АВТОГРЕЙДЕР

Полезная модель относится к дорожно-строительной технике, предназначенной для выполнения землеройно-профилировочных работ в дорожном, аэродромном, гидротехническом и городском строительстве, для проведения работ по ремонту автомобильных дорог, а также для выполнения бульдозерных работ и коммунальных работ при содержании объектов коммунального хозяйства, а именно к автогрейдерам.
Известен автогрейдер [1], представляющий самоходную машину на колесном ходу с шарнирно-сочлененной рамой, на подмоторной раме которого смонтирована кабина с системой управления, гидравлическая и электрическая системы, силовая установка, трансмиссия, включающая коробку передач, карданы и задний ведущий мост в виде двухосной балансирной тележки, а на передней полураме, шарнирно соединенной с подмоторной, установлено рабочее оборудование - тяговая рама с отвалом и гидравлическим управлением установки его положения, а также передний мост, шарнирно соединенный с рамой продольной осью, и дополнительный рабочий орган - бульдозерный отвал.
Существенные недостатки указанного автогрейдера заключается в следующем.
Особенности работы самоблокирующегося дифференциала редуктора моста задней тележки автогрейдера, заключающиеся в том, что во время прямолинейного движения дифференциал постоянно заблокирован и колеса тележки автогрейдера вращаются с одинаковыми скоростями, а при повороте, когда пары колес, расположенные по внутреннему и внешнему радиусам, перемещаются с разными скоростями, дифференциал автоматически разблокируется, имеют отрицательное влияние на управляемость автогрейдером при маневрировании, вызывая проскальзывание (юз) пары колес на внешнем радиусе и пробуксовывание пары колес на внутреннем радиусе, что приводит к дополнительному изнашиванию механизмов трансмиссии и шин, а также обуславливает повышенный расход топлива.
Небольшое перекашивание в процессе эксплуатации корпуса балансира относительно горловины редуктора моста тележки автогрейдера приводит к возникновению повышенного изнашивания жестко установленной ведущей шестерни балансира, что влечет сокращение ресурса трансмиссии и удорожание содержания автогрейдера.
Применяемые шины 14.00-20 с размером профиля 390 мм при работе автогрейдера с высокими рабочими нагрузками на сыпучих грунтах вследствие значительных удельных давлений шины способствует глубокому погружению в грунт при буксовании, что приводит к снижениюпроизводительности, а также увеличению изнашивания шин и расхода топлива.
Отсутствие синхронизаторов коробки переключения передач сокращает срок ее службы и вызывает удорожание содержания автогрейдера.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому решению является конструкция автогрейдера [2], содержащего раму, в составе хребтовой части и подмоторной части, опирающуюся на заднюю подвеску, управляемый мост, понижающий редуктор, одноместную цельнометаллическую кабину оператора с рулевой колонкой, отопителем, вентилятором и сиденьем с ремнем безопасности, рабочее оборудование в составе отвала на поворотном круге, переднего бульдозера, пневмогидравлический привод рабочих тормозов, систему управления посредством рычагов, соединение гидрораспределителей с рабочим оборудованием посредством рукавов высокого давления. При этом на автогрейдере применена задняя подвеска грузового автомобиля в составе среднего и заднего ведущих мостов с установленной на каждом мосту блокировкой межколесного дифференциала и балансирного узла в виде комплекта рессор, установленных средней частью на качающейся опоре, а концы рессоры свободно опираются на опорные кронштейны, напрессованные на балки мостов. На автогрейдере могут быть применены широкопрофильные шины для полноприводных вездеходных грузовых автомобилей, а в кабине установлен тумблер, позволяющий регулировать давление в задних ведущих шинах в зависимости от условий работы. Кроме того, на автогрейдере может быть применен силовой агрегат грузового автомобиля в составе двигателя, сцепления и коробки передач с синхронизаторами.
Недостатки указанного автогрейдера проявляются в падении производительности в определенных условиях работы, что обусловлено исполнением балансирного узла в виде комплекта рессор, так как, например, при работе грейдера на грунтах И-Ш категории в процессе движения по микропрофилю и шероховатостям опорного основания в определенных режимах движения окружные деформации шин приводят к возникновению колебаний с отрывом неподрессоренных масс от опорной поверхности, которые в совокупности с резонансными колебаниями рессорной подвески приводят к быстрому заглублению ведущих колес балансирного узла грейдера в грунт. Кроме того, существенное сокращение производительности работы грейдера имеет место при работе в стесненных для маневрирования условиях, ввиду незначительной скорости заднего хода, ограниченной одной передачей коробки переключения передач.
Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение производительности и сокращение расхода топлива автогрейдера.
Указанные задачи достигаются тем, что в автогрейдере, содержащем раму, состоящую из шарнирно-сочлененных хребтовой и подмоторнойчастей с размещенным на подмоторной части кабиной оператора с органами управления, отопителем, вентилятором и сиденьем с ремнем безопасности, агрегатами гидравлической, электрической и пневматической систем, а также силовым агрегатом, включающим двигатель внутреннего сгорания, сцепление, коробку переключения передач с синхронизаторами и понижающий редуктор, опирающуюся подмоторной частью на балансирную подвеску, выполненную на базе задней подвески грузового автомобиля, содержащую удерживаемые реактивными штангами средний и задний ведущие мосты с установленной на каждом мосту блокировкой межколесного дифференциала, а также автошины широкопрофильные повышенной проходимости и систему регулирования давления в шинах балансирной подвески, хребтовая часть рамы, шарнирно опирающаяся на передний мост неприводного исполнения, имеющий гидроцилиндры поворота и изменения наклона колес, оборудована бульдозерным отвалом с гидроцилиндром подъема и опускания, а также шарнирно соединенной с передним концом хребтовой части рамы тяговой рамой с поворотным кругом, имеющей отвал с режущей кромкой и механизмом изменения угла резания отвала, шарнирно прикрепленным к тяговой раме и хребтовой части рамы гидроцилиндром выноса тяговой рамы, шарнирно прикрепленным к хребтовой части рамы и тяговой раме гидроцилиндрами подъема и опускания отвала, установленным по обе стороны хребтовой части рамы, балансирная подвеска имеет комбинированную конструктивную схему, сочетающую в одном балансире коренной и подкоренной листы рессоры, а также жесткую металлическую балку переменного поперечного сечения, по форме повторяющую очертание наборных листов рессорной подвески в нагруженном состоянии, причем листы рессор жестко связаны с балкой балансирной подвески стремянками и хомутами и установлены средней частью на качающейся опоре, а концами опираются на опорные кронштейны, напрессованные на балки мостов, кроме того понижающий редуктор имеет две передачи, одна из которых обеспечивает реверсивное движение, а имеющийся механизм переключения передач редуктора оборудован синхронизатором.
Передний мост автогрейдера может быть оснащен подключаемыми гидростатическими приводами колес.
Автошины переднего моста автогрейдера могут иметь исполнение с оборудованием системы регулирования давления в шинах.
При осуществлении полезной модели может быть получен технический результат, заключающийся в том, что за счет применения понижающего редуктора, имеющего две передачи, одна из которых обеспечивает реверсивное движение, и механизм переключения передач с синхронизатором, позволяет посредством используемой в составе силовой установки коробки переключения передач реализовать скорость заднего хода автогрейдера, равной скорости переднего, вследствие чего повышается производительность проведения работ автогрейдером, в особенности при работе в стесненных для маневрирования условиях. В тоже время за счет исполнения балансирной подвески комбинированной и сочетающей в одном балансире коренной и подкоренной листы рессоры, а также жесткую металлическую балку переменного поперечного сечения, по форме повторяющую очертание наборных листов рессорной подвески в нагруженном состоянии, коренной и подкоренной листы рессор которого жестко связаны с балкой балансирной подвески стремянками и хомутами и установлены средней частью на качающейся опоре, а концами опираются на опорные кронштейны, напрессованные на балки мостов, позволяет, с одной стороны, сохранить необходимую для работоспособности балансира податливость в местах опоры коренного и подкоренного листов рессоры на кронштейны мостов, а также обеспечить определенную упругость подвески, позволяющую сократить воздействие динамических нагрузок на балансирную подвеску конструкции автогрейдера, с другой - придать балансиру достаточную поперечную жесткость, необходимую для существенного сокращения возникающих колебаний балансирной подвески, приводящей в совокупности с колебаниями неподрессоренных масс колес и мостов от окружной деформации шин к быстрому заглублению ведущих колес балансирной подвески грейдера в грунт, что как следствие способствует повышению производительности выполнения работ автогрейдером, а также снижает расход топлива и изнашивание шин.
Конструкция автогрейдера поясняется более подробно с помощью чертежей, которые не охватывают и, тем более не ограничивают весь объем притязаний данного технического решения, а являются лишь иллюстрирующими материалами частного случая выполнения.
На фиг. 1 показан общий вид автогрейдера, главный вид.
На фиг. 2 показан общий вид трансмиссии, вид сверху.
На фиг. 3 показан общий вид силовой установки, главный вид.
На фиг. 4 показан трехмерный вид с разрезом понижающего реверсивного редуктора автогрейдера.
На фиг. 5 показан общий вид балансирной подвески, главный вид.
Автогрейдер содержит раму, состоящую из шарнирно-сочлененных хребтовой 1 (Фиг. 1) и подмоторной частей 2 (Фиг. 1, 2).
На подмоторной части размещена кабина оператора 3 (Фиг. 1) с органами управления, отопителем, вентилятором и сиденьем с ремнем безопасности (условно не показаны), агрегаты гидравлической, электрической и пневматической систем, а также силовой агрегат 4 (Фиг. 1), включающий двигатель внутреннего сгорания 5 (Фиг. 3), сцепление 6 (Фиг. 3), коробку переключения передач с синхронизаторами 7 (Фиг. 3) и понижающий редуктор 8 (Фиг. 2). При этом понижающий редуктор 8 (Фиг. 2) имеет две передачи, одна из которых обеспечивает реверсивное движение, а имеющийся механизм переключения передач редуктора 9 (Фиг. 4) оборудован синхронизатором 10 (Фиг. 4).
Подмоторная часть 2 (Фиг. 1, 2) опирается на балансирную подвеску 11 (Фиг. 1), выполненную на базе задней подвески грузового автомобиля, содержащую удерживаемые реактивными штангами 12 (Фиг. 2, 5) и соединенные карданными валами 13 (Фиг. 1, 2) с понижающим редуктором 8 (Фиг. 2) средний 14 (Фиг. 1, 2, 5) и задний ведущие мосты 15 (Фиг. 1, 2, 5) с имеющейся на каждом мосту блокировкой межколесного дифференциала, и установленными автошинами широкопрофильными повышенной проходимости 16 (Фиг. 1, 2) с реализованной системой регулирования давления в шинах (условно не показана) балансирной подвески 11 (Фиг. 1). При этом балансирная подвеска 11 (Фиг. 1) имеет комбинированную конструктивную схему, сочетающую в одном балансире 17 (Фиг. 2) коренной 18 (Фиг. 5) и подкоренной листы 19 (Фиг. 5) рессоры, а также жесткую металлическую балку 20 (Фиг. 5) переменного поперечного сечения, по форме повторяющую очертание наборных листов рессорной подвески в нагруженном состоянии, причем листы рессор жестко связаны с балкой 20 (Фиг. 5) балансирной подвески 11 (Фиг. 1) стремянками 21 (Фиг. 5) и хомутами 22 (Фиг. 5) и установлены средней частью на качающейся опоре 23 (Фиг. 5), а концами опираются на опорные кронштейны 24 (Фиг. 5), напрессованные на балки мостов 14, 15 (Фиг. 1, 2, 5).
Хребтовая часть 1 (Фиг. 1) рамы оборудована бульдозерным отвалом 25 (Фиг. 1) с гидроцилиндром подъема и опускания 26 (Фиг. 1), шарнирно соединенной с передним концом хребтовой части 1 (Фиг. 1) рамы тяговой рамой 27 (Фиг. 1) с поворотным кругом 28 (Фиг. 1), имеющей отвал 29 (Фиг. 1) с режущей кромкой и механизмом изменения угла резания 30 (Фиг. 1) отвала 29 (Фиг. 1), шарнирно прикрепленным к тяговой раме 27 (Фиг. 1) и хребтовой части 1 (Фиг. 1) рамы гидроцилиндром выноса тяговой рамы 31 (Фиг. 1), шарнирно прикрепленным к хребтовой части 1 (Фиг. 1) рамы и тяговой раме 27 (Фиг. 1) гидроцилиндрами подъема и опускания 32 (Фиг. 1) отвала 29 (Фиг. 1), установленным по обе стороны хребтовой части 1 (Фиг. 1) рамы. Хребтовая часть 1 (Фиг. 1) рамы шарнирно опирается на передний мост 33 (Фиг. 1) с гидроцилиндрами (условно не показаны) изменения поворота и наклона колес. На колесах установлены широкопрофильные автошины повышенной проходимости 16 (Фиг. 1, 2).
Передний мост автогрейдера может быть оснащен подключаемыми гидростатическими приводами (условно не показаны) колес.
Автошины переднего моста 33 (Фиг. 1) автогрейдера могут иметь исполнение с оборудованием системы регулирования давления в шинах (условно не показано).
Автогрейдер работает следующим образом. Перед началом работ по планировке земляного полотна оператор автогрейдера, находясь в кабине 3 (Фиг. 1), оборудованной отопителем, вентилятором, сиденьем с ремнем безопасности и органами управления, с помощью поворотного круга 28 (Фиг. 1), гидроцилиндров подъема и опускания 32 (Фиг. 1), выноса тяговой рамы 31 (Фиг. 1) и механизма изменения угла резания 30 (Фиг. 1) задает требуемоеположение отвала 29 (Фиг. 1) в горизонтальной и вертикальной плоскостях. В случае выполнения бульдозерных работ оператор автогрейдера, находясь в кабине 3 (Фиг. 1), оборудованной отопителем, вентилятором, сиденьем с ремнем безопасности и органами управления, с помощью гидроцилиндра подъема и опускания 26 (Фиг. 1) бульдозерного отвала 25 (Фиг. 1) задает требуемое положение бульдозерного отвала 25 (Фиг. 1).
Технологический процесс выполнения работ по планировке откосов, выемок, насыпей, устройству корыта и боковых канав, очистке дорог от снега автогрейдером состоит из последовательных проходов, при которых производится резание грунта, поперечное и продольное перемещение, отделка (планирование) обрабатываемого участка.
Движение автогрейдера обеспечивается следующим образом. Вращательное движение от двигателя внутреннего сгорания 5 (Фиг. 3) посредством сцепления 6 (Фиг. 3) сообщается коробке переключения передач с синхронизаторами 7 (Фиг. 3), после чего карданными валами 13 (Фиг. 1, 2) передается от понижающего редуктора 8 (Фиг. 2), имеющего две передачи, одна из которых обеспечивает реверсивное движение, последовательно на средний 14 (Фиг. 1, 2, 5) и задний мосты 15 (Фиг. 1, 2, 5) балансирной подвески 11 (Фиг. 1), которые, в свою очередь, передают вращение колесам с автошинами широкопрофильными повышенной проходимости 16 (Фиг. 1, 2), оборудованным системой регулирования давления в шинах (условно не показана). За счет сцепления с опорной поверхностью вращательное движение колес балансирной подвески 11 (Фиг. 1) обеспечивает прямолинейное движение автогрейдера. При этом комбинированная конструктивная схема балансирной подвески 11 (Фиг. 1), сочетающая в одном балансире 17 (Фиг. 2) коренной 18 (Фиг. 5) и подкоренной листы 19 (Фиг. 5) рессоры, а также жесткую металлическую балку 20 (Фиг. 5) переменного поперечного сечения, по форме повторяющую очертание наборных листов рессорной подвески в нагруженном состоянии, причем листы рессор жестко связаны с балкой 20 (Фиг. 5) балансирной подвески 11 (Фиг. 1) стремянками 21 (Фиг. 5) и хомутами 22 (Фиг. 5) и установлены средней частью на качающейся опоре 23 (Фиг. 5), а концами опираются на опорные кронштейны 24 (Фиг. 5), напрессованные на балки мостов 14, 15 (Фиг. 1, 2, 5), при сохранении необходимой для работоспособности балансира 17 (Фиг. 2) податливости в местах опоры коренного 18 (Фиг. 5) и подкоренного листов 19 (Фиг. 5) рессоры на кронштейны 24 (Фиг. 5) мостов 14, 15 (Фиг. 1, 2, 5) обуславливает хорошую приспособляемость балансирной подвески 11 (Фиг. 1) автогрейдера к восприятию неровностей дороги в процессе движения за счет свободного вращения балансира 17 (Фиг. 2) на качающейся опоре 23 (Фиг. 5) относительно подмоторной части 2 (Фиг. 1, 2) рамы автогрейдера и обеспечивает определенную упругость балансирной подвески 11 (Фиг. 1), позволяющую сократить воздействие динамических нагрузок на элементы конструкции автогрейдера, помимо прочего позволяет придать балансиру 17 (Фиг. 2) достаточную поперечную жесткость, необходимую для существенного сокращения возникающих колебаний балансирной подвески 11 (Фиг. 1), приводящих в совокупности с колебаниями неподрессоренных масс колес и мостов 14, 15 (Фиг. 1, 2, 5) от окружной деформации шин 16 (Фиг. 1, 2) к быстрому заглублению ведущих колес балансирной подвески 11 (Фиг. 1) грейдера в грунт. Как следствие, в определенных режимах движения при выполнении работ автогрейдером повышается производительность, а также снижается расход топлива и изнашивание шин.
Маневрирование автогрейдером при движении осуществляется с помощью гидроцилиндров (условно не показаны) изменения поворота и наклона колес.
Движение грейдера задним ходом обеспечивается плавным переключением при нейтральном положении передач коробки переключения передач 7 (Фиг. 3) передачи понижающего редуктора 8 (Фиг. 2) с помощью механизма переключения 9 (Фиг. 4), оборудованного синхронизатором 10 (Фиг. 4), и последующим переключением передач коробки переключения передач 7 (Фиг. 3). При такой кинематической схеме обеспечивается одинаковая скорость перемещения автогрейдера в обоих направлениях, что позволяет повысить производительность проведения работ автогрейдером, в особенности при работе в стесненных для маневрирования условиях.
При необходимости повышения проходимости автогрейдера оператором из кабины 3 (Фиг. 1) включается блокировка межколесного дифференциала среднего 14 (Фиг. 1, 2, 5) и заднего 15 (Фиг. 1, 2, 5) ведущих мостов балансирной подвески 11 (Фиг. 1). А для варианта исполнения автогрейдера с полным приводом оператором из кабины 3 (Фиг. 1) также осуществляется включение гидростатических приводов (условно не показаны) колес переднего моста 33 (Фиг. 1). Использование блокировки межколесного дифференциала мостов 14, 15 (Фиг. 1, 2, 5) балансирной подвески 11 (Фиг. 1) и/или включение гидростатических приводов колес (условно не показаны) переднего моста 33 (Фиг. 1) сокращает возможность пробуксовки автогрейдера и снижает расход топлива.
Кроме того, в зависимости от категории грунта, оператор из кабины 3 (Фиг. 1) посредством системы регулирования давления в шинах осуществляет контроль и регулирование давления, повышая его величину при работе на твердом грунте, и, уменьшая при движении по мягкому грунту, тем самым обеспечивая меньшее сопротивление качению колес и рациональный расход топлива.
Источники информации
1. Автогрейдеры серии ГС [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.rm-terex.com/userfiles/file/katalogi/gs.pdf.
2. Пат. 176726 Российская Федерация, МПК E02F 3/00. Автогрейдер / Коваленко А.В.; патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Автогрейдер». №2017119743; заявл. 06.06.2017; опубл. 25.01.2018, бюл. №3.