"АВТОГРЕЙДЕР"

Полезная модель относится к области строительства, в частности, к машинам для земляных работ в дорожном строительстве, а именно, к автогрейдерам.
Известна конструкция автогрейдера, которая состоит из общей рамы, на которой размещены кабина и два силовых агрегата, каждый из которых кинематически связан с соответствующим мостом, шарнирно соединенным с рамой. Кабина выполнена поворотной вокруг вертикальной оси, что позволяет оператору при движении обратным ходом находиться в положении по ходу движения машины Оба моста машины выполнены балансирными. Машина снабжена отвалом с режущей кромкой, размещенным в пространстве между мостами с возможностью разворота его на 180° в вертикальной плоскости, посредством поворотного круга, шарнирно связанного с рамой. При необходимости разворота отвала имеется возможность разворота и кабины (см. патент США №3568778, МПК E02F 09/16, опубл. 1971 г.).
К недостаткам устройства можно отнести наличие непропорциональной связи между вертикальным перемещением моста, находящегося в данный момент впереди с режущей кромкой отвала, кроме этого, для изготовления автофейдера требуется специальная подготовка производства.
Известен автогрейдер, принятый в качестве прототипа, включающий энергоустановку и кабину, которые размещены на подмоторной раме. С последней связаны основная рама, балансирная тележка с приводом ведущих колес, выполненная с попарным расположением колес, передний мост, состоящий из поперечной балки, связанной с основной рамой посредством балансирного шкворня переднего моста, и пары передних колес, закрепленных на свободных концах поперечной балки с возможностью поворота в вертикальной плоскости и наклона посредством соответствующих механизмов, оснащенных гидроприводом с исполнительными гидроцилиндрами. Под основной рамой в передней ее части закреплена тяговая рама посредством сферического шарнира, обеспечивающего не только перемещение свободного заднего конца тяговой рамы в вертикальной плоскости, но и вынос ее в сторону, посредством механизмов с гидроцилиндрами. К свободному концу тяговой рамы жестко прикреплен поворотный круг, связанный с основной рамой через рычаг подъема, закрепленный на основной раме в средней ее части с возможностью ее поворота вокруг основной рамы в поперечной вертикальной плоскости и шарнирно связанными с рычагом подъема гидроцилиндрами подъема отвала в вертикальной плоскости и гидроцилиндром выноса тяговой рамы с отвалом. К поворотному кругу прикреплен отвал, размещаемый в колесной базе машины с возможностью его установки под углом в горизонтальной плоскости с помощью кронштейна механизма установки угла резания и гидроцилиндра установки угла резания, взаимодействующего с зубчатым венцом поворотного круга и выноса отвала в одну и другую сторону посредством гидроцилиндра выдвижения отвала и направляющих, жестко связанных с поворотным кругом (см. ГОСТ 27535-87 "Машины землеройные. Автогрейдеры", с. 7, черт. 15а.)
Известный автогрейдер имеет типичный для данной компоновки недостаток - наличие прямой пропорциональной кинематической связи между вертикальным смещением передних колес и режущей кромки отвала, что вызывает отклонение от выставленного с помощью гидропривода исходного положения режущей кромки отвала в вертикальной плоскости в зависимости от положения передних колес, перемещаемых по планируемой поверхности грунта, обладающего неровностями в вертикальной плоскости, которые необходимо автогрейдеру "убрать" в процессе планировочной операции при подготовке грунтового основания под укладку дорожного покрытия, что приводит к увеличению потребного числа проходов автогрейдера по одному следу.
Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, заключается в уменьшении количества повторных проходов автогрейдера по одному следу за счет уменьшения влияния положения передних колес в продольно-вертикальной плоскости на вертикальное перемещение режущей кромки отвала при обеспечении курсовой устойчивости.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в автогрейдере, содержащем подмоторную раму, на которой размещены энергоустановка с силовым оборудованием, кабина с системой управления и гидропривод, основную раму, связанную одним концом с подмоторной рамой, балансирную тележку с приводом ведущих колес, состоящую из двух пар колес, и передний мост, шарнирно связанный с основной рамой и состоящий из поперечной балки и, по меньшей мере, одной пары основных колес с механизмами их поворота в горизонтальной плоскости и их наклона в вертикальной плоскости в обе стороны, а также тяговую раму, размещенную под основной рамой и шарнирно с ней связанную передним концом, на свободном заднем конце которой закреплен отвал с механизмом его поворота в горизонтальной плоскости, причем тяговая рама связана с основной рамой через рычаг подъема, установленный в средней части основной рамы с возможностью поворота тяговой рамы относительно основной рамы посредствам рычажного механизма с приводами в виде гидроцилиндров подъема-опускания отвала и выноса тяговой рамы с отвалом, подключенных к кабине с системой управления, согласно полезной модели передний мост снабжен дополнительной парой колес, которые вместе с основными колесами закреплены с возможностью вращения на свободных концах двуплечих, продольно расположенных рычагов, балансирно связанных с поперечной балкой переднего моста, при этом последний оснащен проставкой, связанной с поперечной балкой балансирным шкворнем переднего моста, а посредством жесткой связи - с основной рамой, причем основные колеса и дополнительные колеса переднего моста выполнены с возможностью автономного поворота в горизонтальной плоскости и наклона в вертикальной плоскости.
Решение поставленной технической задачи становиться возможным благодаря снабжению переднего моста дополнительной парой колес, при этом снижается влияние смещений передних колес по высоте на вертикальное смещение режущей кромки отвала, а следовательно, выполняется более точно процесс планирования земляного полотна. Это позволяет уменьшить количество повторных проходов автогрейдера по одному следу. Выполнение основных и дополнительных колес автономными в части их поворота в горизонтальной плоскости, а также наклона в вертикальной плоскости обеспечивает курсовую устойчивость автогрейдера при выполнении работ.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан автогрейдер (вид сбоку); на фиг. 2 - изображен вид А на фиг. 1 (вид сверху); на фиг. 3 приведена кинематическая схема автогрейдера; на фиг. 4 дана иллюстрация рабочего момента автогрейдера при наезде переднего моста на возвышенность; на фиг. 5 - то же при преодолении передним мостом возвышенности; на фиг. 6 - то же при попадании переднего моста в выемку (впадину); на фиг. 7 - то же при нахождении переднего моста во впадине; на фиг. 8 - то же при нахождении передних колес переднего моста во впадине; на фиг. 9 показан вид Б на фиг. 1; на фиг. 10 дан вид В на фиг. 2; на фиг. 11 14 схематично показаны различные варианты положения переднего моста автогрейдера относительно рабочей поверхности. На фиг. 3-8 приняты следующие обозначения: a - расстояние от точки крепления балансирной тележки до режущей кромки отвала; b - расстояние между точками крепления балансирной тележки и переднего моста; H - высота неровности, на которой находится колесо переднего моста; h - высота перемещения точки крепления переднего моста; x - величина смещения отвала.
Автогрейдер содержит подмоторную раму 1 (см. фиг. 1 и 2), на которой размещены энергоустановка 2 с силовым оборудованием, кабина 3 с системой управления и гидропривод 4, основную раму 5, связанную одним концом с подмоторной рамой 1, балансирную тележку 6 с приводом ведущих колес, состоящую из двух пар колес 7, и передний мост 8, шарнирно связанный с основной рамой 5 и состоящий из поперечной балки 9 и, по меньшей мере, одной пары основных колес 10 с соответствующими механизмами 11 и 12 их поворота в горизонтальной плоскости и их наклона в вертикальной плоскости в обе стороны, а так же тяговую раму 13, размещенную под основной рамой 5 и шарнирно с ней связанную передним концом, на свободном заднем конце которой закреплен отвал 14 с механизмом 15 его поворота в горизонтальной плоскости. Причем тяговая рама 13 связана с основной рамой 5 через рычаг 16 подъема, установленный в средней части основной рамы 5 с возможностью поворота тяговой рамы 13 относительно основной рамы 5 посредствам рычажного механизма 17 с приводами в виде гидроцилиндров 18 подъема-опускания отвала 14 и выноса тяговой рамы 13 с отвалом 14, подключенных к кабине 3 с системой управления. Передний мост 8 снабжен дополнительной парой колес 19, которые вместе с основными колесами 10 закреплены с возможностью вращения на свободных концах двуплечих, продольно расположенных рычагов 20, балансирно связанных с поперечной балкой 9 переднего моста 8. При этом последний оснащен проставкой 21, связанной с поперечной балкой 9 балансирным шкворнем 22 переднего моста 8, а посредством жесткой связи - с основной рамой 5. Причем основные колеса 10 и дополнительные колеса 19 переднего моста 8 выполнены с возможностью автономного поворота в горизонтальной плоскости и наклона в вертикальной плоскости посредством соответствующих механизмов 11, 23 и 12, 24.
Устройство работает следующим образом.
Перед началом работ по планировке земляного полотна машинист автогрейдера, находясь в кабине 3 с системой управления, с помощью гидроцилиндров 18 и механизма 15 поворота задает требуемое положение отвала 14 в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Автогрейдер, двигаясь по неровной поверхности, преодолевает неровности в виде выпуклостей или впадин. Движение автогрейдера осуществляется за счет передачи крутящего момента от энергоустановки 2 к ведущим колесам 7. Для увеличения сцепных свойств ведущих колес 7 с поверхностью над ними расположена подмоторная рама 1 с закрепленными на ней энергоустановкой 2, кабиной 3 с системой управления и гидроприводом 4.
При наезде дополнительной парой колес 19 переднего моста 8 на неровность в виде выпуклости или впадины (см. фиг. 3-8) положение опорной поверхности дополнительных колес 19 меняется по высоте на величину H, что влечет за собой изменение положения точки крепления переднего моста 8 на величину h. При этом основные передние колеса 10 остаются на исходном уровне благодаря креплению их на свободных концах двуплечих, продольно расположенных рычагов 20 балансирно закрепленных на свободных концах поперечной балки 9, связанной балансирным шкворнем 22 с проставкой 21, закрепленной жестко на основной раме 5 (см. фиг. 10).
Основная рама 5, опираясь на передний мост 8 образует с отвалом 14 и механизмом 15 его поворота замкнутый контур, который включает рычаг 16 подъема с рычажным механизмом 17 и тяговую раму 13. Поскольку положение основной рамы 5 и отвала 14 фиксировано за счет регулировки заданного выдвижения штоков гидроцилиндров 18, то подъем дополнительных колес 19 приводит к повороту относительно оси поперечной балки 9 переднего моста 8. Через связь с балансирным шкворнем 22 и жесткую связь с проставкой 21 основной рамы 5 происходит вертикальное смещение отвала 14, при этом изменение положения точки крепления переднего моста 8 на величину h влечет за собой перемещение режущей кромки отвала 14 по высоте на величину x.
При этом режущая кромка отвала 14 не испытывает значительного вертикального возмущения. Так же на смещение x отвала 14 влияет расстояние b между точками крепления балансирной тележки 6 и переднего моста 8 и расстояние а от точки крепления балансирной тележки 6 до режущей кромки отвала 14. При нахождении основных колес 10 и дополнительных колес 19 переднего моста 8 на выпуклости или во впадине вертикальное смещение x режущей кромки отвала 14 остается меньшим по величине по сравнению с вариантом исполнения переднего моста 8 автогрейдера одноосным, как в прототипе. В результате рычажному механизму 17 с гидроцилиндрами 18 управления положением отвала 14 в вертикальной плоскости требуется обеспечить меньшую величину заглубления отвала 14 в грунт или его подъема.
Механизмы 11 и 23 поворота основных колес 10 и дополнительных колес 19 (см. фиг. 9) обеспечивают возможность поворота машины в обе стороны, а механизмы 12 и 24 наклона основных колес 10 и дополнительных колес 19 в вертикальной плоскости обеспечивают возможность сохранения автогрейдером курсовой устойчивости как на горизонтальной поверхности (см. фиг. 11), так и при движении его по поверхности с поперечным уклоном (см. фиг. 12-14).
Производительность процесса планирования земляного полотна автодороги повышается за счет уменьшения потребного повторного числа проходов машины по одному следу, при этом экономится топливо, что обеспечивает уменьшение объемов вредных выбросов в атмосферу.
Полезная модель дает возможность производителю автогрейдеров изготавливать такой передний ходовой агрегат как автономное устройство и предлагать его покупателям техники в виде опции. При этом потребуется незначительная доделка гидропривода.
Таким образом, полезная модель позволяет уменьшить количество повторных проходов автогрейдера по одному следу за счет уменьшения влияния положения передних колес в продольно-вертикальной плоскости на вертикальное перемещение режущей кромки отвала при обеспечении курсовой устойчивости.