КАБИНА САМОХОДНОГО ШАССИ С FOPS ЗАЩИТОЙ

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована для защиты кабины лесозаготовительных, землеройных и строительных машин от падающих сверху предметов (деревьев, камней, ручного инструмента и т.д.).
Известно, что современные лесозаготовительные, землеройные и строительные машины должны иметь защиту кабины от падающих сверху предметов (FOPS).
Под устройством защиты от падающих предметов (FOPS) понимается система конструктивных элементов, смонтированных на машине, предназначенная для обеспечения защиты оператора от падающих предметов, таких как деревья и их части, камни [ГОСТ Р ИСО 8083. Машины для леса самоходные. Устройства защиты от падающих предметов. Технические требования и методы испытания. - Москва: Стандартинформ, 2014; ГОСТ Р ИСО 3449-2009. Машины землеройные. Устройства защиты от падающих предметов. Лабораторные испытания и технические требования. - Москва: Стандартинформ, 2010].
Известно, что FOPS защита может иметь два конструктивных исполнения: как в виде интегрированной части машины, т.е. конструктивно объединенной с кабиной оператора, так и в качестве дополнения к конструкции машины.
Известна конструкция FOPS защиты грузового автомобиля [Что такое системы безопасности техники ROPS и FOPS. - Электронный ресурс. - Режим доступа: http://www.euronato.com/articles/chto_takoe_sistemy_bezopasnosti_texniki_rops_i_fops/], применяемая на автосамосвалах, автобетоносмесителях, автокранах, сортиментовозах, выполненная в качестве дополнения к конструкции машины. Она включает в себя, установленную позади кабины конструкцию Г-образного типа с защитной платформой над кабиной.
Недостатками известной конструкции являются ее непригодность для использования на тракторах в виду особенностей их конструкции, а также недостаточная эффективность гашения энергии удара, так как вся энергия удара, ввиду большой жесткости конструкции, будет передаваться от защитной платформы через стойку к раме автомобиля и, как следствие, при сильных ударах будет наблюдаться деформация защитной платформы.
Известна конструкция FOPS защиты кабины, устанавливаемая на тракторах и выполненная в качестве интегрированной в структуру кабины трактора [Что такое системы безопасности техники ROPS и FOPS. - Электронный ресурс. - Режим доступа: http://www.euronato.com/articles/chto_takoe_sistemy_bezopasnosti_texniki_rops_i_fops/]. Согласно данной конструкции стойки кабины выполнены усиленными, высокопрочными, а крыша кабины выполнена двухслойной, имеет характерную кепку в виде нахлеста стальных листов крыши, которая имеет толщину в 10 мм. Нахлесты листа позволяют защитить стекла спереди сзади от ударов.
Недостатком известной конструкции FOPS защиты кабины является недостаточная эффективность гашения энергии удара, так как вся энергия удара, ввиду большой жесткости стальных листов толщиной 10 мм, располагаемых над крышей, будет передаваться от крыши по стойкам к раме трактора. При этом при сильных ударах будет наблюдаться деформация стальных листов, защищающих крышу от ударов падающих сверху предметов. В случае превышения деформации определенных значений крыша подлежит ремонту или замене. Использование в конструкции крыши стальных листов большой толщины ведет к увеличению материалоемкости конструкции, ее массы и повышению центра тяжести трактора.
Наиболее близкой по своей сущности и взятой за прототип является известная система защитных устройств оператора промышленного трактора [Описание к патенту на полезную модель RU 65850, приоритет, 05.03.2007, опубликовано 27.08.2007] согласно которой трактор содержит кабину с передним стеклом, боковыми и задним стеклами. На раме трактора установлено защитное устройство оператора от опрокидывания трактора, которое представляет собой сварную конструкцию из балок прямоугольного сечения и состоит из двух передних стоек, двух задних стоек, которые связаны с передними продольными балками и между собой защитной крышей, связывающей конструкцию в поперечном направлении и опирающейся на задние стойки. Защитная крыша установлена над местом оператора и крышей кабины трактора и выполняет функцию защиты оператора от падающих сверху предметов (FOPS).
Недостатком известной конструкции является недостаточная эффективность гашения энергии удара, так как вся энергия удара, ввиду большой жесткости конструкции, будет передаваться от защитной крыши по стойкам к раме трактора и, как следствие, при сильных ударах будет наблюдаться деформация защитной крыши. В случае превышения деформации определенных значений защитная крыша подлежит замене. Повышение жесткости защитной крыши с целью уменьшения ее деформаций при ударе требует увеличения ее толщины, что ведет к увеличению материалоемкости конструкции, ее массы и повышению центра тяжести трактора.
Технический результат предлагаемого устройства заключается в повышении эффективности гашения вредной энергии удара, снижении вероятности деформирования крыши кабины самоходного шасси при воздействии на нее падающим сверху предметом.
Достигается технический результат тем, что между крышей кабины самоходного шасси и защитной крышей установлена упругодеформируемая пневматическая камера подушечного типа с воздухонепроницаемой оболочкой, имеющей силовой армирующий слой, снабженная клапаном сброса давления, пневморукавом, связывающим ее внутреннее пространство с компрессором, в месте соединения упругодеформируемой пневматической камеры подушечного типа с воздухонепроницаемой оболочкой с пневморукавом установлен штуцер с ограничителем давления, снизу к упругодеформируемой пневматической камере подушечного типа с воздухонепроницаемой оболочкой прикреплено опорное днище.
На фиг. 1 показан общий вид кабины самоходного шасси с FOPS защитой на примере лесного трактора. На фиг. 2 показана кабина самоходного шасси с FOPS защитой в продольном разрезе.
Кабина самоходного шасси с FOPS защитой состоит из защитной крыши 1, упругодеформируемой пневматической камеры подушечного типа 2 с воздухонепроницаемой оболочкой 3, имеющей силовой армирующий слой 4 и снабженной клапаном 5 сброса давления. Внутреннее пространство упругодеформируемой пневматической камеры подушечного типа 2 с воздухонепроницаемой оболочкой 3 через штуцер 6 связано пневморукавом 7 с компрессором 8. В штуцер 6 встроен ограничитель давления 9, ограничивающий максимальное давление во внутреннем пространстве упругодеформируемой пневматической камеры подушечного типа 2 с воздухонепроницаемой оболочкой 3 при подаче в нее воздуха нагнетаемого компрессором 8.
Наличие защитной крыши 1 необходимо для защиты упругодеформируемой пневматической камеры подушечного типа 2 с воздухонепроницаемой оболочкой 3 от механических повреждений со стороны падающего сверху предмета.
Защитное днище 10 предназначено для удобства крепления упругодеформируемой пневматической камеры подушечного типа 2 к крыше кабины 11, для защиты упругодеформируемой пневматической камеры подушечного типа 2 от механических повреждений выступающими частями крыши кабины 11, а также будет способствовать равномерному распределению нагрузки на крышу самоходного шасси при воздействии падающего сверху предмета.
Работает устройство следующим образом. Посредством компрессора 8 по пневморукаву 7 во внутреннее пространство упругодеформируемой пневматической камеры подушечного типа 2 нагнетается поток воздуха. При достижении заданного давления во внутреннем пространстве упругодеформируемой пневматической камеры подушечного типа 2 срабатывает, встроенный в штуцер 6, ограничитель давления 9 в результате чего прекращается нагнетание воздуха во внутреннее пространство упругодеформируемой пневматической камеры подушечного типа 2. При падении давления ниже нормы ограничитель давления 9 не препятствует свободному прохождению нагнетаемого компрессором 8 потока воздуха во внутреннее пространство упругодеформируемой пневматической камеры подушечного типа 2. Таким образом поддерживается давление воздуха во внутреннем пространстве упругодеформируемой пневматической камеры подушечного типа 2 в требуемом диапазоне.
При воздействии падающего сверху предмета произойдет упругая деформация упругодеформируемой пневматической камеры подушечного типа 2 благодаря чему будет погашена вредная энергия удара. При этом защитная крыша 1 защитит упругодеформируемую пневматическую камеру подушечного типа 2 от механических повреждений и будет способствовать равномерному распределению нагрузки на поверхность примыкания защитной крыши 1 к упругодеформируемой пневматической камере подушечного типа 2. В свою очередь защитное днище 10 будет способствовать равномерному распределению нагрузки на крышу кабины 11 самоходного шасси и соответственно все стойки кабины будут нагружены равномерно. Благодаря этому предлагаемое устройство может использоваться в качестве FOPS защиты кабины самоходного шасси лесной и землеройной техники без дополнительной переделки кабины и установки дополнительных ее опор.
Наличие клапана 5 сбора давления необходимо для сброса избыточного давления, возникающего при воздействии на упругодеформируемую пневматическую камеру подушечного типа 2 падающего сверху предмета большой массы и предотвращения тем самым отскока упавшего сверху предмета от защитной крыши 1 и повторного его воздействия на защитную крышу 1 кабины самоходного шасси в FOPS защитой.
Кабина самоходного шасси с FOPS защитой благодаря наличию в своей конструкции упругодеформируемой пневматической камеры подушечного типа будет обеспечивать высокую эффективность гашения вредной энергии удара и тем самым защиту оператора самоходного шасси от воздействия падающих сверху предметов. Предлагаемая конструкция устройства имеет: простую конструкцию; низкую вероятность деформирования крыши кабины самоходного шасси при воздействии падающим сверху предметом благодаря тому, что энергия удара будет расходоваться на деформацию упругодеформируемой пневматической камеры, а оставшаяся ее часть равномерно распределяться на все стойки кабины самоходного шасси.
Еще одним достоинством является то, что устройство не интергированное, а имеется возможность оснастить им любую кабину лесного или землеройного самоходного шасси без существенных доработок.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. ГОСТ Р ИСО 8083. Машины для леса самоходные. Устройства защиты от падающих предметов. Технические требования и методы испытания. - Москва: Стандартинформ, 2014;
2. ГОСТ Р ИСО 3449-2009. Машины землеройные. Устройства защиты от падающих предметов. Лабораторные испытания и технические требования. - Москва: Стандартинформ, 2010.
3. Что такое системы безопасности техники ROPS и FOPS. - Электронный ресурс. - Режим доступа: http://www.euronato.com/articles/chto_takoe_sistemy_bezopasnosti_texniki_rops_i_fops/.
4. Описание к патенту на полезную модель RU 65850, приоритет, 05.03.2007, опубликовано 27.08.2007.