МУСОРОВОЗ
GARBAGE TRUCK

Изобретение относится к машинам для сбора и вывоза мусора, накапливаемого в контейнерах.
Известен мусоровоз, содержащий смонтированный на автомобильном шасси кузов с верхним загрузочным проемом, расположенный сбоку кузова механизм для выгрузки мусора из контейнера в кузов, включающий в себя шарнирно сочлененные первый и второй рычаги, захват для удержания контейнера, прикрепленный к свободному концу второго рычага с возможностью поворота в вертикальной плоскости от гидроцилиндра привода (а.с. СССР №1043077, кл. B65F 3/04, 1982 г.). Недостатком данного мусоровоза является малый угол поворота захвата для удержания контейнера, что приводит к просыпанию мусора из контейнера при его повороте в вертикальной плоскости при загрузке кузова.
Известен также мусоровоз, содержащий смонтированный на автомобильном шасси кузов с верхним загрузочным проемом, расположенный сбоку кузова механизм для выгрузки мусора из контейнера в кузов, включающий в себя стрелу со свободным концом, смонтированную другим своим концом шарнирно с возможностью поворота в вертикальной плоскости относительно кузова, каретку для телескопического удлинения стрелы, размещенную внутри стрелы с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно последней посредством гидравлического цилиндра, прикрепленного своими концами к стреле и каретке, захват для удержания контейнера, прикрепленный к свободному концу каретки (патент США №5330308, кл. 414-408, 1992 г.). В известном устройстве отсутствует возможность поворота контейнера относительно каретки в вертикальной плоскости, что приводит к просыпанию мусора из контейнера при загрузке кузова.
Прототипом заявленного устройства является мусоровоз, содержащий смонтированный на автомобильном шасси кузов с верхним загрузочным проемом, расположенный сбоку кузова механизм для выгрузки мусора из контейнера в кузов, включающий в себя стрелу со свободным концом, смонтированную на шасси своим другим концом с возможностью поворота в вертикальной плоскости относительно кузова, захват для удержания контейнера, установленный на свободном конце стрелы и шарнирно связанный с рычагом и тягой, гидроцилиндр поворота захвата в вертикальной плоскости, шарнирно присоединенный к стреле и основному рычагу (а.с. СССР №1134483, кл. B65F 3/04, 1983 г.).
В данном мусоровозе рычаг и тяга образуют шарнирный параллелограмм, в котором угол поворота тяги больше, чем угол поворота рычага. Однако величина угла поворота захвата зависит только от угла поворота рычага и не зависит от угла поворота тяги, а траектории движения каждой точки захвата с контейнером при повороте в вертикальной плоскости являются концентричными окружностями. При этом край разгрузочного отверстия контейнера в начальный момент его наклона не достигает края загрузочного проема кузова, что приводит к просыпанию части мусора. Кроме того, скорость поворота контейнера остается постоянной на протяжении всего процесса поворота и для полного опорожнения контейнера от мусора контейнер приходится встряхивать периодическими поворотами в обе стороны на небольшой угол, что увеличивает продолжительность загрузки кузова.
Вместе с тем, величина угла поворота тяги обратно пропорциональна расстоянию между шарнирами крепления рычага к стреле и гидроцилиндра к рычагу. Данное расстояние определяет плечо действия силы, развиваемой гидроцилиндром поворота захвата при выгрузке мусора из контейнера. При уменьшении указанного расстояния для увеличения угла поворота контейнера необходимо увеличивать усилие гидроцилиндра поворота захвата, что приводит либо к увеличению диаметра его поршня, в результате чего неизбежно увеличение металлоемкости, либо увеличивать давление рабочей жидкости в гидросистеме, что влечет за собой повышение необходимой для привода мощности.
Кроме того, гидроцилиндр поворота захвата размещен снаружи стрелы и подвержен загрязнению при транспортных переездах автомобильного шасси. В этом случае шток гидроцилиндра открыт и его поверхность подвергается агрессивному воздействию внешней среды от присутствия в ней веществ, способствующих износу покрытия штока и коррозии металла, что снижает надежность и долговечность работы мусоровоза.
Изобретение решает задачу повышения эксплуатационных качеств мусоровоза за счет снижения продолжительности загрузки кузова и исключения просыпания мусора при выгрузке его из контейнера, а также задачу снижения металлоемкости мусоровоза, повышения его надежности и долговечности.
Для решения указанных задач предложен мусоровоз, содержащий смонтированный на автомобильном шасси кузов с верхним загрузочным проемом, расположенный сбоку кузова механизм для выгрузки мусора из контейнера в кузов, включающий в себя стрелу со свободным концом, смонтированную на шасси своим другим концом с возможностью поворота в вертикальной плоскости относительно кузова, захват для удержания контейнера, установленный на свободном конце стрелы и шарнирно связанный с рычагом и тягой, гидроцилиндр поворота захвата в вертикальной плоскости, шарнирно присоединенный к стреле и основному рычагу, при этом рычаг и тяга шарнирно присоединены своими противоположными концами к стреле и к захвату и размещены так, что проекции линий, соединяющих оси противоположных шарниров, соответственно, рычага и тяги на вертикальную плоскость, совпадающую с плоскостью поворота стрелы и захвата, в любом своем положении перекрещиваются.
Мусоровоз также снабжен кареткой для телескопического удлинения стрелы, установленной на последней со стороны ее свободного конца с возможностью возвратно-поступательного перемещения посредством гидроцилиндра привода, связанного со стрелой и с кареткой, при этом рычаг и тяга шарнирно прикреплены к каретке. Стрела в поперечном сечении выполнена в виде замкнутого профиля со свободной внутренней частью, в которой размещена каретка и гидроцилиндр ее привода. Каретка в поперечном сечении выполнена в виде замкнутого профиля со свободной внутренней частью, в которой размещен гидроцилиндр поворота захвата и смонтирована на направляюще-опорных элементах, установленных внутри стрелы, обращенных навстречу друг другу и разнесенных по длине стрелы относительно друг друга.
Шарнирное соединение рычага и тяги как со стрелой, так и с захватом для удержания контейнера и установка рычага и тяги выполнено таким образом, что проекции линий, соединяющих оси противоположных шарниров соответственно рычага и тяги на вертикальную плоскость, совпадающую с плоскостью поворота стрелы и захвата, в любом своем положении перекрещиваются.
Такое выполнение мусоровоза уменьшает зависимость угла поворота дополнительного рычага от угла поворота основного рычага. При этом угол поворота захвата зависит от угла поворота рычага и от угла поворота основного рычага.
При этом достигается увеличение угла поворота захвата в вертикальной плоскости и исключается просыпание мусора из контейнера, причем отпадает необходимость увеличивать угол поворота основного рычага, уменьшается плечо действия усилия, развиваемого гидроцилиндром поворота захвата при повороте контейнера во время его выгрузки, достигается оптимизация силовых и кинематических параметров гидроцилиндра без увеличения его размеров и, соответственно без увеличения металлоемкости или без увеличения давления рабочей жидкости в гидросистеме. Это уменьшает потребление необходимой мощности привода механизма подъема и выгрузки контейнера.
Кроме того, во время работы мусоровоза захват с контейнером совершают плоско-вращательное движение, при котором каждая точка контейнера движется по собственной криволинейной траектории. Начало наклона контейнера для разгрузки происходит уже над загрузочным проемом кузова, что исключает просыпание мусора. При этом, поскольку скорость поворота контейнера на участке наклона больше, чем скорость поворота контейнера на участке, предшествующем наклону, то выгрузка мусора происходит более интенсивно, что способствует полному опорожнению контейнера и снижению продолжительности загрузки кузова.
Телескопическое удлинение стрелы кареткой, установленной с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно стрелы, позволяет увеличивать зону, в которой находятся обслуживаемые контейнеры, что улучшает эксплуатационные показатели мусоровоза.
Кроме того, угол качания гидроцилиндра поворота захвата в этом случае также значительно уменьшается и появляется возможность размещения указанного гидроцилиндра внутри каретки, которая выполнена в поперечном сечении в виде замкнутого профиля со свободной внутренней частью. Это обеспечивает защиту гидроцилиндра поворота захвата от агрессивного воздействия окружающей среды, что повышает надежность и долговечность его работы.
Выполнение стрелы в поперечном сечении в виде замкнутого профиля со свободной внутренней частью, в которой размещены каретка и гидроцилиндр для ее возвратно-поступательного перемещения относительно стрелы, а также установка каретки на направляюще-опорных элементах, установленных внутри стрелы, обращенных навстречу друг другу и разнесенных по длине стрелы относительно друг друга, обеспечивает как защиту гидроцилиндра для перемещения каретки от агрессивного воздействия окружающей среды, так и благоприятные условия для уменьшения износа поверхностей трения каретки и стрелы при возвратно-поступательных перемещениях каретки относительно стрелы. В совокупности это благоприятно сказывается на повышении надежности работы мусоровоза и его долговечности.
На фиг.1 показан мусоровоз на виде сбоку; на фиг.2 - вид А на фиг.1 (механизм выгрузки мусора из контейнера условно показан в двух положениях); на фиг.3 - верхняя часть механизма выгрузки мусора из контейнера до его выгрузки; на фиг.4 - верхняя часть механизма выгрузки мусора из контейнера после выгрузки мусора; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.6 - сечение В-В на фиг.5; на фиг.7 - кинематическая схема верхней части механизма выгрузки мусора из контейнера; на фиг.8 - траектории движения отдельных элементов верхней части механизма выгрузки.
Мусоровоз (фиг.1) содержит кузов 1 с верхним загрузочным проемом 2, смонтированный на автомобильном шасси 3. Внутри загрузочного проема кузова 1 расположен уплотняющий механизм (не показан). Сбоку кузова 1 размещен механизм 4 выгрузки мусора из контейнера 5 в кузов 1. Механизм 4 включает в себя стрелу 6, имеющую свободный конец 7 (фиг.3). Другой конец стрелы 6 при помощи шарнира 8 (фиг.2) соединен с автомобильным шасси 3 и установлен с возможностью поворота в вертикальной плоскости относительно кузова 1 при помощи гидроцилиндров 9 привода механизма выгрузки. Стрела 6 выполнена в поперечном сечении (фиг.6) в виде замкнутого профиля со свободной внутренней частью 10. Каретка 11 для телескопического удлинения стрелы 6 помещена внутрь свободной внутренней части 10 стрелы 6 со стороны ее свободного конца 7 и установлена на регулируемых направляюще-опорных элементах 12, смонтированных с возможностью регулировки внутри стрелы 6. Направляюще-опорные элементы 12 обращены навстречу друг другу и разнесены по длине стрелы 6 на определенном расстоянии друг от друга. Направляюще-опорные элементы 12 выполнены из антифрикционного износостойкого материала, который обеспечивает снижение сил трения и малый износ трущихся поверхностей каретки 11. Гидроцилиндр 13 (фиг.5) привода каретки 11 размещен внутри свободной внутренней части 10 стрелы и прикреплен своими концами к стреле 6 и каретке 11.
Все детали гидроцилиндра 13 защищены стрелой от агрессивного воздействия внешней среды. Каретка 11 (фиг.6) выполнена в поперечном сечении в виде замкнутого профиля со свободной внутренней частью 14. К каретке 11 (фиг.3) при помощи шарнира 15 присоединен рычаг 16, который соединен с гидроцилиндром 17, размещенным внутри свободной части 14 каретки 11. Гидроцилиндр 17 соединен со стрелой 6 и, находясь внутри свободной части 14 каретки 11, защищен от агрессивного воздействия внешней среды. Тяга 18 соединена при помощи шарнира 19 с кареткой 11. Захват 20 для удержания контейнера 5 соединен при помощи шарнира 21 с рычагом 16 и при помощи шарнира 22 с тягой 18. Рычаг 16 и тяга 18 размещены таким образом, что проекции линий Г и Д (фиг.7), соединяющих шарниры 15, 21, 19 и 22 на вертикальную плоскость (совпадающую с плоскостью поворота стрелы 6 и захвата 20) в любом своем положении перекрещиваются и образуют между собой угол α.
Работает мусоровоз следующим образом.
Мусоровоз подъезжает к стоящему на земле контейнеру 5 с мусором. Водитель включает привод гидросистемы (не показан) и, управляя соответствующими органами управления (не показаны), переводит механизм 4 выгрузки мусора из транспортного положения в его рабочее положение (фиг.2). Для этого гидроцилиндрами 9 производят опускание стрелы 6 вниз, поворачивая ее в вертикальной плоскости (стрелка вниз на фиг.2). Затем выдвигают каретку 11 из стрелы 6, перемещая ее гидроцилиндром 13 по направляюще-опорным элементам 12. После этого поворачивают захват 20 в вертикальной плоскости гидроцилиндром 17, ориентируя его на контейнер 5. Далее рабочий-оператор мусоровоза закатывает контейнер 5 в захват 20, фиксируя его в пазах захвата 20.
Включают в работу гидроцилиндры 9 и начинают подъем стрелы 6 вверх по стрелке вверх на фиг.2, поворачивая ее в вертикальной плоскости. Одновременно с этим водитель управляет положением захвата 20 с контейнером 5, опуская его вниз гидроцилиндром 17 до упора (фиг.3), таким образом, чтобы в вертикальном положении стрелы 6 контейнер 5 занял вертикальное положение в конце подъема стрелы 6 (фиг.3). При необходимости производят перемещение каретки 11 внутрь стрелы 6 гидроцилиндром 13. Таким образом, контейнер 5 оказывается в исходном вертикальном положении перед выгрузкой мусора в загрузочный проем 2.
Для выгрузки мусора водитель включает гидроцилиндр 17 на выдвижение его штока и поворачивает захват 20 с контейнером 5 в вертикальной плоскости (фиг.4). При повороте контейнера 5 его крышка (если предусмотрено конструкцией) открывается и в момент достижения контейнером 5 наклонного положения из него начинает высыпаться мусор. В конце поворота контейнер 5 занимает положение 5'. Рычаг 16, гидроцилиндр 17, тяга 18 и захват 20 в конце поворота контейнера занимают соответственно положения, обозначенные позициями 16', 17', 18' и 20' (фиг.7). Поворот контейнера 5 при этом производится на угол больше 90°, в то время как рычаг 16 поворачивается на угол меньше 90°. Траектория движения контейнера 5 (фиг.8) на участке 23 от его начала наклона до его завершения при полностью выдвинутом штоке гидроцилиндра 17 обеспечивает ускоренный поворот контейнера 5 и интенсивную выгрузку из него мусора. При этом снижается продолжительность загрузки кузова 1 и устраняется необходимость в дополнительных встряхиваниях контейнера 5 для его полного опорожнения. После выгрузки мусора из контейнера 5 в загрузочный проем 2 мусор перемещается внутрь кузова 1 уплотняющим механизмом. После этого механизм 4 для выгрузки мусора опускают вниз, осуществляя последовательно поворот захвата 20, поворот стрелы 6 и перемещение каретки 11 в порядке, обратном, который описан выше.
Контейнер 5 опускают на землю и рабочий-оператор выкатывает его из захвата 20, устанавливая на место. Затем механизм 4 выгрузки переводится в транспортное положение поворотом и перемещением его элементов в порядке, аналогичном порядку при подъеме контейнера 5 и выгрузке из него мусора.