ШАГАЮЩИЙ МАНИПУЛЯТОР ДЛЯ РЕКУЛЬТИВАЦИИ БОЛОТ

Полезная модель относится к транспортным средствам высокой проходимости и к землеройно-грузоподъемным машинам и может быть использована в высокопроходимых шагающих болотоходных движителях, предназначенных для выполнения землеройных и грузоподъемных работ на неосушенных болотах и для рекультивации болотистой почвы в торфяной промышленности, мелиорации, сельском и лесном хозяйствах и, в частности, в нефтегазовой промышленности для устранения нефтяных загрязнений:
- путем экскавации грейферным ковшом верхнего замазученного слоя болотистой почвы и ее погрузки в высокопроходимое транспортное средство для доставки с неосушенного болота на суходол с целью утилизации загрязненного грунта;
- путем рытья траншей и выполнения обваловок грейферным ковшом с целью локализации нефтяных загрязнений.
В настоящее время не решена задача рекультивации нефтяных загрязнений на труднопроходимых неосушенных болотах путем экскавации верхнего слоя замазученной болотистой почвы и ее погрузки в высокопроходимое транспортное средство для доставки с болота на суходол с целью последующей утилизации.
Не решена задача локализации нефтяных загрязнений на труднопроходимых болотистых почвах, которая должна выполняться путем рытья траншей и выполнения обваловок землеройным рабочим органом.
Также не решена задача по выполнению грузоподъемных и монтажных работ на неосушенных болотах без опирания корпуса машины на твердое основание.
Кроме того, в указанных условиях, на слабонесущих грунтах, не решена задача по выполнению грузоподъемных и монтажных работ в зоне расположения передней части машины (за пределами рабочей зоны стрелы в задней части крана).
3
Известен шагающий кран высокой проходимости, предназначенный для выполнения грузоподъемных работ на неосушенном болоте (А.С. №1639105 СССР, МКИ Е02F 9/06 // 01.12.90 г. Для служебного пользования).
Рабочее оборудование такого крана выполнено в виде однозвенной грузоподъемной стрелы, которая смонтирована на корпусе машины в задней ее части. Боковые понтоны крана соединены между собой только в передней (носовой) части. Каждый из них выполнен из двух шарнирно соединенных понтонов, наружного и внутреннего. Внутренний понтон снабжен упором и соединен с приводом поочередного перемещения с центральным понтоном. Наружный понтон выполнен с возможностью поворота в вертикальной плоскости посредством гидроцилиндров. Стрела крана имеет возможность работы в задней части машины и в зоне поворота в горизонтальной плоскости на максимально возможный угол 180° (на 90° вправо и на 90° влево от продольной оси симметрии). При работе крана наружные понтоны с помощью гидроцилиндров опускают вниз до опирания на твердое дно.
К недостаткам шагающего крана относятся:
1) сложность опорного механизма из-за сложной конструкции боковых понтонов, каждый из которых состоит из внутреннего понтона, снабженного упором и наружного понтона, на котором смонтирован гидропривод его поворота в вертикальной плоскости;
2) низкая прочность опорного механизма из-за деформации боковых понтонов в задней части в связи с отсутствием задней поперечной балки для жесткой связи боковых понтонов между собой;
3) невозможность производить грузоподъемные и монтажные работы впереди крана из-за относительно небольшого угла поворота стрелы в горизонтальной плоскости (на 90° вправо и на 90° влево от продольной оси симметрии), который обусловлен ограниченной длиной хода гидроцилиндра поворота и другими особенностями конструкции механизма поворота;
4) ограниченность применения машины по технологическим возможностям только на грузоподъемных работах из-за установки на стреле только одного рабочего органа в виде крюка и невозможности монтажа на ней по конструктивным соображениям других рабочих органов, например, землеройного типа;
5) ограниченность применения машины по условиям эксплуатации глубиной болота, которая зависит от глубины погружения наружных понтонов до их опирания на твердое подстилающее дно. При глубине болота большей, чем глубина погружения наружных понтонов до опирания на твердое дно, машина теряет свою остойчивость и проходимость, так как ее опорный механизм рассчитан на работу с опорой наружных понтонов на твердое основание.
7
Известна высокопроходимая шагающая машина, содержащая корпус, подвижно связанный с помощью катков и направляющих с параллельно установленными центральным и двумя боковыми понтонами, соединенными с приводом поочередного их перемещения, причем на корпусе машины смонтировано рабочее оборудование одноковшового экскаватора, оснащенного ковшом «обратная лопата», а на каждом боковом понтоне к его внешней боковой стороне прикреплен съемный понтон-уширитель (патент на полезную модель №30701, МПК В62D 57/02, Б.И. №19, 2003 г.).
Недостаток высокопроходимой шагающей машины состоит в том, что в ее конструкции применен ковш «обратная лопата», при копании которым от силы резания грунта возникает значительная горизонтальная сила. Ее величина, в зависимости от размерной группы экскаваторного оборудования, составляет 30-100 кН. Например, для экскаваторов второй размерной группы максимальное усилие резания составляет от 35 до 56 кН (приложение 1). Указанная горизонтальная сила передается на корпус машины и сдвигает ее с места своего положения. При выполнении земляных работ ковшом «обратная лопата» на неосушенном болоте не ковш движется относительно корпуса машины, а наоборот, машина скользит по поверхности грунта в сторону ковша, что снижает ее устойчивость и качество земляных работ.
Другим недостатком шагающей машины, оснащенной экскаваторным оборудованием с ковшом «обратная лопата», является его относительно большая масса. Так, для экскаваторов второй размерной группы, оснащенных ковшом «обратная лопата», масса навесного экскаваторного оборудования составляет от 1700 до 2000 кг (см. приложение 1).
К недостатку шагающей машины также относится ограниченность ее применения по технологическим возможностям только на экскавационных работах из-за невозможности установки на стреле, кроме ковша «обратная лопата», какого-либо другого рабочего органа, например грузоподъемного крюка. Рабочее оборудование одноковшового экскаватора не рассчитано и не предназначено для использования на грузоподъемных работах при вертикальных направлениях действия нагрузок.
7
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является шагающий болотоход для рекультивации нефтезамазученных болотистых почв, содержащий корпус; расположенную на нем силовую установку с кабиной, внутри которой установлено гидроуправление исполнительными рабочими органами, а к полу жестко прикреплено кресло машиниста; установленные на корпусе передние и задние катки, подвижно связанные с помощью передних замкнутых направляющих и задних прямолинейных направляющих с параллельно установленными двумя боковыми и центральным понтонами, соединенными приводом их поочередного перемещения; передний грунтозацеп, шарнирно соединенный с боковыми понтонами в их передней части; поперечную балку, жестко соединяющую между собой боковые опоры в их задней части; съемные понтоны-уширители, закрепленные на наружных сторонах боковых понтонов; съемную фрезу-рекультиватор, прикрепленную к корпусу в его задней части с помощью шарниров и двух гидроцилиндров; а также гидропривод рабочего органа, включающий напорный и сливной трубопроводы, не оснащенные быстроразъемными соединениями, и нерегулируемый насос с приводом от вала отбора мощности силовой установки (патент на полезную модель №48920, МПК В62D 57/02, Б.И. №31, 2005 г.).
Рассмотренная конструкция лишена ряда недостатков, отмеченных выше в конструкциях аналогов. Однако существенным недостатком шагающего болотохода для рекультивации нефтезамазученных болотистых почв является ограниченность его применения по технологическим возможностям только на фрезеровании верхнего загрязненного слоя болотистой почвы из-за возможности установки на его раме только одного рабочего органа в виде фрезы-рекультиватора.
Шагающий болотоход не имеет ни землеройного рабочего органа, ни грузоподъемного устройства и не способен на неосушенных болотах выполнять такие работы как:
- экскавация верхнего слоя замазученной болотистой почвы и ее погрузка в высокопроходимое транспортное средство для доставки с болота на суходол к месту складирования и утилизации;
- рытье траншей и выполнению обваловок нефтяных загрязнений с целью их локализации;
- подъем и опускание различных грузов, и монтаж различного оборудования.
В основу полезной модели положены задачи расширения технологических возможностей шагающей машины, в том числе при рекультивации неосушенных болотных почв. Эти задачи, помимо сплошного фрезерования грунта и его перемешивания фрезой-рекультиватором, включают в себя выполнение:
- экскавационных работ по снятию верхнего нефтезагрязненного слоя болотной почвы и ее погрузки в транспортное средство для доставки к месту утилизации;
- различных грузоподъемных и монтажных работ;
- землеройных работ по рытью траншей на неосушенных болотах, в частности, по рытью обваловок вокруг нефтяных загрязнений для их локализации.
Поставленная цель достигается тем, что у шагающего манипулятора для рекультивации болот, содержащего корпус; расположенную на нем силовую установку с кабиной, в которой размещены кресло машиниста и управление исполнительными рабочими органами; установленные на корпусе передние и задние катки, связанные подвижно с помощью передних замкнутых и задних прямолинейных направляющих с параллельно установленными двумя боковыми и центральным понтонами, соединенными приводом их поочередного перемещения; грунтозацеп, шарнирно соединенный с боковыми понтонами в их передней части и установленный с возможностью его подъема и опускания двумя гидроцилиндрами; поперечную балку, жестко соединяющую между собой боковые понтоны в их задней части; съемные понтоны-уширители, закрепленные на наружных сторонах боковых понтонов; съемную фрезу-рекультиватор, прикрепленную к корпусу в его задней части с помощью шарниров и двух гидроцилиндров; а также гидропривод рабочего органа, включающий напорный и сливной трубопроводы и насос с приводом от вала отбора мощности силовой установки; на его корпусе между кабиной и поперечной балкой смонтирована съемная краноманипуляторная установка (КМУ) со сменными крюком и грейферным ковшом с ротатором, шарнирно установленным на конце телескопической стрелы КМУ; причем кресло машиниста установлено с возможностью поворота в горизонтальной плоскости на угол 180°, насос выполнен регулируемым, а на напорном и сливном трубопроводах насосной станции установлены быстроразъемные соединения.
Применение КМУ в конструкции шагающего манипулятора для рекультивации болот расширило технологические возможности машины.
Шагающий манипулятор для рекультивации болот, помимо сплошного фрезерования грунта съемной фрезой-рекультиватором, имеет возможность с использованием съемной КМУ выполнять следующие виды работ на неосушенных болотах:
- грузоподъемные и монтажные работы, в том числе работы по монтажу и демонтажу различного технологического оборудования;
- экскавационные работы по снятию верхнего слоя болотистой почвы и ее погрузки в транспортное средство для доставки к месту утилизации;
- землеройные работы, в частности, рытье траншей и выполнение обваловок грейферным ковшом вокруг нефтяных загрязнений с целью их локализации;
- экскавационные работы грейферным ковшом по снятию верхнего нефте-загрязненного слоя болотистой почвы и ее погрузки в высокопроходимое транспортное средство для доставки с неосушенного болота на суходол с целью складирования и утилизации грунта.
Полезная модель поясняется следующими чертежами, где:
на фиг.1-шагающий манипулятор для рекультивации болот в транспортном положении; вид сбоку (слева). Штрих-пунктиром показаны рабочие положения фрезы-рекультиватора, краноманипуляторной установки (КМУ) и грун-тозацепа;
на фиг.2 - вид А на фиг.1; шагающий манипулятор для рекультивации болот в транспортном положении; вид в плане;
на фиг.3 - вариант транспортного положения шагающего манипулятора для рекультивации болот; вид сбоку;
на фиг.4 - вариант транспортного положения КМУ на шагающем манипуляторе для рекультивации болот;
на фиг.5 - демонтаж фрезы-рекультиватора с помощью КМУ;
на фиг.6 - монтаж понтонов-уширителей с помощью КМУ;
на фиг.7 - демонтаж (монтаж) грунтозацепа с помощью КМУ;
на фиг.8 - монтаж ковша с ротатором. КМУ установлена в положении, соответствующем максимальному радиусу копания Rmax (максимальному вылету стрелы). Челюсти ковша раскрыты. Штрих-пунктиром показано положение КМУ в момент монтажа ковша с ротатором.
на фиг.9 - снятие верхнего слоя нефтезагрязненного грунта на глубину «h»; ковш с помощью ротатора повернут вдоль направления движения машины. Штрих-пунктиром показано положение КМУ при минимальном радиусе копания на уровне стоянки.
на фиг.10 - то же; ковш с помощью ротатора повернут поперек направления движения машины;
на фиг.11 - рытье траншеи или выполнение обваловки для локализации нефтяного загрязнения на болоте.
Шагающий манипулятор для рекультивации болот состоит из корпуса 1, на котором смонтированы силовая установка 2 и кабина 3 (фиг.1, 2). В кабине 3 установлено кресло машиниста 4 с возможностью его поворота в горизонтальной плоскости на угол 180° и гидроуправление 5 рабочими органами. На корпусе 1, кроме того, установлены передние и задние катки 6 и 7, которые подвижно связаны с помощью передних замкнутых направляющих 8 и задних прямолинейных направляющих 9 с параллельно установленными центральным 10 и сдвоенными боковыми понтонами 11, соединенными приводом их поочередного перемещения 12. Передние и задние направляющие 8, 9 закреплены на центральном и боковых понтонах 10, 11, соответственно, в их передней и задней частях. Привод 12 на центральный понтон 10 смещен относительно привода на боковые понтоны 11 на угол 180°. Боковые понтоны 11 в передней части шарнирно соединены друг с другом с помощью грунтозацепа 13, который установлен с возможностью его подъема и опускания в вертикальной плоскости с помощью двух гидроцилиндров. В задней части боковые понтоны 11 жестко соединены между собой с помощью поперечной балки 14. К внешней стороне каждого бокового понтона 11 жестко прикреплен съемный понтон-уширитель 13. К корпусу 1 в его задней части шарнирно, с помощью двух гидроцилиндров 16, прикреплена навесная фреза-рекультиватор 17. К силовой установке 2 в ее задней части прикреплен насос 18 с напорным и сливным трубопроводами. сос 18 с напорным и сливным трубопроводами. Насос 18 установлен с возможностью его вращения от вала отбора мощности (ВОМа) силовой установки 2 и выполнен регулируемым, например, с ручной перестановкой штока регулятора винтом с помощью маховика. На напорном и сливном трубопроводах насоса 18 установлены быстроразъемные соединения (БРС). На корпусе 1 в его задней части смонтирована съемная краноманипуляторная установка (КМУ) 19. Она состоит из вертикальной поворотной колонны 20, которая расположена сзади кабины 3, перед поперечной балкой 14, и своей нижней частью прифланцована к корпусу 1. В поворотную колонну 20, в ее нижней части, вмонтирован гидравлический механизм поворота 21, длина хода гидроцилиндра которого обеспечивает поворот колонны как минимум на 360° в каждую сторону. Сверху к поворотной колонне 20 шарнирно, с помощью гидроцилиндра 22, прикреплена коренная стрела 23, а к ней, с помощью гидроцилиндра 24, шарнирно прикреплена вспомогательная стрела 25. Внутри стрелы 25 смонтирована телескопическая стрела 26, установленная с возможностью ее возвратно-поступательного перемещения относительно стрелы 25 с помощью гидроцилиндра 27. На конце телескопической стрелы 26 шарнирно подвешен ротатор 28, нижняя часть которого жестко соединена с двухчелюстным копающим грейферным ковшом 29. Впереди силовой установки 2 на корпусе 1 установлена опора 30 ковша 29. Стрела 26 КМУ 19 укомплектована грузоподъемным крюком 31, который монтируют вместо ковша 29 при выполнении грузоподъемных работ.
Стрелы 23, 25 и 27 КМУ 19 в транспортном положении машины предпочтительно располагают в переднем положении (см. фиг.1), а ковш 29 устанавливают на опоре 30.
Для обеспечения работы КМУ 19 напорный и сливной трубопроводы с помощью БРС отсоединяют от гидросистемы фрезы-рекультиватора 17 и соединяют с гидросистемой КМУ 19, а насос 18 регулируют на требуемую для нее номинальную подачу, например, вручную, перестановкой штока регулятора винтом с помощью маховика.
Шагающий манипулятор для рекультивации болот работает следующим образом.
В транспортном положении кресло 4 кабины 3 поворачивают в горизонтальной плоскости вперед по направлению переднего хода машины, грунтозацеп 13 и фрезу-рекультиватор 17 с помощью гидроуправления 5 приподнимают относительно поверхности грунта (см. фиг.1). Грунтозацеп 13 в процессе шагания удерживает между собой боковые понтоны 11 в их передней части и, кроме того, выполняет функцию бампера. Два гидроцилиндра 16 удерживают фрезу-рекультиватор 17 от опускания вниз, а поперечная балка 14 удерживает боковые понтоны 11 в их задней части от перемещения относительно друг друга. Поворотную колонну 20 КМУ 19 переводят в транспортное положение при включении в работу насоса 18 от ВОМа силовой установки 2, используя гидроуправление 5. Механизмом поворота 21 поворачивают стрелы 23, 25 и 27 вперед по ходу переднего движения машины. При этом гидроцилиндры 22, 24 и 27 обеспечивают установку ковша 29 на стойке 30, а ротатор 28 обеспечивает положение ковша 29 вдоль направления движения машины.
Одним из вариантов транспортного положения КМУ 19 является ее компактная установка в сложенном положении в задней части машины за ее кабиной 3 (фиг.3, 4). При этом грунтозацеп 13 и фреза-рекультиватор 17 приподняты вверх относительно поверхности грунта, а ковш 29 отсоединен от стрелы 26 и закреплен на стойке 30.
При передвижении машины приводом 12 от силовой установки 2 вращают ведущие передние катки 6 корпуса 1, которые перемещаются в передних направляющих 8 понтонов 10, 11 и поочередно их перемещают. При этом задние катки 7 корпуса 1 передвигаются по задним направляющим 9 понтонов 10, 11, совершая в направляющих 9 возвратно-поступательные движения.
Рабочим положениям фрезы-рекультиватора 17, КМУ 19 и грунтозацепа 13 соответствуют такие положения «А», «В» и «С» (см. фиг.1), при которых фреза-рекультиватор 17 и грунтозацеп 13 заглублены в грунт на необходимую глубину, кресло 4 кабины 3 повернуто в горизонтальной плоскости на угол 180° назад, а ковш 29 с помощью стрел 23, 25, 27 и их гидроцилиндров 22, 24 и 27 снят со стойки 30, а с помощью механизма поворота 21 переведен в заднее положение.
При работе машины с использованием КМУ 19 на грузоподъемных работах вместо ковша 29 на конец стрелы 26 навешивают грузоподъемный крюк 31 (фиг.5). С помощью крюка 31 выполняют различные грузоподъемные и монтажные работы по обслуживанию машины, например работы по демонтажу фрезы-рекультиватора 17 (см. фиг.5), монтажу понтонов-уширителей 15 или монтажу грунтозацепа 13.
Монтаж фрезы-рекультиватора 17 производят перед выездом шагающего манипулятора на болото с помощью грузоподъемного крюка 31. С помощью гидроуправления 5 машинист шагающего манипулятора из кабины 3 поворачивает КМУ 19 на поворотной колонне 20 механизмом поворота 21 в заднюю часть машины к месту расположения фрезы-рекультиватора 17 (см. фиг.5). При этом кресло машиниста 4 также поворачивают в горизонтальной плоскости назад. Затем, изменяя положение стрел 23, 25 и 26 с помощью гидроцилиндров 22, 24 и 27, устанавливают грузоподъемный крюк 31 точно над местом установки фрезы-рекультиватора 17. Монтаж фрезы-рекультиватора 17 производится с использованием канатных чалок.
Монтаж понтонов-уширителей 15 к боковым понтонам 11 шагающего манипулятора производится перед его выездом на неосушенное болото с целью повышения проходимости и остойчивости машины. С помощью гидроуправления 5 машинист шагающего манипулятора из кабины 3 поворачивает КМУ 19 на поворотной колонне 20 механизмом поворота 21 к месту расположения понтонов-уширителей 15 (фиг.6). Затем, изменяя положение стрел 23, 25 и 26 с помощью гидроцилиндров 22, 24 и 27, машинист устанавливает грузоподъемный крюк 31 над местом установки понтонов-уширителей 15. Монтаж понтонов-уширителей 15 производится с использованием канатных чалок.
Демонтаж (монтаж) грунтозацепа 13 производится, например, с целью его ремонта или сборки. Для демонтажа (монтажа) грунтозацепа 13 с помощью гидроуправления 5 машинист шагающего манипулятора из кабины 3 поворачивает КМУ 19 на поворотной колонне 20 механизмом поворота 21 в переднюю часть машины (фиг.7). При этом кресло машиниста 4 также поворачивают вперед. Затем, изменяя положение стрел 23, 25 и 26 с помощью гидроцилиндров 22, 24 и 27, машинист устанавливает грузоподъемный крюк 31 над местом установки грунтозацепа 13. Демонтаж (монтаж) грунтозацепа 13 производится с использованием чалок из стального каната, с помощью которых грунтозацеп 13 отсоединяется от понтонов 11 или, наоборот, подсоединяется к ним.
При работе шагающего манипулятора для рекультивации болот в комплексе с другими машинами с помощью крюка 31 КМУ 19 производится демонтаж сменного рабочего оборудования на других единицах комплекса, например, демонтаж установленных на вездеходных шасси насоса для откачки нефти, кузова для перевозки нефтезагрязненного грунта и другого оборудования.
Для монтажа ковша 29 с ротатором 28 (фиг.8) на стреле 26 с помощью гидроуправления 5 машинист шагающего манипулятора из кабины 3 поворачивает на поворотной колонне 20 механизмом поворота 21 КМУ 19 в переднюю часть машины к стойке 30. При этом кресло машиниста 4 поворачивают вперед по направлению переднего хода. Затем, изменяя положение стрел 23, 25 и 26 с помощью гидроцилиндров 22, 24 и 27, машинист устанавливает конец стрелы 26 рядом с ротатором 28. От стрелы 26 отсоединяется грузоподъемный крюк 31. После шарнирного соединения стрелы 26 с ротатором 28 и соединения трубопроводов рабочего оборудования с помощью быстро-разъемных соединений (БРС) освобождают ковша 29 от стойки 30. Затем ковш 29 с ротатором 28 с помощью механизма поворота 21 и гидроцилиндров 22, 23, 27 переводят в заднее рабочее положение, соответствующее максимальному радиусу копания Rmax или максимальному вылету стрелы при работе с грузоподъемным крюком 31. При этом кресло машиниста 4 поворачивают в горизонтальной плоскости назад по направлению заднего хода шагающего манипулятора.
В процессе работы шагающего манипулятора, при снятии верхнего слоя нефтезагрязненного грунта на глубину «h», соответствующую глубине нефтяного загрязнения болотистой почвы, КМУ 19 с помощью гидроуправления 5 устанавливают в рабочее положение (см. фиг.8), а ковш 29 поворачивают ротатором 28 в положение либо вдоль направления движения машины (фиг.9), либо поперек него (фиг.10). Ковшом 29 грузят загрязненный грунт в кузов высокопроходимого самоходного транспортного средства с целью его доставки с болота на суходол к месту складирования и утилизации. С целью повышения остойчивости машины на топком болоте экскавацию грунта производят в положении, при котором подошвы центральной и боковых понтонов 10, 11 находятся на грунте в одной плоскости (на одном уровне). При этом в продольном направлении центральный и боковые понтоны 10, 11 отстоят друг от друга на величину шага опоры «а», определяемого двойной длиной передней направляющей «в» (см. фиг.9, 10).
Для снятия грунта на максимальном вылете стрелы КМУ 19 на уровне стоянки, стрелы 25 и 26 из положения максимального вылета Rmax (см. фиг.8) при открытом положении ковша 29 опускают вниз в грунт на глубину «h» путем сжатия гидроцилиндра 24. Для снятия грунта на минимальном вылете стрелы КМУ 19 на уровне стоянки стрелу 26 втягивают внутрь стрелы 25 путем сжатия гидроцилиндра 27, а стрелу 25 поворачивают в направлении к машине (поджимают к стреле 23) путем сжатия гидроцилиндра 24 при открытом положении ковша 29. Затем стрелу 26 вытягивают наружу из стрелы 25 путем растяжения гидроцилиндра 27, при этом ковш 29 опускают вниз в грунт на глубину «h».
1
1
2
2
2
1
2
Параметры стрелы КМУ 19 подобраны таким образом, что максимальная длина слоя грунта L, снимаемого ковшом 29 при продольном его расположении за одну установку шагающего манипулятора, которая зависит от максимальной длины стрелы Rmax (см. фиг.8), предпочтительно, не должна быть меньше длины шага «а» понтона 10 или 11, то есть: L≥а, а при поперечном расположении ковша 29 между максимальной длиной слоя грунта L, снимаемого ковшом 29 за одну установку машины и длиной шага понтона 10 или 11 предпочтительна зависимость: L≥а (см. фиг.9, 10). Поскольку L всегда меньше L, то при выборе длины стрелы Rmax в общем случае предпочтительна зависимость L≥а.
1
2
При снятии загрязненного грунта с поверхности болота за одну стоянку на всю длину слоя L или L манипулятор перемещают вперед на величину шага «а» и цикл работы по экскавации грунта повторяется.
Рытье траншей на глубину Нmах и выполнение обваловок производятся ковшом 29 при поочередной или совмещенной работе гидроцилиндров 22, 24 и 27 (фиг.11). При выдвижении или задвижении их штоков изменяются положения стрел 23, 25 и 26 в пространстве в вертикальной плоскости. Изменение положения стрел 23, 25 и 26 КМУ 19 в горизонтальной плоскости производится механизмом поворота 21. С помощью ротатора 28 изменяют положение непосредственно ковша 29 в горизонтальной плоскости. При этом ковш 29 поворачивается относительно вертикальной оси ротатора 28.
Установка съемной КМУ со сменными крюком и грейферным ковшом с ротатором на шагающем движителе позволила шагающему манипулятору расширить технологические возможности машины и, помимо сплошного фрезерования почвы, обеспечить возможность выполнения землеройных и грузоподъемных работ на неосушенных болотах, а также выполнять рекультивацию нефтезагрязненных болотных почв путем экскавации грейферным ковшом верхнего замазученного слоя болотной почвы и ее погрузки в высокопроходимое транспортное средство для доставки с неосушенного болота на суходол с целью складирования и утилизации загрязненного грунта, а также путем рытья траншей и выполнения обваловок грейферным ковшом с целью локализации нефтяных загрязнений.
К числу работ, расширяющих технологические возможности применения КМУ на шагающем манипуляторе при использовании грейферного ковша, помимо прочего, относятся также следующие виды работ:
- углубление и очистка дна водоемов, прудов и мелких рек;
- отрывка магистральных и промысловых трубопроводов на болотах с целью их ремонта;
- рытье колодцев и др.
К числу работ, расширяющих технологические возможности применения КМУ на шагающем движителе при использовании грузоподъемного крюка, помимо грузоподъемные работ с различными грузами, относятся также следующие виды работ:
- монтаж всех узлов и технологического оборудования непосредственно самого шагающего манипулятора, которыми он оснащен, как сзади него, так и впереди, за счет применения КМУ с механизмом поворота стрелы как минимум на 360° как в одну, так и в другую стороны;
- монтаж технологического оборудования других машин, которые могут работать в комплексе с шагающим манипулятором.
3
3
Использование грейферного ковша на КМУ при экскавации грунта, в отличие, например, от ковша «обратная лопата», позволило примерно в 3 раза снизить массу экскаваторного оборудования. Так, масса навесного экскаваторного оборудования для экскаваторов второй размерной группы с ковшом «обратная лопата» емкостью 0,25 м и длиной стрелы при Rmax от 5,0 до 5,6 м составляет от 1700 до 2000 кг (см. приложение 1), тогда как масса КМУ с ковшом 0,25 м при Rmax=5,3 м составила 650 кг.
Использование грейферного ковша позволило шагающему манипулятору выполнять экскавационные работы на неосушенных болотах независимо от их глубины и без применения специальных якорных устройств для опирания машины на твердое основание (дно болота) для ее удержания на поверхности почвы от горизонтального смещения, так как при копании грунта грейферным ковшом не возникают горизонтальные силы, которые передаются на корпус машины.
Применение в кабине шагающего манипулятора вращающегося кресла с возможностью его поворота в горизонтальной плоскости на угол 180° улучшило условия работы машиниста при работе с КМУ при выполнении как грузоподъемных, так и экскавационных работ.
Применение регулируемого насоса позволило шагающему манипулятору при использовании одной насосной станции и одного ее привода поочередно обеспечивать работу с двумя сменными рабочими органами: с фрезой для рекультивации грунта, гидросистема которой, например, требует расхода рабочей жидкости 100 л/мин. и с КМУ, расход рабочей жидкости для которой составляет 25 л/мин.
Применение БРС в гидросистеме шагающего манипулятора при замене его рабочих органов (фрезы-рекультиватора на КМУ и, наоборот, КМУ на фрезу-рекультиватор) обеспечило быстрое, и без потерь рабочей жидкости, подключение напорного и сливного трубопроводов насоса к соответствующим трубопроводам соответствующего рабочего органа.
В настоящее время в ЗАО «Тверской экспериментально-механический завод» (ЗАО «ТЭМЗ») на базе шагающего болотохода БШМ (болотоход шагающий малогабаритный) разработан рабочий проект шагающего манипулятора для рекультивации болот МШМ (манипулятор шагающий малогабаритный). В 3-ем квартале 2012 г., по чертежам авторов заявки на полезную модель, планируется изготовление опытно-промышленного образца машины МШМ, производственные испытания которой будут проведены в Западной Сибири на неосушенных болотах Самотлорского нефтегазового месторождения в комплексе с высокопроходимой транспортной машиной.
Приложение 1.
Анализ характеристик экскаваторного оборудования с ковшом «обратная лопата» при его использовании на шагающем болотоходе.
Рассмотрим экскаваторное оборудование на примере экскаваторов второй размерной группы, оснащенных ковшом «обратная лопата».
Технические характеристики такого оборудования представлены в таблице 1.
Технические характеристики навесного землеройного рабочего оборудования экскаваторов второй размерной группы с ковшом «обратная лопата».
Таблица
№ пп
Модель машины
Производитель
Базовый трактор
Параметры навесн. оборудов.
Примечание
1
ЭО2626 (экскаватор-погрузч.
OOO «Уральский экскаватор»
МТЗ-82.1; МТЗ-82П
Максимальн. радиус копания R<sub>max</sub>=5,3 м; геометрич. емкость ковша 0,25 м<sup>3</sup>; масса навесного оборудов. 1650 кг.
г.Челябинск.
2
ЭО2626
Завод экскаваторного оборудования
МТЗ-82.1
Геометрич. емкостьковша 0,25 м<sup>3</sup>; R<sub>max</sub>=5.3 м; масса навесного оборудов. 1650 кг.
OOO «Торговый дом «Беларусь».
3
ЭО2621 (экскаватор-бульдоз.
Завод САРЭКС
МТЗ-82.1
Все характеристики идентичны оборудованию ЭО2626
г.Саранск
4
ЭО2101 (экскаватор-
ОАО «Михневский РМЗ»
МТЗ-82.1
Номин. емкость ковша 0,28 м<sup>3</sup>; R<sub>max</sub>=5,5 м;
Пос. Михнево   Московской
погрузчик «Интер-Дон»)
макс. усилие резания 3910 кг; масса навесного оборудов. 1650 кг.
области.
5
Э-11
Экскаваторный завод «Дорснаб»
МТЗ-82.1; МТЗ-920
Номин. емкость ковша 0,25 м<sup>3</sup>; R<sub>max</sub>=5,65 м; макс. усилие резания 3500 кг; масса навесного оборудов. 1700 кг
г.Рыбинск
6
ЭО2621 «Русич» (экскаватор-бульдозер)
Московский завод «Спецмаш»
МТЗ-82.1;
Номин. емкость ковша 0,28 м<sup>3</sup>; R<sub>max</sub>=5,2 м; масса навесного оборудов. 1650 кг.
г.Москва
7
ЭОВ 271
ЗАО СКБ «Газстрой-машина»
Базовая машина ЭО2621 (BOREX-2629)
h<sub>max</sub>=2,7 м; емк. ковша 0,25 м<sup>3</sup>;  масса навесного оборудов. 1670 кг;
г.Москва
8
Xitachi ZX70
Япония.
Мощность двигателя 55 л.с. модели Isusu СС.
Ковши: 0,23-0,33 м<sup>3</sup>; R<sub>max</sub>=6,1 м; масса навесного оборудов. 1500 кг; макс. усилие резания 5600 кг.
Анализ приведенных выше технических параметров рабочих органов экскаваторов показывает, что они имеют следующее общие характеристики:
- номинальная емкость основного ковша, м<sup>3</sup>
0,25
- максимальный радиус копания на
уровне стоянки, м
от 5,0 до 5,6
- максимальное усилие резания, кН
от 35 до 56
- масса навесного оборудования, кг
от 1700 до 2000
Навесное оборудование экскаватора Xitachi ZX70 на 200 кг легче за счет применения более прочных сталей, а усилие резания выше.
Анализ приведенных выше технических характеристик землеройных рабочих органов с ковшом «обратная лопата», которые могут быть установлены, например, на шагающем болотоходе БШМ конструкции ЗАО «ТЭМЗ», показывает, что им всем присущи следующие существенные недостатки:
- относительно большая масса навесного оборудования, от 1500 кг (Xitachi ZX70) до 2000 кг, которая увеличивает давление опор на грунт, снижает плавучесть, остойчивость и проходимость шагающего болотохода в условиях слабонесущего грунта;
- высокая горизонтальная составляющая силы резания грунта (3,5 т - 5,6 т), которая передается от рабочего органа на базовое средство и требует надежного заякоривания последнего на болоте в подстилающем минеральном грунте специальными дополнительными устройствами и механизмами от смещения в горизонтальной плоскости (от скольжения машины по поверхности почвы в процессе копания). Применение якорных устройств усложняет конструкцию движителей машин и увеличивает их массу;
- ограничение видов предлагаемых сменных навесных устройств на стреле, оснащенной ковшом «обратная лопата», исключает применение рассмотренного экскаваторного оборудования на других технологических операциях, например при выполнении грузоподъемных и монтажных работ.