VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Автогрейдер – прицепная или самоходная машина для планировки и профилирования площадей и откосов, разравнивания и перемещения грунта, снега или сыпучих строительных материалов [1]. автогрейдер, включающий двухосный тягач, отвал, имеющей шарнир, закрепленный на хребтовой раме, которая одним концом впереди по ходу движения при копании грунта опирается на поперечную балку с колесами, а другим шарнирно связана с рамой двухосного тягача. Недостатком такой конструкции автогрейдера является низкая планирующая способность, обусловленная одноосной конструкцией переднего ходового механизма, из-за которого неровности опорной поверхности без изменения передаются хребтовой раме и отвалу, вызывая его соответствующие вертикальные перемещения, ухудшающие качество планировочных работ. Эта конструкция автогрейдера обладает, кроме того, плохой маневренностью при транспортных операциях из-за неуправляемой хребтовой рамы. Указанные недостатки автогрейдера приводят к снижению производительности и надежности. Решить эти проблемы нам помогут следующие патенты.

Рассмотрим патент РФ 2019636 [2]. Целью изобретения является повышение надежности автогрейдера. Достигается тем, что в автогрейдере, включающем отвал, связанный поворотным кругом с тяговой рамой, имеющей шаровой шарнир, закрепленный на хребтовой раме, которая передним и задним концами соответственно опирается на передний и задний ходовые механизмы, гидроцилиндры управления, введены следующие конструктивные изменения, задний ходовой механизм выполнен в виде двух балансирных колесных тележек, которые соединены с хребтовой рамой задним седельно-сцепным устройством, выполненным в виде вертикального и горизонтального поперечного цилиндрических шарниров, причем вертикальный шарнир расположен в центре опорного контура колес заднего ходового механизма. Новыми существенными признаками изобретения является то, что задний ходовой механизм выполнен в виде двухбалансирных колесных тележек, которые соединены с хребтовой рамой задним седельно-сцепным устройством, выполненным в виде вертикального и горизонтального поперечного цилиндрических шарниров, причем вертикальный шарнир расположен в центре опорного контура колес заднего ходового механизма.

Рис. 1 Автогрейдер

1 –двухосный тягач; 2 -рама; 3 – отвал; 4 – поворотный круг; 5 – тяговая рама; 6 – шаровой шарнир; 7 -кронштейн; 8 – хребтовая рама; 9 – седельно-сцепное устройство; 10 – заднее седельно-сцепное устройство; 11 –вертикальный цилиндрический шарнир; 12 – горизонтальный поперечный шарнир; 13,14 – балансирные тележки ;15,16 –гидроцилиндры управления ;17,18 – гидроцилиндры вертикального перемещения ;19 –гидроцилиндр бокового выноса тяговой рамы.

Автогрейдер работает следующим образом. Рассмотрим три режима работы автогрейдера: 1 - режим копания с фиксацией заднего ходового механизма в соосном положении относительно оси хребтовой рамы; 2 - режим копания с отклонением хребтовой рамы на угол β относительно оси тягача; 3 - транспортный режим.

Для работы автогрейдера в первом режиме копания грунта гидроцилиндрами задний ходовой механизм устанавливается соосно с хребтовой рамой. Отвал устанавливается в заданное положение гидроцилиндрами. При копании грунта движение двухосного тягача происходит в направлении вектора V_g. При этом на отвал действуют боковые силы, которые стремятся сдвинуть вбок хребтовую раму и задние колеса. Конструкция автогрейдера обеспечивает устойчивый режим копания грунта без вмешательства оператора. Благодаря указанному свойству данный автогрейдер имеет неуправляемое переднее седельно-сцепное устройство, а из-за симметричного расположения поперечного шарнира и вертикального шарнира заднего седельно-сцепного устройства нагрузки в хребтовой раме и гидроцилиндрах минимальны, что обеспечивает повышение надежности автогрейдера. В рассмотренном режиме автогрейдер может выполнять любые технологические операции, присущие современным автогрейдерам. Второй режим работы используется, когда по технологическим условиям требуется вынос хребтовой рамы в плане. Для реализации этого режима гидроцилиндрами задний ходовой механизм устанавливается под углом α к оси хребтовой рамы. Если после установки заднего ходового механизма под углом α к оси хребтовой рамы угол β был равен нулю, то при движении тягача хребтовая рама сама устанавливается под углом α = β к продольной оси тягача. После установки хребтовой рамы в положение, соответствующее заданному углу α оператор устанавливает отвал гидроцилиндрами в требуемое рабочее положение. При движении тягача происходит процесс копания грунта. Боковая сила, возникающая на отвале, стремится сдвинуть хребтовую раму и колеса заднего ходового механизма от заданного курса движения, однако, возникающий угол бокового увода колес возвращает хребтовую раму в заданное положение, обеспечивая устойчивый режим процесса копания. Для работы в транспортном режиме гидроцилиндрами задний ходовой механизм устанавливается в соосное положение с осью хребтовой рамы. При движении в транспортном режиме с поднятым отвалом хребтовая рама с колесами заднего ходового механизма в ведомом режиме копирует движение двухосного тягача. Конструкция хребтовой рамы и расположение шарнира тяговой рамы обеспечивает высокую маневренность автогрейдера и поворот, обеспечивая угол складывания β = 90^о

Предлагаемое изобретение обеспечивает меньшие нагрузки в седельно-сцепных устройствах за счет оптимального расположения шарниров заднего седельно-сцепного устройства и за счет выполнения переднего седельно-сцепного устройства неуправляемым.

Рассмотрим патент РФ 2275475 [3]. Техническая задача патента - повышение эффективности выполнения работ за счет большей маневренности при работе в стесненных условиях. Это достигается тем, что в устройстве шасси автогрейдера, содержащем шарнирно сочлененную основную раму, выполненную из подмоторной рамы с задним ведущим мостом, и хребтовой балки, один конец которой шарнирно связан с подмоторной рамой, а другой - с рабочим органом, закрепленным на переднем мосту, механизм поворота хребтовой балки в виде двух гидроцилиндров, расположенный в области переднего моста дополнительный шарнир, который соединяет второй конец хребтовой балки с передним мостом, и механизм поворота рабочего органа в виде двух гидроцилиндров, угол поворота закрепленного на переднем мосту рабочего органа посредством дополнительного шарнира и механизма поворота рабочего органа находится в оптимальном интервале величин 25...35°, причем шарниры выполнены в виде соединенных штырем четырех соосных отверстий, выполненных в двух вильчатых опорных элементах.

Рис. 2 Шасси и рама автогрейдера

1 – хребтовая балка; 2 – подмоторная рама; 3 –шарнир; 4 – дополнительный шарнир; 5 – задний ведущий мост.6 – передний мост ;7-балка; 8,9-гидроцилиндры;

Устройство шасси автогрейдера работает следующим образом. При маневрировании автогрейдера основная рама, выполненная шарнирной, за счет гидроцилиндров складывается на угол порядка 30°, что позволяет осуществлять работы в стесненных условиях. Устройство шасси автогрейдера, содержащее шарнирно сочлененную основную раму, выполненную из подмоторной рамы с задним ведущим мостом и хребтовой балки, один конец которой шарнирно связан с подмоторной рамой, а другой - с рабочим органом, закрепленным на переднем мосту, механизм поворота хребтовой балки в виде двух гидроцилиндров, расположенный в области переднего моста дополнительный шарнир, который соединяет второй конец хребтовой балки с передним мостом, и механизм поворота рабочего органа в виде двух гидроцилиндров, отличающееся тем, что угол поворота закрепленного на переднем мосту рабочего органа посредством дополнительного шарнира и механизма поворота рабочего органа находится в оптимальном интервале величин 25...35°. В целом конструкция автогрейдера обладает повышенной эффективностью, технологична и отвечает требованиям эргономики и дизайна.

В настоящее время автогрейдер незаменимая машина в сфере строительных и дорожных работ. Предлагаемые патенты обеспечивают меньшие нагрузки в седельно-сцепных устройствах и позволяют добиться значительного повышения эффективности работ

Список использованных источников:

1. Добронравов С. С., Дронов В. Г. «Строительные и дорожные машины и основы автоматизации»- М.: Машиностроение, 1985.

2. Авторское свидетельство РФ 2275475. [Электронный ресурс] – Режим

доступа: http://www.freepatent.ru/

3. Авторское свидетельство РФ 2019636. [Электронный ресурс] – Режим

доступа: http://www.freepatent.ru/

Код для цитирования: Скопировать