СРЕДСТВО МАЛОЙ МЕХАНИЗАЦИИ

Полезная модель относится к области механических транспортных средств на колесном ходу, а именно к одноосным транспортным средствам с одним или несколькими колесами, которыми водитель управляет, шагая рядом, и которые предназначены для использования в быту для перевозки различных грузов, при проведении земельных работ на садово-огородных участках, а также при перемещении различных грузов, например, при возведении строений на этих участках, и полезная модель может быть использована для создания и производства средств малой механизации и других подобных конструкций транспортной техники различного назначения: в том числе в службах жилищно-коммунального хозяйства и дорожном хозяйстве на строительстве дорог, на приусадебных участках, фермерских хозяйствах для обработки почвы, возможно создание малогабаритных средств малой механизации на единой элементной базе с использованием единого электрического привода, например, малогабаритное транспортное средство для перевозки грузов, малогабаритное транспортное средство с емкостью для перевозки жидкости, малогабаритное транспортное средство с моечно-поливочной и подметально-уборочной установками, малогабаритное транспортное средство со снегоуборочным агрегатом и т.п.
Заявленное техническое решение направлено на создание средств мобильного транспорта, обладающих одновременно малыми габаритами, низкой себестоимостью и широкой областью применения, а также высокой надежностью в работе и удобством и комфортабельностью при эксплуатации.
Разработкой и созданием малогабаритной техники изобретатели занимались всегда и много, но не всегда это доходило до промышленного использования. Видимо, это связано, прежде всего, с необходимостью применения такой техники в сельской местности и городских условиях, а также с возможностью предприятий и их желанием производить эту технику.
Известно устройство для перемещения штучных и сыпучих грузов по патенту на полезную модель Российской Федерации №99423, кл. В62В 1/24, 2010 г., содержащее раму с расположенным на ней кузовом, ходовые колеса, ручки и упор. Рама выполнена складывающейся, части которой соединены между собой шарнирами, при этом кузов жестко укреплен в передней части с рамой. Каждый шарнир выполнен с фиксатором от выпадения оси шарнира. Причем шарниры крепления частей рамы расположены между ходовыми колесами и упором.
Данное устройство обладает простотой эксплуатации и ускоренным процессом эксплуатации. Однако основной недостаток его заключается в ручном использовании, ограничивающем определенный объем перевозимого груза.
Известна тележка для работ на садово-огородных участках по патенту на полезную модель Российской Федерации №104910, кл. В62В 1/24,2011 г. Тележка содержит раму, установленную на колесной опоре, и два кузова, смонтированных на раме. На раме установлено рабочее место для оператора, управляющего перемещением тележки. Один из кузовов расположен на раме спереди от рабочего места для оператора, а другой - сзади от этого рабочего места. Управление перемещением тележки осуществляется посредством педалей, связанных с колесной опорой передачей с гибкой связью. Каждый кузов выполнен с открытым верхом и сплошными бортами. Как минимум, один из бортов, по крайней мере, одного из кузовов, выполнен откидным.
Тем самым обеспечивается расширение эксплуатационных возможностей тележки. Упрощается ее транспортировка, повышаются удобства пользования, появляется возможность перевозки грузов в больших объемах. Наличие двух кузовов в тележке не только обеспечивает значительное увеличение объема перевозимого груза, но и позволяет перевозить различные по характеру грузы, не смешивая их.
Данное устройство представляет собой уже не ручное устройство, а мини транспортное средство с рабочим местом для оператора, управляющего перемещением тележки посредством педалей, связанных с колесной опорой передачей с гибкой связью. Хотя оператор и не идет пешком, и не толкает груз руками, но это все равно требует приложения мускульной силы.
Известна самоходная грузовая тележка по патенту на полезную модель Российской Федерации №99760, кл. B62D 51/04, 2010 г., принятая заявителем за прототип. Она содержит раму с закрепленной на ней осью и с установленным на оси, по крайней мере, одним колесом, а также устройство управления, например, в виде руля по типу рамной конструкции. Тележка снабжена прикрепленным к раме двигателем, кинематически соединенным посредством силового привода с осью тележки, при этом тележка снабжена тормозным устройством с взаимосвязанным с ним механизмом управления.
В качестве приводного двигателя использован электрический мотор с источником питания или двигатель внутреннего сгорания с трансмиссией, а в качестве силового привода применена цепная или ременная передача или система валов, при этом в составе трансмиссии предусмотрено автоматическое сцепление или клиноременный вариатор.
В качестве тормозного устройства использованы дисковые, или барабанные, или ленточные, или клещевые тормозные устройства с механическим или гидравлическим приводом, а в качестве механизма управления - рычаг, расположенный на руле и взаимосвязанный с упомянутым приводом.
С нижней стороны рамы к ней прикреплены дополнительные опоры, выполненные, например, по типу стержней или кронштейнов с колесами-упорами на концах, а на верхней стороне рамы предусмотрены универсальные быстроразъемные крепления для установки различных вариантов грузовых платформ.
При этом особенностью конструкции предлагаемой тележки является большая грузоподъемность при ее малом весе и габаритах, что объясняется большим передаточным отношением для понижения максимальной скорости тележки и приведения ее к скорости шага человека, в результате чего достигается большая мощность и высокое тяговое усилие при наличии на тележке небольшого двигателя с малым рабочим объемом и весом.
Однако, как видно из описания, тележка имеет сложную конструкцию, в которой в качестве приводного двигателя использован двигатель внутреннего сгорания с трансмиссией, в составе которой предусмотрено автоматическое сцепление или клиноременный вариатор. Кроме того, тележка снабжена тормозным устройством с взаимосвязанным с ним механизмом управления, для чего на руле предусмотрен рычаг тормоза для быстрой остановки тележки или удержания ее на уклоне. Причем в качестве тормозного устройства использованы не менее сложные, чем двигатель внутреннего сгорания с трансмиссией, сцеплением и клиноременным вариатором, дисковые, или барабанные, или ленточные, или клещевые тормозные устройства с механическим или гидравлическим приводом.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции средства малой механизации за счет упрощения конструкции привода и системы управления.
Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом решении двигатель выполнен в виде электродвигателя, а цепная передача силового привода соединяет выходной вал электродвигателя с ведущим колесом, на котором установлена звездочка цепной передачи силового привода, при этом ось ведущего колеса установлена на усиленных подшипниках, а система управления снабжена блоком управления, который предназначен для гибкого управления электродвигателем и обеспечения плавного начала движения, остановки, регулировки скорости движения и усилия торможения средства
малой механизации, а также система управления выполнена с возможностью изменения направления движения средства малой механизации «вперед-назад».
Кроме того, электродвигатель подключен к блоку управления посредством разъемов, а блок управления содержит, по меньшей мере, выключатель питания, индикатор режимов работы, переключатель выбора направления движения средства, регулятор скорости движения средства малой механизации и разъем подключения зарядного устройства.
Кроме того, блок управления выполнен с возможностью установки датчика угла наклона.
Кроме того, блок управления выполнен с возможностью установки датчика веса груза.
Кроме того, блок управления выполнен с возможностью установки светового оборудования, и/или дополнительных приводов, которые обеспечивают погрузку и выгрузку грузов.
Технический результат от использования предлагаемого решения заключается в упрощении ее конструкции и повышении удобства в пользовании при выполнении различных работ и перевозке грузов различной структуры за счет применения системы управления с микропроцессорным управлением, позволяющим осуществлять плавное движение и движение «вперед» и «назад» без использования сложных агрегатов и механизмов, как в прототипе, напоминающих «минимобиль».
На фиг. 1 изображен общий вид средства малой механизации с размещенными на его раме системой управления и силовым приводом;
на фиг. 2 изображена электрическая схема системы управления с блоком управления, который выполнен в виде микропроцессора, снабженного узлами различного назначения.
Основой средства малой механизации является несущая рама 1, представляющая собой гнутую металлическую конструкцию, элементы которой соединены между собой либо сваркой, либо разъемным соединением. На раме 1 установлен, например, кузов 2, который прикреплен к раме 1 болтовым соединением 3, и закреплена ось 4 с установленным на ней, по меньшей мере, одним ведущим колесом 5. Крепление кузова 2 к раме 1 болтовым соединением 3 дает возможность легко его снимать и монтировать на раму 1, а на колесе 5 установлена звездочка 6 цепной передачи 7, которая использована в качестве силового привода и соединяет выходной вал электродвигателя 8 с ведущим колесом 5. Причем ось 4 колеса 5 снабжена усиленными подшипниками.
Средство малой механизации снабжено двигателем, который выполнен в виде электродвигателя 8, например, со встроенным редуктором, а именно, в виде мотора-редуктора или электродвигатель 8 может быть связан с ведущим колесом 5 трансмиссией, что дает возможность оптимально использовать мощность двигателя. Но трансмиссия, или силовая передача, которая служит для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам, очень дорогое удовольствие, которое не только усложняет конструкцию привода, но значительно удорожает изделие.
При эксплуатации возникает необходимость изменять не только скорость движения и величину подводимого к колесам момента, но также маневрировать, останавливаться, двигаться задним ходом.
Выполнение всех этих действий становится возможным благодаря тому, что развиваемый двигателем крутящий момент подводится к ведущим колесам через механизмы, составляющие трансмиссию. Например, в автомобиле к этим механизмам относятся: сцепление, коробка передач, карданная передача, главная передача, дифференциал и полуоси. Каждый из этих механизмов выполняет определенные функции.
Если все же упростить подход к трансмиссии для средства малой механизации, то все равно это дополнительные комплектующие в системе привода, которые, поневоле, усложнят и удорожат конструкцию так же, как это выполнено в прототипе, где в составе трансмиссии предусмотрено автоматическое сцепление или клиноременный вариатор, дисковые или барабанные тормозные устройства и так далее.
Питание электродвигателя 8 - низковольтное осуществляют от аккумуляторной батареи 9 напряжением, например, 12В, что обеспечивает электрическую безопасность во время эксплуатации. Электродвигатель 8 и аккумуляторная батарея 9 установлены на специальном подрамнике 10, который обеспечивает повышенную прочность рамы 1 и оптимальное взаимодействие электродвигателя 8 с ведущим колесом 5. При этом аккумуляторная батарея 9 установлена в отсеке 11 для аккумулятора. Электродвигатель 8 кинематически посредством силового привода соединен с осью 4, причем в качестве силового привода использована цепная передача 7.
Аккумуляторная батарея 9 питания электродвигателя 8 специально выполнена в герметичном корпусе для повышения безопасности при эксплуатации. Возможна зарядка аккумуляторной батареи 9 от сети переменного тока при помощи выносного блока питания без извлечения аккумуляторного отсека 11. Уровень зарядки аккумуляторной батареи 9 отображается при помощи индикатора 12 на аккумуляторном отсеке 11. При достижении полной зарядки аккумуляторной батареи 9 происходит автоматическое отключение зарядного устройства.
При включении электропитания индикатор питания 12 поочередно загорается красным, синим и зеленым огнями (2-3 цикла), затем может иметь следующие состояния:
мигание зеленым цветом: движение отсутствует, питание включено, батарея заряжена от 75% до 100%;
мигание желто-зеленым цветом: движение отсутствует, питание включено, батарея заряжена от 40% до 75%;
мигание красным цветом: движение отсутствует, питание включено, батарея заряжена менее 40%.
Во время движения индикатор питания 12 горит постоянным цветом в зависимости от уровня заряда аккумуляторной батареи 9.
Средство малой механизации оснащено электроприводом, питающимся от аккумуляторной батареи 9 и входящим в систему управления средством. Система управления средством снабжена блоком управления 13, что позволило реализовать надежное гибкое управление электродвигателем 8, обеспечить плавное начало движения, остановку, регулировку скорости движения усилия торможения, а также иметь два направления движения: «вперед» и «назад». А при отключении питания электродвигателя 8 водитель имеет возможность передвигать средство на колесе 5 вручную без особого дополнительного усилия ввиду отсутствия блокировки электродвигателя 8 блоком управления 13 (а именно, так как отсутствует эффект динамического торможения).
Электродвигатель 8 и аккумуляторная батарея 9 подключены к блоку управления 13 с помощью разъемов, что позволяет осуществлять замену и ремонт неисправных узлов. Система управления может быть реализована как с функцией плавной регулировки скорости вращения электродвигателя 8, так и с функцией постоянной скорости. В последнем случае в схеме может отсутствовать регулятор скорости движения 14.
Кроме того, в систему управления входят выключатель питания 15 электропривода и зарядки аккумуляторной батареи 9, индикатор режимов работы 16, переключатель выбора направления движения 17 средства, регулятор скорости движения 14 средства малой механизации и разъем подключения зарядного устройства 18, которые конструктивно могут быть объединены в один блок, и/или входить в состав блока управления 13. А также они могут быть объединены в один или несколько блоков в различных сочетаниях, или представлять собой отдельные блоки, подключаемые к блоку управления 13. Например, в представленной конструкции переключатель выбора направления движения 17 средства и регулятор скорости движения 14 средства малой механизации объединены в общий блок. На схеме разъем 18 подключения зарядного устройства используют для подключения внешнего источника напряжения, который совместно с блоком питания зарядного устройства аккумуляторной батареи 19 обеспечивает заряд аккумуляторной батареи 9.
Средство малой механизации работает следующим образом.
Перед началом движения включают при помощи выключателя 15 электропитание электропривода и зарядки аккумуляторной батареи 9, при этом индикатор питания 12 загорится поочередно красным, синим и зеленым огнями (2-3 цикла), после чего будет мигать зеленым, желтым или красным огнем (в зависимости от уровня зарядки аккумуляторной батареи 9). Затем переводят переключатель выбора направления движения 17 средства в положение в соответствии с выбранным (вперед или назад) направлением. При помощи ручки регулятора скорости движения 14 переводят в движение средство малой механизации. В зависимости от положения ручки 14 изменяют скорость движения средства и силу тяги электродвигателя 8. Для остановки средства достаточно отпустить ручку регулятора скорости движения 14. Регулятор скорости движения 14 выполнен в пыле- и влагозащищенном варианте на основе бесконтактного датчика положения регулятора.
Для изменения направления движения необходимо перевести переключатель выбора направления движения 17 средства на противоположное положение. Изменение направления движения осуществляют только после полной остановки средства, в противном случае это может привести к поломке трансмиссии или выходу из строя электронного блока управления 13 электродвигателем 8.
При работе блок управления 13 получает сигналы от элементов управления выключателя питания 15, переключателя выбора направления движения 17 средства и регулятора скорости движения 14, и в зависимости от заданной скорости и направления движения подает напряжение на электродвигатель 8, поступающее от аккумуляторной батареи 9.
Индикатор режимов работы 16 используют для индикации уровня заряда аккумуляторной батареи в процессе работы или заряда аккумуляторной батареи 9.
Система управления может быть выполнена как на основе блока управления 13, так и на других элементах.
Кроме того, в схему могут быть добавлены дополнительные узлы, обеспечивающие дополнительные функции и возможности средства малой механизации.
Например, добавленный в конструкцию датчик угла наклона позволяет определить угол, на который осуществляют подъем средства. Если угол подъема выше критического, то привод может быть остановлен автоматически.
Установка датчика тока двигателя позволяет отследить ток двигателя и, при обнаружении перегрузки, заблокировать привод.
Например, датчик веса груза может использоваться для блокировки работы при перегрузке, а дополнительные устройства индикации и сигнализации - например, звуковой сигнал - для индикации аварийных режимов работы, например.
Кроме того, на привод может устанавливаться также дополнительное оборудование: световое оборудование, электронасосы, дополнительные приводы, облегчающие погрузку и выгрузку грузов и т.п.
Кроме того, блок управления выполнен с возможностью установки дополнительных датчиков расстояния, пирометрических, и т.п. Для обнаружения внешних препятствий и обеспечения безопасности при эксплуатации средства малой механизации, как для окружающих, так и для оператора-водителя.
Кроме того, блок управления выполнен с возможностью изменения программных алгоритмов управления электродвигателем, которые обеспечивают различные режимы работы электродвигателя - разгон, замедление, динамическое торможение, контроль и блокировка аварийных ситуаций (перегрузки), поддержание заданной скорости и других параметров электропривода.
При эксплуатации заявляемого средства малой механизации не требуется специального технического обслуживания. Необходимо следить за чистотой и смазкой цепной передачи, а также уровнем давления воздуха в камере шины колеса. Недостаточное давление в камере шины колеса и повышенное загрязнение цепной передачи будет приводить к увеличению тока потребления и уменьшению пробега средства от одного заряда аккумуляторной батареи.
Также необходимо своевременно заряжать аккумуляторную батарею, не допуская ее глубокой разрядки. Глубокая разрядка аккумуляторной батареи приведет к ускоренному выходу ее из строя.
Необходимо избегать попадания пыли и грязи на разъем аккумуляторной батареи и своевременно ее удалять чистой салфеткой.
Использование предлагаемого технического решения позволило создать средство малой механизации не сложное по конструкции, простое и удобное в эксплуатации, не требующее специального технического обслуживания, благодаря оригинальной системе управления. Разработанная заявителем система управления средством, в отличие от прототипа, включает контроллер электропривода, который имеет микропроцессорное управление, благодаря которому реализовано надежное управление электродвигателем, появилась возможность осуществлять плавное начало и окончание движения, а также иметь два направления движения: «вперед» и «назад». А при отключении питания электродвигателя средство малой механизации можно передвигать вручную без особого дополнительного усилия, так как отсутствует блокировка электродвигателя блоком управления.