САМОХОДНЫЙ КОЛЕСОСЪЁМНИК

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно, к самоходным колесосъемникам предназначенным для замены колес на тяжелой карьерной технике, в том числе на карьерных самосвалах.
Широко известны самоходные колесосъемники, предназначенные для замены колес на тяжелой карьерной технике, в том числе на карьерных самосвалах, в частности известны модели колесосъемников:, СКС-5, 31-13, 31-67 (https://studbooks.net/2454438/tehnika/kolesosemniki_proizvodstva_germanii). В качестве самоходной машины для указанных выше колесосъемников используются вилочные погрузчики. Указанные выше модели колесосъемников отличаются между собой грузоподъемностью, максимальным диаметром раскрытия захвата колеса, максимальной высотой подъема колеса. Колесосъемное оборудование состоит из механизма захвата колеса с функцией поворота колеса вокруг поперечной оси, механизма поворота колеса вокруг продольной оси, каретки бокового смещения колеса в горизонтальной плоскости. Каретка бокового смещения колесосъемного оборудования устанавливается на мачту вилочного погрузчика, которая оборудована механизмом подъема и обеспечивает подъем транспортируемого колеса в вертикальной плоскости. Механизм захвата колеса состоит из траверсы механизма захвата, закрепленной на оси горизонтального шарнира механизма поворота колеса вокруг продольной оси, с траверсой механизма захвата соединены два рычага механизма захвата, каждый рычаг является двухколенным, первое колено состоит из двух параллельно расположенных балок первого колена, соединенных одним концом, через шарниры, с траверсой механизма захвата, вторым концом, через шарниры, с балкой второго колена рычага механизма захвата, на конце которой, перпендикулярно балке второго колена, установлен горизонтальный шарнир, на оси которого установлена тарелка захвата колеса, двух гидроцилиндров поворота тарелки захвата колеса, соединенных одним, через шарнир, с тарелкой захвата колеса, вторым концом, через шарнир, с балкой второго колена рычага механизма захвата, двух гидроцилиндров сжатия рычага механизма захвата, соединенных одним концом, через шарнир, с траверсой механизма захвата, вторым концом, через шарнир, с одной из двух параллельных балок первого колена рычага механизма захвата. Поворот тарелки захвата колеса вокруг горизонтального шарнира осуществляется гидроцилиндром поворота тарелки. Сжатие и раскрытие рычагов механизма захвата колеса осуществляется гидроцилиндрами сжатия рычагов. Конструкция рычага, описанная выше, обеспечивает взаимное параллельное положение тарелок захвата независимо от положения рычагов. Механизма поворота колеса вокруг продольной оси состоит из горизонтального шарнира, на оси которого установлена траверса механизма захвата колеса, внешняя труба горизонтального шарнира установлена на подвижной плите каретки бокового смещения. Поворот колеса осуществляется поворотом оси горизонтального шарнира относительно внешней трубы горизонтального шарнира, гидроцилиндром поворота траверсы, соединенным одним концом, через шарнир, с траверсой механизма захвата, вторым концом, через шарнир, с внешней трубой горизонтального шарнира механизма поворота колеса вокруг продольной оси. Перемещение колеса в горизонтальной плоскости осуществляется скольжением подвижной плиты каретки бокового смещения по неподвижной раме каретки, подвижная плита перемещается гидроцилиндром бокового смещения, соединенным одним концом, через шарнир, с подвижной плитой, вторым концом, через шарнир, с неподвижной рамой каретки. Указанные выше модели колесосъемников обеспечивают захват колеса, его снятие со ступицы и установку на ступицу за счет перемещения погрузчика, транспортирование, подъем и опускание колеса в вертикальной плоскости, поперечное смещение колеса в горизонтальной плоскости, поворот колеса вокруг продольной оси, поворот колеса вокруг поперечной оси. Данные функции обеспечивают возможность точного позиционирования колеса при установке его на ступицу и при снятии его со ступицы, поворот колеса вокруг поперечной оси позволяет изменять положение колеса, переводя его из вертикального положения в горизонтальное и наоборот, что обеспечивает возможность захвата колеса, лежащего на земле, либо в кузове транспортного средства, перевода его в вертикальное положение и установку его на ступицу, а также позволяет выполнять данные действия в обратном порядке при снятии колеса со ступицы. Общим недостатком указанных выше моделей колесосъемников является то, что механизм захвата имеет консольное расположение на оси горизонтального шарнира механизма поворота траверсы, механизм поворота установлен на подвижной плите каретки бокового смещения, которая при боковом перемещении скользит по неподвижной раме каретки, и учитывая, что центр тяжести транспортируемого колеса вынесен далеко вперед относительно данных механизмов, возникает высокий момент силы тяжести колеса, что приводит к большим контактным силам: силам реакций опор и силам трения, действующим в местах соприкосновения деталей данных механизмов, соответственно для обеспечения надежности работы, данные механизмы делаются массивными, сложными в изготовлении; большая сила трения, действующая в местах взаимного смещения деталей механизмов, приводит к преждевременному износу деталей. Массивность и крупные размеры деталей механизма поворота и каретки бокового смещения увеличивают собственную массу колесосъемного оборудования и расстояние до центра тяжести транспортируемого колеса от передней оси самоходной машины, что создает большой момент силы опрокидывания относительно передней оси самоходной машины, и требует, для обеспечения устойчивости машины, применения самоходной машины с более высокой собственной массой и более высокой грузоподъемностью.
Известен самоходный колесосъемник модели 31- 52М. В качестве самоходной машины для данной модели колесосъемника используется шасси автосамосвала БелАЗ-7522. (https://studbooks.net/2454438/tehnika/kolesosemniki_proizvodstva_germanii). Колесосъемное оборудование имеет аналогичную конструкцию с указанными выше моделями колесосъемников. Данный самоходный колесосъемник имеет аналогичными недостатки, описанные выше.
В качестве прототипа известен самоходный колесосъемник модели KG3800 (http://stdz.ru/product/item/shinnyie-manipulyatoryi). Данная модель имеет несколько модификаций, которые отличаются грузоподъемностью и максимальным диаметром колеса, которое данное оборудование способно заменить. В качестве самоходной машины используются вилочные погрузчики, телескопические погрузчики, фронтальные погрузчики. В зависимости от модификации колесосъемного оборудования модели KG3800, и соответственно максимальной грузоподъемности, в качестве самоходной машины применяются совместимые с каждой модификацией погрузчики, обеспечивающие устойчивость машины и грузоподъемность. Для модели KG3800-35 в качестве самоходной машины используются вилочные погрузчики грузоподъемностью 5 тонн, телескопические погрузчики грузоподъемностью 5 тонн, фронтальные погрузчики с эксплуатационной массой 11 тонн и более, для модели KG3800-51 в качестве самоходной машины используются вилочные погрузчики грузоподъемностью 12-14 тонн, телескопические погрузчики грузоподъемностью 10 тонн, фронтальные погрузчики с эксплуатационной массой 20 тонн и более, для модели KG3800-57 в качестве самоходной машины используются вилочные погрузчики грузоподъемностью 16 тонн, телескопические погрузчики грузоподъемностью 16 тонн, фронтальные погрузчики с эксплуатационной массой 28 тонн и более, для модели KG3800-63 в качестве самоходной машины используются вилочные погрузчики грузоподъемностью 25 тонн, телескопические погрузчики грузоподъемностью 21 тонна, фронтальные погрузчики с эксплуатационной массой 30 тонн и более. Колесосъемное оборудование состоит из механизма захвата колеса с функцией поворота колеса вокруг поперечной оси, механизма поворота колеса вокруг продольной оси, каретки бокового смещения колеса в горизонтальной плоскости. Каретка бокового смещения колесосъемного оборудования, в зависимости от вида применяемой самоходной машины, устанавливается на мачту вилочного погрузчика, стрелу телескопического погрузчика, стрелы фронтального погрузчика, которые оборудованы механизмом подъема, и обеспечивают подъем транспортируемого колеса в вертикальной плоскости. Механизм захвата колеса состоит из траверсы механизма захвата, закрепленной на оси горизонтального шарнира механизма поворота колеса вокруг продольной оси, с траверсой механизма захвата соединены два рычага механизма захвата, каждый рычаг является двухколенным, первое колено состоит из двух параллельно расположенных балок первого колена, соединенных одним концом, через шарниры, с траверсой механизма захвата, вторым концом, через шарниры, с балкой второго колена рычага механизма захвата, на конце которой, перпендикулярно балке второго колена, установлен горизонтальный шарнир, на оси которого установлена тарелка захвата колеса, двух гидроцилиндров поворота тарелки захвата колеса, соединенных одним, через шарнир, с тарелкой захвата колеса, вторым концом, через шарнир, с балкой второго колена рычага механизма захвата, двух гидроцилиндров сжатия рычага механизма захвата, соединенных одним концом, через шарнир, с траверсой механизма захвата, вторым концом, через шарнир, с одной из двух параллельных балок первого колена рычага механизма захвата. Поворот тарелки захвата колеса вокруг горизонтального шарнира осуществляется гидроцилиндром поворота тарелки. Сжатие и раскрытие рычагов механизма захвата колеса осуществляется гидроцилиндрами сжатия рычагов. Конструкция рычага, описанная выше, обеспечивает взаимное параллельное положение тарелок захвата независимо от положения рычагов. Механизма поворота колеса вокруг продольной оси состоит из горизонтального шарнира, на оси которого установлена траверса механизма захвата колеса, внешняя труба горизонтального шарнира установлена на подвижной плите каретки бокового смещения. Поворот колеса осуществляется поворотом оси горизонтального шарнира относительно внешней трубы горизонтального шарнира, гидроцилиндром поворота траверсы, соединенным одним концом, через шарнир, с траверсой механизма захвата, вторым концом, через шарнир, с внешней трубой горизонтального шарнира механизма поворота колеса вокруг продольной оси. Перемещение колеса в горизонтальной плоскости осуществляется скольжением подвижной плиты каретки бокового смещения по неподвижной раме каретки, подвижная плита перемещается гидроцилиндром бокового смещения, соединенным одним концом, через шарнир, с подвижной плитой, вторым концом, через шарнир, с неподвижной рамой каретки. Указанная в качестве прототипа модель колесосъемника обеспечивает захват колеса, его снятие со ступицы и установку на ступицу за счет перемещения погрузчика, транспортирование, подъем и опускание колеса в вертикальной плоскости, поперечное смещение колеса в горизонтальной плоскости, поворот колеса вокруг продольной оси, поворот колеса вокруг поперечной оси. Данные функции обеспечивают возможность точного позиционирования колеса при установке его на ступицу и при снятии его со ступицы, поворот колеса вокруг поперечной оси позволяет изменять положение колеса, переводя его из вертикального положения в горизонтальное и наоборот, что позволяет захватывать колесо, лежащее на земле, либо в кузове транспортного средства, переводить его в вертикальное положение и устанавливать его на ступицу, а также выполнять данные действия в обратном порядке при снятии колеса со ступицы. Недостатком прототипа является то, что механизм захвата имеет консольное расположение на оси горизонтального шарнира механизма поворота траверсы, механизм поворота установлен на подвижной плите каретки бокового смещения, которая при боковом перемещении скользит по неподвижной раме каретки, и учитывая, что центр тяжести транспортируемого колеса вынесен далеко вперед относительно данных механизмов, возникает высокий момент силы тяжести колеса, что приводит к большим контактным силам: силам реакций опор и силам трения, действующим в местах соприкосновения деталей данных механизмов, соответственно для обеспечения надежности работы, данные механизмы делаются массивными, сложными в изготовлении; большая сила трения, действующая в местах взаимного смещения деталей механизмов, приводит к преждевременному износу деталей. Массивность и крупные размеры деталей механизма поворота и каретки бокового смещения увеличивают массу оборудования и расстояние до центра тяжести колеса от передней оси самоходной машины, что создает большой момент силы опрокидывания относительно передней оси самоходной машины, и требует, для обеспечения устойчивости машины, применения самоходной машины с более высокой собственной массой и более высокой грузоподъемностью.
Задачей полезной модели является создание самоходного колесосъемника с улучшенными техническими характеристиками, повышение надежности, упрощение конструкции, снижение металлоемкости и себестоимости.
Поставленная задача решается самоходным колесосъемником, состоящим из самоходной машины, на раме которой установлено колесосъемное оборудование, состоящее из: механизма захвата колеса, который состоит из траверсы механизма захвата, двух рычагов механизма захвата, соединенных с траверсой, каждый рычаг механизма захвата является двухколенным, первое колено состоит из двух параллельно расположенных балок первого колена, соединенных одним концом, через шарниры, с траверсой механизма захвата, вторым концом, через шарниры, с балкой второго колена рычага механизма захвата, на конце которой, перпендикулярно балке второго колена, установлен горизонтальный шарнир, на оси которого установлена тарелка захвата колеса, двух гидроцилиндров поворота тарелки, соединенных одним концом, через шарнир, с тарелкой захвата колеса, вторым концом, через шарнир, с балкой второго колена рычага механизма захвата, двух гидроцилиндров сжатия рычагов механизма захвата, соединенных одним концом, через шарнир, с траверсой механизма захвата, вторым концом, через шарнир, с одной из двух параллельных балок первого колена рычага механизма захвата; стрелы подъема оборудования, соединенной, через два шарнира, с рамой самоходной машины, двух гидроцилиндров подъема стрелы, соединенных одним концом, через шарнир, с рамой самоходной машины, вторым концом, через шарнир, со стрелой, отличающимся тем, что установлена центральная продольная балка, соединенная одним концом, через шаровый шарнир, с рамой самоходной машины, вторым концом, через шаровый шарнир, с траверсой механизма захвата колеса, через шаровые шарниры центральная продольная балка соединена с двумя вертикальными тягами, которые своим вторым концом, через шаровый шарнир, соединены со стрелой подъема оборудования, между двумя вертикальными тягами установлен гидроцилиндр бокового смещения, одним концом, через шаровый шарнир, соединенный с верхней частью первой вертикальной тяги, вторым концом, через шаровый шарнир, с нижней частью второй вертикальной тяги, гидроцилиндр поворота колеса вокруг продольной горизонтальной оси, соединен одним концом, через шаровый шарнир, с центральной продольной балкой, вторым концом, через шаровый шарнир, с траверсой механизма захвата, установлены две продольные боковые балки, соединенные одним концом, через шаровый шарнир, с рамой самоходной машины, другим концом, через шаровый шарнир, с траверсой механизма захвата колеса.
Самоходный колесосъемник (фиг. 1, фиг. 2) состоит из самоходной машины 1, на раме 2 самоходной машины установлено колесосъемное оборудование, состоящее из, стрелы подъема оборудования 4, соединенной, через два шарнира, с рамой самоходной машины, двух гидроцилиндров подъема стрелы 6, соединенных одним концом, через шарнир, с рамой самоходной машины, вторым концом, через шарнир, со стрелой, центральной продольной балки 3, соединенной одним концом, через шаровый шарнир, с рамой самоходной машины, вторым концом, через шаровый шарнир, с траверсой 9 механизма захвата колеса, через шаровые шарниры центральная продольная балка соединена с двумя вертикальными тягами 7, которые своим вторым концом, через шаровый шарнир, соединены со стрелой подъема оборудования, гидроцилиндра поворота колеса вокруг продольной горизонтальной оси 8, соединенный одним концом, через шаровый шарнир, с центральной продольной балкой, вторым концом, через шаровый шарнир, с траверсой механизма захвата, двух продольных боковых балок 5, соединенные одним концом, через шаровый шарнир, с рамой самоходной машины, другим концом, через шаровый шарнир, с траверсой механизма захвата колеса, с траверсой механизма захвата соединены два рычага механизма захвата, каждый рычаг является двухколенным, первое колено состоит из двух параллельно расположенных балок первого колена 10 и 12, соединенных одним концом, через шарниры, с траверсой механизма захвата, вторым концом, через шарниры, с балкой второго колена 14 рычага механизма захвата, на конце которой, перпендикулярно балке второго колена, установлен горизонтальный шарнир, на оси которого установлена тарелка захвата колеса 15, двух гидроцилиндров поворота тарелки 13, соединенных одним концом, через шарнир, с тарелкой захвата колеса, вторым концом, через шарнир, с балкой второго колена рычага механизма захвата, двух гидроцилиндров сжатия рычагов 11 механизма захвата, соединенных одним концом, через шарнир, с траверсой механизма захвата, вторым концом, через шарнир, с одной из двух параллельных балок первого колена рычага механизма захвата, между двумя вертикальными тягами установлен гидроцилиндр бокового смещения 16 (фиг. 2), одним концом, через шарнир, соединенный с верхней частью первой вертикальной тяги, вторым концом, через шарнир, с нижней частью второй вертикальной тяги.
Принцип действия: механизм захвата колеса изменением положения своих рычагов за счет изменения положения штоков гидроцилиндров сжатия рычагов обеспечивает захват колеса тарелками захвата, при необходимости изменения положения колеса, тарелки захвата поворачиваются гидроцилиндрами поворота тарелок, что обеспечивает изменение положения колеса из горизонтального в вертикальное, либо наоборот, либо отклонение колеса на необходимый угол в пределах максимального угла поворота тарелок; стрела, установленная на раме самоходной машины, изменением положения штоков гидроцилиндров подъема стрелы, поворачивается вокруг двух шарниров, через которые она соединена с рамой самоходной машины, через две вертикальные тяги, соединенные со стрелой, через шаровые шарниры, движение передается центральной продольной тяге, которая соединена с вертикальными тягами через шаровые шарниры, далее, через шаровый шарнир, с помощью которого центральная продольная балка соединена с траверсой механизма захвата колеса, движение передается механизму захвата колеса и колесу, зажатому между тарелками захвата колеса, две боковые продольные тяги, которые соединены одним концом, через шаровый шарнир, с рамой самоходной машины, вторым концом, через шаровый шарнир, с траверсой, удерживают механизм захвата колеса и колесо от опрокидывания в продольной вертикальной плоскости, данное движение обеспечивает подъем и опускание механизма захвата колеса с колесом; гидроцилиндром поворота колеса вокруг продольной горизонтальной оси, соединенным одним концом, через шаровый шарнир, с центральной продольной балкой, вторым концом, через шаровый шарнир, с траверсой механизма захвата обеспечивается поворот механизма захвата колеса с колесом вокруг шарового шарнира соединения центральной продольной балки с траверсой механизма захвата; гидроцилиндром бокового смещения, установленным между двумя вертикальными тягами, соединенным одним концом, через шарнир, с верхней частью первой вертикальной тяги, вторым концом, через шарнир, с нижней частью второй вертикальной тяги, изменяется положение двух вертикальных тяг в поперечной вертикальной плоскости, отклонение нижних концов тяг в поперечной вертикальной плоскости относительно верхних ее концов, закрепленных на стреле, изменение положения нижних концов тяг передается на центральную продольную балку, которая с ними соединена через шаровые шарниры, вместе с центральной продольной балкой отклоняется траверса механизма захвата, соединенная с центральной продольной балкой через шаровый шарнир и удерживаемая гидроцилиндром поворота колеса, соединенного с продольной центральной балкой и траверсой механизма захвата, одновременно с траверсой механизма захвата смещаются рычаги механизма захвата, установленные на траверсе, и колесо, захваченное тарелками захвата, боковые продольные тяги, соединенные с траверсой механизма захвата через шаровый шарнир, смещаются, поворачиваются вокруг шарового шарнира, через который они соединены с рамой самоходной машины.
Соединение траверсы механизма захвата с рамой самоходной машины в трех местах, с помощью трех продольных балок: центральной продольной балки и двух боковых продольных балок, с установленными в соединениях шаровыми шарнирами, обеспечивает боковое смещение в горизонтальной плоскости и поворот механизма захвата с колесом вокруг шарнира соединения центральной продольной балки и траверсы механизма захвата и позволяет отказаться от массивного горизонтального шарнира, установленного на прототипе и несущего всю нагрузку от механизма захвата и колеса, а также отказаться от каретки бокового смещения, в которой смещение происходит за счет скольжения подвижной плиты по неподвижной раме каретки. Трехточечное соединение траверсы механизма захвата, в отличии от прототипа, где траверса механизма захвата имела одну опору крепления к механизму поворота, позволяет делать траверсу каркасной, имеющую гораздо меньшую массу в сравнении с прототипом. Конструкция колесосъемного оборудования, указанная в полезной модели, в сравнении с прототипом, является значительно менее металлоемкой и трудоемкой, не требующей применения металлообрабатывающего оборудования, предназначенного для обработки крупных узлов. При боковом смещении колеса и его повороте, силы трения возникают только в шаровых шарнирах, при этом контактные силы, действующие в данных шаровых шарнирах: силы реакции опор и силы трения, значительно меньше, чем на прототипе, за счет крепления траверсы механизма захвата в трех местах, и учитывая предусмотренное в конструкции смазывание шаровых шарниров, данные узлы способны работать достаточно долго. Исключение из конструкции колесосьемного оборудование крупных и тяжелых деталей механизма поворота и каретки бокового смещения позволяет снизить собственную массу колесосъемного оборудования и уменьшить расстояние от передней оси самоходной машины до центра массы транспортируемого колеса, что позволяет снизить момент силы опрокидывания относительно передней оси самоходной машины и применять самоходную машину с меньшей собственной массой и грузоподъемностью, в сравнении с прототипом, при сохранении аналогичных технических характеристик колесосъемного оборудования. Упрощение конструкции колесосъемного оборудования, уменьшение металлоемкости, возможность применения самоходной машины меньшей массы и грузоподъемности, значительно снижает себестоимость производства самоходного колесосъемника.
Технический результат заключается в упрощении конструкции и снижении массы самоходного колесосъемника, снижении металлоемкости, повышении надежности и долговечности работы.