ОТВАЛ ПЕРЕДНИЙ СНЕГОУБОРОЧНЫЙ

Полезная модель относится к сфере коммунального хозяйства а, конкретно, может быть использована для оснащения самоходных транспортных устройств средствами, предназначенными для уборки поверхности дорожного полотна от снега в зимнее время.
Из уровня техники известна конструкция плуга комбинированного снегоуборочного [1]. Этот плуг комбинированный снегоуборочный содержит отвал с лемехом, которые расположены под углом к очищаемой поверхности (т.е. заснеженной поверхности дорожного покрытия). Отвал закреплен на двух вращательных парах и установлен в требуемое положение (рабочее или транспортное) при помощи двух гидроцилиндров. В нем имеются также поворотный дефлектор и скребок, на балке последнего дополнительно закреплен нож, выполненный из материала, отличного от материала, из которого изготовлен основной лемех. Уборка снега с поверхности дорожного покрытия снега производят либо эластичной, либо металлической подрезающей кромкой (в частности, если балка приподнята, рабочим становится основной лемех плуга, а при опускании балки рабочим становится нож скребка, установленный непосредственно на балке).
Недостатком устройства-аналога является повышенный расход топлива использующего данное устройства самоходного транспортного средства. Это обусловлено тем, что в процессе его эксплуатации существенно (из-за коррозии поверхности стального лемеха и образующихся в процессе эксплуатации профилированных надиров на нем) повышается коэффициент сцепления убираемой снежной массы с лемехом).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является быстросъемный поворотный (комбинированный) отвал [2]. Это известное из уровня техники устройство принимается в качестве устройства-прототипа. Конструктивно оно представляет собой сварную конструкцию плуга, имеющего цилиндрическую форму рабочего профиля крыла, положение которого в пространстве задается работой гидроцилиндра. Лемех плуга жестко закреплен на ребрах жесткости плуга, на котором также закреплен резиновый нож. Имеется также опускаемый/поднимаемый посредством гидравлики металлический нож. Оба ножа расположены под углом к очищаемой от заснеженности поверхности дорожного покрытия. На лемехе закреплены гидроцилиндры поворота, производящие поворот в необходимую сторону плуга отвала и обеспечивающие его удержание (фиксацию) в повернутом положении. Металлический нож состоит из двух одинаковых по размеру частей, соединенный шарнирно с кронштейном, в свою очередь установленному при помощи четырех гидроцилиндров (также шарнирно) на ребрах жесткости лемеха плуга. Для сдвига свежевыпавшего снега используют эластичную резиновую часть отвала, а для уборки слежавшегося снега применяют металлическую кромку ножа (а в случае, если кронштейн металлического ножа приподнят вверх четырьмя гидроцилиндрами относительно очищаемой поверхности, рабочим становится резиновый нож отвала). Соответственно, при опускании кронштейна гидроцилиндрами вниз рабочим становится нож отвала, установленный на кронштейне.
Гидроцилиндры, соединенные последовательно с гидросистемой (гидравлической системой) дорожной машины (самоходного транспортного средства) для обеспечения подъема или опускания металлического ножа. В устройстве имеются также два пневмогидроаккумулятора, которые защищают металлический нож и конструкцию отвала в целом от разрушения (или фатального повреждения) при наезде на препятствие.
Установленный на гидролинии (гидравлической линии гидросистемы) двухстороний гидрозамок (гидравлический замок) производит удержание металлического ножа отвала в устойчивом положении после его подъема или опускания.
Гидролинии отвала оснащены рукавами с быстроразъемными муфтами для оперативного соединения отвала от гидросистемы самоходного транспортного средства.
Конструкция устройства-прототипа снабжена стопорным пальцем для обеспечения в транспортном положении фиксации подвески и плуга отвала.
Гидросистема отвала, входящая конструктивно в гидросистему дорожной машины, управляется водителем при помощи пульта управления, установленного в кабине самоходного транспортного средства.
Недостатком устройства-прототипа является Повышенный расход топлива у использующего данное устройства самоходного транспортного средства. Это обусловлено тем, что в процессе эксплуатации существенно (из-за коррозии поверхности металлического лемеха и образующихся профилированных разнонаправленных надиров на нем) повышается коэффициент сцепления убираемого снега с поверхностью лемеха.
Задачей на решение которой направлено создание предлагаемого снегоуборочного устройства, является повышения уровня энергосбережения использующего его самоходного транспортного средств.
Технический результат, ожидаемый от использования заявленного устройства, состоит в снижении расхода топлива эксплуатирующего его самоходного транспортного средства.
Заявленный технический результат достигается тем, что в отвале переднем снегоуборочном имеется параллелограммная гидроуправляемая подвеска, выполненная с возможностью жесткого соединения с монтажной плитой. Упомянутая гидроуправляемая параллелограммная подвеска расположена на переднем свесе рамы шасси самоходного транспортного средства. Параллелограммная гидроуправляемая подвеска выполнена также с возможностью перемещения в вертикальной плоскости и поворота в горизонтальной плоскости отвала, представляющего собой крыло отвала, закрепленное на раме отвала и оснащенного в нижней части ножом в форме пластины прямоугольного сечения, при этом крыло отвала выполнено из полимерного материала высокой прочности, рама отвала со стороны транспортного средства в центре оснащена кронштейном устройства копирования профиля дорожного полотна, снабженным сегментными выступами, причем между кронштейном устройства копирования профиля дорожного полотна и параллелограммной гидроуправляемой подвеской, для обеспечения их взаимного соединения, имеется вертикально ориентированный кронштейн поворота, который с одной стороны соединен с параллелограммной гидроуправляемой подвеской посредством проушин, а с другой стороны, то есть со стороны крыла отвала, кронштейн поворота снабжен центральной осью для взаимодействия с соответствующим отверстием в кронштейне устройства копирования профиля дорожного полотна, при этом в кронштейне поворота по вертикали, симметрично от упомянутой оси имеются два пальца для взаимодействия с прямоугольными демпферами из упругого материала, причем оба пальца введены в соответствующие отверстия в прямоугольных демпферах из упругого материал а, размещенных в соразмерных им окнах, которые выполнены в кронштейне устройства копирования профиля дорожного полотна, а кронштейн поворота с кронштейном устройства копирования профиля дорожного полотна соединены посредством крышки и болтовых соединений, расположенных радиально относительно центральной оси так, что обеспечена возможность поворота рамы отвала вокруг центральной оси кронштейна поворота подвески на угол, который ограничен сегментными выступами кронштейна устройства копирования профиля дорожного полотна.
Желательно, чтобы в качестве полимерного материала высокой прочности был применен листовой полиэтилен «Polystone G».
Предпочтительно, чтобы в качестве материала для прямоугольного демпфера был применен полиуретан.
Конструкция предложенного устройства поясняется радом рисунков:
- на Фиг. 1 схематично представлено предлагаемое устройство, установленное на самоходном транспортном средстве (вид с левого боку);
-
на Фиг. 2 условно изображена гидроуправляемая параллелограммная подвеска:
Фиг. 2-1 вид с правого боку; Фиг. 2-2 вид сверху.
- на Фиг. 3 представлено схематическое изображение фрагмента отвала в зоне устройства копирования профиля дорожного полотна;
- на Фиг. 4 представлено условное изображение кронштейна устройства копирования профиля дорожного полотна;
- на Фиг. 5 схематично изображено вертикальное сечение крыла отвала посередине (вид с левого боку);
- на Фиг. 6 представлено схематичное объемное изображение устройства копирования профиля дорожного полотна.
Перечень позиций:
1. Гидроуправляемая параллелограммная подвеска:
1.1. Гидроцилиндр перемещения отвала в вертикальной плоскости.
1.2. Гидроцилиндр поворота отвала направо.
1.3. Гидроцилиндр поворота отвала налево.
2. Монтажная плита.
3. Самоходное транспортное средство.
4. Отвал.
4.1. Крыло отвала.
4.2. Рама отвала.
4.3. Нож.
4.4. Кронштейн устройства копирования профиля дорожного полотна.
4.4.1. Сегментный выступ.
4.4.2. Отверстие для центральной оси.
5. Кронштейн поворота:
5.1. Проушина кронштейна поворота.
5.2. Центральная ось.
5.3. Верхний палец.
5.4. Нижний палец.
6. Первый прямоугольный демпфер.
6.1. Отверстие в первом прямоугольном демпфере.
7. Второй прямоугольный демпфер.
7.1. Отверстие во втором прямоугольном демпфере.
8. Крышка.
9. Болтовое соединение.
9.1. Болт.
9.2. Гайка.
Отвал передний снегоуборочный состоит из гидроуправляемой параллелограмной подвески 1 (Фиг. 1). Она предназначена для задания пространственного положения отвала 4 (Фиг. 1) посредством гидроцилиндра перемещения отвала 4 (Фиг. 1) в вертикальной плоскости 1.1 (Фиг. 2), гидроцилиндра поворота отвала 4 (Фиг. 1) направо 1.2 (Фиг. 2) и гидроцилиндра поворота отвала 4 (Фиг. 1) налево 1.3 (Фиг. 2), например, производства ЗАО «Строймашсервис» (Россия,) [3].
Гидроуправляемая параллелограммная подвеска 1 (Фиг. 1) закрепляется на вертикально ориентированной монтажной плите 2 (Фиг. 1), расположенной на переднем свесе рамы шасси самоходного транспортного средства 3 (Фиг. 1). Как правило, гидросистема последнего соединяется с гидролиниями (не показаны), питающими гидроцилиндры 1.1-1.3 (Фиг. 2) отвала 4 (Фиг. 1) посредством быстроразъемных соединений [4].
Форма крыла отвала 4.1 (Фиг. 1 и Фиг. 5) в предлагаемом устройстве, как и в устройстве-прототипе, имеет цилиндрическую форму, но в качестве материала использую листовой полиэтилен «Polystone G» [5]. Крыло отвала 4.1 (Фиг. 1 и Фиг. 5) крепится на раме отвала 4.2 (Фиг. 5), которая изготавливается из стали углеродистой обыкновенного качества (обычно применяют Сталь 3). Нож 4.3 (Фиг. 1 и Фиг. 5) представляет собой пластину прямоугольного сечения из резины. Контакт ножа 4.3 (Фиг. 1 и Фиг. 5) с дорожным полотном в процессе очистки от снега происходит через его нижнюю кромку.
Оптимальные условия контакта ножа поддерживаются благодаря наличию устройства копирования профиля дорожного полотна. Кронштейн устройства копирования профиля дорожного полотна 4.4 (Фиг. 4) жестко скреплен с рамой отвала 4.2 (Фиг. 5). Он может быть выполнен из конструкционной стали, например, Ст. 45 и снабжен закрепленными на его поверхности со стороны самоходного транспортного средства 3 (Фиг. 1) сегментными выступами 4.4.1 (Фиг. 4) и отверстием для центральной оси 4.4.2 (Фиг. 4). Кронштейн поворота 5 (Фиг. 5) содержит проушину кронштейна поворота 5.1 (Фиг. 5) и снабжен центральной осью 5.2 (Фиг. 3), а также размещенными по вертикали симметрично от нее двумя пальцами: верхним 5.3 (Фиг. 6) и нижним 5.4 (Фиг. 6).
Первый прямоугольный демпфер 6 (Фиг. 6) снабжен отверстием 6.1 (Фиг. 4) в которое вводят верхний палец 5.3 (Фиг. 6). Второй прямоугольный демпфер 7 (Фиг. 6) снабжен отверстием 7.1 (Фиг. 4), в которое вводят нижний палец 5.4 (Фиг. 6). Оба эти прямоугольные демпферы могут быть выполнены, например, из листового полиуретана марки СКУ-7Л [6].
Крышка 8 (Фиг. 3 и Фиг. 6) посредством болтового соединения, образованного из болтов 9.1 (Фиг. 4) и гаек 9.2 (Фиг. 3 и Фиг. 5) соединяет между собой кронштейн поворота 5 (Фиг. 6) и кронштейн устройства копирования профиля дорожного полотна 4.4 (Фиг. 6).
Пример.
Сопоставительные с устройством-прототипом испытания заявленного устройства были проведены одновременно в конце февраля на федеральной трассе с двумя полосами движения в каждую сторону с использованием двух комбинированных дорожных машины ЭД405В в следующей комплектации:
- использовали самоходное транспортное средство КАМАЗ-65115-1961-62 с двигателем 740.62-280, мощностью 280 л.с.;
- самосвальный кузов производства ООО «Автомастер», г. Набережные Челны;
- автоматический распределитель твердых реагентов Giletta Uniqa 3000D;
- оборудование межбазовое подметальное ОМП-254.
На первой комбинированной дорожной машине ЭД405В был установлен отвал снегоуборочный БПО3400 (производства ОАО «Завод КДМ», г. Смоленск), конструкция которого полностью соответствует устройству-прототипу.
На второй комбинированной дорожной машине ЭД405В был установлен отвал передний снегоуборочный, конструкция которого соответствует объему притязаний в соответствии с настоящей заявкой на полезную модель.
Условия испытаний характеризовались следующими параметрами окружающей среды: температура воздуха имела значение минус 7,8°C, относительная влажность составляла 97%, атмосферное давление равнялось 749,9 мм. рт. столба.
Заснеженность дорожного полотна имела следующие показатели: свежевыпавший снег, высота снежного покрова 20-30 мм.
Параметры обрабатываемого дорожной машиной ЭД405В участка федеральной трассы имели следующие показатели: длина участка 29,5 км, ширина обрабатываемой полосы 2.5 м.
Скорость движения каждой из дорожных машин ЭД405В поддерживалась на уровне 30 км/час, разница по времени завершения ими очистки составила 6 секунд.
Методика измерения включала в себя следующие составляющие:
- измерение скорости движения производилась по спидометру на приборной панели комбинированной дорожной машины ЭД405В;
- измерение пройденного в процессе очистки пути осуществлялось по одометру на приборной панели комбинированной дорожной машины ЭД405В;
- расход топлива рассчитывали в литрах на 100 км пройденного пути;
- при заливке в топливный бак 30 литров топлива весовой контроль осуществлялся на весах, снабженных устройством компенсации-выборки массы тары, с точностью измерения не менее 10 г.;
- заливку топлива в пустой топливный бак дорожной машины ЭД405В осуществляли до значении 30 литров;
- после прохождения трассы производился слив остатков топлива из топливных баков обеих дорожных машин ЭД405В;
- производилось раздельное измерение массы слитого топлива;
- расчет расход топлива производили по следующей формуле, (л/100 км):
0
1
Р=100×(V-V)/l,
0
где V - объем залитого топлива*, (л);
1
V - объем слитого топлива*, (л);
l - пройденный путь, (км).
* Пересчет весового показателя в объемный и наоборот производили из условия, что один литр топлива (бензин АИ-92 для автомобиля КАМАЗ-65115-1961-62) весит 0,735 кг.
После прибытия дорожной машины ЭД405В с установленным на нем в транспортном положении (т.е. поднятым вверх) отвалом передним снегоуборочным (конструкция которого соответствует объему притязаний в соответствии с настоящей заявкой на полезную модель) на исходную позицию, посредством работы гидроцилиндра перемещения отвала в вертикальной плоскости 1.1 (Фиг. 2) водитель этого транспортного средства опустил вниз раму отвала 4.2 (Фиг. 5) до контакта нижней кромки ножа 4.3 (Фиг. 5) с заснеженной поверхностью дорожного покрытия. Затем он же используя тот же пульт управления задает положение (обеспечивающее при рабочем движении самоходного транспортного средства 3 (Фиг. 1) сброс снежной массы в кювет) крыла отвала 4.1 (Фиг. 1) в горизонтальной плоскости работой либо гидроцилиндр поворота отвала направо 1.2 (Фиг. 2), либо гидроцилиндр поворота отвала налево 1.3 (Фиг. 2). При этом центр проушины кронштейна поворота 5.1 (Фиг. 6) является точкой поворота крыла отвала 4.1 (Фиг. 1) в горизонтальной плоскости.
Зафиксировав таким образом позиционирование отвала на заснеженной поверхности дорожного покрытия, водитель самоходного транспортного средства 3 (Фиг. 1) осуществляет его движение.
Поперечные неровности заснеженной поверхности дорожного покрытия компенсируются устройством копирования профиля дорожного полотна, работа которого заключается в следующем.
Практически горизонтальное положение нижней кромки ножа 4.3 (Фиг. 2) обеспечивается тем, что кронштейн устройства копирования профиля дорожного полотна 4.4 (Фиг. 3) удерживается в нем за счет равновесия на центральной оси 5.2 (Фиг. 6).
При движении самоходного транспортного средства 3 (Фиг. 1) в процессе очистки в случае изменения поперечного профиля поверхности дорожного покрытия в ту или другую стороны происходит соответствующий упомянутому изменению поворот центральной оси 5.2 (Фиг. 6) в отверстии для центральной оси 4.4.2 (Фиг. 4). При этом верхним 5.3 (Фиг. 6) и нижним 5.4 (Фиг. 6) пальцами, входящими в отверстия в первом прямоугольном демпфере 6.1 (Фиг. 4) и отверстие во втором прямоугольном демпфере 7.1 (Фиг. 4) соответственно, осуществляется деформирующее воздействие на выполненные из упругого полиуретана первый 6 (Фиг. 6) и второй 7 (Фиг. 7) прямоугольные демпферы.
В упомянутых демпферах 6 и 7 (Фиг. 6) из-за упругости их материала (полиуретана) возникает нелинейная по характеру сила, стремящаяся снять появившуюся деформацию. И как только причины горизонтального перекоса крыла отвала 4.1 (Фиг. 3) исчезают, рама отвала 4.2 (Фиг. 3) (а, следовательно, и крыло отвала 4.1 (Фиг. 3)) вновь занимают исходное горизонтальное положение под действием упомянутой нелинейной по характеру силы. Предельный угол поворота ограничивают сегментные выступы 4.4.1 (Фиг. 4) на кронштейне устройства копирования профиля дорожного полотна 4.4 (Фиг. 6)
Результаты сопоставительных с устройством-прототипом испытаний заявленного отвала переднего снегоуборочного представлены в таблице.
Таблица
Наименование параметра
ЭД405В с предлагаемым отвалом передним снегоуборочным
ЭД405В с отвалом в соответствии с устройством-прототипом
Качество очистки дорожного полотна от снега
Удовлетворяет нормативу
Удовлетворяет нормативу
Состояние обочины после очистки от снега.
Удовлетворяет нормативу
Удовлетворяет нормативу
Расход топлива, л/100 км
30,3
31,1
Как следует из выше представленной таблицы, использование предлагаемой конструкции отвала переднего снегоуборочного позволяет экономить 0,8 литра топлива на каждые 100 км.
Последнее обстоятельство дает основание утверждать о достижении заявленного технического результата.
Для производства заявленного устройства могут быть использованы известные из уровня техники материалы, технологии, комплектующие и оборудование.
Это, по мнению заявителя, позволяет считать заявленное устройство критерию патентоспособности полезной модели «промышленная применимость».
Источники информации
1. Патент на полезную модель РФ №10187 «Плуг комбинированный снегоуборочный», МПК: Е01Н 5/06, опуб. 16.06.1999 г.
2. Патент на полезную модель РФ №125208 «Быстросъемный поворотный (комбинированный) отвал», МПК: E01H 5/06, опуб. 27.02.2013 г. (прототип).
3. Каталог ЗАО «Строймашсервис», www.sms7.ru.
4. ООО «АстрА», Гидрокомпоненты, БРС, www.astra-rvd.
5. ООО «Резинотехника» www.rtigrupp.ru/katalog/products/poliuretan/20240
6. ОДО «Фторекс» (РБ) www.ftorotex.by/catalog/thermoplasts/pe/polystone-g/