УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ЦЕНТРА ДАВЛЕНИЯ И ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ГУСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ С РАБОЧИМ ОБОРУДОВАНИЕМ

Устройство относится к транспортному машиностроению и конкретно к бульдозерным агрегатам, к гусеничным машинам, предназначенным для работы прицепными и навесными устройствами с оснащением рабочим оборудованием: и/или орудиями; а также к транспортно-тяговым средствам двойного назначения.
Известно, что при работе бульдозерного агрегата с гидравлическим приводом для обеспечения внедрения режущей кромки отвала в разрабатываемый грунт (в начале рабочего элемента цикла) штоки гидроцилиндров привода отвала бульдозера максимально выдвинуты из корпуса, благодаря чему передняя часть трактора «вывешивается» на бульдозере, при этом центр давления смещается назад. В результате этого уменьшается величина нормальной составляющей заглубляющей силы на режущей кромке отвала. Далее, после набора призмы волочения на отвал бульдозера, осуществляется ее транспортировка к месту отсыпки (в частности, на кавальер). В этой фазе рабочего элемента цикла для предотвращения самозаглубления бульдозера в грунт (с возможной остановкой бульдозерного агрегета и/или потерей части набранного на отвал грунта) оператор периодически включает гидропривод управления рабочим органом на выглубление отвала, что сопровождается смещением центра давления и центра тяжести бульдозерного агрегата вперед, создавая повышенную нагрузку на передние опорные элементы ходового аппарата и несущих частей трактора. Отмеченные явления снижают эффективность использования бульдозерных агрегатов, а также надежность и долговечность их узлов и элементов. (Гинзбург Ю.В. и др. Промышленные тракторы. - М.: Машиностроение, 1986. - с. 85-88; Бердов Е.И. Повышение эффективности использования гусеничного сельскохозяйственного трактора путем выбора рационального положения центра давления при агрегатировании бульдозерным оборудованием. - Диссерт. канд. техн. наук. - Челябинск, 2000. - с. 57-66, 74-81).
Известно устройство для регулирования положения центра давления и/или центра тяжести наземного транспортного средства, содержащее, по крайней мере, один резервуар для размещения в нем жидкой среды с несколькими отсеками в передней и задней частях резервуара, а также один или несколько насосов для перекачивания жидкой среды между отсеками резервуара. (RU 109086 U1, МПК В62Д 49/08, опубл. 10.10.11).
Недостатками данного устройства являются:
- низкая эффективность из-за малого удельного веса реально применяемой жидкой среды и отбора мощности двигателя транспортного средства на привод насосов для перекачки жидкой среды;
- недостаточная управляемость из-за реально невысокой скорости перекачки жидкой среды;
- необходимость оснащения транспортного средства дополнительными органами управления насосами, требующими внимания оператора в процессе выполнения заданного технологического процесса.
В качестве прототипа выбрано известное устройство для регулирования положения центра давления гусеничного трактора по пат. RU 2000235 С, МПК В62Д 49/08, опубл. 07.09.1993. Известное устройство содержит балластный груз, выполненный из двух частей и установленный на тракторе, с возможностью перемещения параллельно его продольной оси и фиксацией в заданных положениях, а также механизм перемещения балластного груза.
Недостатками известного устройства являются:
- низкая эффективность вследствие недостаточной скорости перемещения балластного груза с помощью механических систем;
- управление механизмом перемещения балластного груза отвлекает оператора от выполнения основного технологического процесса;
- сложность конструкции и ее обслуживания вследствие необходимости регулирования и смазки трущихся механических частей устройства.
Задачей настоящей полезной модели является устранение указанных недостатков.
Технический результат достигают за счет того, что устройство для регулирования положения центра давления и/или центра тяжести гусеничной машины с рабочим оборудованием содержит балластный груз, установленный на машине с возможностью его перемещения, но, в отличие от прототипа, в качестве балластного груза используют стальные шарики, размещенные внутри, по крайней мере, одного тонкостенного контейнера изогнутой вдоль его продольной оси формы прямоугольного, квадратного или круглого сечения, расположенного над гусеницей машины вдоль ее продольной оси симметрии; контейнер соединен с противоположных сторон при помощи двух шарниров с кронштейном, закрепленным на остове машины, а перемещение контейнера с возможностью его качания вокруг поперечной оси осуществляют в пределах, заданных установленным на остове машины ограничителем, с помощью тяги, верхний конец которой шарнирно связан с боковой стороной контейнера, а нижний - шарнирно связан с остовом или толкающим брусом рабочего оборудования гусеничной машины.
Кроме того, в контейнере расположены металлические шарики в сочетании с минеральными маслами.
В результате использования полезной модели на практике достигают следующее:
- повышается эффективность и управляемость конструкции вследствие автоматического изменения положения центра давления и/или центра тяжести гусеничной машины с рабочим оборудованием в зависимости от выполняемой фазы рабочего элемента цикла;
- не требуется установка механизмов отбора мощности двигателя трактора;
- упрощается конструкция устройства и ее обслуживание вследствие исключения необходимости регулирования и смазки механических частей устройства;
- повышается производительность агрегата вследствие обеспечения оптимального положения центра давления и/или центра тяжести;
- повышается надежность и долговечность ходовых и несущих частей трактора вследствие уменьшения нагрузок при наборе и транспортировке грунта.
Отличительные существенные признаки полезной модели, а именно: стальные шарики, размещенные внутри, по крайней мере, одного тонкостенного контейнера изогнутой вдоль его продольной оси формы, прямоугольного, квадратного или круглого сечения, расположенного над гусеницей машины вдоль ее продольной оси симметрии; контейнер соединен с противоположных сторон при помощи двух шарниров с кронштейном, закрепленным на остове машины, а перемещение контейнера с возможностью его качания вокруг поперечной оси осуществляют в пределах, заданных установленным на остове машины ограничителем, с помощью тяги, верхний конец которой шарнирно связан с боковой стороной контейнера, а нижний - шарнирно связан с остовом или толкающим брусом рабочего оборудования гусеничной машины, обладают новизной и направлены для достижения технического результата.
На фиг. 1, 2 и 3 изображена схема полезной модели, установленной на гусеничном тракторе с рабочим оборудованием (бульдозер).
Устройство для изменения положения центра давления и/или центра тяжести гусеничной машины 1 (фиг. 1, 2) с рабочим оборудованием состоит из перемещаемого балластного груза, в качестве которого используются стальные шарики 11, размещенные внутри, по крайней мере, одного удлиненного тонкостенного контейнера 2 изогнутой вдоль его продольной оси формы прямоугольного, квадратного или круглого сечения. Контейнер 2 соединен при помощи двух шарниров 12 в средней части посредством кронштейна 3 с остовом машины, с возможностью качания вокруг оси кронштейна 3 в определенных пределах, заданных ограничителем 4. Ограничитель 4 установлен на остове машины и ограничивает пределы качания и самопересыпания шариков 11 под воздействием силы тяжести из средней части контейнера 2 в переднюю или заднюю части в зависимости от положения толкающего бруса 6 рабочего оборудования или остова машины 1 относительно опорной поверхности. Для этого к боковой стороне контейнера 2 шарнирно крепится верхний конец тяги 5, а нижний конец - шарнирно соединен с толкающим брусом 6 рабочего оборудования. При размещении стальных шариков в двух контейнерах последние устанавливают симметрично по обоим бортам машины над гусеницами.
В исходном положении (фиг. 1), когда режущая кромка 8 бульдозерного отвала 7 гусеничной машины 1 опущена на опорную поверхность, контейнер 2 находится в положении, обеспечивающем концентрацию находящихся внутри стальных шариков 11 в его средней части, благодаря изогнутой вдоль продольной оси форме контейнера 2.
Для предотвращения коррозии и ускорения процесса пересыпания, балластный груз может представлять собой сочетание стальных шариков и различных минеральных масел (в качестве минерального масла могут использоваться различные моторные масла, например, М-4/8Д - применяемое в системе смазки двигателя).
Для каждого вида гусеничной машины общая масса металлических шариков, находящихся внутри контейнера, составляет 5-10% эксплуатационной массы агрегата, исходя из обеспечения оптимальной нагруженности и долговечности ходового аппарата машины.
Необходимые количественные и другие характеристики балластного груза в устройстве определяют путем предварительного моделирования по основным фазам рабочего элемента цикла гусеничной машины с рабочим оборудованием. Например, для бульдозерного агрегата определяют по следующим фазам (фиг. 1, 2, 3): внедрению режущей кромки 8 отвала бульдозера 7 в разрабатываемый грунт, набору призмы волочения 10 и транспортировки набранной призмы волочения грунта к месту отсыпки, исходя из условия обеспечения оптимального положения центра давления и/или центра тяжести бульдозерного агрегата.
Устройство работает следующим образом (фиг. 1, 2).
В начале рабочего элемента цикла для обеспечения внедрения режущей кромки 8 отвала бульдозера 7 в разрабатываемый грунт штоки 9 гидроцилиндров привода отвала 7 выдвинуты из корпуса на максимально возможную длину, из-за чего передняя часть трактора «вывешивается» на режущей кромке, а центр давления смещается назад, что затрудняет процесс набора грунта на бульдозерный отвал. Для ускорения этого процесса центр давления максимально смещают вперед, что достигается путем соответствующего наклона контейнера 2, осуществляемого с помощью тяги 5, нижний конец которой шарнирно связан с толкающими брусьями 6 бульдозера, а верхний конец шарнирно связан с боковой стороной контейнера; в результате контейнер 2 поворачивается вокруг оси шарнира таким образом, что размещенный в его внутренней полости балластный груз 11 (стальные шарики) пересыпается под воздействием силы тяжести в переднюю часть контейнера, смещая центр давления бульдозерного агрегата вперед в установленных пределах, заданных ограничителем 4 (фиг. 2).
После набора на отвал призмы волочения 10 грунта (фиг. 3), на фазе транспортировки, вылет штоков 7 гидроцилиндров привода отвала уменьшается, положение толкающих брусьев 6 относительно остова трактора меняется таким образом, что шарнирно соединенная с ними тяга 5 толкает переднюю часть контейнера 2 вверх, в результате контейнер поворачивается вокруг оси шарнира 3 по часовой стрелке до упора в ограничитель 4, и размещенные внутри него шарики самопересыпаются под воздействием силы тяжести в его заднюю часть, уменьшая до приемлемых значений резкое смещение центра давления вперед при выглублении отвала, предотвращая перегрузку передних опорных катков и натяжного колеса (фиг. 3).
Использование в качестве балластного груза для регулирования положения центра давления и/или центра тяжести гусеничной машины с рабочим оборудованием металлических шариков в контейнере, имеющих большой удельный вес и возможность автоматического самопересыпания внутри контейнера в требуемое местоположение, повышает эффективность работы гусеничной машины с рабочим оборудованием в целом.
Применение устройства ускоряет процесс заполнения отвала бульдозера, а также дает возможность существенно увеличить скорость транспортировки призмы волочения грунта и уменьшить потери объема перемещаемого грунта на фазе транспортировки к месту отсыпки. Кроме того, благодаря обеспечению оптимального положения центра давления и/или центра тяжести бульдозерного агрегата, повышается надежность и долговечность ходового аппарата трактора.