Автогрейдер

1. Область техники
Автогрейдер относится к дорожно-строительной технике и предназначен для планировки и профилирования поверхности грунта, возведения насыпей, перемещения и/или смешивания грунта и/или дорожно-строительных материалов, планировки откосов, выемок и насыпей, устройства корыт и боковых канав, а также для очистки дорог и площадей от снега. Автогрейдер применяется в дорожном строительстве для выполнения земляных работ, начиная с подготовительных и кончая профилированием земляного полотна; при ремонте и содержании автомобильных дорог; при строительстве железных дорог и аэродромов; в гидротехническом и мелиоративном строительстве. Схематично конструкция автогрейдер показана на фиг. 1. Автогрейдер состоит из: рамы (1, фиг. 1), в составе хребтовой части (2, фиг. 1) и подмоторной части (3, фиг. 1), опирающейся на заднюю подвеску (4, фиг. 1) грузового автомобиля в составе среднего (5, фиг. 1) и заднего (6, фиг. 1) ведущих мостов с установленной на каждом мосту БКМД (блокировка межколесного дифференциала) и балансирного узла в виде комплекта рессор (7, фиг. 1), установленных средней частью на качающейся опоре, а концы рессоры свободно опираются на опорные кронштейны, напрессованные на балки мостов, управляемого моста (8, фиг. 1), понижающего редуктора, одноместной цельнометаллической кабины оператора с рулевой колонкой, отопителем, вентилятором и сиденьем с ремнем безопасности (13, фиг. 1), рабочего оборудования в составе отвала на поворотном круге (14, фиг. 1), переднего бульдозера (15, фиг. 1), пневмогидравлическего привода рабочих тормозов, системы управления посредством рычагов, соединения гидрораспределителей (16, фиг. 1) с рабочим оборудованием (14, фиг. 1) посредством рукавов высокого давления(17, фиг. 1), автошин широкопрофильных повышенной проходимости в составе передних шин (9, фиг. 1) и задних ведущих шин (10, фиг. 1), системы регулировки давления в задних ведущих шинах посредством тумблера (11, фиг. 1), установленного в кабине оператора, силового агрегата (12, фиг. 1) в составе двигателя, сцепления и коробки передач с синхронизаторами.
2. Уровень техники.
За прототип, по совокупности существенных признаков, принята конструкция автогрейдера ГС-14.02, выпускаемого серийно ОАО «Брянский Арсенал», 241000, г. Брянск, улица Калинина, 98, телефон (4832) 66-17-88, факс (4832) 72-21-78, сайт http://www.arsenal-sdm.ru. Ссылка на источник информации, в котором прототип описан, http://www.rm-terex.com/userfiles/file/katalogi/gs.pdf, предназначенный для выполнения больших объемов землеройных и профилировочных работ, при строительстве и содержании дорог. Недостатки прототипа:
2.1. Тандемная тележка в составе центрального редуктора с самоблокирующимся дифференциалом и двух бортовых редукторов (балансиров) с бортовыми планетарными передачами. Недостатки:
- высокая стоимость, сложность изготовления балансиров и по причине жесткого крепления ведущей шестерни в корпусе балансира - повышенные нагрузки на центральный вал при малейших перекосах корпуса балансира относительно горловины, которые возникают от неточности изготовления узла и износа в процессе эксплуатации, и как следствие сложный и дорогостоящий ремонт;
- самоблокирующийся дифференциал, работает автоматически без участия водителя. Блокирующий момент возникает не тогда, когда одно из колес начинает буксовать, а еще до этого, заранее. В некоторых режимах движения это будет ухудшать управляемость автогрейдером, вызывая повышенной износ механизмов силового привода и шин. Например, при прохождении поворота дифференциал будет препятствовать вращению колес с разным числом оборотов на кривой, из-за чего одно из колес может начать тормозить движение (юзить), в то же время другое будет работать со значительной пробуксовкой. А в случае отрыва одного из колес ведущего моста от опорной поверхности они не могут создать в дифференциале достаточный блокирующий момент.
2.2. Применяемые шины 14.00-20 с размером профиля 370 мм. Недостатки: указанные шины имеют незначительную пробуксовку и минимальный износ только при работах на твердом грунте по причине больших удельных давлений. Экономически невыгодна эксплуатация автогрейдера в работах на сыпучих грунтах (песок, щебень и т.д.), т.к. из-за больших удельных давлений шины глубоко погружаются в грунт, пробуксовывают, что приводит к снижению производительности автогрейдера, повышенному износу шин и повышенному расходу топлива.
2.3. У прототипа не реализована возможность изменения давления в шинах, в зависимости от условий работ. Недостаток - экономически не выгодно использование автогрейдера на работе на всех видах грунта по причине высокой вероятности пробуксовки и как следствие увеличение расхода топлива.
2.4. На прототипе применен двигатель мощность 150 л.с., соединенный посредством карданного вала с механической коробкой переключения передач. Недостаток: коробка переключения передач без синхронизаторов, что снижает срок службы коробки переключения передач и влечет за собой удорожание содержания автогрейдера.
3. Сущность полезной модели.
Была поставлена задача создать автогрейдер среднего класса повышенной проходимости и повышенной производительности для всесезонного использования в работах на всех видах грунта и в работах практически любого назначения: промышленного (подготовка участков для добычи нефти или газа, для горных разработок, для добычи полезных ископаемых) или гражданского (строительство и содержание дорожных полотен, площадей аэродромов).
Техническим результатом полезной модели является повышение производительности автогрейдера за счет его эксплуатации на всех видах грунта в дорожном и промышленном строительстве с одновременным снижением расхода топлива.
Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что на автогрейдере вместо классической грейдерной тандемной тележки в составе центрального редуктора с самоблокирующим дифференциалом и двух бортовых редукторов (балансиров) с бортовыми планетарными передачами применена задняя подвеска грузового автомобиля в составе среднего и заднего ведущих мостов с установленной на каждом мосту БМКД (блокировка межколесного дифференциала) и балансирного узла в виде комплекта рессор, установленных средней частью на качающейся опоре, а концы рессоры свободно опираются на опорные кронштейны, напрессованные на балки мостов.
Полезная модель поясняется чертежами.
На Фиг. 1 показана конструктивная схема автогрейдера.
На Фиг. 2 показана схема применения на автогрейдере задней подвески грузового автомобиля в составе среднего и заднего ведущих мостов с установленной на каждом мосту БМКД (Блокировка межколесного дифференциала) и балансирного узла в виде комплекта рессор, установленных средней частью на качающейся опоре, а концы рессоры свободно опираются на опорные кронштейны, напрессованные на балки мостов.
На Фиг. 3 показана схема регулировки давления воздуха в задних ведущих шинах. На Фиг. 4 показана схема силового агрегата.
Существенные признаки полезной модели, внедрение которых позволит исключить недостатки прототипа и достигнуть заданного технического результата, - эксплуатация автогрейдера на всех видах грунта, повышение производительности автогрейдера с одновременным снижением расхода топлива.
3.1. Существенный признак полезной модели - установка задней подвески грузового автомобиля в составе среднего и заднего ведущих мостов с установленной на каждом мосту БМКД (блокировка межколесного дифференциала) и балансирного узла в виде комплекта рессор, установленных средней частью на качающейся опоре, а концы рессоры свободно опираются на опорные кронштейны, напрессованные на балки мостов. Конструктивное выполнение: за основу принята задняя подвеска (18, фиг. 2) грузового автомобиля балансирного типа в составе среднего (5, фиг. 2) и заднего (6, фиг. 2) ведущих мостов с установленной на каждом мосту БМКД (блокировка межколесного дифференциала) (19, фиг. 2) и балансирного узла в виде комплекта рессор (7, фиг. ), установленных средней частью на качающейся опоре, а концы рессоры свободно опираются на опорные кронштейны, напрессованные на балки мостов, серийно выпускаемая АО «Автомобильный завод «УРАЛ» (456300, г. Миасс, пр. Автозаводцев, 1, тел. +7 (3513) 55-16-37, сайт http://www.uralaz.ru). Задняя подвеска (18, фиг. 2) грузового автомобиля обеспечивает равенство вертикальных нагрузок, приходящихся на задние ведущие шины одной стороны (10, фиг. 2). Это достигается тем, что сама рессора (20, фиг. 2) выполняет функции балансира, так как средней частью она установлена на качающейся опоре (21, фиг. 2), а концы рессоры (22, фиг. 2) свободно опираются на опорные кронштейны (23, фиг. 2), напрессованные на балки мостов. Рессоры (20, фиг. 2) стремянками (24, фиг. 2) крепятся к балансирам (25, фиг. 2), свободно вращающимся на концах оси балансирной подвески. Таким образом, рессоры (20, фиг. 2) не только деформируются, но и поворачиваются относительно оси, обеспечивая тем самым хорошую приспособляемость подвески (18, фиг. 2) к восприятию неровностей дороги. Толкающие и тормозные усилия передаются от мостов к раме через две верхние (26, фиг. 2) и четыре нижние (27, фиг. 2) реактивные штанги. Боковые усилия воспринимаются рессорами (20, фиг. 2). Установка на каждом мосту подвески блокировки (19, фиг. 2) межколесного дифференциала (БМКД) повышает проходимость автогрейдера. Во время работы или передвижения автогрейдера оператор сам принимается решение о включении БМКД (19, фиг. 2) в зависимости от условий, например, при работе на слабых грунтах. БМКД (19, фиг. 2) можно включить при переходе на пониженную передачу коробки. Это снижает возможность пробуксовки автогрейдера и снижает расход топлива.
Данная конструктивная разработка позволит не только значительно упростить производство автогрейдера, снизить себестоимость производства и в связи с тем, что используемые мосты грузового автомобиля в составе среднего и заднего ведущих мостов с установленной на каждом мосту БМКД (блокировка межколесного дифференциала) и балансирного узла в виде комплекта рессор, установленных средней частью на качающейся опоре, а концы рессоры свободно опираются на опорные кронштейны, напрессованные на балки мостов, являются серийно выпускаемыми, в дальнейшем снизить затраты и время на ремонт, но и передвигаться по дорогам общего пользования и эксплуатировать автогрейдер в условиях бездорожья (в промышленном строительстве). Указанные возможности повышают производительность автогрейдера при одновременном снижении расхода топлива.
3.2. Существенный признак полезной модели - установка широкопрофильных шин 1200*500-508 (500/70-20) ИД-П 284 для автомобилей УРАЛ повышенной проходимости. Конструктивное выполнение: благодаря применению на автогрейдере задней подвески грузового автомобиля в составе среднего и заднего ведущих мостов с установленной на каждом мосту БМКД (блокировка межколесного дифференциала) и балансирного узла в виде комплекта рессор, установленных средней частью на качающейся опоре, а концы рессоры свободно опираются на опорные кронштейны, напрессованные на балки мостов, возможно без дополнительных конструкторских разработок установить на автогрейдере указанные широкопрофильные шины. Указанные широкопрофильные шины с шириной профиля 475 мм, из-за пониженных удельных давлений, незначительно погружаются в грунт, имеют незначительную пробуксовку, что приводит к минимальному их износу и повышенной производительности автогрейдера, снижению расхода топлива.
3.3. Существенный признак полезной модели - установка на автогрейдере задней подвески грузового автомобиля в составе среднего и заднего ведущих мостов с установленной на каждом мосту БМКД (блокировка межколесного дифференциала) и балансирного узла в виде комплекта рессор, установленных средней частью на качающейся опоре, а концы рессоры свободно опираются на опорные кронштейны, напрессованные на балки мостов, конструктивно позволяет реализовать на автогрейдере систему регулирования давления воздуха в задних ведущих шинах автогрейдера из кабины оператора. При работе на твердом грунте (дорожное полотно) целесообразно высокое давление воздуха (0,35…0,4 МПа и более). В этом случае имеют место меньшее сопротивление качению колес и минимальный расход топлива. При движении по мягкому деформированному грунту (песок) для уменьшения давления на грунт необходимо низкое давление воздуха в шинах (0,05…0,08 МПа). Система регулирования давления позволяет постоянно поддерживать в задних ведущих шинах необходимое давление воздуха в зависимости от характера грунта и в случае прокола камеры продолжать движение без смены колеса благодаря непрерывной подаче воздуха в поврежденную шину. Схема системы регулирования давления воздуха в задних ведущих шинах показана на фиг. 3: в системе регулирования давления в задних ведущих шинах используется сжатый воздух из воздушной системы автогрейдера. Тумблер управления (28, фиг. 3) с манометром (29, фиг. 3) размещен в кабине, что позволяет оператору из кабины контролировать давление в шинах и при необходимости менять. Тумблер имеет три положения: снижение давления, нейтральное и повышение давления воздуха в шинах. При переводе тумблера в положение повышения давления подается сигнал на КЭМ (электромагнитный клапан) (30, фиг. 3). КЭМ срабатывает и сжатый воздух из ресиверов (31, фиг. 3) через обратный клапан (32, фиг. 3), назначение которого состоит в том, чтобы допустить проход воздуха только в одном направлении и автоматически закрыться в случае возникновения обратного потока, подается к задним ведущим шинам (10, фиг. 3) до нужного значения. Манометр (29, фиг. 3) показывает изменение давления. Для остановки накачки шин тумблер необходимо перевести в нейтральное положение. При перемещении тумблера в положение - снижение давления - сигнал подается на КЭМ (32, фиг. 3) и происходит сброс давления в атмосферу (33, фиг. 3). Поскольку при всех открытых вентилях давление воздуха во всех шинах одинаковое, можно одновременно осуществлять их накачку или выпуск из всех шин воздуха в атмосферу. Предлагаемое конструктивное решение повышает безопасность эксплуатации автогрейдера, позволяет использовать автогрейдер в работах на различных грунтах. Контроль и возможность регулировки давления в шинах под условия работы снижает риск пробуксовки и как следствие снижает расход топлива. Несомненным плюсом данного решения является возможность регулировки давления из кабины оператора, что делает работу оператора удобной и безопасной.
3.4. Существенный признак полезной модели - установка силового агрегата, в составе двигателя, сцепления и коробки передач с синхронизаторами. Конструктивное выполнение: установка на автогрейдере, серийно выпускаемом ПАО "АВТОДИЗЕЛЬ" (ЯМЗ - Ярославский моторный завод, Россия, 150040, г. Ярославль, пр. Октября, 75, телефоны: +7 (4852) 58-81-20, +7 (4852) 27-47-07, сайт http://www.ymzmotor.ru) силового агрегата ЯМЗ-236М2 (34, фиг. 4), в составе двигателя (35, фиг. 4), сцепления (36, фиг. 4) и коробки передач с синхронизаторами (37, фиг. 4). Синхронизаторы служат для выравнивания частоты вращения соединяемых элементов при включении передач. Принцип действия основан на выравнивании угловых скоростей, включаемых (соединяемых) элементов за счет трения между конусными поверхностями синхронизатора и зубчатого колеса. Таким образом, наличие синхронизаторов КПП значительно увеличивает срок эксплуатации КПП в целом, а также отдельных ее составляющих, что, в свою очередь, повышает экономичность эксплуатации автогрейдера. Применяемая в составе силового агрегата коробка переключения передач с синхронизаторами позволяет штатно устанавливать на КПП коробку отбора мощности с насосом для реализации на автогрейдере схемы подключения переднего гидростатического ведущего моста. Схема подключения переднего гидростатического ведущего моста на базе заявляемой полезной модели была реализована заявителем в условиях существующего промышленного производства и на имеющемся технологическом оборудовании.
Автогрейдер по заявляемой полезной модели может быть изготовлен в условиях существующего промышленного производства и на имеющемся технологическом оборудовании.
Автогрейдер среднего класса ГС-14.20 серийно выпускается по заявляемой полезной модели заявителем ООО «Автогрейдер». Порядковый номер нашего предприятия-изготовителя в едином Перечне уполномоченных органов (организаций) и организаций-изготовителей, включаемых в национальную часть единого реестра уполномоченных органов (организаций) государств - членов Евразийского экономического союза и организаций - изготовителей транспортных средств (шасси транспортных средств), самоходных машин и других видом техники, осуществляющих оформление паспортов (электронных паспортов) транспортных средств (шасси транспортных средств), самоходных машин и других видов техники - 239. Автогрейдер сертифицирован и имеет сертификат соответствия требованиям Технического регламента таможенного Союза TP ТС 010/2011 «О безопасности машин и оборудования». Сертификат соответствия №RU C-RU.MT22.B.05615. Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в повышении производительности автогрейдера за счет его эксплуатации на всех видах грунта (автогрейдер среднего класса ГС-14.20 эксплуатируется государственными, бюджетными муниципальными организациями жилищно-коммунального хозяйства на твердых грунтах в работах по очистке дорог и площадей от снега, управлениями механизации строительных работ в строительстве на сыпучих грунтах (песок, щебень) при одновременном снижении расхода топлива в 1,5 раза. Для сравнения: расход топлива автогрейдера ГС-14.02 (прототип) составляет 12 л/ч, расход топлива автогрейдера ГС-14.20 составляет 8 л/ч.
Ссылки испытаний и работы автогрейдера ГС-14.20:
https://youtu.be/EjjnxWzrfhk
https://youtu.be/Vr55TSgB73w
https://voutu.be/LAV7oca_SEM
https://voutu.be/DG5nrGJHbz8