Способ управления массой и положением центра тяжести машины и устройство для его осуществления

Изобретение относится к способам управления массой машины и положением ее центра тяжести. Способ управления массой и положением центра тяжести машины заключается в перемещении балластного материала вдоль рамы машины. Балластный материал распределяют между центральной, передней и задней балластными емкостями. При движении машины в прямом направлении балластный материал перемещают из центральной балластной емкости в заднюю, а при изменении направления движения на обратное - из задней балластной емкости в переднюю. В качестве балластного материала используют жидкость. Устройство для управления массой и положением центра тяжести машины включает в себя перемещаемый вдоль рамы балластный материал. В противоположных концах и в центре рамы установлены балластные емкости, соединенные между собой насосом и тремя двухпозиционными, двухходовыми золотниками и трубопроводами. Центральная балластная емкость соединена с первым выходом первого золотника, а его вход подключен к первому выходу второго золотника. Второй золотник соединен с входом насоса. Вторые выходы первого и второго золотников соединены соответственно с передней и задней балластными емкостями. Выход насоса соединен с входом третьего золотника, а выходы последнего подключены к передней и задней балластным емкостям. В качестве центральной балластной емкости используют полые металлоконструкции рамы машины. Технический эффект, достигаемый предложенным способом, - повышение качества выполнения работ за счет управления массой машины и положением ее центра тяжести за счет перемещения вдоль оси машины балластного материала в любом направлении в зависимости от технологических требований в пределах рабочего цикла агрегата. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Известен способ увеличения массы колесной машины [1], заключающийся в оснащении ее балластным материалом на время выполнения тяговых операций. Балластный материал можно устанавливать на раме машины [1] или размещать непосредственно в пневматических колесах [2]. Этот способ позволяет повышать массу машины и изменять положение ее центра тяжести (ц.т.) однократно. На транспортном режиме его применение снижает полезную грузоподъемность прицепного оборудования.

Известен способ увеличения массы машины за счет силового взаимодействия между ней и прицепным оборудованием за счет специального сцепного устройства [3]. Способ позволяет на необходимое время оперативно увеличивать массу машины, однако, он перемещает положение ц.т. машины только в сторону прицепного оборудования.

Из известных способов наиболее близким по сущности является способ перемещения балластного материала (груза) вдоль оси машины, реализованный в лабораторной установке модели вибрационного катка [4]. Способ предусматривает установку балластного материала на раме модели и его перемещение вдоль рамы в обоих направлениях. Он позволяет увеличивать массу машины и одновременно изменять положение ее ц.т. в обе стороны от первоначального в зависимости от требований технологии производства работ.

Однако применение этого способа на тяговых машинах, при совершении ими транспортных операций, сопряжено с демонтажем перемещаемого по раме балластного материала и с использованием дополнительных подъемных средств. При выполнении тяговых операций необходимо балластный материал (груз) снова устанавливать на раме машины. Все эти операции усложняют технологический цикл машины и удорожают ее эксплуатацию.

Известно устройство, с помощью которого можно увеличивать сцепной вес машины на тяговом режиме без применения дополнительных подъемных средств и изменять продольное положение ц.т. машины [5]. Оно содержит сцепной управляемый от гидроцилиндра крюк, устанавливаемый в задней части скрепера и взаимодействующий на тяговом режиме с рамой идущего сзади скрепера. Недостатки устройства заключаются в том, что изменение положения ц.т. машин возможно только при их совместной, но не автономной работе и за счет значительного силового нагружения рам обоих скреперов.

Изобретение направлено на увеличение массы автономной машины для выполнения технологических операций и управления положением ее ц.т. в соответствии с требованиями технологии производства работ.

Это достигается тем, что балластный материал распределяют между центральной, передней и задней балластными емкостями, при движении машины в прямом направлении балластный материал перемещают из центральной балластной емкости в заднюю, а при изменении направления движения на обратное - из задней балластной емкости в переднюю. Кроме того, в качестве балластного материала используют жидкость.

Это достигается также тем, что в противоположных концах и в центре рамы установлены балластные емкости, соединенные между собой насосом и тремя двухпозиционными, двухходовыми золотниками и трубопроводами, при этом центральная балластная емкость соединена с первым выходом первого золотника, а его вход подключен к первому выходу второго золотника, сам второй золотник соединен с входом насоса, вторые выходы первого и второго золотников соединены соответственно с передней и задней балластными емкостями, выход насоса соединен с входом третьего золотника, выходы последнего подключены к передней и задней балластным емкостям. Кроме того, в качестве центральной балластной емкости используют полые металлоконструкции рамы машины.

Сущность изобретения пояснена на чертежах. На фиг.1...4 пояснены операции способа, где на раме машины установлены центральная 1, передняя 3 и задняя 2 балластные емкости. Устройство, реализующее способ, дополнительно включает: насос 4, три одинаковых двухпозиционных, двухходовых золотника - 5, 6 и 7.

Предлагаемый способ увеличения массы машины и управления положением ее центра тяжести реализуется следующим образом. Для увеличения массы машины центральную балластную емкость 1 заполняют балластным материалом от постороннего источника (фиг.1). При этом масса машины увеличивается. Для обеспечения смещения центра тяжести машины в нужном направлении необходимое количество балластного материала перемещают из центральной балластной емкости 1 в одну из балластных емкостей 2 или 3 (фиг.2).

Например, для качественного уплотнения асфальтобетона (без трещин и разрывов покрытия) необходимо, чтобы при каждом проходе впереди идущий валец оказывал меньшее удельное давление на покрытие, чем последующий.

Для этого при прямом движении машины (фиг.2) балластный материал из центральной балластной емкости 1 перемещают в заднюю балластную емкость 2. Тогда ц.т. машины перемещается в направлении, где размещена балластная емкость 2 (назад по раме), что увеличивает нагрузку Б на задние колеса (фиг.2). При смене направления движения машины на обратное (фиг.3) балластный материал из задней балластной емкости 2 перемещают в переднюю балластную емкость 3. В результате ц.т. машины смещается в противоположную сторону (вперед по раме), о чем свидетельствует увеличение нагрузки А на передние колеса (фиг.3). При новом изменении направления движения машины на прямое (фиг.4) балластный материал из передней балластной емкости 3 перемещают в заднюю балластную емкость 2.

В результате предлагаемый способ всегда обеспечивает требование технологии работ и создает меньшее удельное давление на впереди идущий валец, несмотря на изменение направления движения машины (работа челночным способом, без разворота).

Для облегчения перемещения балластного материала в качестве него используют жидкость.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом. Для увеличения массы машины заполняют жидкостью центральную балластную емкость 1 (фиг.5) от постороннего источника. Затем с помощью золотников 5 и 6 сообщают центральную балластную емкость 1 с всасывающей полостью насоса 4, а золотником 7 соединяют напорную магистраль насоса 4 с балластной емкостью 2. После включения насоса 4 жидкость из центральной балластной емкости 1 перекачивают в заднюю балластную емкость 2, что приводит к смещению ц.т. машины в направлении, где установлена задняя балластная емкость 2 (назад по раме, фиг.2, 5).

Для смещения ц.т. машины в противоположном направлении золотником 7 сразу направляют поток жидкости из центральной балластной емкости 1 в переднюю балластную емкость 3, размещенную на противоположном конце машины (вперед по раме). Возможен и второй вариант смещения ц.т. машины после заполнения задней балластной емкости 2. Для этого золотником 6 переключают подачу жидкости из центральной балластной емкости 1 в насос 4 на заднюю балластную емкость 2, а напорную магистраль насоса 4 переключают золотником 7 на переднюю балластную емкость 3 (фиг.5). При этом ц.т. смещается вперед по раме (фиг.3).

Если по технологии производства работ необходимо при реверсировании движения машины изменять положение ее центра тяжести, то золотником 5 подключают переднюю балластную емкость 3 к всасывающей магистрали насоса 4, отключая ее золотником 6 от задней балластной емкости 2, а напорную магистраль насоса 4 золотником 7 снова соединяют с задней балластной емкостью 2 (фиг.4, 5).

После выполнения технологических операций для облегчения процесса транспортирования машины жидкость из всех балластных емкостей 1, 2 и 3 сливают, в результате масса машины уменьшается, что облегчает процесс транспортирования и снижает затраты на него.

Для повышения эффективности предложенного способа переднюю и заднюю балластные емкости 2 и 3 размещают вблизи колесных движителей и опорных колес. С целью сокращения объемов вновь монтируемых балластных емкостей 1, 2 и 3 используют полости в металлоконструкциях рамы машины и внутренние объемы колесных движителей и опорных колес (например, внутренние полости вальцев катков).

Кроме того, изменение положения ц.т. машины позволяет улучшить устойчивость хода автогрейдеров, особенно при работе со значительным выносом отвала (планировка откосов). Способ позволяет обеспечить выравнивание вертикальных нагрузок на ведущие мосты полноприводных двухосных тягачей при минимальном нагружении их рам.

Источники информации

1. Справочник по тракторам Т-150 и Т-150К. Под редакцией Б.П.Кашубы. Изд-во "Прапор", Харьков, 1975 - с.400 (с.66-68).

2. Захаренко А.В. Методика расчета параметров вибрационного гидрошинного катка и катка, саморегулирующего контактные давления // Материалы международной научно-технической конференции "Интерстроймех - 2004", Воронеж, 2004 - (с.82...86).

3. А.С. СССР №1239213, М. кл⁴. Е 02 F 3/64 (3711704/29) от 13.03.84, опубликовано 23.06.86, бюл. №23.

4. Кузнецова А.В. Влияние положения центра тяжести на динамику самоходных вибрационных катков. Автореферат канд. диссертации. Тюмень, 2001 - 16 с.(с.12...13, рис.6).

5. А.С. СССР №692747, М. кл². В 60 D 1/00 (2117737129) от 28.03.75, опубликовано 25.10.79, бюл. №39.

1. Способ управления массой и положением центра тяжести машины, заключающийся в перемещении балластного материала вдоль рамы машины, отличающийся тем, что балластный материал распределяют между центральной, передней и задней балластными емкостями, при движении машины в прямом направлении балластный материал перемещают из центральной балластной емкости в заднюю, а при изменении направления движения на обратное - из задней балластной емкости в переднюю.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве балластного материала используют жидкость.

3. Устройство для управления массой и положением центра тяжести машины, включающее перемещаемый вдоль рамы балластный материал, отличающееся тем, что в противоположных концах и в центре рамы установлены балластные емкости, соединенные между собой насосом и тремя двухпозиционными, двухходовыми золотниками и трубопроводами, при этом центральная балластная емкость соединена с первым выходом первого золотника, а его вход подключен к первому выходу второго золотника, сам второй золотник соединен с входом насоса, вторые выходы первого и второго золотников соединены соответственно с передней и задней балластными емкостями, выход насоса соединен с входом третьего золотника, выходы последнего подключены к передней и задней балластным емкостям.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что в качестве центральной балластной емкости используют полые металлоконструкции рамы машины.