Агрегат для удаления почвы с подстилающего слоя автодороги
UNIT FOR SOIL REMOVAL FROM UNDERLYING LAYER OF MOTOR ROAD

Изобретение относится к устройствам в области строительства автомобильных дорог. Может использоваться для удаления почвы с подстилающего слоя автодороги при строительстве автомобильных дорог, что позволит улучшить качество автодорог, уменьшить затраты на их строительство, сохранить почву с подстилающего слоя автодорог для дальнейшего ее использования в сельском хозяйстве.
Известен скрепер с элеваторной загрузкой (патент RU №2170306, С1 E02F 3/64, 28.01.2000), содержащий пространственную раму, установленную на приводные колеса, ковш с ножом, сочлененный с рамой с одной стороны шарнирно, с другой - с помощью гидроцилиндров и элеватор. Недостатком этой конструкции является цикличность работы ковша.
Известен комплекс строительный путевой (патент RU №2532311 С1 Е01В 27/00, 21.06.2013), содержащий головную и вспомогательную машины, связанные системой синхронизации движений. При этом головная машина может быть снабжена фрезерно-роторным устройством, установленным перед заборным устройством. Недостатком указанного комплекса является конструктивная недоработка фрезерно-роторного устройства.
Общим недостатком этих конструкций является низкое качество удаления почвы с подстилающего слоя автодорог при их строительстве. При этом с подстилающего слоя либо удаляют избыточный грунт, удорожая строительство, либо часть почвы, насыщенная органическими частицами, остается в основании дороги, с течением времени перегнивает, вследствие чего на дороге образуются просадки и провалы. Кроме того, значительная часть почвы, необходимой для повышения эффективности сельского хозяйства, при строительстве автодорог теряется.
Известен также агрегат для выемки грунта, принимаемый за прототип, содержащий верхнюю раму, нижнюю раму, конвейерную цепь, приводной вал, поддерживающий вал и ковши (CN 100354481 С). Недостатком агрегата является недоработка конструкции, заключающаяся в отсутствии энергетического устройства, пассивного рыхлителя, автогоризонтали и гидропневмоаккумуляторов, вследствие чего невозможно обеспечить качественное удаление почвы при его использовании для формирования подстилающего слоя автодорог на неровном рельефе.
Задачей изобретения является разработка агрегата для удаления почвы с подстилающего слоя автодороги непрерывного действия, обеспечивающего улучшение качества автодорог и уменьшение затрат на их строительство путем рационального удаления почвы с подстилающего слоя автодороги.
Поставленная задача решается тем, что предлагаемый агрегат для удаления почвы с подстилающего слоя автодороги, содержащий устройство удаления почвы, включающее рамы, бесконечные цепи, ковши, режущие элементы, в отличие от прототипа, обладает следующими существенными отличительными признаками:
- агрегат содержит энергетическое устройство;
- к средней раме устройства удаления почвы шарнирно присоединены правая рама и левая рама;
- положением правой рамы относительно средней рамы управляет гидромотор поворота;
- положением левой рамы относительно средней рамы управляют два гидроцилиндра управления левой рамой;
- к левой раме шарнирно присоединена консоль;
- на консоли установлены поворотные ролики и звездочка с приводом от гидромотора подъема;
- положением консоли относительно левой рамы управляют два телескопических гидроцилиндра;
- на средней раме и правой раме установлены ролики, два поворотных ролика и звездочка с приводом от карданного вала;
- нижние ролики, нижний поворотный ролик и звездочка соединены со средней рамой и правой рамой посредством гидроцилиндров роликов, сообщающихся с гидропневмоаккумулятором управления роликами;
- на правой раме установлена кулиса, положением которой управляют два гидроцилиндра натяжения, сообщающиеся с гидропневмоаккумулятором натяжения цепей;
- две бесконечные цепи опоясывают ролики, поворотные ролики и звездочки;
- к цепям прикреплены ковши с нижним лезвием, боковым лезвием и консольным лезвием;
- к средней раме и правой раме устройства удаления почвы шарнирно присоединены рамки рыхлителей;
- рамки рыхлителей также соединены со средней рамой и правой рамой посредством гидроцилиндров рыхлителей, сообщающихся с гидропневмоаккумулятором управления рыхлителями;
- в рамках рыхлителей установлены полые оси;
- режущие элементы пассивных рыхлителей установлены в держателях, приваренных внутри полых осей, и зафиксированы в прорезях полых осей поворотом против направления их вращения;
- режущие элементы развернуты по единой спирали так, что участки спирали следующего пассивного рыхлителя являются продолжением участков спирали предыдущего пассивного рыхлителя;
- профили передних граней режущих элементов развернуты по спирали Архимеда, согласно формулы ρ=(180-220) ϕ, где ρ - расстояние, ϕ - угол поворота;
- устройство удаления почвы присоединено к энергетическому устройству посредством навески, управляемой гидроцилиндром управления навеской;
- внутри корпуса энергетического устройства расположен двигатель;
- с одной стороны вращающий момент от двигателя поступает на редуктор и гидронасос;
- от редуктора вращающий момент поступает на коробку отбора мощности, а от нее на карданный вал;
- с другой стороны вращающий момент от двигателя поступает на вариатор, от него на бортовые фрикционы;
- энергетическое устройство опирается на катки через поводки, а катки - на гусеницы;
- корпус энергетического устройства соединен также с катками посредством гидроцилиндров автогоризонтали;
- гидроцилиндры автогоризонтали связаны с гидроаппаратурой автогоризонтали, прикрепленной к корпусу;
- на корпусе энергетического устройства установлены также гидропневмоаккумулятор управления роликами, гидропневмоаккумулятор натяжения цепей, гидропневмоаккумулятор управления рыхлителями.
Совокупность известных и отличительных существенных признаков заявляемого агрегата для удаления почвы с подстилающего слоя автодороги не известна из уровня техники и не вытекает из него очевидным образом.
На фиг. 1 показана схема агрегата для удаления почвы с подстилающего слоя автодороги, вид слева; на фиг. 2 - схема агрегата, вид сверху (гидроцилиндры не показаны); на фиг. 3 вид А; на фиг. 4 - вид Б; на фиг. 5 - вид Г; на фиг. 6 - вид Д; на фиг. 7 - сечение В-В, схема замены режущего элемента; на фиг. 8 показано устройство удаления почвы в транспортном положении.
К корпусу 1 (фиг. 1, 2) энергетического устройства присоединен гидробак 3, гидроаппаратура автогоризонтали 5, коробка отбора мощности 6 с предохранительным устройством. К корпусу также присоединены поводки 7, управляемые гидроцилиндрами автогоризонтали 8. На поводках установлены ведущие колеса 2 и катки 4. Ведущие колеса и катки опоясаны гусеницами 25. К корпусу шарнирно присоединена навеска 10, изменяющая положение средней рамы 24 относительно энергетического устройства. К средней раме слева шарнирно присоединена левая рама 20, а к ней - консоль 21. Положением левой рамы относительно средней рамы управляют два гидроцилиндра управления левой рамой 18, а консоли относительно левой рамы - два телескопических гидроцилиндра 19. Справа к средней раме шарнирно присоединена правая рама 27 (фиг. 3), положением которой относительно средней рамы управляет гидромотор поворота 23. К средней раме и правой раме посредством гидроцилиндров роликов 29 присоединены ролики 28 и звездочка 30, приводимая карданным валом 9 (фиг. 1, 2) от коробки отбора мощности. На средней раме, правой раме, левой раме и консоли установлены также поворотные ролики 26 (фиг. 3). Верхний поворотный ролик присоединен к правой раме посредством кулисы 32, положение которой управляют два гидроцилиндра натяжения 31. На консоли установлена также еще одна звездочка, приводимая от гидромотора подъема 22. Звездочки, ролики и поворотные ролики охвачены двумя цепями 11 (фиг. 1, 2, 3) с закрепленными на них ковшами 12. На ковшах имеется (фиг. 5, 6) нижнее лезвие «Н», правое лезвие «П» и консольное лезвие «К». К средней раме и правой раме присоединены рамки рыхлителей 13 (фиг. 1, 2). В них установлены полые оси 14, в которых расположены режущие элементы 15. Режущие элементы в полых осях (фиг. 7) установлены на держателях 44, а прорези, в которые вставлены режущие элементы, защищены кольцами 45. К средней раме и правой раме приварены кронштейны 17 (фиг. 1), а в них установлены гидроцилиндры управления рыхлителями 16, присоединенные также к рамкам рыхлителей. К корпусу энергетического устройства (фиг. 4) присоединены: кабина 43, гидропневмоаккумулятор управления рыхлителями 34, гидропневмоаккумулятор управления роликами 35, гидропневмоаккумулятор натяжения цепей 36. Гидропневмоаккумуляторы связаны соответственно: со штоковыми полостями гидроцилиндров управления рыхлителями, со штоковыми полостями гидроцилиндров роликов, с подпоршневыми полостями гидроцилиндров натяжения. Внутри корпуса энергетического устройства расположен гидроцилиндр управления навеской 33 и двигатель 37. Спереди (по ходу агрегата) к двигателю присоединен редуктор 41, который передает вращающий момент на коробку отбора мощности, и гидронасос 42. Сзади к двигателю присоединен вариатор 40, от которого вращающий момент поступает на бортовые фрикционы 39, от них - на валы привода гусениц 38, затем от ведущих колес на гусеницы.
Если рельеф поверхности весьма равнинный, оператор перед началом работы включает гидроаппаратуру автогоризонтали в автоматический режим. В этом режиме корпус энергетического устройства и устройства удаления почвы будут находиться в строго горизонтальном положении. При наезде гусениц на микронеровности гидроаппаратура автогоризонтали подает рабочую жидкость в нужные гидроцилиндры автогоризонтали. Они воздействуют на поводки, а поводки - на катки и ведущие колеса, изменяя их положение так, чтобы корпус оставался в строго горизонтальном положении. Если рельеф поверхности более сложный, оператор задает на гидроаппаратуру автогоризонтали необходимый крен корпуса, либо управляет положением корпуса энергетического устройства и устройства удаления почвы вручную.
Затем оператор переводит устройство удаления почвы из транспортного положения (фиг. 8) в рабочее положение (фиг. 3). Для этого он посредством телескопических гидроцилиндров поворачивает консоль на 38°. После этого посредством гидроцилиндров управления левой рамой поворачивает левую раму на такой же угол, но в противоположную сторону. Затем посредством гидромотора поворота поворачивает правую раму на 180°, а посредством гидроцилиндров натяжения натягивает цепи.
После этого оператор гидроцилиндром управления навеской опускает устройство удаления почвы, так, чтобы оно не касалось почвы. Затем он опускает пассивные рыхлители на почву и включает перемещение агрегата вперед. Оператор задает такое давление в гидропневмоаккумуляторе управления рыхлителями, при котором режущие элементы погрузились бы в почву полностью, но не было избыточной нагрузки на полые оси пассивных рыхлителей.
Режущие элементы пассивных рыхлителей взрыхляют почву. Не прекращая перемещение агрегата, оператор переводит гидроцилиндры управления навеской в «плавающее» положение и включает привод коробки отбора мощности. Вращающий момент от двигателя через редуктор, коробку отбора мощности, карданный вал, звездочку поступает на цепи. Одновременно от гидронасоса рабочая жидкость поступает в гидромотор подъема, который также создает вращающий момент, передаваемый через звездочку на цепи. Угловая скорость вала гидромотора подъема синхронизирована с угловой скоростью карданного вала. Ковши врезаются во взрыхленную почву (фиг. 1, 3). При этом нижнее лезвие «Н» (фиг. 5) отрезает слой почвы снизу, правое лезвие «П» - сбоку, а консольное лезвие «К» частично подрезает слой почвы снизу для следующего ковша. При перемещении справа налево (фиг. 3) ковши наполняются почвой. Задавая нужное давление в гидропневмоаккумуляторе управления роликами, оператор регулирует глубину погружения ковшей так, чтобы снимать только слой почвы, не затрагивая расположенный ниже грунт. Задавая нужное давление в гидропневмоаккумуляторе натяжения цепей, он воздействует на траекторию ковшей по глубине. Гидромотор подъема перемещает ковши с почвой вверх. Поворотные ролики на консоли установлены так, что почва от воздействия силы тяжести и центробежной силы инерции высыпается в мобильное транспортное средство «М». Скорость агрегата оператор регулирует вариатором так, чтобы ковши не переполнялись. Направление движения агрегата он изменяет посредством бортовых фрикционов. Ковши и цепи предохраняет от поломки предохранительное устройство в коробке отбора мощности, которое срабатывает при увеличении сопротивления почвы выше допустимого предела, отключая приводы цепей и бортовых фрикционов.
При большом износе режущих элементов возникнет необходимость их замены. В полых осях диаметрально попарно расположены прорези (фиг. 7). В прорези вставлены держатели и приварены к полым осям с одной стороны прорезей, а оставшиеся свободные части прорезей состоят из двух участков, один из которых соответствует ширине наружной части режущего элемента, а другой - ширине его внутренней части. Для снятия изношенного режущего элемента, находящегося в положении III, его совместно с кольцом поворачивают относительно полой оси по направлению ее вращения в положение II. Затем, постепенно вращая в противоположную сторону и вынимая (положение I), извлекают изношенный режущий элемент. Установку нового режущего элемента производят в обратном порядке. Режущий элемент устанавливают в положение III, а затем поворачивают кольцо так, чтобы его усики заходили за передние грани режущего элемента. После окончания работы оператор переводит устройство удаления почвы в транспортное положение (фиг. 8).
Использование предлагаемого агрегата для удаления почвы с подстилающего слоя автодороги позволит улучшить качество автодорог, уменьшить затраты на их строительство, сохранить почву с подстилающего слоя автодорог для ее использования в сельском хозяйстве, сократить время и трудоемкость замены режущих элементов пассивных рыхлителей.