МАШИНА ПОГРУЗОЧНО-ДОСТАВОЧНАЯ

Полезная модель относится к области самоходного подъемно-транспортного машиностроения и предназначена для погрузочно-разгрузочных и доставочных работ сыпучих материалов в стесненных условиях подземных шахт и проходок, не опасных по пыли и газу, а также в условиях открытой добычи полезных ископаемых, строительстве тоннелей и других работ.
Известна машина погрузочно-доставочная, содержащая переднюю и заднюю шарнирно сочлененные между собой рамы, имеющие по два колеса, погрузочное оборудование с шарнирно-рычажной системой, двигатель, трансмиссию и кабину (1).
Недостатками данной машины являются сложность обслуживания, нецелесообразная компоновка оборудования на раме, узость функциональных возможностей, низкая приспособленность для работы в стесненных условиях подземных шахт.
Известна также машина погрузочно-доставочная, содержащая переднюю и заднюю шарнирно сочлененные между
собой рамы, имеющие по два колеса, погрузочное оборудование с шарнирно-рычажной системой и с гидроцилиндрами подъема стрелы и поворота ковша, размещенными на передней раме, двигатель, установленный в конце задней рамы, трансмиссию, кабину с левой стороны задней рамы, а также гидроцилиндры поворота передней рамы (2).
Недостатками данной машины являются неоптимальные компоновка и распределение нагрузок, ограничивающие грузоподъемность ковша и допустимый угол наклона машины с загруженным ковшом при движении и стоянке, узость функциональных возможностей в части управления машиной, перемещения ковша и маневрирования в стесненных условиях подземных шахт.
Технической задачей полезной модели является создание эффективной машины погрузочно-доставочной, а также расширение арсенала машин погрузочно-доставочных.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи состоит в обеспечении возможности поворота передней рамы на большой угол относительно задней рамы, расширении диапазона положений ковша, повышении долговечности, надежности и устойчивости, увеличении допустимой грузоподъемности ковша и допустимого угла наклона
машины с загруженным ковшом при движении и стоянке, расширении возможностей управления и маневрирования в стесненных условиях, оптимизации компоновки и распределения нагрузок, повышении экономичности производства и эксплуатации.
Сущность полезной модели состоит в том, что машина погрузочно-доставочная содержит переднюю и заднюю шарнирно сочлененные между собой рамы, имеющие по два колеса, погрузочное оборудование с шарнирно-рычажной системой и с гидроцилиндрами подъема стрелы и поворота ковша, размещенными на передней раме, двигатель в конце задней рамы, кабину с левой стороны задней рамы, а также гидроцилиндры поворота передней рамы и гидромеханическую передачу, размещенную в начале задней рамы справа от кабины за опорами упомянутых гидроцилиндров поворота передней рамы, каждая рама выполнена с ведущим мостом, соединенным с двигателем карданным валом через гидромеханическую передачу, а на двигателе размещен гидротрансформатор, соединенный карданным валом и трубопроводами с гидромеханической передачей, причем расстояние от оси шарнирного соединения рам до оси задних колес составляет 0,55±0,05 расстояния между осями передних и задних колес и
0,8±0,1 ширины задней рамы, при этом стрела шарнирно соединена с передней рамой в верхней части последней, а гидроцилиндры подъема стрелы - в нижней ее части, стрела выполнена Z-образной и снабжена двуплечим рычагом, ось поворота которого закреплена в средней части стрелы, один конец связан тягой с ковшом, а с другой - соединен с гидроцилиндром поворота ковша, установленным на стреле между местами ее крепления к гидроцилиндрам подъема и к передней раме, шарнирно сочлененной с задней рамой сферическими шарнирами сцепки рам.
Предпочтительно кабина выполнена цельнометаллической и вертикально ориентированной.
На чертеже фиг.1 изображен общий вид машины погрузочно-доставочной сверху, на фиг.2 - вид сбоку по фиг.1, на фиг.3 - вид машины погрузочно-доставочной при выгрузке из ковша, на фиг.4 - вид машины погрузочно-доставочной при верхнем положении ковша, на фиг.5 - вид сверху при повернутом положении передней рамы, на фиг.6 - шарнирно-рычажная система перемещения ковша, на фиг.7 - разрез А-А на фиг.6.
Машина погрузочно-доставочная содержит переднюю и заднюю шарнирно сочлененные между собой рамы 1, 2, имеющие по два колеса 3, 4, соответственно. Погрузочное оборудование
выполнено с шарнирно-рычажной системой и с двумя гидроцилиндрами 5 подъема стрелы бис ковшом 7, размещенными на передней раме 1, двигатель 8 в конце задней подмоторной рамы 2, цельнометаллическую кабину 9 с левой стороны задней рамы 2, а также гидроцилиндры 10, 11 поворота передней рамы 1 относительно задней рамы 2. Гидромеханическая передача 12 размещена в начале задней рамы 2 справа от кабины 9 за опорами гидроцилиндров 10, 11 поворота передней рамы 1. Каждая из рам 1, 2 выполнена с ведущим мостом (не обозначен), соединенным с двигателем 8 карданным валом через гидромеханическую передачу 12, при этом расстояние от оси шарнирного соединения 13 рам 1, 2 до оси задних колес 4 составляет, например, 1900 мм, т.е. 0,55±0,05 расстояния между осями передних и задних колес 4, равного, например, 3400 мм и составляет 0,8±0,1 ширины задней рамы 2, равной, например, 2550 мм. Это позволяет выровнять эксплуатационные нагрузки на рамы 1,2 и расширить диапазон углов их взаимного поворота.
Габаритные размеры машины составляют 9410×2300×2550 в транспортном состоянии. Ковш 7 может быть поднят на высоту (от земли до верхнего среза) 5050 мм.
Стрела 6 шарнирно соединена с передней рамой 1 в
верхней части последней, а гидроцилиндры 5 подъема стрелы 6 - в нижней ее части, т.е. место соединения стрелы 6 выше, чем гидроцилиндров 5, что позволяет уменьшить поперечную нагрузку на последние и повысить надежность и долговечность их работы. Стрела 6 выполнена Z-образной и снабжена двуплечим рычагом 14, ось поворота которого закреплена в средней части стрелы 6, один конец связан тягой 15 с ковшом 7, а с другой - соединен с гидроцилиндром 16 поворота ковша 7, установленным на стреле 6 между местами ее крепления к гидроцилиндрам 5 подъема и к передней раме 1. Таким образом, сводится к минимуму возможность формирования опрокидывающего момента при перемещении ковша 7.
Передняя и задняя рамы 1, 2 шарнирно сочленены между собой сферическими шарнирами сцепки рам, объединенными шарнирным соединением 13, кабина 9 выполнена вертикально ориентированной, а на двигателе 8 размещен гидротрансформатор 17, соединенный карданным валом 18 и трубопроводами (не изображены) с гидромеханической передачей 12.
В целом машина погрузочно-доставочная представляет собой специальный двухосный тягач, на пневмоколесном ходу, с установленным на нем фронтальным погрузочным
оборудованием.
Ходовая часть состоит из четырех односкатных колес 3, 4 с пневматическими камерными шинами (не изображены), с карьерным или гладким рудничным рисунком протектора.
Ковш 7 представляет собой сварную металлоконструкцию. Стрела 6 представляет собой сварную Z-образную металлоконструкцию, состоящую из двух боковин, соединенных между собой балкой.
В боковинах стрелы запрессованы втулки для шарнирных соединений с передней рамой 1 и ковшом 7. Для соединения со штоками гидроцилиндров 5 подъема стрелы предусмотрена установка подшипников.
Стрела 6, рычаг 14, тяга 15 и гидроцилиндр 16 поворота ковша 7 образуют шарнирно-рычажную систему, обеспечивающую требуемый угол наклона ковша 7 в процессе подъема или опускания стрелы 6. Эта же система служит промежуточным звеном для поворота (запрокидывания и опрокидывания) ковша 7 с помощью гидроцилиндра 16.
Двигатель 8 установлен на задней раме 2 и крепится к ней шестью болтами через резиновые амортизаторы в четырех точках: две - в передней части двигателя 8 и две - в зоне картера
маховика (не изображено).
Гидротрансформатор 17 крепится непосредственно к картеру маховика двигателя 8. Вращение от маховика двигателя 8 передается на гидротрансформатор 17. Крутящий момент от гидротрансформатора 17 передается трансмиссией через карданный вал 18 на гидромеханическую передачу 12 (гидромеханическая коробка передач). Она служит для передачи крутящего момента от двигателя 8 к ведущим мостам рам 1, 2 с переключением передач под нагрузкой.
Насос шестеренный (не изображен) левого вращения сдвоенный, установлен на гидротрансформаторе 17 и предназначен для подачи рабочей жидкости под давлением в гидроцилиндры 5, 10, 11, 16.
Карданная передача 18 предназначена для передачи крутящего момента от двигателя 8 на гидромеханическую передачу 12 (коробку передач) и от нее к ведущим мостам рам 1, 2.
Ведущие мосты рам 1, 2 предназначены для передачи крутящего момента на колеса 3, 4 и состоят из главных передач с дифференциалами, колесных планетарных передач и тормозных механизмов (не изображено).
Передний ведущий мост жестко закреплен к передней раме
1, задний ведущий мост с балансирной подвеской жестко закреплен к задней раме 2.
Передняя и задняя рамы 1,2 соединены между собой шарнирным соединением 13 с двумя сферическими шарнирами, которые позволяют осуществлять поворот рам 1, 2 при движении машины. Поворот в каждом шарнире осуществляется по сферическим поверхностям наружного и внутреннего колец, которые соединены между собой с помощью пальца (не изображено).
Для буксирования машины на задней раме 2 имеются буксирные проушины с пальцами.
Для строповки при погрузке машины на передней раме 1 предусмотрены прорези, на задней раме 2 имеются захваты, а для фиксации от складывания рам 1, 2 предусмотрена распорная штанга, которая при рабочем положении снята (не изображено).
Машина имеет кабину 9 открытого типа и предназначается для работы при температуре окружающего воздуха от 0°С до плюс 40°С. Кабина 9 открытая, одноместная, цельнометаллическая, оборудована дверью и сиденьем водителя и предназначена для размещения в ней оператора среднего роста, представляющего 50%-ную группу антропометрических данных, согласно ГОСТ 27250-97 (ИСО 3411-95). Кабина 9
крепится к раме 2 болтами через амортизирующие резиновые элементы, уменьшающие передачу вибрации при работающем двигателе и устраняющие перекос кабины 9 при деформации рамы 2.
Оперение машины состоит из облицовки 20 радиатора с решеткой двигателя 8, переднего, среднего, двух задних капотов 21,22, 23, двух передних крыльев 24 и двух задних крыльев 25 и подножки (не изображена) кабины 9.
Машина погрузочно-доставочная работает следующим образом.
Машина, согласно своему назначению, осуществляет в стесненных условиях шахт и тоннелей, транспортирование разрабатываемых материалов от мест разработки или пунктов промежуточного накопления к местам погрузки в транспорт, складирования или отсыпки в отвал.
Благодаря выбранным геометрическим соотношениям, указанным выше, и выбранной компоновке оборудования на рамах 1, 2 машины обеспечено следующее распределение эксплуатационной массы:
Распределение массы МПД по осям, кг:
- на передний мост
11900
- на задний мост
12800
Таким образом, эксплуатационная нагрузка на передний и задний мосты практически одинакова, что положительно влияет на устойчивость машины и увеличивает ее надежность.
Технологический цикл работы машины включает следующие операции.
1
2
Подъезд к штабелю. С помощью гидроцилиндров 10, 11 обеспечивается управление взаимным расположением рам 1, 2, позволяющее машине передвигаться к штабелю по искривленным тоннелям с необходимым регулированием скорости колес 3, 4 с помощью гидромеханической передачи 12. Поворот машины осуществляется складыванием передней и задней рам 1, 2 двумя гидроцилиндрами 10, 11 поворота. Угол между осями рам 1, 2 может изменяться в пределах от 42° до 180°. Минимальный внутренний радиус R поворота составляет 3100 мм, наружный радиус R поворота - 6577 мм.
При этом гидроцилиндры 5, 16 сложены, стрела 6 опущена, ковш 7 находится в транспортном положении. Управление осуществляется водителем, находящимся в кабине 9. Двигатель 8м
является источником энергии для работы всех подвижных частей машины.
Опускание ковша 7 из транспортного положения до уровня набора грунта из штабеля производится поворотом рычага 14 и тяги 15 с помощью гидроцилиндра 16.
Перед набором материала поворотом рычага 14 и тяги 15 с помощью гидроцилиндра 16 устанавливается оптимальный угол наклона днища ковша 7 к горизонтальной плоскости от 3° до 7°.
Врезание в штабель ковша 7 и набор сыпучего материала завершается перемещением ковша 7 в новое транспортное положение, обеспечивающее удержание и доставку материала, набранного в ковш 7, к рудоспуску или к месту погрузки на транспортное средство, осуществляющее перевозки за пределами зоны работы машины. Перемещение осуществляется путем поворота стрелы 6 с помощью гидроцилиндров 5 и/или 16, рычага 14 и тяги 15. Ковш 7 может быть поднят на высоту (от земли до верхнего среза) 5050 мм.
Отъезд машины с наполненным ковшом и транспортирование (доставка) материала к месту выгрузки, при котором с помощью гидроцилиндров 10, 11 обеспечивается управление взаимным расположением рам 1, 2, позволяющее машине передвигаться по искривленным тоннелям.
Выгрузка материала производится опрокидыванием ковша 7 с помощью гидроцилиндра 5 и/или 16 в зависимости от высоты расположения оборудования или емкости, принимающей доставленный материал.
Возвращение к месту набора. Положение ковша 7 определяется ходом гидроцилиндров 5 подъема стрелы 6 и гидроцилиндра 16 поворота ковша 7. Гидроцилиндры 5,16 могут перемещаться и фиксироваться в широком диапазоне рабочих положении.
Таким образом, машина зачерпывает ковшом 7 породу из штабеля и транспортирует ее в ковше к рудоспуску, либо грузит в кузов транспортного средства как ковшовый фронтальный погрузчик.
Компоновка оборудования позволяет для сокращения времени рабочего цикла и повышения производительности целесообразно совмещать некоторые операции, например:
- подъезд к штабелю с опусканием стрелы 6 и поворотом ковша 7;
- врезание в штабель с использованием тяги 15 и набор материала с поворотом ковша 7 «на себя» или подъемом стрелы 6;
- отъезд от места погрузки с одновременным подъемом
стрелы 6 в транспортное положение.
Возвращение ковша 7 в исходное положение необходимо совмещать с отъездом от места выгрузки, а подъезд - с поворотом ковша 7 в исходное положение. За счет этого повышается эффективность использования машины.
Наличие гидромеханической передачи 12 (коробки передач) обеспечивает возможность работы по «челночной схеме», то есть движения вперед и назад без разворотов, что, совместно с большим диапазоном углов взаимного поворота рам 1, 2, существенно расширяет возможности управления и маневрирования.
Поворот машины осуществляется складыванием передней и задней рам 1, 2 двумя гидроцилиндрами 10, 11 поворота с помощью шарнирного соединения 13.
Конструкция машины разработана и выполнена с учетом применения в сложных и жестких подземных условиях рудников. Благодаря высокой мобильности машина эффективно работает в стесненных условиях выработок с площадью сечения не менее 3,6м×3,0м.
Таким образом, создана эффективная машина погрузочно-доставочная, а также расширен арсенал машин погрузочно-доставочных.
При этом расширены диапазон углов поворота передней рамы относительно задней рамы и диапазон устойчивых положений ковша, увеличена допустимая грузоподъемность ковша и допустимый угол наклона машины с загруженным ковшом при движении и стоянке, повышены долговечность, надежность и устойчивость, расширены возможности управления и маневрирования в стесненных условиях, оптимизированы компоновка и распределение эксплуатационных нагрузок, повышена экономичность производства и эксплуатации.
Источники информации:
1. US №4065011, 1977
2. US №3917089, 1975 (прототип)