Агрегат непрерывного действия, формирующий кювет и основание автомобильной дороги
CONTINUOUS ACTION UNIT FORMING CUVETTE AND BASE OF MOTOR ROAD

Изобретение относится к устройствам в области строительства автомобильных дорог.
Кюветы и основания автомобильных дорог формируют, используя, преимущественно, машины циклического действия: бульдозеры, экскаваторы, скреперы. Их общим недостатком является малая производительность труда.
Известно устройство для выравнивания оснований и покрытий дорог (авт.св. SU №1145069, А Е01С 23/09, 16.11.1983), содержащее базовое шасси с размещенной под ним фрезой и заслонкой дугообразной в сечении формы, шарнирно закрепленной к раме навески фрезы, гидроцилиндры подъема заслонки с системой управления. Недостатком конструкции является отсутствие устройства погрузки срезаемого слоя в транспортное средство.
Известно устройство для выемки грунта (JP 3460029, 2003-10-27, В2), присоединяемое к трактору и содержащее цепной многоковшовый механизм выемки грунта, поперечный ленточный транспортер, механизмы их привода, подъемную раму, подъемный механизм, опорную раму, механизм перемещения и механизм вращения. Оно предназначено для выемки влажного грунта из канала и транспортировки его в сторону поперечным ленточным транспортером. При этом цепной многоковшовый механизм выемки грунта можно перемещать по вертикали, поднимая или опуская подъемную раму посредством подъемного механизма, по горизонтали, сдвигая опорную раму относительно подъемной рамы посредством механизма перемещения, и поворачивать относительно вертикальной оси посредством механизма вращения, то есть имеет три степени свободы так же, как и рабочие органы предлагаемой конструкции.
Недостатком устройства является ограниченность его применения. Создаваемый им прямоугольный профиль канала, без откосов, делает сложным его применение для формирования кюветов автодорог. Кроме того, в конструкции нет механизма разравнивания извлеченного грунта по поверхности, не предусмотрена погрузка извлеченного грунта в транспортное средство.
Проведенный анализ патентной и научно-технической литературы не позволил выявить ближайший аналог из существующего уровня техники ни по совокупности существенных признаков, ни по достигаемому техническому результату.
Задачей изобретения является создание агрегата непрерывного действия, формирующего кювет и половину основания автомобильной дороги за один проход.
Предлагаемый агрегат непрерывного действия, формирующий кювет и основание автомобильной дороги, содержащий рабочие органы, имеющие три степени свободы, механизмы их привода, механизм выемки грунта, рамные конструкции, устройство транспортера, конструктивно выполнен таким образом, что
- к средней раме транспортера шарнирно присоединены правая рама и левая рама;
- положением правой рамы относительно средней рамы управляют два гидроцилиндра натяжения цепей;
- положением левой рамы относительно средней рамы управляют два гидроцилиндра управления левой рамой;
- к левой раме шарнирно присоединена консоль;
- положением консоли относительно левой рамы управляют два телескопических гидроцилиндра;
- на средней раме, правой раме, левой раме и консоли установлены ролики, к средней раме приварены также склизы;
- к средней раме снизу шарнирно присоединена одна часть поворотной рамы;
- другая часть поворотной рамы шарнирно присоединена к концу нижней рамы, а между этими частями установлены гидроцилиндры поджатия роликов;
- другой конец нижней рамы соединен с вертикальной направляющей планкой, которая может вертикально скользить по средней раме;
- положением нижней рамы управляют гидроцилиндры управления нижней рамой, связанные со средней рамой так, что нижняя и средняя рамы образуют параллелограммный механизм;
- на нижней раме установлена ведущая звездочка;
- две бесконечные цепи опоясывают ролики и ведущую звездочку;
- к цепям прикреплены ковши, имеющие возможность ограниченного поворота при перемещении по нижней горизонтальной ветви транспортера;
- привод цепей транспортера комбинированный: от карданного вала привода транспортера посредством ведущей звездочки и от гидромотора подъема;
- к средней раме приварены также направляющие с помещенными внутри них ползунами, имеющими на концах ролики ползунов;
- на средней раме установлены два гидромотора, управляющие положением ползунов относительно направляющих;
- вверху на средней раме установлен бункер для семян трав с дозирующим устройством;
- к дозирующему устройству с одной стороны присоединен воздухопровод, с другой - семяпровод;
- другой конец семяпровода присоединен к распределителю семян с соплами;
- внизу к средней раме шарнирно присоединены поводки катка, в которых на подшипниках установлен центральный каток;
- поводки катка также соединены со средней рамой посредством гидроцилиндров управления центральным катком;
- правый каток аналогично присоединен к поворотной раме;
- средняя рама присоединена к энергетическому устройству транспортера посредством передней навески энергетического устройства транспортера;
- энергетическое устройство транспортера опирается на катки через поводки, корпус энергетического устройства транспортера соединен также с поводками посредством гидроцилиндров автогоризонтали;
- гидроцилиндры автогоризонтали связаны с гидроаппаратурой автогоризонтали, прикрепленной к корпусу энергетического устройства транспортера;
- на энергетическом устройстве транспортера установлена коробка отбора мощности;
- вращающий момент от коробки отбора мощности спереди поступает на карданный вал привода транспортера, сзади - на вентилятор, а к нему присоединен воздуховод;
- на корпусе энергетического устройства транспортера установлены также бак гидросистемы, гидропневмоаккумулятор управления правым катком, гидропневмоаккумулятор управления центральным катком, гидропневмоаккумулятор натяжения цепей;
- гидропневмоаккумулятор управления правым катком и гидропневмоаккумулятор управления центральным катком связаны, соответственно, с гидроцилиндрами управления центральным катком и гидроцилиндрами управления правым катком;
пневмоаккумулятор натяжения цепей сообщается как с гидроцилиндрами натяжения цепей, так и с гидроцилиндрами поджатия роликов;
- энергетическое устройство рыхлителя устроено аналогично энергетическому устройству транспортера, но на его передней навеске установлен нож, к задней навеске присоединена рама рыхлителя;
- к раме рыхлителя присоединена рама левого шнека, предохранительный щит;
- между рамой рыхлителя и рамой левого шнека установлен левый шнек, привод левого шнека с подшипниковым узлом и центробежной предохранительной муфтой;
- в подшипниковом узле расположен вал со спиральным ножом на одном конце;
- к валу приварен диск, к нему - держатели;
- к держателям ступенчато присоединены торцевые ножи и окружные ножи, сваренные между собой, при этом окружные ножи имеют пространственный загиб;
- к раме рыхлителя присоединен еще подшипниковый узел с центробежной предохранительной муфтой и приводом правого шнека;
- на приводе правого шнека установлен легкосъемный правый шнек;
- вращающий момент от коробки отбора мощности энергетического устройства рыхлителя поступает через карданный вал привода рыхлителя и цепную передачу на вал;
- рама рыхлителя через шаровый шарнир соединена с подвижной плитой;
- подвижную плиту гидроцилиндры управления подвижной плитой могут вертикально перемещать по неподвижной плите, приваренной к средней раме;
- на корпусе энергетического устройства рыхлителя установлены также гидроаппаратура автогоризонтали рыхлителя, бак гидросистемы рыхлителя, гидропневмоаккумулятор управления ножом, гидропневмоаккумулятор управления рыхлителем и резервный гидропневмоаккумулятор;
- гидропневмоаккумулятор управления ножом связан с гидроцилиндрами управления передней навеской, а гидропневмоаккумулятор управления рыхлителем - с гидроцилиндрами управления задней навеской.
Согласно настоящему изобретению поставленная задача решается тем, что агрегат непрерывного действия описанной выше конструкции, ножом, активным рыхлителем и двумя шнеками формирует кювет, транспортером с закрепленными на бесконечных цепях ковшами зачищает откосы кювета, разравнивает грунт для формирования основания дороги, катком уплотняет его, а внутренний откос кювета укрепляет путем посева трав. При этом глубину кювета и высоту основания дороги можно корректировать в зависимости от рельефа, а степень уплотнения грунта в основании дороги - в зависимости от его структуры. Использование предлагаемого агрегата позволяет улучшить качество строящихся автодорог, уменьшить затраты на их строительство.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
На фиг. 1 показана схема агрегата, вид сверху;
на фиг. 2 - вид А;
на фиг. 3 вид Б;
на фиг. 4 - вид Е;
на фиг. 5 - вид В (шнеки и их приводы не показаны);
на фиг. 6 - вид Г;
на фиг. 7 - вид Д (нижняя рама в верхнем положении);
на фиг. 8 - вид Д (нижняя рама в нижнем положении);
на фиг. 9 - вид Е;
на фиг. 10 - схема расположения датчиков.
К средней раме 4 транспортера (фиг. 1, 7) шарнирно присоединены правая рама 64 и левая рама 61. Положением правой рамы относительно средней рамы управляют два гидроцилиндра натяжения цепей 23. Положением левой рамы относительно средней рамы управляют два гидроцилиндра управления левой рамой 3. К левой раме шарнирно присоединена консоль 60, положением которой относительно левой рамы управляют два телескопических гидроцилиндра 2. На средней раме, правой раме, левой раме и консоли установлены ролики 59 (фиг. 7), к средней раме приварены также склизы 73 и щит 71. К средней раме снизу шарнирно присоединена одна часть поворотной рамы 67. Другая часть поворотной рамы шарнирно присоединена к концу нижней рамы 70, а между этими частями установлены гидроцилиндры поджатия роликов 68. Другой конец нижней рамы соединен с вертикальной направляющей планкой 76 (фиг. 8), которая может вертикально скользить по средней раме. Положением нижней рамы управляют гидроцилиндры управления нижней рамой 69 (фиг. 7). На нижней раме установлена ведущая звездочка 77 (фиг. 8). Две бесконечные цепи 1 (фиг. 1) опоясывают ролики и ведущую звездочку. К цепям прикреплены ковши 5. Привод цепей от карданного вала привода транспортера 37 посредством ведущей звездочки и от гидромотора подъема 38. К средней раме приварены также направляющие 6 с помещенными внутри них ползунами 75 (фиг. 8), имеющими на концах ролик ползунов 74. На средней раме установлены два гидромотора 7 (фиг. 1, 7), управляющие положением ползунов относительно направляющих. Вверху на средней раме установлен бункер 27 для семян трав с дозирующим устройством 62 (фиг. 7). К дозирующему устройству с одной стороны присоединен воздухопровод 36, с другой - семяпровод 63. Другой конец семяпровода присоединен к распределителю семян 24 (фиг. 1, 7) с соплами 26. К средней раме шарнирно присоединены поводки катка 78 (фиг. 9), в которых установлен центральный каток 28 (фиг. 1, 9). Поводки катка также соединены со средней рамой посредством гидроцилиндров управления центральным катком 79 (фиг. 9). Правый каток 25 (фиг. 1) аналогично присоединен к поворотной раме. Средняя рама присоединена к энергетическому устройству транспортера 33 (фиг. 1, 6) посредством передней навески энергетического устройства транспортера 32, которой управляет гидроцилиндр управления передней навеской 56. Энергетическое устройство транспортера опирается на катки 53 (фиг. 5, 6) через поводки 54 и гидроцилиндры автогоризонтали 55. Гидроцилиндры автогоризонтали связаны с гидроаппаратурой автогоризонтали 35 (фиг. 1, 6), прикрепленной к корпусу энергетического устройства транспортера. На энергетическом устройстве транспортера установлена коробка отбора мощности 52 (фиг. 6), вращающий момент от которой спереди поступает через карданный вал привода транспортера, сзади - на вентилятор 58, к которому присоединен воздуховод. На корпусе энергетического устройства транспортера установлены также бак гидросистемы 34 (фиг. 1, 6), гидропневмоаккумулятор управления правым катком 29 (фиг. 1), гидропневмоаккумулятор управления центральным катком 30, гидропневмоаккумулятор натяжения цепей 31. Гидропневмоаккумулятор управления правым катком и гидропневмоаккумулятор управления центральным катком связаны, соответственно, с гидроцилиндрами управления катками, а пневмоаккумулятор натяжения цепей сообщается как с гидроцилиндрами натяжения цепей, так и с гидроцилиндрами поджатия роликов. Энергетическое устройство рыхлителя 17 (фиг. 1, 5) устроено аналогично энергетическому устройству транспортера, но на его передней навеске 15 установлен нож 16, к задней навеске 12 (фиг. 1, 2) присоединена рама рыхлителя 9 (фиг. 1, 5). К раме рыхлителя присоединена рама левого шнека 8 (фиг. 1, 2), предохранительный щит 41 (фиг. 2). Между рамой рыхлителя и рамой левого шнека установлен левый шнек 39, привод левого шнека 42 с подшипниковым узлом 47 (фиг. 3, 5) и центробежной предохранительной муфтой 48. В подшипниковом узле расположен вал 45 (фиг. 3) со спиральным ножом 44 на одном конце. К валу приварен диск 51 (фиг. 4), к нему - держатели 50. К держателям ступенчато присоединены торцевые ножи 43 (фиг. 3) и окружные ножи 46 (фиг. 3, 4) с припаянными лезвиями 49, сваренные между собой. К раме рыхлителя присоединен еще подшипниковый узел с центробежной предохранительной муфтой и приводом правого шнека 40 (фиг. 2). На приводе правого шнека установлен легкосъемный правый шнек 21 (фиг. 1, 2). Витки спиралей левого шнека и правого шнека оснащены зубьями. Вращающий момент от коробки отбора мощности энергетического устройства рыхлителя поступает через карданный вал привода рыхлителя 11 (фиг. 1, 2, 5) и цепную передачу 10 на вал. Рама рыхлителя через шаровый шарнир 22 (фиг. 1) соединена с подвижной плитой 66 (фиг. 7), а подвижную плиту гидроцилиндры управления подвижной плитой могут вертикально перемещать по неподвижной плите 65, приваренной к средней раме. На корпусе энергетического устройства рыхлителя установлены также гидроаппаратура автогоризонтали рыхлителя 14 (фиг. 1, 5), бак гидросистемы рыхлителя 13, гидропневмоаккумулятор управления ножом 18 (фиг. 1), гидропневмоаккумулятор управления рыхлителем 19 и резервный гидропневмоаккумулятор 20. Гидропневмоаккумулятор управления ножом связан с гидроцилиндрами управления передней навеской, гидропневмоаккумулятор управления рыхлителем - с гидроцилиндрами управления задней навеской 57 (фиг. 5). Для автоматической остановки агрегата при перегрузке его элементов установлены датчики 80 (фиг. 10).
Агрегат обслуживают два оператора, один из которых располагается в энергетическом устройстве рыхлителя, а другой - в энергетическом устройстве транспортера. Оператор в энергетическом устройстве рыхлителя включает карданный вал привода рыхлителя (фиг. 5) и передачу. Перемещая энергетическое устройство рыхлителя вперед, он постепенно опускает: нож из положения II в положение I, раму рыхлителя - из положения IV (показана только задняя навеска, ось и конец вала) в положение III, на заданную глубину выемки грунта для создания кювета. Нож надрезает грунт по оси вала рыхлителя. Глубину хода ножа можно изменять, перемещая его и фиксируя в отверстиях «О». Положение оси вала по глубине изменяют задней навеской. Так как рычаги передней навески и задней навески представляют параллелограмм, нож или ось вала при подъеме или опускании передней навески или ось вала при подъеме или опускании задней навески перемещаются параллельно.
Если кювет глубокий, спиральный нож ввинчивается в грунт, торцевые ножи и окружные ножи режут его. Так как окружные ножи имеют пространственный загиб (фиг. 4), они выгребают измельченный грунт внутрь. Левый шнек выносит его в отвал (фиг. 2). Одновременно левый шнек дорезает и выносит в отвал грунт из пространства «Л», предварительно формируя внутренний откос кювета. Правый шнек дорезает грунт из пространства «П», предварительно формируя внешний откос кювета, и смещает измельченный грунт в кювет. Если кювет неглубокий, грунт режут только торцевые ножи и окружные ножи. Когда рама рыхлителя погрузится на заданную глубину, механизатор в энергетическом устройстве рыхлителя останавливает энергетическое устройство рыхлителя.
Оператор в энергетическом устройстве транспортера (фиг. 1) перемещает энергетическое устройство транспортера так, чтобы транспортер установился перпендикулярно оси будущей дороги, перемещает подвижную плиту для соединения агрегата. Перемещая нижнюю раму (фиг. 7), он устанавливает высоту досыпки грунта, извлеченного из кювета, в основание дороги, либо исключает эту досыпку (фиг. 8). При перемещении нижней рамы оператор посредством гидромотора регулирует положение ролика ползунов так, чтобы поворотная рама установилась в положение, обеспечивающее зачистку внутреннего откоса кювета.
После соединения агрегата оператор включает привод транспортера и вентилятор. Для обеспечения взаимного перемещения при работе энергетического устройства рыхлителя и энергетического устройства транспортера по вертикали гидроцилиндры управления подвижной плитой переключают в «плавающее» положение. Энергетическое устройство рыхлителя и энергетическое устройство транспортера начинают синхронное перемещение (фиг. 1). Ковши вычерпывают грунт из кювета (фиг. 7), зачищая его внешнюю стенку, днище и внутреннюю стенку. После схода ковша с ролика ползунов появляется возможность его ограниченного поворота. При перемещении по нижней горизонтальной ветви транспортера ковши выравнивают досыпанный грунт, перемещая его от кювета к центу будущей дороги. Если есть избыток грунта, или его структура не соответствует требованиям, предъявляемым к составу грунта основания дороги, этот грунт загружают транспортное средство «М». При подходе ковша к ведущей звездочке он поворачивается в фиксированное положение. Щит препятствует выпадению грунта из ковша при его повороте на ведущей звездочке. Гидромотор подъема перемещает ковши с почвой вверх. Ковши с грунтом переворачиваются при проходе по консоли. Грунт высыпается из них в транспортное средство «М». Центральный каток (фиг. 1) уплотняет грунт в основании дороги. Перед началом работы в бункер засыпают семена трав. Вентилятор нагнетает воздух в воздухопровод. Поток воздуха подхватывает семена из дозирующего устройства, через семяпровод подает их в распределитель семян, а оттуда - через сопла на поверхность внутреннего и, частично, внешнего откоса кювета. Правый каток прикатывает внутренний откос кювета с семенами трав для укрепления откоса.
В ходе работы оператор в энергетическом устройстве транспортера регулирует:
- высоту досыпки грунта в основание дороги путем изменения положения транспортера по высоте;
- угол поперечного наклона основания дороги к горизонтали вручную, либо включая автогоризонталь;
- степень уплотнения основания дороги путем изменения давления в гидропневмоаккумуляторе управления центральным катком;
- степень уплотнения внутреннего откоса кювета путем изменения давления в гидропневмоаккумуляторе управления правым катком;
- качество зачистки внешнего и внутреннего откоса кювета путем изменения давления в гидропневмоаккумуляторе натяжения цепей; при необходимости гидроцилиндры поджатия можно соединить с резервным гидропневмоаккумулятором энергетического устройства рыхлителя;
- заполнение транспортного средства регулированием положения консоли.
Когда включена автогоризонталь, корпус энергетического устройства транспортера и средняя рама транспортера будут находиться в строго горизонтальном положении. При наезде гусениц энергетического устройства транспортера на микронеровности гидроаппаратура автогоризонтали (фиг. 6) подает рабочую жидкость в нужные гидроцилиндры автогоризонтали. Они воздействуют на поводки, а поводки - на катки, изменяя их положение так, чтобы корпус энергетического устройства транспортера оставался в строго горизонтальном положении. Если рельеф поверхности более сложный, оператор задает на гидроаппаратуру автогоризонтали необходимый крен, либо управляет положением корпуса энергетического устройства транспортера, следовательно, средней рамой транспортера вручную. Оператор в энергетическом устройстве рыхлителя регулирует:
- направление перемещения агрегата;
- скорость агрегата;
- глубину хода ножа;
- глубину кювета.
Работа автогоризонтали энергетического устройства рыхлителя (фиг. 5) аналогична работе автогоризонтали энергетического устройства транспортера. Предохранение ножа от повреждений обеспечено срезным болтом в креплении ножа к навеске и ограничением давления в гидропневмоаккумуляторе управления ножом. Так как нож наклонен по ходу движения, при наезде на препятствие нож выглубляется из грунта, преодолевая давление в гидроцилиндре управления передней навеской, а затем вновь заглубляется. При встрече торцевых или окружных ножей с небольшими камнями они отклоняются от своей траектории, так как закреплены только к держателям и представляют систему с ограниченным перемещением в радиальном направлении. При встрече торцевых или окружных ножей с большими камнями защиту от повреждений осуществляет центробежная предохранительная муфта. При ее срабатывании датчик (фиг. 10) посылает импульс, и агрегат автоматически останавливается. При превышении вращающего момента привода левого шнека также срабатывает центробежная предохранительная муфта. При превышении вращающего момента привода правого шнека либо срабатывает другая центробежная предохранительная муфта, либо правый шнек сходит с привода правого шнека, на котором он установлен свободно. При встрече с крупным камнем рама рыхлителя со всем размещенным на ней оборудованием выглубляется из грунта, преодолевая давление в гидроцилиндре управления задней навеской, создаваемое в гидропневмоаккумуляторе управления рыхлителем. При превышении вращающего момента привода транспортера срабатывает датчик предохранительного устройства в коробке отбора мощности и агрегат автоматически останавливается.
В результате прохода агрегата для формирования кювета и подстилающего слоя дороги остается сформированным один кювет и половина основания автомобильной дороги. Для формирования второго кювета и другой половины основания дороги необходим либо встречный проход агрегата, либо работа уступом второго аналогичного агрегата зеркальной конструкции. При необходимости энергетическое устройство рыхлителя и энергетическое устройство транспортера с установленным на их навесках оборудованием можно использовать автономно.