стенд для исследования рабочих органов дорожных машин

Формула изобретения

1. СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ДОРОЖНЫХ МАШИН, содержащий снабженный приводом поворотный стол, смонтированный на вертикальной оси, бункер, заполненный сыпучим материалом, и подвеску с неподвижно закрепленным рабочим органом, отличающийся тем, что он снабжен траверсой, неподвижно закрепленной над поворотным столом диаметрально по отношению к его поверхности, а бункер с сыпучим материалом и подвеска закреплены на траверсе противоположно друг другу с возможностью перемещения параллельно продольной оси траверсы, а бункер снабжен ротационным дозатором, выполненным в виде вала длиной, превышающей длину бункера, и установленного продольной осью параллельно продольной оси траверсы с возможностью продольного перемещения параллельно поверхности поворотного стола, причем продольные оси траверсы и вала расположены в плоскости, перпендикулярной к оси вращения поворотного стола, а ротационный дозатор связан с поверхностью поворотного стола посредством фрикционного колеса, установленного на валу с возможностью осевого перемещения к фиксации.

2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что бункер смонтирован на траверсе с возможностью вертикального перемещения относительно поверхности поворотного стола.

Стенд по п.1, отличающийся тем, что дозатор выполнен с расположенными равномерно по его поверхности радиальными глухими отверстиями, глубина h которых увеличивается по направлению от оси вращения поворотного стола и определяется соотношением

h = h_min(R / R_min),

где R - расстояние между осью глухого отверстия и осью вращения поворотного стола стенда;

h_min - минимальная глубина глухого отверстия, ближайшего к оси вращения поворотного стола;

R_min - минимальное расстояние между осью вращения поворотного стола и осью ближайшего к ней глухого отверстия.

4. Стенд по п.1, отличающийся тем, что дозатор связан с вертикальной осью с возможностью вращения вокруг собственной оси.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области стендов для исследования и испытаний рабочих органов дорожных машин, преимущественно машин для содержания дорожных покрытий.

Известна конструкция стенда для исследования рабочих органов дорожных машин, содержащего ленточный транспортер, над одним концом которого непосредственно смонтирован бункер с сыпучим материалом, снабженный шиберным дозатором, а над другим концом неподвижно смонтирован на подвеске рабочий орган. При движении транспортера сыпучий материал подается из бункера к рабочему органу, моделируя процесс взаимодействия рабочего органа (отвала, щетки, фрезерного снегоочистителя и т. д.) с сыпучим материалом (снегом, загрязнениями, грунтом) на дорожном покрытии.

Недостаток известной конструкции заключается в невозможности исследования взаимодействия рабочих органов с материалом при криволинейном движении дорожной машины, характерном для рабочих процессов высокоманевренных машин с малым радиусом поворота, базирующихся на мотоблоках, малогабаритных тракторах, самоходных шасси с бортовым поворотом, транспортных средствах с шарнирно сочлененной рамой и т. п. В то же время криволинейное движение дорожной машины характеризуется неравномерным поступлением материала на рабочий орган по его ширине. Движущийся с максимальным радиусом внешний край любого рабочего органа взаимодействует в единицу времени с существенно большим количеством материала на единицу ширины захвата рабочего органа, чем его внутренний край, который перемещается с минимальным радиусом относительно центра поворота машины.

Прототипом изобретения является стенд для исследования рабочих органов дорожных машин, содержащий снабженный приводом поворотный стол, бункер с сыпучим материалом и неподвижно смонтированный на подвеске рабочий орган. Бункер расположен непосредственно на поворотном столе и вращается вместе с ним, обеспечивая тем самым подачу материала в массиве к рабочему органу.

Недостаток прототипа состоит в том, что подача материала в массиве к рабочему органу целесообразна для исследования рабочих органов землеройных и почвообрабатывающих машин, но не обеспечивает возможности исследования рабочих органов машин для содержания дорожных покрытий (отвала снегоочистителя, щетки, фрезерного снегоочистителя и т. д.), которые взаимодействуют со слоем материала ограниченной толщины, расположенным на твердом покрытии, и одновременно с этим твердым покрытием. В то же время простое отделение бункера с материалом от поворотного стола не решает полностью задачу, поскольку не обеспечивает возможность изменения радиуса подачи потока материала из бункера на поворотный стол относительно оси вращения стола при изменении радиуса криволинейного движения в плане рабочего органа относительно поверхности поворотного стола. Кроме того, необходимо бесступенчатое изменение подачи материала из бункера на поверхность поворотного стола, синхронизированное с угловой скоростью вращения последнего, обеспечивающее заданную толщину потока материала, подаваемого поворотным столом к рабочему органу.

Цель изобретения - повышение эффективности и расширение области исследований рабочих органов машин для содержания дорожных покрытий путем изменения радиуса криволинейного в плане движения машин.

Для этого бункер с материалом и подвеска с рабочим органом смонтированы противоположно друг другу с возможностью продольного перемещения на диаметральной неподвижной траверсе над поворотным столом. Бункер снабжен в нижней части ротационным дозатором, вал которого выполнен с длиной, превышающей радиальную ширину бункера, установлен в бункере с возможностью сквозного осевого перемещения параллельно поверхности поворотного стола и связан с этой поверхностью посредством фрикционного колеса, смонтированного на валу дозатора с возможностью фиксированного осевого перемещения. Бункер смонтирован на диаметральной траверсе с возможностью вертикального перемещения относительно поверхности поворотного стола. Вал дозатора выполнен с равномерно расположенными по его поверхности радиальными глухими отверстиями, глубина которых увеличивается по направлению от оси вращения к периферии поворотного стола и определяется соотношением:

h = h_min где h - глубина глухого отверстия дозатора, соответствующего радиусу R;

R - расстояние оси глухого отверстия от оси вращения поворотного стола стенда;

h_min - минимальная глубина глухого отверстия дозатора, ближнего к оси вращения поворотного стола;

R_min - минимальное расстояние между осью вращения поворотного стола и осью ближнего к ней глухого отверстия дозатора.

Вал дозатора связан с осью вращения поворотного стола с возможностью вращения вокруг собственной оси.

Для выявления соответствия изобретения критериям "новизна" и "существенные отличия" проанализируем отличительные признаки изобретения, известные из других технологических решений. Известно устройство для демонстрации экспонатов, содержащее основной поворотный стол с приводом и связанный с ним шарнирно закрепленными стержнями дополнительный поворотный стол, соосный основному и установленный с возможностью вертикального перемещения относительно последнего. При периодически реверсируемом вращении основного поворотного стола дополнительный стол совершает осевое плоскопараллельное и одновременно поворотное движение относительно основного стола. Однако в данной конструкции отсутствует бункер с материалом - основной элемент, характеризующий предлагаемое изобретение. Известна также конструкция стенда для исследований твердости и износа инструментов, содержащего поворотный стол с приводом, на поверхности которого установлены диаметрально противоположные фрикционные колеса. Однако эти колеса не имеют возможности диаметрального смещения относительно вертикальной оси вращения поворотного стола. Кроме того, в конструкции стенда также отсутствует снабженный ротационным дозатором бункер с материалом. Известна конструкция стенда для износных испытаний обуви, содержащего поворотный стол с приводом и опирающиеся на стол, диаметрально противоположные друг другу относительно вертикальной оси его вращения рабочие органы (колеса с обувью), привод вращения которых синхронизирован механической передачей с приводом стола. Однако в данной конструкции также отсутствует бункер с материалом, а рабочие органы лишены возможности диаметрального смещения. Таким образом, изобретение характеризуется совокупностью отличительных признаков, которая отсутствует в других известных технических решениях, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критериям "новизна" и "существенные отличия".

На фиг. 1 показан стенд с установкой рабочего органа и бункера, соответствующей максимальному радиусу криволинейного движения машины, вертикальный разрез; на фиг. 2 - то же, с установкой рабочего органа и бункера, соответствующей минимальному радиусу криволинейного движения; на фиг. 3 - стенд, вид сверху; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 6 - график изменения глубины h глухих отверстий дозатора в зависимости от их расстояния R относительно оси вращения поворотного стола; на фиг. 7 - фрагмент соединения вала дозатора с вертикальной осью вращения поворотного стола.

Стенд для исследования рабочих органов дорожных машин содержит основание 1, на котором жестко закреплена вертикальная центральная ось 2. На оси 2 посредством подшипников 3 и 4 смонтирован поворотный стол 5, снабженный в нижней части ребрами жесткости 6, опорным стаканом 7 и нижней ступицей 8, на которой жестко смонтирован зубчатый венец 9. Венец 9 связан с шестерней 10, смонтированной на валу 11 приводного двигателя 12. Сверху на оси 2 неподвижно закреплена диаметральная горизонтальная траверса 13, на которой с возможностью продольного перемещения смонтированы противоположно друг другу бункер 14, заполненный сыпучим материалом 15, и установленный на подвеске 16 рабочий орган 17, например, цилиндрическая подметальная щетка, соединенная клиноременной передачей 18 с приводным двигателем 19. Бункер 14 и подвеска 16 зафиксированы от продольного перемещения и на траверсе 13 съемными упорами (не показаны). Бункер 14 смонтирован на траверсе 13 посредством поперечных штифтов 20, установленных в пазах 21, с возможностью вертикального перемещения относительно поверхности стола 5.

Бункер 14 выполнен открытым сверху и снабжен в нижней части ротационным питателем 22. Вал 23 питателя 22 выполнен с равномерно расположенными по его поверхности радиальными глухими отверстиями 24, установлен в подшипниках 25 бункера 14 с возможностью сквозного осевого перемещения параллельно поверхности поворотного с стола 5 и имеет длину l, превышающую радиальную ширину В_б бункера 14. Для предотвращения самопроизвольного осевого перемещения вал 23 зафиксирован относительно бункера 14 стопорами 26, установленными по плотной посадке в соответствующих глухих отверстиях 24. Ширина В₁ активной зоны дозатора 22, через которую происходит подача сыпучего материала 15 из бункера 14 на поверхность стола 5, превышает радиальную ширину В₂ захвата материала рабочим органом 17. На валу 23 смонтировано с возможностью осевого перемещения вдоль него колесо 27 с фрикционной обечайкой 28, например, резиновой. Колесо 27 опирается обечайкой 28 на поверхность поворотного стола 5, обеспечивая с ним надежный фрикционный контакт под действием силы веса бункера 14 с материалом 15. От самопроизвольного осевого перемещения вдоль вала 22 колесо 27 зафиксировано в любом из положений, например 27, 27.1, 27.2, посредством стопора 29, также установленного по плотной посадке в одном из соответствующих глухих отверстий 24.

Для обеспечения постоянной толщины Н подачи материала вдоль радиуса вращения стола 5, глухие отверстия 24 выполнены с различной глубиной h, увеличивающейся по направлению от оси 2 к периферии поворотного стола 5 и определяемой соотношением (фиг. 4):

h = h_min где h - глубина глухого отверстия 24 дозатора, соответствующего радиусу вращения стола 5;

R - расстояние оси глухого отверстия 24 от оси 2 поворотного стола 5;

h_min - минимальная глубина глухого отверстия 24 дозатора, ближнего к оси 2 вращения поворотного стола 5;

R_min - минимальное расстояние между осью 2 поворотного стола 5 и осью ближнего к ней глухого отверстия 24.

Линейный график изменения глубины h глухих отверстий 24 дозатора 22 в зависимости от радиуса R их расположения относительно оси 2 показан на фиг. 6. Для соблюдения постоянства указанного соотношения размеров вал 23 дозатора связан с вертикальной осью 2 поворотного стола 5 с возможностью вращения вала 23 вокруг собственной оси (фиг. 7). Хвостовик 30 вала 23 установлен посредством подшипника 31 в радиальном отверстии корпуса 32 втулки 33, свободно надетой на ось 2. Подшипник 31 зафиксирован на хвостовике 30 при помощи шайбы 34 и шплинта 35, которые размещены в поперечном окне 36 корпуса 32.

Исследование рабочих органов дорожных машин производится на стенде следующим образом. Бункер 14 и рабочий орган 17, например, подметальная щетка, устанавливаются на траверсе 13 с одинаковым радиусом относительно вертикальной оси 2, например с максимальным радиусом R_maх (фиг. 1). Бункер 14 поднимается вверх относительно траверсы 13 и поворотного стола 5, и колесо 27 устанавливается и фиксируется на валу 23 с радиусом R₁, R₂, R₃ и т. д., обеспечивающим необходимую величину подачи сыпучего материала в единицу времени дозатором 22 и, соответственно, толщину Н слоя материала на поворотном столе 5 в привязке к определенной скорости вращения поворотного стола. Затем бункер 14 опускается вниз, обеспечивая фиксированный контакт колеса 27 с поворотным столом 5, и заполняется сыпучим материалом. Включением двигателя 19 приводится во вращение рабочий орган 17. Далее включением двигателя 12 приводится во вращение поворотный стол 5. Колесо 27 катится по поверхности стола 5, обеспечивая вращение вала 23 дозатора. При этом сыпучий материал из бункера 14 попадает в глухие отверстия 24 и, за счет вращения вала 23, просыпается в направлении стрелки В под действием силы тяжести на поверхность стола 5 слоем определенной толщины Н (фиг. 5). Поворотом стола 5 этот слой материала подается к рабочему органу 17, моделируя в инверсированном виде разработку движущимся по криволинейной траектории с радиусом R_maхрабочим органом материала на неподвижном дорожном покрытии. Переменная глубина h глухих отверстий 24 вала 23 обеспечивает одинаковую толщину H слоя сыпучих материалов на поверхности стола 5 вдоль его радиуса поворота. Втулка 33 удерживает вал 23 от радиальных смещений относительно вертикальной оси 2 стенда.

При необходимости изменения толщины Н слоя сыпучего материала на поворотном столе 5 стенд выключают, бункер 14 поднимают вверх и перемещают колесо 27 вдоль вала 23 дозатора в другое положение. Увеличение радиуса установки колеса 27 относительно вертикальной оси 2 обеспечивает рост скорости его качения, частоты вращения вала 23 и, соответственно, толщины Н слоя материала при неизменной угловой скорости поворотного стола 5. При необходимости уменьшения моделируемого радиуса криволинейного движения дорожной машины, например, до минимальной величины R (фиг. 2) бункер 14 и рабочий орган 17 на подвеске 16 перемещают вдоль траверсы 13 к вертикальной оси 2, а колесо 27 устанавливают в новую позицию на валу 23. Перенос колеса 27 на другую сторону вала 23 относительно бункера 14 осуществляется путем снятия шплинта 35 и выемки вала 23 из бункера 14, поднятого относительно траверсы 13, с одновременным снятием с него колеса 27. Затем вал 23 вновь вставляется в бункер 14 и фиксируется на втулке 33, а колесо 27 надевается и фиксируется на валу 23 с другой стороны. При необходимости рабочий орган 17 может быть установлен под углом в плане к траверсе 13. Мертвая зона для установки колеса 27 на валу 23 дозатора, ограниченная шириной В бункера, при необходимости установки колеса 27 с радиусом R относительно оси 2, попадающим в пределы ширины В, компенсируется установкой на вал 23 колеса 27 другого диаметра, обеспечивающего необходимую частоту вращения вала 23 и толщину Н слоя сыпучего материала, с соответствующим изменением крепления бункера 14 по вертикали относительно траверсы 13.

Преимущество изобретения состоит в возможности исследования рабочих органов машин для содержания дорожных покрытий при их криволинейном движении в плане с различными радиусами поворота, а также в обеспечении постоянной вдоль радиуса вращения поворотного стола толщины слоя материала на нем, синхронизированной со скоростью вращения поворотного стола.