Рабочий орган фронтального погрузчика

Полезная модель относится к строительно-дорожным и коммунальным самоходным машинам и может использоваться в качестве рабочего органа фронтального погрузчика с челюстным ковшом для очистки дорог и других поверхностей от снега.
Одними из основных машин, используемых для очистки от снега дорог в городах, поселках, а также для расчистки площадок возле различных промышленных и гражданских объектов, являются фронтальные погрузчики. Это объясняется их высокой универсальностью, технологичностью, мобильностью, маневренностью при проведении работ и высокими показателями энергоэффективности. Основным рабочим органом фронтального погрузчика является ковш. Для выполнения снегоуборочных работ фронтальный погрузчик оснащают сменным навесным оборудованием - снежным отвалом. После схода снега отвал снимают, а фронтальный погрузчик снова оснащают ковшом или другим навесным оборудование, что позволяет эксплуатировать погрузчик без простоев круглый год. Переоборудование фронтального погрузчика достаточно трудоемкий процесс. Для повышения эффективности использования фронтальных погрузчиков и уменьшения времени на их переоборудование для выполнения снегоуборочных работ отвалы для снега устанавливают на погрузчики без снятия их основного рабочего органа - ковша.
Известен рабочий орган фронтального погрузчика для уборки снега, описанный в патенте на изобретение США №2986826, по (С1. 37-117.5), заявл. 23.06.1958 г, опубл. 06.06.1961 г., «Скребковый отвал и переходный кронштейн для фронтального ковшового погрузчика», устанавливаемый на ковш погрузчика. Согласно изобретению, фронтальный погрузчик с ковшом дополнительно оснащается прямым отвалом, который устанавливается перед его ковшом на раме, охватывающей нижнюю часть ковша. Рама с отвалом крепится к ковшу с помощью пружинных стяжек и соединительного рычага, один конец которого шарнирно соединен с рамой отвала, а другой, с верхней частью ковша.
Недостаток известной конструкции заключается в недостаточной надежности крепления навесного отвала к ковшу погрузчика, небольшой ширине захвата отвалом обрабатываемой поверхности и ограниченной возможности манипулирования отвалом.
Известен навесной отвал для уборки снега, устанавливаемый на ковш фронтального погрузчика, описанный в патенте на изобретение США №4328628 «Снегоочиститель в сборе для фронтального погрузчика», по кл. Е01Н 5/06, E02F 3/62, заявл. 06.02.1980 г., опубл. 05.11.1982 г. Отвал размещается перед ковшом погрузчика с возможностью поворота на фигурной опорной раме, состоящей из полукруглой балки жестко прикрепленной к задней стенке отвала и лопастной рамы, одним концом шарнирно соединенной с помощью консольных балок с задней частью отвала, а другим концом рама, выполненная в виде двух вилочной рамы с верхними и нижними опорными элементами, крепится к ковшу зажимами, установленными в его нижней части. Окончательное крепление отвала к ковшу обеспечивается соединительным рычагом, один конец которого шарнирно закреплен на раме отвала, другой на верхней части ковша. Поворот отвала осуществляется гидроцилиндрами через кронштейны, соединенные с центральной частью полукруглой балки отвала. Отвал может быть быстро прикреплен к ковшу самим оператором фронтального погрузчика. Оператор погрузчика, маневрируя кромкой ковша между опорными элементами вильчатой рамы, и скользя им (ковшом) вперед под ее верхними опорными элементами, слегка поднимает ковш, чтобы обеспечить наклон рамы и ее фиксацию на дне ковша зажимными элементами, установленными на ковше и на раме. Затем вручную зацепляет соединительный рычаг, закрепленный на раме, с верхней частью ковша.
Достоинство известной конструкции заключается в возможности регулирования угла захвата отвалом обрабатываемой поверхности, простоте процесса установки отвала на фронтальный погрузчик.
Недостаток известного устройства заключается в небольшой ширине захвата отвалом обрабатываемой поверхности за один проход, и, как следствие, низкой производительности фронтального погрузчика.
Известен фронтальный погрузчик Велес с навешиваемым на его ковш отвалом (изготовитель российская компания «Промышленный меридиан»), представленный в ссылке https://uralmachine.ru/product/otval-na-kovsh-frontalnogo-pogruzchika/, выкопировка из которой приведена в Приложении 1 к заявке.
Известный навесной отвал, устанавливается на ковш погрузчика с возможностью поворота на сварной раме коробчатой конструкции с элементами жесткости прямоугольного сечения. С помощью элементов рамы охватывающих нижнюю часть ковша и закрепленных на раме зажимов, отвал крепится к передней нижней части ковша. Верхняя часть рамы отвала с помощью цепей крепится к верхней части ковша.
Недостаток известной конструкции заключается в недостаточной надежности крепления отвала к ковшу, небольшой ширине захвата отвалом обрабатываемой поверхности.
Известно «Колесное транспортное средство с поворотным отвалом», описанное в патенте на изобретение США №3866342, по кл. E02F 3/76, E02F 3/62, заявл. 13.02.1973 г., опубл. 18.02.1975 г. Согласно изобретению, колесное транспортное средство с выдвинутым вперед погрузочным ковшом, снабжено отвалом, жестко закрепленным на своей раме, которая шарнирно соединена с U-образной опорно-поворотной рамой, соединенной разъемно с шасси транспортного средства посредством цапфового зацепления, расположенного под транспортным средством за передними колесами. U-образная рама включает в себя прямые приводные рычаги, шарнирно закрепленные на цапфе и выступающие вперед и вокруг передней части транспортного средства наружу от колес с обеспечением их максимального поворота. Отвал имеет достаточно большую длину, а для обеспечения его устойчивости и исключения опрокидывания вперед и назад, жестко присоединен сверху и снизу к пространственной раме мостовой конструкции. Фронтальный погрузчик, оснащенный навесным отвалом такой конструкции, может выполнять работы по очистке широкой полосы дороги от снега без снятия ковша. Изменение угла поворота, наклона отвала и его подъем осуществляется гидросистемой погрузчика.
Среди преимуществ данного изобретения является легкость и удобство крепления отвала к шасси транспортного средства, которое обеспечивается за счет цапфового присоединения U-образной несущей рамы к шасси транспортного средства, большая длина отвала, возможность изменения угла расположения отвала относительно дороги, позволяющие захватывать отвалом и очищать от снега большую ширину дороги, а также путем маневрирования отвалом, сдвигать снег от проезжей части по сторонам дороги.
Недостаток известной конструкции навесного отвала заключается в высокой металлоемкости, сложности и больших габаритах рамы отвала, и, соответственно, в больших габаритах транспортного средства как в рабочем, так и в транспортном положении, что затрудняет управление фронтальным погрузчиком особенно в узких местах, снижает его маневренность и производительность при проведении снегоуборочных работ.
Общий недостаток вышеперечисленных известных навесных на ковш самоходных машин отвалов заключается еще и в том, что при эксплуатации они могут быть повреждены из-за способа их монтажа и большой металлоемкости, т.к. возможны частые удары лезвий отвалов о твердую поверхность или о толкающую раму при поворотах, вызывающие их повреждение, которое требует дорогостоящего ремонта или его замены.
Рабочим органом у вышеперечисленных известных устройств является только навесной отвал, а погрузочный ковш - их основной рабочий орган, не задействован в рабочем процессе и выполняет только роль несущего и опорного элемента для навесного отвала.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому, выбранным в качестве прототипа является универсальный рабочий орган фронтального погрузчика - двухчелюстной ковш, описанный в книге А.Ф. Базанова и др. «Самоходные погрузчики», М.: Машиностроение, 1979, с. 410, на с 167-169, рис. 78, выкопировка из которой приведена в приложении №2 к заявке, содержащий две шарнирно соединенные в их верхней части челюсти, переднюю челюсть с боковыми стенками и днищем с передней режущей частью, заднюю челюсть, выполненную в виде прямого отвала с нижней режущей частью, боковинами и приваренными к его верхней части проушинами с установленной в них горизонтальной осью, и гидроцилиндры управления ковшом.
Фронтальные погрузчики, оснащенные двухчелюстным ковшом, отличаются маневренностью, небольшими габаритами, высокой производительностью и получили широкое применение на строительных площадках, объектах жилищно-коммунального хозяйства, приусадебных участках и работах по благоустройству территорий городов и других населенных пунктов. При одновременном управлении двумя челюстями фронтальный погрузчик может выполнять различные погрузочные работы. При подъеме гидроцилиндром вверх передней челюсти ковша и фиксации ее в этом положении, задняя челюсть его ковша, имеющая вид прямого отвала, используется в летнее время как грейдер (уборка мусора, разравнивание любых сыпучих материалов), а в зимнее время, как снегоуборщик для очистки поверхности дороги от снега. При уборке снега фронтальный погрузчик задней челюстью своего двухчелюстного ковша как отвалом толкает перед собой счищаемую снежную массу, а когда отвал наполняется, погрузчик, сдвигает снег на обочину, либо захватывает двухчелюстным ковшом массу сгруженного снега и загружает ее в самосвал.
Недостаток двухчелюстного ковша фронтального погрузчика при выполнении им работ по очистке дорог от снега заключается в небольшой ширине захвата отвалом его ковша очищаемой территории за один проход, невозможности сдвинуть на обочину счищаемый объем снега без маневрирования погрузчиком, что увеличивает затраты времени и расход горючего при очистке от снега широких дорог и больших площадок, и тем самым снижает его производительность.
Задачей, решаемой данной полезной моделью, является расширение функциональных возможностей рабочего органа фронтального погрузчика, повышение его производительности путем увеличения ширины захвата обрабатываемой поверхности, обеспечения возможности сдвига счищаемого снега за пределы дороги на обочину за счет установки на двухчелюстной ковш фронтального погрузчика дополнительного навесного отвала.
Поставленная задача решается тем, что рабочий орган фронтального погрузчика, включающий челюстной ковш, состоящий из двух шарнирно соединенных в их верхней части челюстей, передней челюсти с боковыми стенками и днищем с передней режущей частью, задней челюсти, выполненной в виде прямого отвала с нижней режущей частью, боковинами и приваренными к его верхней части проушинами с установленной в них горизонтальной осью, и гидроцилиндры его управления, согласно полезной модели, двухчелюстной ковш, с зафиксированной в верхнем положении передней челюстью, снабжен установленным справа под углом к рабочей плоскости прямого отвала ковша навесным отвалом, консольно смонтированным на установленной на горизонтальной оси отвала ковша с возможностью перемещения вдоль нее несущей сварной раме, состоящей из двух прямоугольного сечения с проушинами на их верхних концах и отверстиями в них для установки на оси отвала ковша вертикально и параллельно установленных опорных балок, жестко соединенных между собой поперечной балкой и
раскосом, и кронштейна, при этом отвал, выполненный в виде жесткой сварной конструкции с лобовым листом криволинейного профиля, усиленного с обратной его стороны вертикальными и горизонтальными элементами жесткости, с закрепленной на его нижней части упругой пластиной, и боковой стенкой, закрывающей его правую сторону, своей левой стороной жестко закреплен на правой опорной балке рамы, а правой жестко связан посредством кронштейна рамы с ее левой опорной балкой.
Фиксация передней челюсти двухчелюстного ковша в верхнем положении создает возможность использования задней стенки ковша в качестве прямого отвала для очистки поверхности дороги от снега.
Выполнение несущей рамы из небольшого количества простых деталей: двух опорных балок прямоугольного сечения, соединенных между собой поперечной балкой и раскосом, и кронштейна рамы, в виде сварной конструкции, позволяет создать простую по конструкции и надежную раму в качестве несущего элемента для навесного отвала, что повышает надежность и долговечность конструкции, что способствует повышению производительности рабочего органа погрузчика.
Наличие проушин с отверстиями в них на верхних концах двух вертикально установленных опорных балок несущей рамы обеспечивает возможность установки и перемещения несущей рамы на горизонтальной оси отвала ковша, и, соответственно, возможность перемещения навесного отвала относительно плоскости отвала ковша.
Установка навесного отвала справа от рабочей плоскости прямого отвала ковша, позволяет увеличить ширину захвата обрабатываемой поверхности и повысить его производительность.
Установка под углом к плоскости прямого отвала ковша навесного отвала, смонтированного консольно и жестко закрепленного своей левой стороной на правой опорной балке несущей рамы, а правой посредством кронштейна рамы на ее левой опорной балке, а также наличие справа на навесном отвале боковой стенки, препятствуют осыпанию сгребаемого снега на проезжую часть слева по ходу движения погрузчика, обеспечивают продвижение сгребаемой массы снега по навесному отвалу в сторону отвала ковша, способствуют проскальзыванию и смещению по нему сгребаемой массы снега за пределы дороги на обочину справа по ходу движения погрузчика, снижают нагрузку на нижнюю поверхность отвала ковша и создают возможность работы фронтального погрузчика без остановок, и тем самым повышают его производительность.
Возможность перемещения несущей рамы с навесным отвалом вдоль горизонтальной оси в проушинах отвала ковша, позволяет изменять (регулировать) ширину захвата «комбинированным» рабочим органом (отвалом ковша и навесным отвалом) погрузчика в зависимости от задач и условий его работы, что расширяет его функциональные возможности и повышает производительность при уборке снега.
Выполнение навесного отвала в виде жесткой сварной конструкции с лобовым листом криволинейного профиля, усиленного с обратной его стороны вертикальными и горизонтальными элементами жесткости, и боковой стенкой справа обеспечивают способность захвата отвалом большего объема снега.
Закрепление на нижней части навесного отвала упругой пластины, позволяет обеспечить плотный и эластичный контакт навесного отвала с обрабатываемой поверхностью, предотвратить износ самого отвала, что повышает его долговечность.
Таким образом, совокупность заявляемых признаков, позволяя увеличить и регулировать ширину захвата рабочим органом обрабатываемой поверхности, обеспечить сдвиг очищаемого с поверхности дороги снега за пределы дороги - на обочину, дает возможность расширить функциональные возможности рабочего органа фронтального погрузчика, повысить его производительность.
Заявляемый рабочий орган фронтального погрузчика обладает новизной, отличаясь от прототипа перечисленными выше существенными признаками, такими как:
фиксация передней челюсти двухчелюстного ковша в верхнем положении;
выполнение несущей рамы из небольшого количества простых деталей в виде простой по конструкции сварной рамы,
наличие проушин с отверстиями на верхних концах двух вертикально и параллельно установленных опорных балок прямоугольного сечения несущей рамы навесного отвала;
возможность перемещения несущей рамы с навесным отвалом вдоль горизонтальной оси в проушинах отвала ковша;
установка навесного отвала справа к рабочей плоскости прямого отвала ковша;
установка под углом к плоскости прямого отвала ковша навесного отвала, смонтированного консольно и жестко закрепленного своей левой стороной на правой опорной балке несущей рамы, а правой посредством кронштейна рамы на ее левой опорной балке, а также наличие справа на навесном отвале боковой стенки;
выполнение навесного отвала в виде жесткой сварной конструкции с лобовым листом криволинейного профиля, усиленного с обратной его стороны вертикальными и горизонтальными элементами жесткости, и боковой стенкой, закрывающей его правую сторону,
закрепление на нижней части навесного отвала упругой пластины, обеспечивающими в совокупности достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Заявляемый рабочий орган может использоваться в качестве рабочего оборудования экскаватора-погрузчика JCB 4 СХ / JCB 3СХ при очистке дорог, улиц и других поверхностей от снега, Навесной отвал предлагаемой конструкции может быть легко установлен на любую самоходную машину, имеющую прямой бульдозерный отвал с проушинами в его верхней части, поэтому соответствует критерию «промышленная применимость».
Полезная модель иллюстрируется чертежами и фотографиями, представленными фиг. 1-7:
фиг. 1 - Рабочий орган фронтального погрузчика. Отвал ковша погрузчика с навесным отвалом (передняя челюсть не показана).
фиг. 2 - Общий вид рабочего органа фронтального погрузчика, оснащенного навесным отвалом в его крайнем правом положении.
фиг. 3 - Изображение места соединения навесного отвала к опоре несущей рамы плоскими элементами жесткости с лицевой стороны лобового листа отвала. Вид А на фиг. 1.
фиг. 4 - Изображение места соединения навесного отвала к опоре несущей рамы плоскими элементами жесткости с обратной стороны лобового листа отвала. Вид Б фиг. 1.
фиг. 5 - Рабочий орган фронтального погрузчика. Вид сверху.
фиг. 6 - Рабочий орган погрузчика при среднем положении навесного отвала на отвале ковша.
фиг. 7 - Рабочий орган погрузчика при крайнем левом положении навесного отвала на отвале ковша.
Заявляемый рабочий орган погрузчика выполнен следующим образом (фиг. 1-7).
Рабочий орган погрузчика содержит двухчелюстной ковш, состоящий из передней челюсти 1 с боковыми стенками и днищем с передней режущей частью, задней челюсти, выполненной в виде прямого отвала 2 (далее отвал 2 ковша) с нижней режущей частью, боковинами и приваренными к его верхней части проушинами 3 с установленной в них горизонтальной осью 4, навесной отвал 5 и гидроцилиндры управления рабочим органом погрузчика (не показаны). Челюсти 1 и 2 ковша соединены шарнирно в их верхней части.
Навесной отвал 5 смонтирован на несущей раме 6, состоящей из двух вертикально и параллельно установленных опорных балок 7 и 8 прямоугольного сечения, соединенных между собой поперечной балкой 9 и раскосом 10. На верхних концах опорных балок 7 и 8 закреплены проушины 11, 12 с отверстиями в них для навешивания на горизонтальную ось 4 несущей рамы 6 с отвалом 5.
Навесной отвал 5 выполнен в виде жесткой сварной конструкции с лобовым листом 13 криволинейного профиля, ребрами жесткости 14 с обратной его стороны и боковой стенкой 15. На нижней части отвала 5 закреплена упругая пластина 16. Отвал 5 одной своей стороной и посредством плоских элементов 17 и 18 жесткости криволинейного профиля, соответствующего профилю сопрягаемых деталей (лобового листа 13 и опорной балки 7), закреплен на опорной балке 7 под углом 35-45 градусов к плоскости несущей рамы 6, а другой стороной посредством горизонтального кронштейна 19 соединен с опорной балкой 8. Кронштейн 19 зафиксирован относительно опоры 7 распоркой 20. Крепление навесного отвала 5 к опорной балке 7 плоскими элементами жесткости 17 и 18 со стороны лобового листа 13 и с его обратной стороны, повышает жесткость конструкции и надежность крепления отвала на несущей раме 5, что обеспечивает надежную и долговечную работу навесного отвала.
Работа фронтального погрузчика, оснащенного заявляемым рабочим органом для уборки снега, осуществляется следующим образом.
Перед началом работы горизонтальную ось 4, установленную в проушинах 3 отвала 2 ковша, снимают. Навесной отвал 5 с несущей рамой 6 устанавливают на подставке таким образом, чтобы отверстия проушин 11 и 12 опорных балок 7 и 8 навесной рамы 6 были расположены на одном уровне горизонтально. С помощью гидросистемы управления рабочим органом погрузчика переднюю челюсть 1 двухчелюстного ковша поднимают вверх и фиксируют в верхнем положении. Затем отвал 2 (заднюю челюсть) ковша подводят к навесной раме 6 и совмещают уровень расположения отверстий проушин 3 и отверстий проушин 11 и 12. Затем горизонтальную ось 4 вручную вставляют в отверстия проушин 3, 11 и 12 и фиксируют ее от осевого смещения стопорными пальцами 21. Несущую раму 6 с отвалом 5 с учетом необходимой ширины захвата рабочим органом погрузчика фиксируют в отверстиях 22 на оси 4 стопорными болтами 23 через проушины 11 и 12 в одном из 3-х ее возможных положений:
крайнее левое положение несущей рамы 6 на оси 4 отвала 2 ковша, обеспечивающее наименьшую ширину захвата рабочим органом погрузчика, соответствующую ширине отвала ковша и поперечному габариту погрузчика (2500 мм) (рис. 7);
среднее положение несущей рамы 6 на оси 4 отвала 2 ковша, обеспечивающее ширину захвата рабочим органом погрузчика - 2910 мм (рис. 6);
крайнее правое положение несущей рамы на оси отвала ковша, обеспечивающее наибольшую ширину захвата рабочим органом погрузчика - 3320 мм (рис. 1).
Перед окончательным закреплением несущей рамы 6 с навесным отвалом 5 на оси 4 отвала 2 ковша, проверяют, чтобы левой стороной навесной отвал 5 вплотную примыкал к рабочей плоскости отвала 2 ковша, а левой нижней частью опирался на его нижнюю часть 24.
Перед началом работы, водитель фронтального погрузчика со своего рабочего места в кабине посредством гидравлической системы управления рабочим органом опускает рабочий орган на обрабатываемую поверхность, после чего начинает движение транспортного средства.
Снег, счищаемый навесным отвалом 5, установленным под углом относительно отвала 2 ковша и соответственно под углом относительно направления движения погрузчика, движется по лобовому листу 13 навесного отвала 5 в сторону отвала 2 ковша, тем самым способствует проскальзыванию и смещению сгребаемой рабочим органом погрузчика массы снега за пределы дороги на обочину справа по ходу движения погрузчика. Благодаря наличию на навесном отвале 5 боковой стенки 15, осыпание снега на проезжую часть слева по ходу движения погрузчика не происходит. Водитель фронтального погрузчика при помощи гидросистемы управления рабочим органом, может перемещать рабочий орган вверх, вниз и поворачивать его под нужным углом для лучшего соприкосновения с поверхностью дороги. При очистке широких дорог от снега, водитель фронтального погрузчика после очистки одной полосы дороги, развернув погрузчик в обратном направлении, может продолжить работу по очистке другой стороны дороги, смещая счищаемую рабочим органом массу снега вправо по ходу движения погрузчика.
Для транспортных переездов конструкцией фронтального погрузчика предусмотрена фиксация рабочего органа в приподнятом и поднятом положении.
Заявляемый рабочий орган фронтального погрузчика является технически применимым, по сравнению с прототипом обладает расширенными функциональными возможностями, способствующими повышению производительности фронтального погрузчика.