Стенд для випробовування бульдозерів

Корисна модель належить до галузі машинобудування, а саме до випробувальної техніки. При роботі бульдозера необхідно враховувати, що навантаження змінюється циклічно за час роботи, причому вона зростає плавно, в залежності від робочої швидкості машини і заглиблення відвалу, а спадає швидко, коли оператор машини від'їжджає назад або зменшує заглиблення відвалу. Крім того, необхідно враховувати, що така циклічність в роботі відбивається не тільки на робочому органі машини, а й на її трансмісії, рамі та двигуні. Відомо авторське свідоцтво SU 1490543 "Стенд для випробовування робочого обладнання трактора", в якому запропоновано підвищення точності випробувань шляхом наближення умов випробувань до експлуатаційних. Стенд складається з опорної поверхні, безкінечної стрічки, гідронасосів та гідроциліндрів, гідромагістралі та гідромультиплікатора. Недоліком даного технічного рішення є відсутність циклічного навантаження та взаємозв'язку між величиною навантаження та шляхом, що проходиться за робочий цикл машини. Найбільш близьке рішення запропоновано в авторському свідоцтві SU 1448234 "Стенд для випробовування робочих органів землерийних машин", в якому запропоновано розширення функціональних можливостей стенду за рахунок створення змінних по величині навантажень на випробуваний робочий орган. Стенд складається з безкінечної стрічки з біговими барабанами, гідросистеми постійного навантаження, гідросистеми змінного навантаження, гідроліній, гідроциліндрів двосторонньої та односторонньої дії, гідророзподільників. Недоліком такого рішення є складність конструкції, відсутність циклічного навантаження та взаємозв'язку між величиною навантаження та шляхом, що проходиться за робочий цикл машини. Метою корисної моделі є наближення умов випробувань до експлуатаційних за рахунок створення циклічних навантажень на робочому органі і встановленні взаємозв'язку між величиною навантаження та шляхом, що проходить за робочий цикл машина, встановлення зв'язку між навантаженням на робочий орган машини та навантаженнями на трансмісію і двигун машини. Стенд для випробовування бульдозера, що заявляється має в собі суттєві зміни, так як його основні ознаки не співпадають з ознаками відомих вже рішень. А саме: стенд має спеціальну конструкцію навантажувача, що дозволяє наближати умови випробувань до експлуатаційних за рахунок створення циклічних навантажень на робочому органі і встановленні взаємозв'язку між величиною навантаження та шляхом, що проходиться за робочий цикл машина, та встановлення зв'язку між навантаженням на робочий орган машини та навантаженнями на трансмісію і двигун машини. Даний стенд може використовуватись у тих випадках, коли необхідно максимально наблизити умови випробувань до експлуатаційних. На Фіг.1 - зображено загальний вид стенда для випробування бульдозерів (вид збоку), на Фіг.2 - зображено вид стенда для випробування бульдозерів (вид зверху), на Фіг.3 - зображено переріз навантажувача. Стенд складається з опорної поверхні 1, на якій встановлено безкінечні стрічки 2 з біговими барабанами 3 та навантажувальний пристрій. На безкінечні стрічки 2 встановлюється машина 4, що випробовується, з робочим органом у вигляді відвалу 5. Навантажувальний пристрій має раму 6, що складається з двох бічних щок скріплених між собою. Передня частина рами 6 повернута до відвалу 5, і закріплена, з можливістю переміщення, на малому напівкруглому утримувачі 7, який виконано з отворами 8, а задня частина рами - закріплена, з можливістю переміщення, до великого напівкруглого утримувача 9, який теж виконано з отворами 10, причому обидва утримувачі своєю нижньою частиною жорстко закріплені на опорній поверхні 1. Рама 6 встановлюється у отворах 8 та 10 напівкруглих утримувачів 7 та 9 за допомогою фіксаторів 11 та 12 відповідно. У середній частині рами 6, перпендикулярно її повздовжній осі паралельно опорній поверхні 1, встановлено вал 13, що виходить за поперечні габарити рами 6, на якому з зовнішньої сторони рами 6 закріплена ведена зірочка ланцюгової передачі 14, а усередині рами 6 між бічними щоками, на валу 13, закріплено навантажувальний барабан 15 заданого профілю з різними радіусами кривизни (Rmax, Rmin), причому торцева поверхня барабану 15 має виступи. Ланцюгова передача 14 з'єднує вихідний вал редуктора 16, що встановлений на опорній поверхні 1, з валом 13. Біговий барабан 3 з'єднується з вхідним валом редуктора 16 за допомогою механічної передачі 17, наприклад, ланцюгової. У передній частині рами 6, між навантажувальним барабаном 15 та відвалом 5, горизонтально, у напрямних довжиною Ln, з можливістю повздовжнього руху вздовж рами 6, встановлено стакан навантажувача 18, причому Ln=Rmax-Rmin. Навантажувач 18 складається з стакана 19, який (див. Фіг.3) з боку, що напрямлений до відвалу, закритий гайкою з різьбою 20, причому у гайці зроблено наскрізний отвір. У стакані знаходиться поршень 21. На днищі стакана 19, зі сторони навантажувального барабану 15 жорстко закріплено шток 22, на кінці якого шарнірно, з можливістю обертання, встановлено ролик 23. До поршня 21 жорстко закріплено шток 24 з вушком, який проходить крізь отвір гайки 20 і спрямований в бік відвала 5. Між лівою (див. Фіг.3) поверхнею поршня 21 і внутрішньою поверхнею днища стакана 19 встановлено пружину 25 з жорсткістю С1 та довжиною L1, а між правою поверхнею поршня 21 і гайкою 20 встановлено пружину 26 з жорсткістю С2 та довжиною L2, причому С1 більше С2. Товщина поршня 21 дорівнює L3, а вся довжина від внутрішньою поверхні гайки 20 до внутрішньої поверхні стінки стакана 19 дорівнює L, причому L1+L2+L3=L. Поршень 21 знаходиться в "плаваючому" положенні між пружинами 25 і 26. Внутрішня порожнина стакана 19 гідравлічно ізольована від зовнішнього простору ущільнювачами 27 і заповнена гідрорідиною. Між зовнішньою поверхнею поршня та внутрішньою поверхнею стакана виконані дроселюючі щілини. Шток 22 роликом 23 спирається на навантажувальний барабан 15, а шток 24, що спрямований до відвалу 5, шарнірно закріплений на розширювачі 28, який встановлено на робочий кромці відвала 5. У задній частині рами 6 зроблено повздовжній виріз 29 і між рамою 6 та опорною поверхнею 1 встановлено підйомний пристрій 30, наприклад, гідроциліндр, причому шток гідроциліндра має на кінці упор 31, що вставлений у повздовжній виріз 29 рами 6. Кривизни утримувачів 8 та 9 еквідистантні між собою, та еквідистантні кривій, що утворюється радіусом, рівним відстані між центрами зірочок ланцюгової передачі 14. Таким чином, стенд виконано за схемою замкненого контуру, що не потребує витрат енергії на навантажувач. Стенд працює наступним чином: При роботі бульдозера, в залежності від заглиблення відвалу, виду ґрунту, та зношеності різальної кромки робочого органа на нього діють дотичні сили, результуюча яких напрямлена у бік відвала, але в залежності від виду різальної кромки, ґрунтових умов і режиму роботи вона може змінювати свій кут нахилу відносно горизонталі та змінювати свою величину, крім того вона може змінюватись циклічно, так як, відомо, що бульдозер відноситься до машин циклічної дії. При роботі бульдозера з ґрунтами, що мають тверді включення, наприклад будівельне сміття, на загальне коливання дотичної сили різання накладаються випадкові високочастотні часткові навантаження. Тому, для імітації різних за напрямом і величиною дотичних сил навантажувач зроблено рухомим у вертикальній площині, з можливістю зміни кута a 1 прикладання сили - кута між рамою 6 навантажувача та опорною поверхнею 1. Базову машину 4 встановлюють на безкінечні стрічки 2. Виставляють певний кут a 1 нахилу рами 6 робочого органа до опорної поверхні 1 та фіксують його за допомогою фіксаторів 11 та 12, вставлених в отвори 8 та 10 напівкруглих утримувачів 7 та 9 відповідно. Після цього вмикають двигун базової машини 4. Обертання від барабана 3 безкінечних стрічок 2 передається через механічну передачу 17 до редуктора 16, який, зменшивши оберти, передає обертання через ланцюгову передачу 14 до привідного вала 13, який також починає обертатися разом з барабаном 15. При обертанні навантажувального барабана 15, через те, що радіус кривизни барабану змінний, відстань між його поверхнею та відвалом 5 постійно змінюється. Це призводить до стискання пружини 25, що імітує збільшення навантаження на робочий орган при наборі ґрунту. Випадкові навантаження, які виникають при розробці ґрунту відвалом моделюються за рахунок огинання роликом 23 виступів на торцевій поверхні навантажувального барабана 15. При обертанні барабана 15 ролик 23 огинає профіль барабана 15 зрізними радіусами кривизни, тим самим передаючи через пружину 25 додаткове зусилля та випадкові навантаження, що діють через шток 24 на розширювач 28, який і навантажує відвал 5. Якщо за умовами випробувань необхідно імітувати розробку більш важкого або легкого ґрунту, в навантажувачі 18 загвинчують або розгвинчують у стакан 19 гайку 20, тим самим стискуючи або розтискаючи демпфуючу пружину 26, яка через поршень 21 стискує або розтискає пружину 25, змінюючи зону робочої характеристики пружини 25, або замінюють пружину 25 на аналогічну за довжиною і діаметром, але з необхідною жорсткістю. При необхідності зміни кута a 1 прикладання сили, змінюють положення рами 6 шляхом включення підйомного пристрою 30, який упором 31 підніме задню частину рами 6, перед тим фіксатори 11 та 12 виймаються з отворів 8 та 10 і переставляються в нові отвори 8 та 10 напівкруглих утримувачів 7 та 9 відповідно. Це забезпечено еквідистантністю кривизни утримувачів 8 та 9, які еквідистантні кривій, яка утворюється радіусом, рівним відстані між центрами зірочок ланцюгової передачі 14. При необхідності імітувати зміну фізико-механічних умов ґрунту, що розроблюється, замінюють навантажувальний барабан 15 на аналогічний за розмірами, але з іншими радіусами кривизни та з іншим профілем випадкових виступів та виставляють інший кут a 1. Для наближення умов випробування навантажувальний пристрій механічно, за допомогою ланцюгової передачі 14 та редуктора 16 з'єднано з біговими барабанами 3 безкінечних стрічок 2, через що потужність, необхідна для привода навантажувального пристрою береться з гусениць базової машини 4. Але, так як навантаження постійно змінюється через зростання опору стискуванню пружини 25 при обертанні навантажувального барабана 15, то і необхідна потужність для реалізації цих навантажень теж змінюється, таким чином навантаження на ходову частину, а також трансмісію і двигун базової машини теж змінне і має циклічний характер. Застосування даного стенду дозволяє моделювати на робочому органі 5 машини циклічні та випадкові незалежні навантаження, які обумовлені особливостями робочого процесу машини, змінювати кут прикладання сили a 1 та моделювати відповідне до навантаження на відвалі навантаження на ходову частину базової машини 4. Це дозволяє наблизити умови випробування до реальних експлуатаційних умов роботи машини.