МЕХАНИЗМ СТАБИЛИЗАЦИИ КАБИНЫ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к транспортным средствам, в частности к механизмам стабилизации лесозаготовительных машин, и может быть использована в лесной промышленности.
Современные лесозаготовительные машины работают на пересеченной местности, продольных и поперечных уклонах и косогорах. А для обеспечения комфортных условий работы оператора на большинстве лесозаготовительных машин применяется механизм стабилизации кабины, который поддерживает кабину в горизонтальном положении, механическая часть которого представляет собой группу шарниров, посредством которых обеспечивается соединение кабины с рамой и возможность ее поперечного и продольного углов наклона относительно рамы, а также группу приводов, которые определяют величины этих углов.
Как правило, в качестве приводов в механизмах системы стабилизации применяются гидравлические цилиндры, что накладывают ряд ограничений на работу самого приводу и на низкую надежность, в силу низкой скорости срабатывания при движении лесозаготовительной машины при скорости, превышающей 10 км/ч.
Известен механизм стабилизации и поворота кабины лесозаготовительной машины, включающий опорно-поворотное устройство, приводные гидроцилиндры и остов (см. патент US №9510522, МПК A01G 23/00, В66С 23/42, опубл. 06.12.2016).
В данном техническом решении механизм поворота кабины совмещен с механизмом поворота манипулятора харвесторной головки, что приводит к невозможности поворота кабины отдельно от манипулятора, что снижает обзорность и ухудшает условия труда водителя.
Также известен механизм стабилизации и поворота рабочего места оператора, включающий в себя каркас кабины и сиденье оператора, причем каркас кабины закреплен неподвижно, а сиденье оператора вместе с органами управления лесозаготовительной машины имеет возможность углового перемещения внутри кабины (см. патент US №6755270, МПК B60N 2/14, B60N 2/39, B62D 33/06, B62D 33/067, B62D 33/073, B66F 9/075, E02F 9/16, опубл. 05.09.2002).
Недостатком данного технического решения является усложнение конструкции лесозаготовительной машины и ухудшение условий труда водителя при его вращении внутри неподвижной кабины.
2
Известно устройство для стабилизации рабочего органа машины для контурной обрезки деревьев, включающее промежуточное звено, кинематически через шарнир связанное со стрелой подъема рабочего органа и исполнительные гидроцилиндры, снабжено датчиками продольного и поперечного положений рабочего органа и электромагнитными золотниками, подключенным к исполнительным гидроцилиндрам (см. авт. свид. SU546323, MПKA01G G/04, опубл. 15.02.77).
Известен механизм выравнивания кабины лесопромышленной машины колесного типа, включающий гидроцилиндр привода, основание кабины и раму шасси (см патент на полезную модель RU №109085, МПК B62D 33/06, опубл. 10.10.2011).
В данном техническом решении механизм стабилизации положения кабины имеет возможность изменения угла наклона кабины относительно рамы только в продольном направлении транспортного средства, т.е. возможность наклона кабины в поперечном направлении отсутствует, что приводит к недостаточному уровню обеспечения комфорта условий труда оператора.
Известна стабилизация лесозаготовительной машины, в которой используется устройство для стабилизации лесозаготовительной машины и содержит средства для определения составляющей момента, приложенного нагрузкой и средства для определения на основе момента полезной нагрузки, средства для создания требуемого опорного момента, которые имеют исполнительный механизм, выполненный с возможностью создания момента в одном необходимом направлении, средства для определения положения движения, средства для выполнения анализа устойчивости, блок управления упомянутыми средствами (см. патент на изобретение RU №2617897, МПК G01M 1/38 (2006.01), B60D 1/30 (2006.01), опубл. 28.04.2017).
Известна система поперечной стабилизации кузова автомобиля, содержащая клапан, гидроцилиндр, стойку стабилизатора, стабилизатор, соединительные шланги, причем на стабилизаторе с одной стороны через фланцы при помощи болтового соединения установлена стойка, в верхней части которой установлен резиновый вкладыш, зажатый с двух сторон болтовым соединением, направляющими и втулками, с другой стороны - гидроцилиндр, нижняя часть которого при помощи фланцев закреплена со стабилизатором, а верхняя его часть соединена с сайлентблоком и кузовом, который через штуцеры соединен шлангами с клапаном, ротор которого воспринимает напряжение от электронного блока управления (см. патент на изобретение RU №2694480, МПК B60G 21/05(2006.01), опубл. 15.07.2019).
Известна система стабилизации кузова транспортного средства, содержащая подвеску, привод, устройство блокировки от неправильного срабатывания этого привода, где привод выполнен в виде следящего двигателя, соединенного с реечной передачей через редуктор, устройство управления приводом выполнено в виде двух индуктивных датчиков, установленных на первом и втором рычагах подвески, суммирующего трансформатора, симистора и двух динисторов, причем симистор соединен последовательно со следящим двигателем в цепи источника переменного тока, а устройство блокировки выполнено в виде двух конденсаторов (см. патент на изобретение RU №2171184, МПК B60G 21/02 (2006.01), опубл. 27.07.2001).
7
Известна система стабилизации кабины транспортного средства, снабженного несущей рамой, на поперечинах которых в трех точках с помощью крепежных устройств установлена кабина, задняя часть которой при помощи крепежных устройств, выполненных в виде демпфирующих элементов, закреплена на задней поперечине несущей рамы в двух точках, третья точка крепления расположена на передней поперечине несущей рамы, а крепежное устройство выполнено в виде цилиндрической втулки, закрепленной на кабине, кроме того, имеются крышки с расположенным внутри демпфирующим кольцом, при этом крышка закреплена на передней поперечине несущей рамы и охватывает цилиндрическую втулку (см. патент на полезную модель BY №1473, МПК B60G 21/10).
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является векторная система управления горизонтальной стабилизацией лесозаготовительной машины, включающая выравнивающий механизм, содержащий два гидроцилиндра привода, а также включающая в себя блок управления, расположенный в кабине, датчики системы стабилизации, основание кабины и качающееся звено, причем качающееся звено соединено с рамой транспортного средства с помощью двух шарниров и имеет возможность изменения продольного угла наклона относительно рамы, а основание кабины соединено с качающимся звеном двумя другими шарнирами, посредством которых основание кабины имеет возможность изменения поперечного угла наклона относительно качающегося звена (см. патент RU 2424939, МПК B62D 55/116, B60G 17/0165, опубл. 27.07.2011).
Данные технические решения не обеспечивают надежности при эксплуатации, так как наличие гидравлического цилиндра в системе, не позволяет механизму оперативно сработать и оставить кабину в горизонтальном положении и при эксплуатации лесозаготовительной машина на косогорах, склонах.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение безопасности положения кабины при движении лесозаготовительной машины.
Для решения поставленной задачи устройство системы стабилизации кабины лесозаготовительной машины, содержащий блок управления, расположенный в кабине лесозаготовительной машины, датчики ориентации кабины, соединенные с блоком управления, соединительные провода, выравнивающий механизм, где выравнивающий механизм содержит электродвигатели с возможностью питания от резервного источника электрической энергии, при этом электродвигатели опираются на шасси лесозаготовительной машины при помощи сферических подшипников скольжения, а при помощи выдвижных штоков воздействуют на кабину, причем резервный источник электрической энергии соединен с блоком управления и бортовой электрической сетью.
Совокупность отличительных признаков, заключающаяся в том, что выравнивающий механизм содержит электродвигатели с возможностью питания от резервного источника электрической энергии, при этом электродвигатели опираются на шасси лесозаготовительной машины при помощи сферических подшипников скольжения, а при помощи выдвижных штоков воздействуют на кабину, причем резервный источник электрической энергии соединен с блоком управления и бортовой электрической сетью, тем самым обеспечивая безопасность положения кабины при движении лесозаготовительной машины.
Заявляемое техническое решение поясняется принципиальной схемой, на которой изображен механизм стабилизации кабины лесозаготовительной машины.
Механизм 1 стабилизации кабины лесозаготовительной машины содержит блок 2 управления, расположенный в кабине 3, датчики 4 ориентации кабины, расположенные на механизме 1 стабилизации кабины и соединенные с блоком 2 управления посредством электрических жгутов, выравнивающий механизм, содержащий электродвигатели 5 с возможностью питания от резервного источника 6 электрической энергии. Электродвигатели 5 опираются на шасси 7 лесозаготовительной машины при помощи сферических подшипников скольжения, а при помощи выдвижных штоков воздействуют на кабину 3. При этом резервный источник 6 электрической энергии установлен на шасси 7 лесозаготовительной машины и при помощи проводов закреплен с бортовой электрической сетью 8, за счет чего происходит зарядка резервного источника 6 электрической энергии, который подает управление на электродвигатели 5. Кроме того, блок 2 управления связан при помощи проводов с резервным источником 6 электрической энергией и электродвигателями, что позволяет контролировать накопление электрической энергии в резервном источнике 6 электрической энергии и осуществлять управление электродвигателями 5.
Использование электродвигателей позволяет механизму быстрее срабатывать при косогорах и поворотах и оставлять кабину в горизонтальном положении, а также в безопасном её положении при опрокидывании, что позволяет снизить травмоопасность и обеспечить безопасность положения кабины и водителя при эксплуатации лесозаготовительной машины.
В качестве электродвигателей возможно применение: асинхронных, синхронных электродвигателей или электромагнитных двигателей, магнитоэлектрических двигателей, магнитострикционных двигателей или пьезоэлектрических двигателей.
Устройство системы стабилизации кабины лесозаготовительной машины работает следующим образом.
Блок 2 управления получает сигналы от датчиков 4 ориентации кабины и контролирует питание электродвигателей 5 и резервного источника 6 электрической энергии от бортовой электрической сети 8. Так же блок 2 управления определяет продольные и поперечные углы наклоны шасси 7 и кабины 3 относительно базовой горизонтальной и вертикальной плоскостей, которые задаются заранее при калибровке датчиков по нормальному положению кабины лесозаготовительной машины. На основании данных о взаимное ориентации кабины и шасси блок 2 управления определяет перемещение штоков каждого из электродвигателей поддержания кабины в горизонтальном положении. Причем в случае определения блоком 2 управления аварийной ситуации, происходит расчет хода каждого электродвигателя для обеспечения наклона кабины в противоположную сторону от стороны перевертывания машины, далее происходит изменение последовательности подключения цепи электрических аккумуляторов аварийного источника питания с последовательного на параллельное включение, отключение электродвигателей от бортовой электрической сети и подключения электродвигателей к аварийному источнику питания.
Кроме того, применение электродвигателей позволяет оперативно среагировать системе и обеспечить наиболее безопасное для оператора положение кабины в процессе опрокидывания либо переворота лесозаготовительной машины. А в случае определения блоком управления аварийной ситуации, связанной с переворотом либо опрокидыванием машины, происходит расчет и обеспечение соответствующих ходов каждого электродвигателя с целью обеспечения наиболее безопасного положения кабины для оператора при различных косогорах.
В случае выхода из строя бортовой электрической сети при аварийной ситуации питание блока управления и электродвигателей осуществляется за счет резервного источника 6 электрической энергии.
Реализация блока управления возможна на основе бортового компьютера машины, расположенного внутри кабины.
Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет обеспечить безопасность за счет применения электродвигателей в механизме стабилизации при эксплуатации лесозаготовительной машины при наклонах и различных косогорах, удержав при этом горизонтальное положение кабины.
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании с применением ранее освоенных технологий.
Заявляемое техническое решение разработано в рамках выполнения работ по Соглашению от «22» ноября 2019 г. №075-11-2019-030 между Министерством науки и высшего образования Российской Федерации и Публичным акционерным обществом «КАМАЗ».