МАШИНА ТРАНСПОРТНАЯ ШАХТНО-РУДНАЯ

Описание полезной модели.
Часть I.
Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, а именно, к самоходным специальным транспортным средствам, в частности, к выполнению машины шахтно-рудной и оснащению ее агрегатами и элементами, доступными в собственном производстве, и может быть использована при проектировании и модернизации транспортных средств, обслуживающих как действующие, так и вновь открываемые подземные добывающие комплексы.
Известны машины транспортные шахтные, предназначенные обеспечить доставку рабочих, производственного и специального оборудования к месту разработки, завалам и другим заграждениям при чрезвычайных ситуациях для ликвидации их последствий, а также для оказания первой медицинской помощи и эвакуации пострадавших из аварийных, взрыво- и пожароопасных зон (См. каталог фирмы Машиненфабрик ГмбХ, Герман Паус, Германия, 2000).
В зависимости от поставленных инженерных задач известная машина включает, например, кузов вагонной компоновки с пассажирским и водительским отсеками, разделенными поперечной перегородкой, смонтированный на раме, несущей двухосное колесное шасси, двигатель с системами питания, выпуска и охлаждения, трансмиссию и систему управления, органы управления которой расположены в водительском отсеке.
Однако такую машину затруднительно транспортировать в шахту к месту эксплуатации.
Известна машина шахтная, обеспечивающая технологичное, безопасное выполнение транспортных и сборочно-разборочных работ непосредственно в условиях использования машины в шахте. (РФ свидетельство на пол. мод. №18263, МПК В62Д 53/00, опубл. 10.06.2001).
Известная машина транспортная шахтная, содержит кузов вагонной компоновки, с плоской крышей, состоящий из водительского и пассажирского отсеков, закрепленных на раме ходового шасси, на котором расположены двигатель с системами питания и охлаждения, трансмиссия и системы управления. Машина выполнена разборной, ее кузов снабжен петлевыми держателями, по меньшей мере, двумя, установлен на шасси съемно посредством жестких быстроразъемных фиксаторов и выполнен также разборным в виде изолируемых модулей, пассажирского и водительского. Рама машины выполнена укороченной с разновеликими свесами и снабжена в задней части кронштейном для установки запасного колеса, а в передней подрамником для расположения двигателя, в системе охлаждения которого установлена вязкостная муфта, а радиатор размещен непосредственно перед двигателем соосно с ним.
В известной машине установлен двигатель марки TOYOTA серии L. В системе подачи топлива установлен топливный насос высокого давления центробежного типа с всережимным регулятором, фильтр тонкой очистки, снабженный подогревателем топлива, водоотделителем и указателем наличия воды в топливе, топливные форсунки применены закрытого типа - многодырчатые, а топливный бак размещен под полом модуля.
Система впуска воздуха, являющаяся составной частью системы питания, выполнена в виде воздушного фильтра со сменным бумажным элементом.
В конструкции известной машины транспортной шахтной система выпуска отработавших газов системы питания выполнена двухступенчатой и снабжена каталитическим нейтрализатором, барботажным баком, демпфером колебаний и выпускным патрубком, расположенным в водительском модуле.
В известной машине трансмиссия выполнена из сцепления, коробки передач, раздаточной коробки, карданных передач и, по меньшей мере, одного ведущего моста.
Сцепление - диафрагменного типа, а в качестве раздаточной коробки использована раздаточная коробка автомобиля ГА3-66.
В трансмиссии машины карданные передачи выполнены укороченными, двухшарнирными, без промежуточных опор.
В машине установлен интегральный рулевой механизм автомобиля КАМАЗ.
К недостаткам известной машины транспортной шахтной следует отнести функциональную ограниченность и значительную стоимость.
Задачей заявляемой полезной модели являлось создание надежной универсальной машины шахтно-рудной, обеспечивающей снижение себестоимости и трудоемкости изготовления, уменьшение материалоемкости, а также повышение ремонтно-пригодности и удобства технического обслуживания за счет использования преимущественно доступных отечественных комплектующих.
Задача решается предлагаемой машиной транспортной шахтно-рудной, содержащей модульный кузов, состоящий из водительского и съемного служебного модулей, установленных на раме базового шасси, несущего силовой агрегат, комплект агрегатов трансмиссии, системы питания, охлаждения и выпуска, механизмы управления и торможения, в которой, согласно предложению, силовой агрегат посредством подушек установлен на балке и кронштейнах, приваренных к раме, и закрыт поворотным капотом, установленным с возможностью демонтажа и открывания и с левой, и с правой стороны, и снабженным съемным люком в правой передней части, система питания топливом силового агрегата оснащена плунжерным насосом распределительного типа с ручным подкачивающим насосом, фильтр тонкой очистки расположен на блоке цилиндров посредством дополнительного кронштейна, а топливный бак размещен под полом грузового модуля в силовом защитном кожухе, закрепленном на приваренных к раме кронштейнах-консолях.
В трансмиссии установлено сухое, однодисковое фрикционное сцепление замкнутого типа с периферийными пружинами и гидравлическим приводом, при этом главный цилиндр сцепления расположен в кабине и смонтирован на кронштейне, объединенном с кронштейном рулевого колеса, и посредством трубопроводов связан с рабочим цилиндром, размещенным на механической, пятиступенчатой коробке переключения передач, а система выпуска расположена на правой стороне машины, включает каталитический нейтрализатор и барботажный бак, закрепленный на раме между консолями на приварных кронштейнах и в поперечном направлении
зафиксированный съемной растяжкой, при этом тормозное управление машиной оснащено или барабанными тормозными механизмами с гидравлическим приводом, или дисковыми тормозными механизмами с пневматическим приводом.
В предлагаемой машине система питания топливом оснащена форсунками закрытого типа с гидроуправлением.
В системе охлаждения радиатор установлен соосно с двигателем в передней части моторного отсека водительского модуля на дополнительных кронштейнах и укреплен растяжками, а вентилятор в кожухе установлен непосредственно на двигателе и его привод выполнен в виде клиноременной передачи, соединенной со шкивом двигателя.
Карданная передача машины выполнена двухвальной, открытого типа с шарнирами неравных угловых скоростей и промежуточной опорой, закрепленной на поперечине рамы, лонжероны которой связаны между собой поперечинами, и защищенной передним и задним бамперами и боковыми консольными брусьями.
В предлагаемой машине служебный модуль выполнен в виде пассажирского или грузопассажирского модуля.
Грузопассажирский служебный модуль имеет двустворчатую распашную дверь в задней панели, складные скамьи двух последних рядов и оборудован односторонней связью в виде кнопки звукового сигнала между ним и водительским модулем.
Служебный модуль выполнен комбинированным, в виде кабины для пассажиров и грузовой платформы, с установленным на ней дизельгенератором для сварочных работ, и снабженной поворотными слесарными тисками и ящиками для перевозки кислородных баллонов и слесарного инструмента.
Также же служебный модуль может быть выполнен в виде емкости для перевозки нефтепродуктов.
Служебный модуль может быть выполнен в виде двух емкостей для перевозки нефтепродуктов и оснащен насосной установкой.
Служебный модуль может представлять емкость для сбора и перевозки соляного раствора или пожарного модуля с навесным оборудованием.
Кроме того, служебный модуль выполнен в виде санитарного модуля, оснащенного санитарным оборудованием.
В предлагаемой машине на коробке передач может быть установлена коробка отбора мощности насосной станции.
Водительский модуль снабжен защитными дверцами водителя и пассажира, лобовым и сдвижным задним остекленением.
Такое многофункциональное выполнение машины транспортной шахтно-рудной позволяет применять ее для выполнения различных производственных и инженерных задач, спасательных работ, как в нормальных условиях, так и экстренных случаях при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций во взрыво- и пожароопасных аварийных шахтах с ограниченной завалами шириной коридора и с неровной опорной поверхностью движения.
Новые и существенные признаки машины обеспечивают ей:
1. Расширение диапазона использования. Упрощение и удешевление производства и эксплуатации машины за счет использования отечественных комплектующих узлов и элементов, т.е. себестоимости в целом.
2. Использование в машине предлагаемых конструкций силовой установки, трансмиссии, систем питания и охлаждения, тормозного управления, оснащение ее съемными рабочими модулями и описанная в данной заявке установка упомянутых узлов, обеспечивает повышение надежности, требуемые технико-эксплуатационные свойства транспортного средства.
Предлагаемая машина транспортная шахтно-рудная поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 представлен схематично общий вид машины (вид сбоку и сверху);
- на фиг.2 показана трансмиссия;
- на фиг.3 - схема крепления силового агрегата;
- на фиг.4 - показана система питания топливом;
- на фиг.5 - система впуска системы питания двигателя машины;
- на фиг.6 - система выпуска;
- на фиг.7 - система охлаждения;
- на фиг.8 - схема тормозной системы;
- на фиг.9 - пример тормозной системы машины с пневматическим приводом;
- на фиг.10 - крепление топливного бака;
- на фиг.11 - крепление барботажного бака;
- на фиг.12 - представлен схематично общий вид машины со служебным модулем в виде грузопассажирского модуля;
- на фиг.13 - общий вид машины со служебным модулем в виде емкости для перевозки нефтепродуктов;
- на фиг.14 - общий вид машины со служебным модулем в виде емкости для сбора и перевозки соляного раствора;
- на фиг.15 - общий вид машины со служебным модулем для тушения пожаров и доставки боевого расчета;
- на фиг.16 - общий вид машины со служебным модулем в виде санитарного модуля.
Машина транспортная шахтно-рудная (транспортное средство - ТС) содержит модульный кузов 1, состоящий из водительского 2 и съемного служебного 3 модулей, установленных на раме 4 базового ходового шасси 5, несущего силовой агрегат 6, комплект агрегатов трансмиссии 7, системы питания 8, охлаждения 9 и выпуска 10, механизмы 11 управления и торможения 12.
Силовой агрегат 6, в машине использован дизельный двигатель, например Д-243, Минского моторного завода, атмосферный, четырех цилиндровый, четырехтактный, рядный, который посредством подушек 13, 14 упруго установлен на балке 15 и кронштейнах 16, 17, приваренных к раме 4, и закрыт поворотным капотом 18, установленным с возможностью демонтажа и открывания и с левой, и с правой сторон, и снабженным съемным люком 19 в правой передней части. Система 8 питания топливом оснащена форсунками 20 закрытого типа с гидроуправлением, плунжерным топливным насосом 21 распределительного типа, с ручным подкачивающим насосом 22, фильтром 23 тонкой очистки, расположенным на блоке цилиндров посредством дополнительного кронштейна 24, топливным баком 25, размещенным для безопасности под полом заднего служебного модуля 3 в силовом защитном кожухе 26, закрепленном на приваренных к раме 4 кронштейнах-консолях 27.
Топливный бак притянут к кожуху 26 металлической лентой 28.
Подкачивающий насос 23 соединен с топливным баком 25 посредством заборной магистрали 29, а форсунки - нагнетательной магистралью 30 и сливной магистралью
31. Топливный насос 21 также соединен с топливным баком 25 соответствующей сливной магистралью 32.
Система 33 впуска воздуха системы 8 питания включает воздушный фильтр 34 сухого типа со сменным бумажным фильтрующим элементом, впускной коллектор 35 и соединительный сборный трубопровод из упругих и жестких патрубков 36, 37. Воздушный фильтр 34 закреплен на кронштейне 38.
В трансмиссии 7 установлено сухое, однодисковое фрикционное сцепление 39 замкнутого типа с периферийными пружинами и гидравлическим приводом (не показан). Главный цилиндр сцепления расположен в кабине и смонтирован на кронштейне, объединенном с кронштейном рулевого колеса, и посредством трубопроводов связан с рабочим цилиндром, размещенным на механической, пятиступенчатой коробке 40 переключения передач.
Карданная передача - двухвальная 41, 42 открытого типа, с шарнирами 43 неравных угловых скоростей и промежуточной опорой 44, закрепленной на поперечине рамы 4, лонжероны которой связаны между собой поперечинами, и защищенной передними и задними бамперами и боковыми консольными брусьями.
Мосты: передний - управляемый, с одинарными поворотными колесами и штампованной балкой. Задний 45 - ведущий, с одинарными колесами, одинарной гипоидной главной передачей и несимметричным кулачковым дифференциалом повышенного трения. Картер главной передачи - неразъемный.
Машина оборудована системой 10 выпуска отработавших газов, расположенной по ее правой стороне и включающей приемную трубу 46, каталитический нейтрализатор 47, барботажный бак 48, и соединительные трубы 49.
Каталитический нейтрализатор 46 предназначен для снижения содержания окиси углерода (СО) и углеводородов (СН) в отработавших газах. На входе и выходе нейтрализатор имеет штуцеры для взятия проб отработавших газов и замера потери давления в нем.
Барботажный бак 48 выполняет несколько функций: снижение токсичности и дымности отработавших газов за счет растворения в воде отработавших газов и осаждения взвешенных частиц, снижения шумности выброса и температуры отработавших газов, искрогашение.
Барботажный бак 48 представляет собой заполненную водой емкость. Объема заливаемой жидкости достаточно для семичасовой непрерывной работы двигателя. Барботажный 48 закреплен на раме 4 между консолями на приваренных кронштейнах 49 и зафиксирован съемной растяжкой 50.
Механизмы 11 управления:
- рулевое управление 51 машины - с поворотом управляемых колес первой оси, тип рулевого механизма винт - шариковая гайка - рейка - сектор и гидроусилитель интегрального типа;
- тормозное управление 12, которое включает рабочую 52, запасную 53 и стояночную 54 тормозные системы.
Рабочая тормозная система 52 имеет два независимых контура управления двумя передними и двумя задними тормозными механизмами.
Запасная тормозная система 53 управляет одним из контуров рабочей тормозной системы.
Стояночная тормозная система 54 управляет задними тормозными механизмами.
Передние и задние тормозные механизмы - фрикционные, могут быть установлены или барабанные, колодочные, с равными приводными силами и односторонним расположением опор, или дисковые, с автоматической регулировкой зазора между барабаном или диском и колодками.
Привод тормозных механизмов рабочей и запасной систем или гидравлический, или пневматический.
Привод тормозного механизма стояночной системы или механический, рычажно-троссовый, или пневматический.
Тормозное управление машины транспортной шахтно-рудной, например, с пневматическим приводом (фиг.9) выполнено из отечественных комплектующих изделий, применяемых в транспортном машиностроении и включает компрессор 58, влагоотделитель 59, ресиверы 60, тормозные камеры 61 и контрольно-защитное оборудование.
Система 9 охлаждения - жидкостная, закрытого типа, с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости, радиатором 55 и расширительным бачком 56. Привод водяного насоса и вентилятора охлаждения радиатора осуществляется ремнем от шкива коленчатого вала.
Радиатор 55 установлен соосно с двигателем в передней части моторного отсека водительского модуля на дополнительных кронштейнах 57 и укреплен растяжками. Вентилятор в кожухе установлен непосредственно на двигателе.
В зависимости от поставленных перед ТС задач: в предлагаемой машине служебный модуль может быть выполнен в виде пассажирского (фиг.1) или грузопассажирского модуля 62 (фиг.12). Служебный модуль может быть выполнен также, например, комбинированным в виде кабины для пассажиров и грузовой платформы, с установленным на ней дизельгенератором для сварочных работ, и снабженной поворотными слесарными тисками и ящиком для перевозки кислородных баллонов и слесарного инструмента.
Служебный модуль может быть выполнен в виде емкости 63 для перевозки нефтепродуктов (фиг.13). Служебный модуль 63 для перевозки нефтепродуктов может включать две емкости и насосную установку.
В предлагаемой машине служебный модуль может быть выполнен в виде емкости 64 для сбора и перевозки соляного раствора (фиг.14).
В описываемой машине служебный модуль может быть выполнен в виде пожарного модуля 65 (фиг.15) с навесным оборудованием.
При выполнении служебного модуля в виде модулей-емкостей 63, 64, на коробке передач установлена коробка отбора мощности насосной станции (не обозн.).
В машине шахтно-рудной служебный модуль может быть выполнен в виде санитарного модуля 66 (фиг.16), оснащенного санитарным оборудованием.
В машине шахтно-рудной водительский модуль снабжен защитными дверцами 67 водителя и пассажира, лобовым и сдвижным задним остекленением.
Грузопассажирский служебный модуль имеет двустворчатую распашную дверь в задней панели, складные скамьи двух последних рядов и оборудован односторонней связью в виде электрической кнопки звукового сигнала между ним и водительским модулем.
Машина преимущественно в разобранном виде на составляющие узлы: водительский модуль 2, служебный модуль 3 и шасси 5 транспортируется к месту эксплуатации, где они опускаются на место посредством грузоподъемных приспособлений с помощью держателей и
собирается с использованием известных и доступных механизмов и инструментов.
ОПИСАНИЕ. Часть II.
Были изготовлены образцы предлагаемой машины, а именно транспортные средства, которым дано название «Крот», предназначенные для: перевозки людей с пассажирским служебным модулем - 3, и модульные комплектации, выполненные на базе шасси описанного ТС; с грузопассажирским модулем 62 - для перевозки людей и малогабаритных грузов; с модулем 63 для перевозки нефтепродуктов; с модулем 64 - для сборки и перевозки соляного раствора; с пожарным модулем 65 - для тушения очагов возгорания и доставки боевого расчета; с санитарным модулем 66 - для эвакуации раненных на территории подземных горных выработок, не опасных по взрывам газа и пыли или самовозгоранию полезного ископаемого.
Все образцы машины шахтно-рудной двухосные, с колесной формулой 4×2, двухместной кабиной, расположенной над двигателем.
ТС были изготовлены в исполнении «У1» по ГОСТ 15150 и рассчитаны на эксплуатацию по назначению в любое время года и суток при безгаражном хранении.
При изготовлении опытных образцов предлагаемой машины, конструкция которой описана выше, рама 4 была собрана на базе рамы автомобиля ГАЗ 33104 «Валдай». Лонжероны связали между собой поперечинами, по бокам лонжеронов приварили консоли. Спереди и сзади рамы установили бамперы. С боков к консолям прикрепили брусья, защищающие ТС от боковых ударов.
Силовой агрегат 6 установили на кронштейнах (в прототипе - на подрамнике), приваренных к раме 4, посредством подушек 13, 14, при этом передняя часть силового агрегата через передние подушки опирается на балку.
Систему питания 8 топливом и воздухом выполнили описанным выше образом, что обеспечило снижение себестоимости с повышением ее надежности, при этом топливный бак установили под полом на кронштейне, совмещающем грязевую, силовую защиту бака (кожух топливного бака), внутри которого бак закрепили металлической лентой. Кронштейн-кожух закрепили болтами к лонжерону и консолям рамы. (В прототипе:
топливный бак устанавливался на приваренных к раме кронштейнах и был притянут к ним металлическими лентами. К кронштейнам крепилась грязевая защита топливного бака, а на консоли рамы устанавливалась силовая защита). Предлагаемая конструкция узла крепления топливного бака обеспечивает снижение его массы детале- и металлоемкости.
Систему выпуска расположили по правой стороне машины. Барботажный бак 48 укрепили с правой стороны рамы между консолями на приваренных кронштейнах и в поперечном направлении зафиксировали съемной растяжкой, которая является также силовой защитой бака, что обеспечило оптимизацию длины выхлопных трубопроводов.
Радиатор 55 системы 9 охлаждения установили соосно с двигателем 6 в передней части моторного отсека на приваренных к раме кронштейнах и закрепили четырьмя растяжками.
Для повышения эффективности обдува радиатора, на него установили кожух вентилятора, привод которого осуществляется клиновым ремнем со шкива двигателя.
Сцепление 39 на машине применили сухое, однодисковое, фрикционное, замкнутого типа с известным гидравлическим приводом от автомобиля ЗИЛ 5301. Главный и рабочий цилиндры сцепления расположили в кабине водительского модуля, на приваренном под рамой кронштейне, слева, спереди. Крышку бачка выдвинули за левую лицевую панель для пополнения и контроля уровня жидкости.
Главный цилиндр связали посредством трубопроводов с рабочим цилиндром сцепления, который установили на кронштейне, прикрепленном к коробке переключения передач.
Коробку переключения передач (КПП) 40 применили от автомобиля ЗИЛ-5301.
Карданную передачу двухвальную 41, 42, с шарнирами неравных угловых скоростей, использовали от автомобиля ГАЗ-3307, и с промежуточной опорой 44. Промежуточную опору закрепили на поперечине рамы. Карданный вал присоединили к фланцу КПП через проставку.
Кроме того, при выполнении водительского модуля его кабину снабдили и с водительской, и с пассажирской стороны дверцами, что обеспечивает защиту водителя и пассажира от грязи и мелких
осколков породы. В левой лицевой панели кабины выполнили люк для доступа к бачку привода сцепления.
Капот моторного отсека выполнили с возможностью демонтажа и открывающимся с левой и правой стороны, снабдили съемным люком в правой передней части, что обеспечивает хороший доступ к силовому агрегату для его обслуживания и ремонта.
Запасное колесо ТС перенесли на задний борт служебного модуля для облегчения доступа к колесу.
Все образцы предлагаемой машины были оснащены тормозными системами 52, 53, 54 управления, что повысило надежность конструкции.
При выполнении рабочих модулей в виде емкостей 63, 64 их заполнение осуществлялось посредством насосной установки, опорожнение - самотеком.
Насосная установка имела счетчик на приемной магистрали и резиноармированный заборно-сливной шланг длиной 5 м. Емкости снабжались устройством светозвуковой сигнализации переполнения и отстойниками со сливными кранами.
При выполнении рабочего модуля санитарным 66 он комплектовался шестью носилками.
В описываемых образцах машины кабина водительского модуля выполнялась цельнометаллической, с несущим двухдверным корпусом. В верхней части кабины были установлены отбойник и проушины, предназначенные для монтажа-демонтажа кабины, а также для подъема ТС. Кабина имела лобовое остекление и оборудована двумя одноместными сиденьями. Сиденье водителя - с продольной регулировкой.
Задняя панель кабины выполнялась с проемом, закрытым сдвижным органическим стеклом.
Использование в конструкции машины доступных и освоенных промышленностью деталей, агрегатов и узлов ходовой части, трансмиссии, органов управления и других составных частей позволяет сократить сроки технологической подготовки производства предлагаемой машины, использовать имеющиеся отечественные прогрессивные изделия, снизить себестоимость, трудоемкость изготовления машины, существенно сократить расход материалов, повысить ремонтопригодность транспортного средства.
Конструкция оригинальных деталей и сборочных единиц, обусловлена установкой на машине узлов, предлагаемых данной заявкой, не требует создания
принципиально новых технологических процессов, использования специального или уникального оборудования и механизмов.
Предлагаемые компоновка узлов машины и выполнение тормозной системы обеспечивает повышение надежности работы транспортного средства в агрессивной среде.
Опытные образцы машины транспортной шахтной изготовлены, прошли испытания на предприятии-заявителе, подтвердившие ожидаемый от полезной модели технический результат и позволившие сделать вывод о снижении себестоимости изготовления и использования предлагаемой машины, уменьшения материалоемкости и трудоемкости производства, а также о соответствии рассматриваемого технического решения критериям патентоспособности.
Более полное удовлетворение эксплуатационных требований к машине при повышении надежности работы ее элементов и конструкции в целом достигнуто введением предлагаемых сборочных единиц и описанным выше выполнением машины.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Каталог фирмы «Машиненфабрик» ГмбХ, Герман Паус, Германия, 2000 г. на серию машин шахтных Паус - Минка;
2. Промышленный образец кл. 12-08 №43845 з. 20.02.95, от 16.11.97, «Машина транспортная шахтная» (аналог);
3. Промышленный образец кл. 12-08 №45620 з. 02.12.96, от 16.05.99, «Машина шахтная грузопассажирская» (аналог);
4. Промышленный образец кл. 12-08 №45461 з. 25.02.97, от 16.04.99, «Машина медицинской помощи шахтная» (аналог);
5. Промышленный образец кл. 12-08 №45467 з. 25.02.97, от 16.04.99, «Машина пожарная шахтная» (аналог);
6. - Промышленный образец кл. 12-08 №46095 з. 25.08.97, от 16.09.99,
- Полезная модель кл. В62Д 31/02 №9200 з. 06.08.98, от 16.02.99,
- Полезная модель кл. В62Р 9/00 №9604 з. 01.06.98, от 16.04.99 - «Автобус (ПА3-3205, базовый образец).
7. Патент на полезную модель РФ свид. на пол. мод. №18263 / 04.12.2000, «Машина транспортная шахтная», (прототип).