Басейновий викопувач для меліоративних робіт

Изобретение относится к сельскохозяйственному и дорожному машиностроению, в частности к производству мелиоративных машин и экскаваторов. Отрасль использования - производство точных вырезов в гр унте для биотехнологического строительства и хозяйственных нужд в агропромышленности. Чтобы согласно задания создать машину многооперационной, необходимо было решить технический результат путем создания конструкции с расположением рабочих органов вынесенных за пределы периметра фермы машины с целью трехмерной многоподвижности, позволяющей машине производить максимальное количество манипуляций, операций, приемов, технологических и хозяйственных процессов. С максимализацией данной цели связана привязка (рамы)-фермы с наружными раборганами к ходовой, которая бы не мешала рабочей ферме иметь максимальное число степеней свободы. С данной целью скомпановано конструкцию где под двумя гусеничными портальными шасси подвешено ферму с бегущими вокруг нее по направляющим, вращающимся и одновременно вертикально пульсирующими рабочими органами. К данным качествам прибавленное свойство портальных шасси: поднимать и опускать ферму за счет стоек на концах фермы, которые соединены подвижно с лебедкой внутри стойки; а также свойство - не мешая бегущим вокруг фермы рабочим органам производить много вариаций поворотов на разных уровнях по высоте. Ходовая - традиционных симметричных кареток, выполнена в форме Г-образных полукареток с автономным приводом, что придает ходовой еще большее число степеней свободы механизма, относительно начальных и выходных звеньев. Известно устройство "Мелиорационный экскаватор" для рытья мелиорационных канав для воды, содержащий раму с домиком оператора, две гусеничные каретки, раму с ковшовой цепью, ленточный транспортер [1]. Данный экскаватор в силу иного назначения машины громоздок, тяжеловат, малотранспортабелен к трассе, мало гибкости и универсальности для сложных геометрических вырезов в грунте. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа "Экскаватор-профилировщик" для рытья мелиоративных каналов в почве, содержащий корпусную раму с домиком оператора, стоящей на двух же л, дорожных тележках; к корпусу шарнирно крепится скребковая ферма с фрезерными устройствами - одно для фрезеровки дна канала, другое - для фрезеровки откоса канала, третье - для фрезеровки бермы канала, к корпусу также крепится зачистное устройство и транспортерный конвейер с кордовой лентой. За ротором и фрезами установлены отвальные устройства, которые зачищают фрезерованные плоскости грунтов [1]. В силу иной предназначенности комплекса данный экскаватор также тяжеловесен, вес его 42,5т., громоздок, нетранспортабелен к переездам по трассе, требует демонтажа и погрузочно-разгрузочных затрат. Вес известных агрегатов - от 10 до 80 т. Также привязанность к жел. дорожному полотну, -мало гибкости и универсальности, профилировочных возможностей для сложных геометрических вырезов. Цель изобретения - уменьшение затратности на производство валовой продукции сельского хозяйства путем унификации многомарочности парка существующи х машин, универсальными многооперационными модульными конструкциями, выполняющими максимальное количество необходимых операций. Бассейнокопатель предназначенный для мелиоративных работ - фрезеровки в грунте мелких котлованов и бассейнов различной геометрической формы с последующим бетонированием их и штамповкой в бетоне различных кессонных профилей и рельефов; для рытья в грунте каналов, щелей, окопов, приямков, разной формы борозд, силосных траншей, подземных хранилищ, - для воды и др. с целью полива при засуха х; производство замесов различных бетонорастворов открытым способом, для ротационного скашивания трав, силосных и стеблевых культур, измельчения их, перемешивание для закладки на силос, транспортировка с самосвалкой, перевоз на животноводческие фермы, вывоз органики на поля, разброс и равномерное широкозахватное транспортное распределение данной машиной. Указанная цель достигается тем, что в известной конструкции экскаватора - профилировщика, содержащего корпусную раму с домиком оператора, стоящем на двух железнодорожных тележках рельсами, к корпусу шарнирно крепится скребковая ферма с фрезерными устройствами; одно для фрезеровки дна канала, другое для фрезеровки откоса канала, третье для фрезеровки бермы канала. К корпусу также крепится зачистное устройство и транспортерный конвейер с кордовой лентой, за ротором и фрезами установлены отвальные устройства, которые зачищают фрезерованные плоскости грунта. Согласно изобретению, мостовая ферма своими концевыми стойками подвешена к центрам балок двухконсеольных порталов с гусеницами. Мостовая ферма имеет на концах внутри фермы приводную и ведомую звездочки-шкивы и охватывающую их двухэтажную приводную цепь - в виде тросов с целью вращения вокруг фермы в горизонтальной плоскости. С равными интервалами на тросах установлены секции-движители ковшей и фрезгрунтооткалывателей, которые снабжены механизмами вращения и вертикальной пульсации. Установлены лебедки с червячными редукторами с целью подъема и спуска фермы для вертикального регулирования высоты дорожного просвета машины - до 1000 мм над грунтом и ниже нулевого уровня - вглубь грунта на 1000 мм и возможности получения абриса проходи* мости любых требуемых размеров. Совокупность вариационных свойств машины - бассейнокопателя способствует качеству многооперационности - для выполнения технологических и хозяйственных целей за счет увеличения числа степеней свободы механизма с помощью (консольно-Г-образных) смежно-индивидуального действия полукареток вместо традиционных симметричных относительно крепления к шасси, все каретки к тому же для увеличения мобильности и многокоординатной подвижности, снабжены двухскоростными реверсивными индивидуально управляемыми приводами - равно как и все подвижные сочленения, узлы и приводные механизмы машины. В результате заявляемая машина соответствует критерию "новизна". Сравнение заявляемого технического решения бассейнокопателя не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной и смежных областях техники позволило выявить технические решения, содержащие признак, сходный с признаком, отличающим заявляемое техническое решение от прототипа, - наличие 2-х звездочек с цепью вращения в горизонтальной плоскости, с закрепленными сошниками и приемными воронками вдоль цепи на звеньях ее. В заявляемом решении приводная цепь на звездочках так же проявляет свойства привода сошников с приемными воронками. Однако указанные звездочки с цепью и сошниками с воронками в заявляемом решении проявляют новое свойство, не присущее звездочкам с цепью и сошниками с воронками, а именно - звездочки в заявленном решении выполнены в виде двухэтажных шкивов-барабанов с элементами звездочек с боков для привода тросов одетых на двухэтажно расположенные шкивные канавки на барабанезвездочке, а на тросах закреплены секции с электроприводами внутри и с механизмами вертикальной пульсации раборганов ~ фрез, что превращает заявленный механизм в самодвижущийся вращающепульсирующий ротор с изменением уровня вертикального положения вращающейся цепи-троса, что способствует многокоординатной, многооперационности машины и экономичной мобильности в поворотах машины: принцип шагающего экскаватора использующий для этого данные элементы подъема машины на домкратных секциях с целью поворота приподнятых кареток ходовой системы. Наличие новое свойства известного признака, проявляемого в заявляемом решении, обеспечивает ему соответствие критерию "существенные отличия". Факт возможности осуществления изобретения можно подтвердить, во первых тем, что машина "Бассейнокопатель для мелиоративных работ сконструирована из отдельных элементов. Не представляются сложными особенности точности при изготовлении. В связи с этим имеется возможность выполнить в натуре все детали и узлы на любом промышленном производстве имеющем механический цех, но со сварочным, кузнечно-прессовым и литейным участком. Отдельно без корпусов - статоры, роторы и валы с коллекторами от стандартных электродвигателей приобрести - не представляет никакой сложности на существующи х в большом количестве электромеханических заводах. Но более значительным является тот факт, что все комплектующие машину детали задуманы при конструировании как штампованные, протянутые, вальцованные (литые - только балансиры, опорные катки - они все не сложной формы (фиг.1.10) и кулачки и ручки для съемных секций-движителей). Все остальное, как видно из приложенного к описанию схематического чертежа, выполняется из толстостенного сортамента труб, швеллеров и угольников. Составные элементы как подшипники, ролики, оси шестерни, валики, шлицевые валы, штанги, червячки, а то и готовые несложные редукторы - существуют стандартные в большом количестве и даже в комплексе с электроприводами. Визбытке в промышленности и дизель-генераторы, комплекты стандартной автоматической аппаратуры с дистанционным управлением. Монтаж узлов с последующей сборкой машины, совершенно не представляет сложности. Вторым значительным фактором возможности осуществления изобретения является экономический, для положительного результата, которого при конструировании были выполнены все технические требования, существующие в анализе оценки эффективности конструкций в виде критерия, -Q как обобщающего критерия оценки целого ряда выполненных проблем для максимальной эффективности изделия с целью его осуществления. Перечень работ подтверждения реального осуществления изобретения. Ферма квадратного сечения фиг.1-1 имеет на концах упрочненные кронштейны, через отверстия в которых вертикально вставлена толстостенная трубчатая стойка 320 мм (фиг.I-2). Состоит стойка из дух отрезков - нижний отрезок неподвижно закреплен в нижней части фермы с помощью фланца. Верхний отрезок стойки навинчен на резьбу нижнего отрезка трубы чуть меньшего диаметра. С целью вариаций кинематических звеньев пар, цепей для технологических нужд - верхний отрезок стойки может поворачиваться в резьбе влево и вправо на несколько градусов с помощью винта закрепленного на приводе электродвигателя и гайки шарнирно закрепленной на рычаге стойки фиг.II-2. На наружной стороне верхней стойки с возможностью вертикального перемещения по стойке строго по шпоночным направляющим установлена бабка - фиг.I-3 - ползун с неподвижно закрепленными, перпендикулярно продольной оси фермы, две консоли фиг.II-4 представляющие в комплексе балку двухрешетчатой конструкции со сплошными поясами. На смежных концах консолей неподвижно фиг.II,6 вертикально закреплены фиг.11.5 цапфы с осями фиг.II6 для поворотов гусеничных кареток Д на 360°. На нижних концах осей в прорезях толстостенных тр уб-осей перпендикулярно осям вставлены с круговой автогенной обварной каретки представляющие собой прямоугольник фиг.I.11.7 из стали с целью амортизирования опорных катков гусеничных кареток установлены удлиняющие добавочные подъемные звенья-каретки по размерам аналогичны с каретками стоящими ближе к оси поворота фиг.II.6. Соединены звенья между собой шинонаправляющими свободно двигающимися шарнирами - для вертикальных направлений и подвижно буксирующими шарнирами с аналогичной свободой движений - по вертикали с целью обхода препятствий сверху фи г.1-11.8. Данное звено имеет амортизатор двухстороннего пружинного действия с натяжной муфтой. Одним концом амортизатор закрепленный на кронштейн на оси поворота каретки, а другой конец амортизаторной штанги закреплен на ближнем к оси поворота и опоры углу каретки фиг.I.11/ С возможностью амортизации опорных катков ближней к оси каретки, при встрече с препятствиями, катки имеют амортизаторные пружины, которые верхней частью неподвижно закреплены на кронштейне, приваренном к корпусу каретки фиг.1.9, а нижняя часть пружины жестко соединена с балансиром вертикального скольжения в направляющем пазе - окне фиг.1.10 данной каретки. Дальше от поворотно-несущей оси звено каретки с катками имеет аналогичные как фиг.1-9, амортизаторы, но служащие для натяжки гусеницы силой пружин фиг,1.10.Приводом гусеничной звездочки катка расположенной выше верхней гусеницы с целью удаления узла от пыли, грязи, воды, а также для уменьшения габаритов катков и уменьшения веса этим самым гусеничной тележки. В корпус каретки 7 (фиг. II) установлен реверсивный двухскоростной электропривод с упрощенным планетарным редуктором, где ведомый вал установлен как ведущий и является ступицей для звездочки опорного катка узел 12 фиг.1.11, над редуктором узел 12 установлен плотный кронштейн-крыша, играющий роль антиреактивного упора от проворачивания корпуса редуктора, так как сателлиты закреплены в корпусе и являются обыкновенной передачей вращения от ведущего вала электродвигателя с малым ведомым колесом к зубчатому колесу с внутренним венцом зацепления, на верхней части поворотной оси установлено реверсивный электропривод 13 (фиг.I—II), размещенный в кронштейне-консоли 4 фиг.II и узел 13 фиг.II, служащий для поворотов на 360° каждой каретки, с помощью червяка, установленного на приводном валу электропривода и пары венечной кольцевой шестерни, разрезанной пополам радиально для установки ее половинок в выточку-паз на поворотной оси в верхней части внутри цапфы, в коей так же сделана выточка для выступа венца шестерни, ось отверстия червяка выполнен по касательной к венцу, поперек цапфы 14 (фиг.I, II), на концах мостовой фермы внутри ее на нижней части стойки с возможностью вращения установлен двухэтажный цилиндр - шкив - 15. фиг.I представляющий собой ведущую звездочку для цепи с раборганами, цилиндр имеет дно, крышку, отверстия с дверцами на боковых сторонах для обслуживания, имеет внутреннюю пустотелую ось-трубу, на верхней и нижней наружной окружности цилиндра закреплены шкивные пазы-канавки 16 фиг.I, из разрезанной вдоль полдюймовой трубы, имеются на цилиндрах-шкивах-звездочках амортизаторы-зубцы для приема и сцепления с цепью-тросом 17 фиг.1, корпусов рабочих секций, закрепленных на цепях-тросах. Указанные зубцы выполнены в виде вертикальных пазов, жестко установленных плотных сжатых пружин и обложенных резиновыми пластинами - 8-10 мм для антишума (фиг.I-18, фиг.II.18), между каждой парой рядов пружин-амортизаторов в цилиндре-шкиве-звездочке вырезаны неглубокие лыски, в дне и крышке а боковину предварительно вдавлено вглубь и по форме лысок - для входа в лыски секций, закрепленных на приводных тросах 19 (фиг.1, 19, фиг.II, рессоры 20 фиг.I представляет собой стальной прут из рессорной стали. На фиг.I.20, показано рессору в виде стального прута рассчетного диаметра, который закреплен в резьбе гайки приваренной в сквозном отверстии в тыльной стороне корпуса для регулировки продольного выхода рессоры. На другом конце рессоры закреплена каретка для движения в направляющей. Внутри секции установлены статор фиг. I.21 и ротор I.22 с полым валом от электродвигателя, предназначенный для привода планетарного редуктора фиг.I-25, вторичный вал которого фиг.I.26 имеет внутренние шлицы и является ведомым для внутреннего полого вала с наружными шлицами 23 фиг.I на вн утреннем валу в вер хней части его выполнена круглая резьба 27 с большим шагом, к ней выполнена разъемная гайка фиг.I.25, разрезанная на три сегмента, каждый сегмент установлен на подвижном электромагнитном сердечнике фиг. I—29 бендекса, для контакта гайки с резьбой вала, с целью вращения и пульсации его по вертикали, установлено там же кольцевой выключатель тока фиг.I,31 и возвратная пружина внутри вала фиг.II-32. Там же установлен электромагнитный фиксатор 30 фиг.1 для длительной работы внутреннего вала в опущенном положении - на верхний торец вала с круглой резьбой под действием пружинки-фиксатора. В нижний конец вала пульсации и вращения вставлено фрезу откалывательного профиля, в сечении лемеха фиг.I.33. Над фрезой в хвостовике сделано выточку фиг.I.34 для ковша фиг.I.35, представляющего собой согнутую крюком полосу металла шириной 350 мм с отверстием для установки на выточке фрезы, ковш снабжен рычажком фиг.1.36 для упора в дно секции с целью переворота ковша при верхнем положении ковша; для циркульного вращения машины при фрезеровке круглых бассейнов в грунте в машине установлено свободно спадающую вниз опорную пятку фиг. I-37 и для нее ось-стойку с шарниром и фиксатором 38 фиг.I для высоты выступа из корпуса машины, опорного штока с пяткой. Для капитальных ремонтов, в середине стойки 2 (фиг.I) имеется резьбовое соединение 39 (фиг.I) в средней части стойки 2 (фиг.I) расположены шкивы 41-42, фиг.I, на них -тросы 43-45 фиг.I соединяющиеся с барабаном 44 фиг. I, лебедки 44 фиг.I через верхние шкивы 42 фиг.I, если нижняя пара тросов намотана, то верхняя пара размотана и наоборот. В ползуне 3 фиг.I вертикально в стенках просверлены два смежные отверстия, в них закреплены болтами тросы 45, которые служат вертикальным приводом бабки-ползуна. Работа машины начинается с прогрева дизель-генератора. Для этого необходимо отключить сцепление фиг.II.48 тумблер "сцепл" - нажав на пульте управления рации тумблер-кнопку "пуск". Этим включается пусковой двигатель дизель-генератора, после предпускового движка автоматически включается сам дизель и так же прогревается до стабильной работы и оборотов, что слышно по звуку, Если гусеницы стоят в н ужном направлении движения необходимо нажать кнопку "прямо" и кнопку-тумблер "сцепл" -т.е. - сцепление включено и машина начнет движение, обязательно на малой скорости, для увеличения скорости - нажать кнопку "газ" чем добавляется скорость за счет увеличения оборотов двигателя и автоматически - 2-я скорость двухскоростных электродвигателей кареток гусениц. Повороты на ходу машины происходят плавно кнопкой "5" или "4" при необходимости -"стоп". Если необходимо повернуть каретки сразу под большим углом направления их движения - т.е. любой угол поворота из 360 градусов - для этого нажимают кнопку стоп - чем отключается сцепление при работающем дизеле и нажать кнопку "колон", чем машина выжимается на рабочих органах -вверх в связи с этим каретки можно будет поворачивать внизу в освободившемся под машиной большим дорожным просветом на любое направление - 360° - кнопкой "360°" - т.е. пока кнопка нажата пальцем каретки вращаются при отпуске кнопки - мгновенно останавливаются в нужном направлении. Затем нажимается кнопка "колон" и машина подтягивает (в себя) штоки раборганов после чего можно вести машину далее. После подхода машины на исходную позицию в работе, ее останавливают - "стоп", нажимают кнопку "5" - символ - вверх, или "6" - вниз, что включает работу лебедки подъема или спуска корпуса машины внутри портала для вертикальной установки уровня работы раборганов - пока кнопка нажата корпус движется вверх или "5" - вниз при отпуске кнопки движение ползуна-бабки по стойке мгновенно прекращается. После чего включают тумблерн. кнопку "раб", чем включается вращение фрез и если необходимо тумблерная кнопка "пульс" чем включается пульсирование раборганов вверх - вниз. Затем включается кнопка-тумблер - "ход" и машина движется в установленном направлении. Ближе к грунту фрезы опускают кнопкой "6" -(на ходу) или "5". Корректировка направления хода машины производится выше указанными кнопками "3" или "4". Кнопки на клавишах рельефные осязаются и узнаются тактильно даже в темноте и при случайной загрязненности символа на клавише, но имеют подсветку на период переключения ночью. Скорости кареток ходовой - две кнопка "I" и"II". На фиг.I-II выполнен схематический чертеж, (вид спереди и сверху) бассейнокопателя для мелиоративных работ, где показаны основные узлы: А - приводная секция рабочих органов (в разрезе); Б трубчатая стойка, соединяющая корпус машины - фермы с порталом ходовой системы (в разрезе); В двухэтажный шкив звездочка для привода троса с секциями-движителями рабочих органов (вид сверху); Г двухконсольный многоподвижный портал ходовой системы (вид сверху); Д - асимметричные, относительно осей поворота, гусеничные каретки (вид сверху). На чертежах также обозначены: 1 - концевой кронштейн фермы, 2 - стойка трубчатая, 3 - бабка-ползун, 4 балка портала шасси, 5 - цапфа поворота, 6 - ось цапфы гусеницы, 7 - каретка-корпус, 8 - шарниры фиг.I шиповые, 9 - кронштейн на корпусе каретки, 10 - паз направляющий для балансира, 11 - штанга ванторигельная с натяжной муфтой, 12 - редуктор, 13 - поворота червячный привод, 14 - венечная шестерня червяка, 15 - привод тросов шкив-звездочка, 16 - шкива пазы-канавки, 17 - тросы -стальные канаты, 18 амортизаторы привода тросов секций, 19 - секция А привод раборганов, 20 - рессора секции, 21 - статор и ротор секции, 22 - полый вал внешний, 23 -полый вал внутренний, 24 - шпиндель во внутреннем вале, 25 редуктор секции раборганов, 26 - вторичный вал редуктора секции, 27 - круглая резьба вн. вала секции, 28 разъемная гайка круглой резьбы, 29 -тяговое реле шпинделей фиксации внутр. вала, 30 - фиксатор эл. магнитн., 31 - концевой выключатель, 32 - пружина возвратная, 33 -фреза, 34 - для ковша место выточки, 35 ковш перекидной, 36 - палец упора ковша, 37 — пятка опорно-поворотн., 38 - фиксатор штока пятки, 39 резьба соединит. стойки, 40 - шток ось опорная пятки, 41 - шкивы нижние, 42 - шкивы верхние подъема, 43 тросы подъема ходовой, 44 - лебедка, 45 -крепление тросов в бабке ползуне, 46 - главной передачи редуктор, 47 - вала регулятор центробежный, 48 - кулачковые зажимы секций к тросам, 49 - роль-каретки направляющих для секций раборганов, 50 - заклепки каретки, 51 -ограждение круговое съемное, капотное, 52 - дизельгенератор, 53 - сцепление с силовым пружинно-магнитным фиксатором, 54 - зубколесная пара привода звезды-тросов секций раборганов, 55 - распылитель растворов. Кроме того, показан разрез Д-Д хода балансира в пазу корпуса каретки, опорный каток и пружина.