PL247966B1 - Wielozadaniowy lemiesz, zwłaszcza do ciężkich szybkobieżnych maszyn torujących - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest wielozadaniowy lemiesz, zwłaszcza do ciężkich szybkobieżnych maszyn torujących, montowany na nośniku osprzętu za pomocą szybkozłącza mechanicznego. Skrzydła odkładnicy (1 i 2) są obrotowo związane ze wspornikiem środkowym (3), który stanowi ich oś obrotu, siłowniki odchylenia skrzydeł odkładnicy (9) są zamocowane z jednej strony na uchu (9b) umieszczonym na tylnej ścianie odkładnicy (1 i 2) i z drugiej strony na uchu (9a) znajdującym się na bocznej ścianie wspornika środkowego (3); wspornik środkowy (3) jest obrotowo osadzony w ramie głównej (4), siłowniki przekaszania lemiesza (8) są zamocowane z jednej strony do ucha (8a), umieszczonego na ramie głównej (4) i z drugiej strony na uchu (8b) znajdującym się na występie wspornika środkowego (3); stabilizująca płyta podporowa (5) połączona jest z rama główną (4) dwoma belkami prowadzącymi, osadzonymi obrotowo z jednej strony na sworzniu ramy głównej i z drugiej strony na uchu, na płycie podporowej, a także dwoma siłownikami hydraulicznymi (10), czopowo osadzonymi w otworach konstrukcyjnych ramy głównej (4), w których tłoczysko jest połączone z uchem znajdującym się na stabilizującej płycie podporowej (5).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wielozadaniowy lemiesz, zwłaszcza do ciężkich szybkobieżnych maszyn torujących. Wielozadaniowy lemiesz o zwiększonej prędkości urabiania przeznaczony jest m.in. do wykonywania prac ziemnych i torowania dróg w terenie oraz przejść w zaporach i zawałach.

Wynalazek należy do dziedziny techniki mechanika.

Wynalazek rozwiązuje problem techniczny budowy lemiesza o strukturze dopasowanej do realizacji szerokiego spektrum zadań, wykraczających poza typowe prace ziemne, wykonywanych za pomocą ciężkich szybkobieżnych maszyn torujących. Ponadto, opracowany wynalazek pozwala realizować konwencjonalne prace ziemne z wyższą prędkością, zapewniając wyższą wydajność pracy.

Typowe rozwiązania lemieszy spycharkowych dedykowane są do nośników osprzętów w postaci wolnobieżnych ciągników gąsienicowych. Cechują się one brakiem zawieszenia podatnego oraz ograniczoną prędkością roboczą, która podczas urabiania kształtuje się na poziomie 2-3 km/h. Wynika to z konieczności zapewnienia precyzyjnej kontroli położenia osprzętu roboczego przez operatora na podstawie obserwacji jego położenia względem otoczenia. Podatne układy jezdne, pod wpływem sił urabiania działających na osprzęt roboczy ulegają ugięciom, co powoduje niekontrolowane zagłębianie osprzętu i utratę zdolności realizacji zadania z uwagi na nienadążność operatora i układu podnoszenia lemiesza. Podobny brak nadążności działania systemu kontroli położenia lemiesza wywołuje zwiększenie prędkości jazdy.

Specyfika zastosowań maszyn torujących wymaga od nich zdolności do szybkiego przemieszczania się w rejon realizacji zadań oraz osiągania jak największych wydajności pracy. Z tych względów szybkobieżne maszyny torujące standardowo wyposażane są w zawieszenia podatne niezbędne dla ograniczenia oddziaływań dynamicznych na załogę w czasie jazdy. Ponadto z uwagi na rozwijane prędkości przejazdowe i ograniczoną rozpiętość przełożeń ich układów napędowych nie są przystosowane do rozwijania niezbędnych niskich prędkości roboczych.

W celu ograniczenia negatywnych oddziaływań lemiesza na maszynę wyposaża się je standardowo w lemiesze czołowe o relatywnie małej pojemności (masa maszyny szybkobieżnej jest nawet 3-4 krotnie większa od wolnobieżnej spycharki gąsienicowej wyposażonej w lemiesz o podobnych wymiarach), usytuowane możliwie blisko nośnika. W efekcie, w wyniku małej pojemności lemiesza, słabej kontroli jego położenia oraz uproszczonej kinematyki osprzętu, szybkobieżne ciężkie maszyny torujące wyposażone w standardowy lemiesz czołowy nie umożliwiają skutecznej realizacji szerokiego spektrum zadań obejmujących: urabianie i transport gruntu, zasypywanie lejów i rowów, wykonywanie zjazdów i podjazdów, równanie terenu, poszerzanie dróg gruntowych, profilowanie wzdłużne i poprzeczne dróg, karczowanie zakrzaczeń i mniejszych drzew, odśnieżanie oraz torowanie przejść w zawałach gruzowych, leśnych i różnego typu zaporach. W konsekwencji nie pozwalają na efektywne i pełne wykorzystanie potencjału maszyny.

W celu uzyskania odpowiednio wysokiej efektywności użycia lemiesza, niezbędne jest zastosowanie specjalnych rozwiązań konstrukcyjnych umożliwiających dostosowanie lemiesza do realizowanych zadań oraz specjalnych rozwiązań poprawiających stabilność prowadzenia lemiesza, pozwalających na rozwijanie większych prędkości roboczych oraz zmniejszających obciążenie i zaangażowanie operatora.

Znane są konstrukcje lemieszy, dedykowane do ciężkich maszyn torujących, umożliwiające realizację zadań wykraczających poza typowe prace ziemne. Najczęściej są to proste lemiesze czołowe o dużej sztywności i małej pojemności, w których można zmieniać tylko wysokość podnoszenia lemiesza oraz ich szerokość poprzez zamontowanie dodatkowych nakładek poszerzających.

W wynalazku znanym z opisu patentowego opublikowanego pod numerem Pat.131514 przedstawiono rozwiązanie konstrukcji dwupołożeniowego lemiesza spycharkowego. Lemiesz posiada dwa skrzydła oraz ruchomy element środkowy. Wysuwanie i wsuwanie elementu środkowego wywołuje za pomocą mechanizmu dźwigniowego obrót skrzydeł i zmianę konfiguracji lemiesza. Rozwiązanie zapewnia dwa ustawienia lemiesza: położenie czołowe oraz położenie dwustronnie skośne (typu „V”) - nie ma możliwości obrotu skrzydeł o dowolny kąt w zakresie ich ruchu. Odchylanie skrzydeł lemiesza następuje w sposób synchroniczny, tzn. nie ma możliwości niezależnego, asymetrycznego odchylania odkładnic i dokonywane jest za pomocą siłowników hydraulicznych. Prezentowane rozwiązanie nie posiada systemu poprawiającego stabilność prowadzenia lemiesza.

Znany jest szereg rozwiązań, których celem jest poprawa stabilności prowadzenia lemiesza. W rozwiązaniu znanym z opisu patentowego opublikowanego pod numerem US 2 698 491 przedstawiony został system mechanicznej stabilizacji położenia lemiesza spycharki gąsienicowej. System stanowiący integralną część osprzętu spycharkowego, składa się ze specjalnie ukształtowanej ramy, z jednej strony obrotowo zamocowanej w miejscu łączenia podłużnicy osprzętu z podwoziem bazowym, a z drugiej strony podpartej na wózku jezdnym z kołami posiadającymi zdolność swobodnego obrotu względem osi pionowej (tzw. kołami samonastawnymi). Rama stabilizująca połączona jest z ramą osprzętu za pomocą siłownika hydraulicznego. Przy ustalonej długości siłownika hydraulicznego, osprzęt spycharkowy stanowi sztywny układ, podparty na kołach jezdnych, zapobiegający niekontrolowanemu zagłębieniu lemiesza w wyniku działania sił reakcji podłoża podczas skrawania.

W innym wariancie znanym z opisu patentowego pod numerem US 4 501 334, przedstawiony został system mechanicznej stabilizacji położenia lemiesza zamontowanego na koparce kołowej o skręcie burtowym. Zasadniczą częścią systemu jest wózek z samonastawnym kołem jezdnym, zamontowany na końcu osprzętu koparkowego. Ustawienie osprzętu koparkowego bezpośrednio przed lemieszem i podparcie na kole jezdnym, przy ustalonej długości siłowników hydraulicznych, zapobiega niekontrolowanemu zagłębianiu się lemiesza w podłoże, poprawia stabilność jego prowadzenia oraz umożliwia redukcję kołysań maszyny bazowej.

Wielozadaniowość i efektywność pracy standardowych lemieszy spycharkowych maszyn szybkobieżnych jest bardzo ograniczona poprzez brak możliwości ich dostosowania do specyfiki szerokiego spektrum zadań. Dla prezentowanych opisów patentowych systemów stabilizacji lemiesza charakterystyczne jest rozmieszczenie głównych elementów stabilizujących bezpośrednio przed lemieszem, w polu jego pracy. Rozwiązania tego typu sprawdzają się jedynie w przypadku typowych prac inżynieryjno-budowlanych. Zastosowanie opisanych rozwiązań w ciężkich szybkobieżnych maszynach torujących istotnie ogranicza ich funkcjonalność i uniemożliwia wykonywanie szeregu istotnych zadań obejmujących torowanie dróg w terenie oraz wykonywanie przejść w zaporach i zawałach.

Celem wynalazku jest nowa konstrukcja wielozadaniowego lemiesza, zwłaszcza do ciężkich szybkobieżnych maszyn torujących, która pozwala na przekaszanie boczne lemiesza, ustalanie kąta odchylenia krawędzi skrawających (ustawiając lemiesz w położenie czołowe, równiarkowe lub typu „V”) oraz regulację głębokości skrawania, umożliwiając dopasowanie lemiesza do realizacji szerokiego spektrum zadań wykraczających poza typowe prace ziemne, obejmującego torowanie dróg w terenie oraz przejść w zaporach i zawałach. Konstrukcja wynalazku, dzięki elementom poprawiającym stabilność prowadzenia lemiesza, umożliwia rozwijanie wyższych prędkości roboczych, zmniejszając zaangażowanie i obciążenie operatora oraz zapewniając wysoką efektywność pracy mimo podatnego zawieszenia w ciężkiej szybkobieżnej maszynie torującej.

Wielozadaniowy lemiesz do ciężkiej maszyny torującej, według wynalazku składa się zasadniczo z następujących elementów podstawowych: lewego i prawego skrzydła odkładnicy, wspornika środkowego, ramy głównej z płytą przyłączeniową, płyty stabilizującej położenie lemiesza, dwóch belek prowadzących płyty stabilizującej, zębów zrywakowych, dwóch siłowników hydraulicznych przekaszania lemiesza, dwóch hydraulicznych odchylenia skrzydeł, dwóch hydraulicznych sterowania płytą stabilizującą.

Wielozadaniowy lemiesz charakteryzuje się tym, że odkładnica posiada dwa skrzydła, osadzone obrotowo na wsporniku środkowym o pionowej osi obrotu skrzydeł, natomiast wspornik środkowy osadzony jest obrotowo w ramie głównej z poziomą, wzdłużną osią obrotu, co umożliwia przekaszanie (pochylanie boczne) lemiesza. Wysokość położenia ramy głównej regulowana jest za pomocą płyty stabilizującej znajdującej się pod ramą główną.

Kąt odchylenia skrzydeł odkładnicy regulowany jest za pomocą siłowników hydraulicznych zamontowanych pomiędzy każdym ze skrzydeł odkładnicy, a wspornikiem środkowym. Urządzenie posiada co najmniej cztery korzystne ustawienia skrzydeł odkładnicy umożliwiające ustawienie lemiesza:

— w położenie czołowe - wykorzystywane głównie podczas urabiania i transportu gruntu, zasypywania rowów i lejów, wykonywania zjazdów i podjazdów oraz wyciągania elementów zapór i rozluźniania gruntu podczas jazdy do tyłu;

— w położenie jednostronnie skośne (równiarkowe - w obydwu kierunkach) o kącie odchylenia odkładnic 25° - optymalne do równania terenu, profilowania dróg o jednostronnym odprowadzaniu wody oraz profilowania dróg wzdłuż zboczy;

— w położenie dwustronnie skośne (typu „V”) o kącie odchylenia odkładnic 25° - stosowane do profilowania dróg o dwustronnym odprowadzaniu wody oraz poszerzania dróg gruntowych;

— w położenie dwustronnie skośne (typu „V”) o kącie odchylenia odkładnic 35° stosowane podczas karczowania i wykonywania przejść w zaporach oraz podczas przejazdów.

Wspornik środkowy został ukształtowany w ten sposób, aby swoim kształtem umożliwiał skrawanie gruntu w dowolnym ustawieniu skrzydeł odkładnic. Na każdym ze skrzydeł znajduje się zderzak, który przy maksymalnym odchyleniu odkładnic do tyłu (położenie „V”) opiera się o występ w ramie głównej, zmniejszając obciążenie konstrukcji podczas torowania i odciążając siłowniki hydrauliczne odchylenia skrzydeł.

W opisywanym wynalazku opracowano system pozwalający na stabilne prowadzenie lemiesza ze zwiększonymi prędkościami, mimo podatnego zawieszenia maszyny. Osiągnięto to poprzez odciążenie kadłuba maszyny i redukcję jego kołysań dzięki przenoszeniu obciążeń roboczych bezpośrednio na podłoże i wyeliminowanie konieczności ciągłych interwencji operatora w postaci korekt położenia lemiesza.

Zasadniczą częścią tego systemu jest stabilizująca płyta, znajdująca się pod ramą główną, i połączona z nią za pomocą belek prowadzących oraz siłowników hydraulicznych która ślizga się po podłożu i przenosi obciążenia robocze oraz siły ciężkości bezpośrednio na podłoże, pełniąca funkcję regulatora grubości warstwy skrawanej. Zmieniając długość siłowników hydraulicznych zmienia się położenie płyty stabilizującej w stosunku do ramy głównej oraz reguluje głębokość skrawania.

Przednia część płyty stabilizującej ogranicza opory jej przesuwania po podłożu oraz zapobiega gromadzeniu się luźnych fragmentów gruntu w miejscach zamocowania płyty. Płyta stabilizująca jest połączona z ramą główną za pomocą elementów pośrednich w postaci dwóch belek prowadzących oraz dwóch siłowników hydraulicznych, czopowo osadzonych w otworach konstrukcyjnych ramy głównej. Regulacja głębokości skrawania gruntu następuje w wyniku zmiany położenia płyty stabilizującej w stosunku do ramy głównej, w wyniku zmiany długości siłowników hydraulicznych.

Płyta stabilizująca przenosi obciążenia pionowe bezpośrednio na podłoże nie dopuszczając do nadmiernych ugięć zawieszenia oraz utrzymuje stałe zagłębienie lemiesza redukując potrzebę interwencji operatora i pozwalając na zwiększenie prędkości jazdy. W efekcie pozwala na zwiększenie wydajności roboczej maszyny oraz zwiększenie jej odporności na błędy sterowania operatora.

Istotą wynalazku jest wielozadaniowy lemiesz, zwłaszcza do ciężkich szybkobieżnych maszyn torujących, montowany na nośniku osprzętu za pomocą szybkozłącza mechanicznego, gdzie skrzydła odkładnicy są obrotowo związane ze wspornikiem środkowym, który stanowi ich oś obrotu, siłowniki odchylenia skrzydeł odkładnicy są zamocowane z jednej strony na uchu umieszczonym na tylnej ścianie odkładnicy i z drugiej strony na uchu znajdującym się na bocznej ścianie wspornika środkowego. Wspornik środkowy jest obrotowo osadzony w ramie głównej, siłowniki przekąszania lemiesza są zamocowane z jednej strony do ucha umieszczonego na ramie głównej i z drugiej strony na uchu znajdującym się na występie wspornika środkowego. Stabilizująca płyta podporowa połączona jest z ramą główną dwoma belkami prowadzącymi osadzonymi obrotowo z jednej strony na sworzniu ramy głównej i z drugiej strony na uchu na płycie podporowej, a także dwoma siłownikami hydraulicznymi, czopowo osadzonymi w otworach konstrukcyjnych ramy głównej, w których tłoczysko jest połączone z uchem znajdującym się na stabilizującej płycie podporowej.

Korzystnie, gdy na każdym ze skrzydeł odkładnicy znajduje się zderzak, który przy lemieszu ustawionym w położenie „V” ze skosem 35° opiera się o występ w ramie głównej.

Korzystnie, gdy geometria dolnej części ramy głównej odpowiada kształtowo zarysowi stabilizującej płyty podporowej, tworząc gniazdo konstrukcyjne pozwalające na schowanie w nim stabilizującej płyty podporowej.

Korzystnie, gdy skrzydła odkładnicy są wyposażone w zęby zrywakowe i sworznie zamontowane na każdym ze skrzydeł odkładnicy stanowią oś obrotu zębów zrywakowych, do ustawiania w położenie transportowe - ząb zrywaka skierowany do góry lub w położenie robocze - ząb zrywaka skierowany do dołu.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach realizacji na rysunkach, na których fig. 1 i fig. 2 przedstawiają widoki izometryczne lemiesza spycharkowego, fig. 3 - widok z góry lemiesza w położeniu czołowym, fig. 4 - widok z góry lemiesza w położeniu jednostronnie skośnym (równiarkowym) o kącie odchylenia odkładnic 25°, fig. 5 - widok z góry lemiesza w położeniu dwustronnie skośnym (typu „V”) o kącie odchylenia odkładnic 25°, fig. 6 - widok z góry lemiesza w położeniu dwustronnie skośnym (typu „V”) o kącie odchylenia odkładnic 35°, fig. 7 - widok z boku lemiesza w położeniu czołowym z zaznaczonym skrajnym położeniem płyty stabilizującej oraz z zaznaczonym położeniem zębów zrywakowych opuszczonych do pozycji roboczej, fig. 8 - widok z tyłu lemiesza w położeniu czołowym z oznaczonym zakresem ruchu przy przekąszaniu (pochylaniu bocznym) względem szybkozłącza, fig. 9 - widok z tyłu lemiesza w położeniu dwustronnie skośnym (typu „V”) o kącie odchylenia odkładnic 25°, po uniesieniu środkowej części, z oznaczonym obustronnym spadkiem profilowanej drogi.

Wynalazek w korzystnym przykładzie wykonania zrealizowano jako wielozadaniowy lemiesz, zwłaszcza do ciężkich szybkobieżnych maszyn torujących, montowany na nośniku osprzętu za pomocą szybkozłącza mechanicznego. Skrzydła odkładnicy (1) i (2) są obrotowo związane ze wspornikiem środkowym (3), który stanowi ich oś obrotu. Zakres obrotu skrzydła lewego (1) wynosi od -25 do 35 stopni względem ustawienia czołowego. Zakres obrotu skrzydła prawego (2) wynosi od -35 do 25 stopni względem ustawienia czołowego. Siłowniki hydrauliczne odchylenia skrzydeł odkładnicy (9) są zamocowane z jednej strony na uchu (9b) przyspawanym do tylnej ściany odkładnicy (1 i 2) i z drugiej strony na uchu (9a) przyspawanym do bocznej ściany wspornika środkowego (3). Wspornik środkowy (3) jest obrotowo osadzony w ramie głównej (4) z poziomą, wzdłużną osią obrotu. Siłowniki hydrauliczne przekaszania lemiesza (8) są zamocowane z jednej strony do ucha (8a) przyspawanego do ramy głównej (4) i z drugiej strony na uchu (8b) przyspawanym do występu wspornika środkowego (3). Stabilizująca płyta podporowa (5) wykonana z zespawanych blach stalowych połączona jest z ramą główną (4) dwoma belkami prowadzącymi (6) osadzonymi obrotowo z jednej strony na sworzniu (6a) przyspawanym do ramy głównej i z drugiej strony na uchu (6b) przyspawanym do stabilizującej płyty podporowej (5), a także dwoma siłownikami hydraulicznymi (10), czopowo osadzonymi w otworach (10a) konstrukcyjnych ramy głównej (4), w których tłoczysko jest połączone z uchem (10b) przyspawanym do stabilizującej płyty podporowej (5). Zmiana położenia płyty stabilizującej (i w efekcie zmiana głębokości skrawania) jest uzyskiwana w wyniku zmiany długości dwóch siłowników hydraulicznych. Na każdym ze skrzydeł odkładnicy (1) i (2) znajduje się zderzak (11), który przy lemieszu ustawionym w położenie „V” ze skosem 35° opiera się o występ w ramie głównej (4). Geometria dolnej części ramy głównej (4) odpowiada kształtowo zarysowi stabilizującej płyty podporowej (5), tworząc gniazdo konstrukcyjne pozwalające na schowanie w nim stabilizującej płyty podporowej (5), zwiększając w efekcie prześwit pomiędzy ramą lemiesza a podłożem. Każde ze skrzydeł odkładnicy (1) i (2) jest wyposażone w dwa zęby zrywakowe (7), które ruchem obrotowym względem osi sworznia (12) zamontowanego na każdym ze skrzydeł odkładnicy ustawia się w położenie transportowe (ząb zrywaka (7) skierowany do góry) lub w położenie robocze (ząb zrywaka (7) skierowany do dołu). Lemiesz w położeniu „V” dzięki mechanizmowi pochylania szybkozłącza umożliwia profilowanie dróg z obustronnym spadkiem odwadniającym. Dużą korzyścią ze stosowania wynalazku według przykładu wykonania jest to, że stabilizująca płyta podporowa(5) połączona z ramą główną (4) za pomocą belek prowadzących (6) oraz siłowników hydraulicznych (10), przenosi obciążenia pionowe bezpośrednio na podłoże oraz utrzymuje stałe zagłębienie lemiesza, natomiast zmieniając długość siłowników hydraulicznych (10) zmienia się położenie stabilizującej płyty podporowej (5) w stosunku do ramy głównej (4) oraz reguluje głębokość skrawania.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Wielozadaniowy lemiesz, zwłaszcza do ciężkich szybkobieżnych maszyn torujących, montowany na nośniku osprzętu za pomocą szybkozłącza mechanicznego, znamienny tym, że skrzydła odkładnicy (1) i (2) są obrotowo związane ze wspornikiem środkowym (3), który stanowi ich oś obrotu, siłowniki odchylenia skrzydeł odkładnicy (9) są zamocowane z jednej strony na uchu (9b) umieszczonym na tylnej ścianie odkładnicy (1 i 2) i z drugiej strony na uchu (9a) znajdującym się na bocznej ścianie wspornika środkowego (3); wspornik środkowy (3) jest obrotowo osadzony w ramie głównej (4), siłowniki przekaszania lemiesza (8) są zamocowane z jednej strony do ucha (8a) umieszczonego na ramie głównej (4) i z drugiej strony na uchu (8b) znajdującym się na występie wspornika środkowego (3); stabilizująca płyta podporowa (5) połączona jest z ramą główną (4) dwoma belkami prowadzącymi (6) osadzonymi obrotowo z jednej strony na sworzniu (6a) ramy głównej i z drugiej strony na uchu (6b) na płycie podporowej, a także dwoma siłownikami hydraulicznymi (10), czopowo osadzonymi w otworach (10a) konstrukcyjnych ramy głównej (4), w których tłoczysko jest połączone z uchem (10b) znajdującym się na stabilizującej płycie podporowej (5).
2. 2. Wielozadaniowy lemiesz według zastrz. 1, znamienny tym, że na każdym ze skrzydeł odkładnicy (1) i (2) znajduje się zderzak (11), który przy lemieszu ustawionym w położenie „V” ze skosem 35° opiera się o występ w ramie głównej (4).

   PL 247966 Β1
3. 3. Wielozadaniowy lemiesz według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że geometria dolnej części ramy głównej (4) odpowiada kształtowo zarysowi stabilizującej płyty podporowej (5), tworząc gniazdo konstrukcyjne pozwalające na schowanie w nim stabilizującej płyty podporowej (5).
4. 4. Wielozadaniowy lemiesz według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że skrzydła odkładnicy (1) i (2) są wyposażone w zęby zrywakowe (7) i sworznie (12) zamontowane na każdym ze skrzydeł odkładnicy (1) i (2) stanowią oś obrotu zębów zrywakowych (7), do ustawiania w położenie transportowe - ząb zrywaka (7) skierowany do góry lub w położenie robocze ząb zrywaka (7) skierowany do dołu.