РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ ТРАНШЕЙНО-КОТЛОВАННОЙ МАШИНЫ И ОПОРНАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ
WORKING EQUIPMENT OF TRENCH-PIT MACHINE AND SUPPORT STRUCTURE FOR WORKING EQUIPMENT

Изобретение относится к землеройным машинам, а конкретно - к рабочему оборудованию траншейно-котлованных машин инженерного вооружения, предназначенных для рытья траншей и котлованов. Опорная конструкция для рабочего оборудования служит для стабилизации рабочего оборудования при работе, способствует оптимальному обеспечению эксплуатационных характеристик и может быть также использована в других машинах, например с колесным базовым шасси или с буровым оборудованием.
Известно рабочее оборудование полковой землеройной машины ПЗМ-2 (см. Техническое описание, эксплуатация и хранение. М.: Военное издательство Министерства обороны СССР, 1976 г., стр.4). Оборудование размещено на базовом шасси, включает смонтированные на раме цепной с режущими зубьями рабочий орган с установленными на раме на валах нижними и верхними боковыми фрезами с режущими зубьями, боковыми подрезными ножами-откосообразователями, роторный метатель, механизмы привода, подъема-опускания и качания рабочего органа.
Работа известного оборудования при рытье траншей производится расположенным вдоль машины включенным цепным рабочим органом при движении базовой машины вперед.
Работа машины при рытье котлована производится также при движении базовой машины вперед. При этом рабочий орган производит качательное движение в одну или другую стороны по горизонтали на ширину котлована с последовательными опусканиями по вертикали в каждом проходе, если рытье котлована производится за несколько проходов.
Для резания грунта из боковой зоны, не захватываемой режущей цепью, на раму рабочего органа в его верхней и нижней части дополнительно устанавливаются попарно приводные соответственно верхние и нижние фрезы.
Однако возникают ситуации, когда необходимо выполнить траншеи на косогорах, например при возведении укрепительных сооружений на холмистой местности. При этом базовая машина движется с боковым креном в сторону склона косогора, а ввиду отсутствия механизма, позволяющего изменять угол поперечного наклона рабочего органа, не представляется возможным рытье вертикальной траншеи. Траншея получается наклоненной, более открытой в сторону противника, что повышает вероятность поражения личного состава, находящегося в пехотном окопе или ходе сообщения. Это является существенным недостатком известного оборудования.
Кроме того, недостатком известного оборудования является необходимость его переоборудования при изменении режима работы с траншейного на котлованный, связанная с установкой верхних и нижних боковых фрез, а также переустановкой в нерабочее положение подрезных ножей-откосообразователей, процесс переналадки является трудоемким и длительным, учитывая значительные габариты и массу фрез, что отрицательно влияет на производительность машины в целом.
Известно рабочее оборудование траншейно-котлованной машины (см. патент РФ №2167245, МПК Е02F 5/06), которое является наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату к предложению заявителя и поэтому принимается за прототип. Оборудование размещено на базовом шасси, включает смонтированные на раме цепной с режущими зубьями рабочий орган с установленными на раме на валах нижними и верхними боковыми фрезами с режущими зубьями, роторный метатель, механизмы привода, подъема-опускания и качания рабочего органа. Работает известное рабочее оборудование так же, как было описано выше у аналога, при этом не требуется переоборудования рабочего оборудования с траншейного режима работы на котлованный, так как верхние и нижние фрезы, установленные на соответствующих валах, участвуют в работе при обоих режимах.
Несмотря на то что в прототипе обеспечено повышение производительности за счет исключения указанного переоборудования, ему присущ недостаток аналога, связанный с отсутствием возможности рытья вертикальной траншеи на косогоре.
При работе землеройного оборудования, особенно на мерзлых и плотных грунтах, возникают значительные вертикальные нагрузки, для восприятия которых используются различные устройства, стабилизирующие заданное положение рабочего органа.
Известна траншейная гусеничная машина по патенту РФ №2148126, МПК E02F 5/08, в которой использовано тяжелое гусеничное шасси с установленным на нем роторным рабочим органом. При работе со значительным по массе навесным оборудованием шасси служит противовесом ему и возникающим нагрузкам, что позволяет использовать оборудование без дополнительной опоры на грунт, при этом в конструкцию ходовой части введено дистанционно управляемое гидравлическое стопорное устройство (блокировка) задней подвески. Однако существенным недостатком указанного стопорного устройства является то, что его использование на базовых шасси землеройных машин легкого класса малоэффективно, поскольку массы шасси недостаточно для уравновешивания сил резанья.
Известно описанное выше рабочее оборудование полковой землеройной машины ПЗМ-2 и траншейно-котлованной машины по патенту РФ №2167245, в которых для восприятия вертикальных нагрузок в нижней части рамы на продольной оси базового шасси жестко закреплена опорная конструкция в виде лыжи.
Недостатком известной опорной конструкции является то, что лыжа скользит по неровностям грунта между колеями базового шасси, что вызывает значительное сопротивление при движении, зарывание лыжи в грунт, может привести к упиранию лыжи в неровности и остановке машины.
Задачей заявляемых изобретений является повышение эксплуатационных характеристик рабочего оборудования траншейно-котлованной машины и создание опорной конструкции для стабилизации рабочего оборудования.
Технический результат, достигнутый при решении задачи, заключается в обеспечении эффективной работы оборудования на косогорах и в снижении сопротивления перемещению.
Приведенное ниже решение указанной задачи реализуется двумя изобретениями, связанными единым конструкторским замыслом. Первое изобретение представляет собой рабочее оборудование траншейно-котлованной машины (как целое устройство), второе - опорную конструкцию (как составную часть, которая в целом устройстве используется по требуемому функциональному назначению, но может быть использована и в других объектах, например с колесным базовым шасси или с буровым рабочим оборудованием).
Задача решается тем, что рабочий орган дополнительно снабжен механизмом изменения угла его поперечного наклона относительно грунта, например, для обеспечения возможности рытья вертикальной траншеи на косогоре, выполненным в виде неподвижной опоры, жестко связанной с корпусом базового шасси, и размещенной на ней подвижной платформы с рабочим оборудованием, которые шарнирно связаны между собой в поперечном направлении, по меньшей мере, двумя рычажными двуплечими механизмами, снабженными, каждый, исполнительными гидроцилиндрами, установленными с обеспечением возможности разворота подвижной платформы относительно неподвижной опоры в одну или другую стороны для выставки рабочего органа в вертикальное положение, при этом для образования шарнира вращения подвижной платформы относительно неподвижной опоры по бокам последней жестко закреплены гидравлические фиксаторы с возможностью взаимодействия их штоков с отверстиями проушин, приваренных по бокам подвижной платформы.
Для достижения лучшего эксплуатационного эффекта в рабочем оборудовании в соответствии с поставленной задачей:
- гидравлические фиксаторы установлены по бокам неподвижной опоры попарно соосно друг другу и связаны с исполнительными гидроцилиндрами системой электрогидравлического управления с обеспечением возможности разворота платформы вокруг осей штоков гидравлических фиксаторов.
Решению указанной задачи способствует то, что опорная конструкция рабочего оборудования траншейно-котлованной машины, содержащая несущую раму, связанную с базовым шасси, и размещенный на раме опорный элемент, снабжена жесткой балкой, соединенной шарнирно с несущей рамой и установленной поперечно раме, и опорными элементами, установленными по краям балки симметрично относительно продольной оси несущей рамы, выполненными с возможностью взаимодействия с грунтом при работе оборудования и расположенными, каждый, в колее гусеницы базового шасси.
Для достижения лучшего эксплуатационного эффекта при опирании:
- опорные элементы могут быть выполнены в виде катков, установленных с возможностью качения для снижения сопротивления перемещению при работе оборудования;
- в качестве опорных элементов могут быть использованы алюминиевые диски опорных катков ходовой части базового шасси, снабженные стальными бандажами, закрепленными с помощью замкового устройства на дисках, при этом на внешней поверхности каждого бандажа организованы посадочные места для крепления плоских стальных накладок, расположенных по окружности;
- стальные накладки могут быть снабжены резиновыми подушками с плоской контактной поверхностью;
- стальные накладки могут быть снабжены грунтозацепами в виде шипов;
- опорные элементы могут быть выполнены в виде лыж.
Анализ основных отличительных признаков рабочего оборудования траншейно-котлованной машины показал, что:
- дополнительное снабжение рабочего органа механизмом изменения угла поперечного наклона относительно грунта, выполненным в виде неподвижной опоры, жестко связанной с корпусом базового шасси, и размещенной на ней подвижной платформы с рабочим оборудованием, которые шарнирно связаны между собой в поперечном направлении, по меньшей мере, двумя рычажными двуплечими механизмами, снабженными, каждый, исполнительными гидроцилиндрами, установленными с обеспечением возможности разворота подвижной платформы относительно неподвижной опоры в одну или другую стороны для выставки рабочего органа в вертикальное положение, обеспечило возможность рытья вертикальной траншеи на косогоре независимо от наличия крена самой машины;
- установка гидравлических фиксаторов по бокам неподвижной опоры попарно соосно друг другу и выполнение их связи с исполнительными гидроцилиндрами системой электрогидравлического управления с обеспечением возможности разворота платформы вокруг осей штоков гидравлических фиксаторов обеспечило надежную фиксацию подвижной платформы в транспортном положении и при работе на ровной местности, а также разворот рабочего органа в вертикальное положение при работе на косогоре.
Анализ основных отличительных признаков опорной конструкции для рабочего оборудования показал, что:
- снабжение опорной конструкции жесткой балкой, соединенной шарнирно с несущей рамой и установленной поперечно раме, и опорными элементами, установленными по краям балки симметрично относительно продольной оси несущей рамы, выполненными с возможностью взаимодействия с грунтом при работе оборудования, и расположенными, каждый, в колее гусеницы базового шасси, обеспечило движение опорных элементов по грунту, уплотненному гусеницами, что снижает сопротивление перемещению и значительно повышает устойчивость рабочего органа;
- выполнение опорных элементов в виде катков, установленных с возможностью качения по грунту, позволило снизить сопротивление движению за счет замены трения скольжения на трение качения;
- использование в качестве опорных конструкций алюминевых дисков опорных катков ходовой части базового шасси обеспечило унификацию;
- снабжение дисков стальными бандажами, закрепленными с помощью замкового устройства, организация на внешней поверхности каждого бандажа посадочных мест для крепления плоских стальных накладок, расположенных по окружности, обеспечило снижение удельного давления на грунт за счет увеличения контактной площади;
- снабжение стальных накладок резиновыми подушками с плоской контактной поверхностью обеспечило высокий ресурс опорных элементов за счет использования, например, башмаков асфальтоходной гусеницы;
- снабжение стальных накладок грунтозацепами в виде шипов обеспечило устойчивость рабочего органа при работе на косогоре;
- выполнение опорных конструкций в виде лыж обеспечило простоту изготовления и надежность эксплуатации на мягких грунтах.
Изобретение поясняется чертежами, где изображено:
- на фиг.1 - вид сбоку на рабочее оборудование траншейно-котлованной машины, рабочий орган изображен в положении резания грунта;
- на фиг.2 - вид сверху на рабочее оборудование траншейно-котлованной машины, вид А на фиг.1;
- на фиг.3 - вид сзади на рабочее оборудование траншейно-котлованной машины, вид Б на фиг.1;
- на фиг.4 - работа оборудования на косогоре с уклоном вправо;
- на фиг.5 - работа оборудования на косогоре с уклоном влево;
- на фиг.6 - опорные элементы, выполненные с использованием алюминиевых дисков опорных катков базового шасси, снабженных бандажами и стальными накладками, вид сбоку;
- на фиг.7 - вид сверху на фиг.6;
- на фиг.8 - вид сзади на траншейно-котлованную машину, опорные элементы выполнены в виде лыж;
- на фиг.9 - вид В на фиг.8.
Рабочее оборудование траншейно-котлованной машины (см. фиг.1-3) размещено на базовом шасси 1 и содержит смонтированные на несущей раме 2 цепной рабочий орган 3, роторный метатель 4, карданный механизм привода 5. Для перевода несущей рамы 2 с рабочим органом 3 из транспортного положения в рабочее и обратно в транспортное предназначены гидроцилиндры 6, а при рытье - гидроцилиндры подъема-опускания 7 и качания 8 рабочего органа 3. Для обеспечения возможности отрытия вертикальной траншеи на косогоре рабочий орган 3 снабжен механизмом изменения угла его поперечного наклона относительно грунта (см. фиг.4-5), который включает неподвижную опору 9, жестко связанную с корпусом базового шасси 1, и размещенную на ней подвижную платформу 10 с рабочим оборудованием, которые шарнирно связаны между собой в поперечном направлении, по меньшей мере, двумя рычажными двуплечими механизмами 11. Указанные механизмы снабжены исполнительными гидроцилиндрами 12, установленными с обеспечением возможности разворота подвижной платформы 10 относительно неподвижной опоры 9 в одну или другую стороны в соответствии с направлением склона косогора, для выставки рабочего органа 3 в вертикальное положение. Для образования шарнира вращения подвижной платформы 10 относительно неподвижной опоры 9 по бокам последней жестко закреплены гидравлические фиксаторы 13 с возможностью взаимодействия их штоков с отверстиями проушин 14, приваренных по бокам подвижной платформы 10. Гидравлические фиксаторы 13 могут быть установлены, например, попарно соосно друг другу и связаны с исполнительными гидроцилиндрами 12 системой электрогидравлического управления (не показана) с обеспечением возможности разворота подвижной платформы 10 вокруг осей штоков гидравлических фиксаторов 13 одной из сторон.
Опорная конструкция для рабочего оборудования предназначена для взаимодействия с грунтом и передачи на него нагрузки от собственного веса рабочего органа 3 и усилий, возникающих при резании грунта. Опорная конструкция содержит вышеупомянутую несущую раму 2, связанную с базовым шасси 1, снабжена жесткой балкой 15, соединенной через шарнир «а» с несущей рамой 2 и установленной поперечно на указанной несущей раме. По краям балки 15 симметрично относительно продольной оси несущей рамы 2 установлены опорные элементы, расположенные, каждый, в колее гусеницы базового шасси 1. Опорные элементы могут быть выполнены в виде катков 16, установленных с возможностью качения для снижения сопротивления перемещению при работе оборудования. В качестве опорных элементов могут быть использованы алюминиевые диски 17 опорных катков 18 ходовой части базового шасси (см. фиг.6, 7), снабженные стальными бандажами 19, закрепленными на дисках 17 с помощью замкового устройства 20. На внешней поверхности каждого бандажа 19 организованы посадочные места 21 для крепления стальных накладок 22, расположенных по окружности, чем обеспечивается увеличение площади контакта с грунтом и снижение за счет этого удельного давления на грунт. Стальные накладки 22 могут быть выполнены обрезиненными с использованием высокопрочной и износостойкой резины, например башмаков 23 асфальтоходной гусеницы по патенту РФ №57707 на полезную модель «Съемная накладка асфальтоходного звена трака танковой гусеницы с параллельным резинометаллическим шарниром».
Кроме того, стальные накладки 22 могут быть снабжены грунтозацепами в виде шипов 24. Устанавливаться на бандажи 19 указанные стальные накладки 22 с башмаками 23 и шипами 24 могут в различных сочетаниях, например в шахматном порядке.
Опорные элементы могут быть выполнены в виде лыж 25 (см. фиг.8, 9).
Работает оборудование следующим образом.
Рабочий орган 3 с помощью гидроцилиндров 6 переводится из транспортного положения в рабочее до взаимодействия опорных элементов с грунтом. Включается карданный механизм привода 5 рабочего органа 3 и с помощью гидроцилиндров 7 следует его заглубление в грунт на требуемую глубину. Выброс грунта регулируется перемещением боковых щитков роторного метателя 4 и изменением направления вращения его ротора. При необходимости рытья котлована включается гидроцилиндр качания 8 рабочего органа 3. При необходимости выполнения траншеи или котлована на участке с косогором оператор открывает гидравлические фиксаторы 13 на боковой части подвижной платформы 10 со стороны склона косогора и с помощью соответствующего исполнительного гидроцилиндра 12 и рычажного механизма 11 устанавливает подвижную платформу 10 в горизонтальное положение, при этом связанный с ней рабочий орган 3 занимает вертикальное положение и отрывает траншею. При смене направления косогора открытые гидравлические фиксаторы 13 закрываются и открываются закрытые гидравлические фиксаторы 13, установка подвижной платформы 10 в горизонтальное положение производится вторым исполнительным гидроцилиндром 12. При работе на горизонтальных участках и в транспортном положении все гидравлические фиксаторы 13 закрыты и надежно удерживают подвижную платформу 10 на неподвижной (относительно корпуса базового шасси 1) опоре 9.
При работе оборудования во всех режимах усилия резания грунта, действующие на рабочий орган, воспринимаются опорной конструкцией, взаимодействующей с грунтом. Опорные элементы в виде катков 16 перекатываются с незначительным сопротивлением по грунту, уплотненному гусеницами базового шасси, а лыжи 25 скользят без зарывания в грунт. Грунтозацепы в виде шипов 24 надежно удерживают рабочее оборудование на косогорах.
Таким образом, в полном соответствии с поставленной задачей предлагаемыми изобретениями обеспечено повышение эксплуатационных характеристик рабочего оборудования траншейно-котлованной машины и создана опорная конструкция для рабочего оборудования, позволяющая реализовать требуемые режимы его работы.