерывными продольными проходами бульдозера практически неосуществима. Основную часть своего рабочего времени такие бульдозеры работают с отвалом, установленным под прямым углом к направлению движения. Несмотря на широкое использование гидропривода, текущая регулировка угла установки отвала в плане при такой конструкции может осуществляться только вручную и только в трех фиксированных положениях - крайнее правое, прямое и крайнее левое. Промежуточных углов установки отвала нет.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является бульдозер с выдвижным отвалом (RU 7113, Кл. E02F 3/76, 1998 г.). Бульдозер включает базовую машину, отвал, раму с гидроцилиндрами подъема-опускания, состоящую из жесткой основной секции, шарнирно соединенной с базовой машиной и дополнительной секции, телескопически подвижной относительно основной, шарнирно соединенной с отвалом. Между секциями рамы установлены гидроцилиндры перемещения, которые расположены симметрично относительно продольной оси машины, а их корпуса соединены с основной секцией рамы. Штоки гидроцилиндров шарнирно-рычажными многозвенниками телескопически соединены с подвижной секцией. На дополнительной секции имеются также жесткие наклонные упоры, с верхним и нижним шарнирами, удерживающими отвал в продольной плоскости машины и обеспечивающими необходимый угол резания.
Недостатками бульдозера являются наличие шарнирно-рычажных многозвенников, расположенных симметрично относительно продольной оси машины, которые сложны в устройстве, ненадежны в работе и быстро выходят из строя при больших силовых скачкообразных нагрузках и абразивной среде, характерных для работы бульдозера. К недостаткам также следует отнести и невозможность регулирования угла установки отвала в продольной плоскости машины (угла резания), весьма скромные при таком усложнении устройства технологические возможности машины, позволяющие вести только прямую разработку и транспортирование грунта как обычный бульдозер и безопасное прямое перемещение грунта в откос с помощью выдвижения отвала.
Задачей изобретения является упрощение конструкции, возможность регулирования угла установки отвала в плане в горизонтальной плоскости бульдозера и угла резания в продольной плоскости бульдозера с сохранением функции выдвижения отвала.
Техническим результатом является повышение надежности и расширение технологических возможностей бульдозера, а также повышение эффективности и качества бульдозерных работ, снижение их себестоимости и времени выполнения.
Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что в бульдозере с выдвижным отвалом, включающим базовую машину, раму с гидроцилиндрами подъема-опускания, состоящую из жесткой основной секции, шарнирно соединенной с базовой машиной и дополнительной секции, телескопически подвижной относительно основной и гидроцилиндров перемещения, отвал, соединенный с дополнительной секцией шарнирами и наклонными упорами с верхним и нижним шарнирами, согласно изобретению основная секция рамы выполнена шарнирно-сочлененной из двух неподвижных толкающих брусьев, поперечной связи и двух горизонтальных раскосов, дополнительная секция выполнена в виде двух подвижных толкающих брусьев прямолинейной формы, телескопически вставленных в неподвижные толкающие брусья основной секции, а гидроцилиндры перемещения секций расположены внутри неподвижных толкающих брусьев, при этом наклонные упоры выполнены в виде гидроцилиндров и установлены в одной вертикальной плоскости с шарнирами отвала, причем нижний шарнир наклонного упора закреплен на неподвижном толкающем брусе, а верхний - на выдвижном отвале. Кроме того, все шарниры выполнены сферическими.
Выполнение основной секции рамы, шарнирно-сочлененной из двух неподвижных толкающих брусьев, поперечной связи и двух горизонтальных раскосов, позволяет осуществлять поперечный перекос отвала относительно направления движения машины и, таким образом, вести планировку наклонных поверхностей или разработку прочных грунтов опущенным углом отвала. Вместе с тем, поперечная связь и горизонтальные раскосы исключают произвольное смещение отвала в горизонтальной плоскости.
Расположение гидроцилиндров перемещения секций внутри неподвижных толкающих брусьев позволяет сделать всю конструкцию рамы более компактной и убрать гидроцилиндры из зоны интенсивного загрязнения и износа.
Выполнение наклонных упоров в виде гидроцилиндров позволяет:
- регулировать угол резания отвала в продольной плоскости машины;
- осуществлять перекос отвала в поперечной плоскости машины для разработки прочных грунтов или планировки наклонных поверхностей. Для этого требуется удлинить или укоротить один из упоров;
- сохранять угол резания и необходимое положение отвала в продольной плоскости при его выдвижении.
Установка наклонных упоров в одной вертикальной плоскости с шарнирами крепления отвала к подвижным толкающим брусьям, крепление нижнего шарнира упора на неподвижном толкающем брусе, а верхнего - на выдвижном отвале позволит:
- расположить наклонные упоры над неподвижными толкающими брусьями и выполнить подвижные толкающие брусья простой прямолинейной формы, что, в свою очередь, дает возможность глубже убирать подвижные толкающие брусья внутрь неподвижных и размещать отвал ближе к базовой машине, исключая возникновение вредных сил и моментов при работе;
- сделать шарниры крепления отвала к подвижным толкающим брусьям и верхние шарниры наклонных упоров вертикально соосными, что дает возможность поворачивать отвал в плане (т.е. в горизонтальной плоскости).
Выполнение дополнительной секции в виде двух подвижных толкающих брусьев прямолинейной формы, телескопически вставленных в неподвижные толкающие брусья основной секции позволит:
- обеспечить прочность всей силовой конструкции рамы - подвижной и неподвижной;
- перемещать подвижные толкающие брусья независимо друг от друга (учитывая, что шарниры крепления отвала к подвижным толкающим брусьям и верхние шарниры наклонных упоров вертикально соосны), обеспечивая поворот отвала в плане (т.е. в горизонтальной плоскости) вправо-влево на любой угол от 90 до 60° от направления движения машины;
- перемещать подвижные толкающие брусья одинаково, сохраняя угол резания отвала в продольной плоскости машины с помощью гидравлических упоров или меняя его до горизонтального положения отвала. В таком случае у бульдозера появляется новая технологическая функция - перевозка грунта на горизонтальном отвале без образования призмы волочения и без нарушения опорной поверхности (снятия верхнего слоя грунта).
Выполнение шарниров сферическими позволяет поворачивать отвал в трех плоскостях относительно оси машины: - горизонтальной (в плане), продольной и поперечной.
Изобретение поясняется рисунками, где на Фиг.1 изображен вид бульдозера с выдвижным отвалом сбоку; на Фиг.2 - вид сверху (в плане); на Фиг.3 - отвал, повернутый в горизонтальной плоскости бульдозера влево; на Фиг.4 - отвал, повернутый в продольной плоскости бульдозера в горизонтальное положение.
Бульдозер с выдвижным отвалом содержит базовую машину 1, отвал 2, основную секцию рамы, в виде двух неподвижных толкающих брусьев 3, шарнирно-сочлененных с поперечной связью 4 и двумя горизонтальными раскосами 5. Основная секция рамы шарнирно соединена с базовой машиной 1 и имеет гидроцилиндры 6 подъема-опускания. Дополнительная секция рамы выполнена в виде двух подвижных толкающих брусьев 7, имеющих прямолинейную форму и телескопически вставленных в неподвижные толкающие брусья 3. Также внутри неподвижных толкающих брусьев 3 закреплены гидроцилиндры 8 перемещения, позволяющие плавно выдвигать или убирать подвижные брусья 7. В продольной плоскости машины отвал 2 фиксируют два наклонных упора 9, выполненных в виде гидроцилиндров. Гарантированный зазор при телескопическом выдвижении толкающих брусьев 7 обеспечивают направляющие 10 и 11, смонтированные на неподвижных 3 и подвижных толкающих брусьях 7 соответственно, установленных в одной вертикальной плоскости с шарнирами 12 крепления отвала 2 к подвижным толкающим брусьям 7. Все шарниры выполнены сферическими, причем нижний шарнир 13 упора 9 закреплен на неподвижном толкающем брусе 3, а верхний шарнир 14 упора 9 - на выдвижном отвале 2.
Работает бульдозер с выдвижным отвалом следующим образом.
При разработке прочных грунтов отвал 2 максимально придвинут к базовой машине 1, соответственно подвижные толкающие брусья 7 полностью телескопически вставлены в неподвижные 3, штоки гидроцилиндров 8 перемещения полностью убраны и штоки гидроцилиндров наклонных упоров 9 также полностью убраны. В таком положении прочность всей конструкции максимальная, но при этом сохраняется возможность перекоса отвала 2 в поперечной плоскости для разработки грунта нижним углом отвала 2. Это возможно сделать, удлинив один из упоров 9, за счет того, что сферические шарниры 13 и 14 крепления отвала 2, наклонных упоров 9, поперечной связи 4 и раскосов 5 допускают поворот этих элементов в трех плоскостях.
При планировочных работах и засыпке траншей продольными ходами бульдозера можно повернуть отвал 2 в плане (в горизонтальной плоскости бульдозера), на любой угол от 90 до 60º в любую сторону от продольной оси машины, выдвинув один из подвижных толкающих брусьев 7 с помощью гидроцилиндров 8 перемещения и удлинив соответствующий упор 9.
Если же есть необходимость засыпки ям без повреждения окружающей поверхности грунта (без снятия верхнего слоя грунта), то можно подвезти грунт из отдельного штабеля на горизонтально установленном отвале 2 бульдозера. Горизонтальное положение в продольной плоскости базовой машины 1 отвал 2 принимает при полностью выдвинутых подвижных толкающих брусьях 7 и при минимальной длине гидроцилиндров упоров 9.
Изобретение расширяет технологические возможности бульдозера за счет дистанционного (из кабины) управления отвалом в трех плоскостях относительно оси машины: - горизонтальной (в плане), продольной и поперечной, а также появления дополнительной функции транспортирования грунта на горизонтально установленном отвале без снятия верхнего слоя грунта и без образования призмы волочения. В настоящее время изобретение находится на стадии технического предложения.