Выпуск №108. Статья №1. Баровая грунторезная машина
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| БАРОВЫЕ ГРУНТОРЕЗНЫЕ МАШИНЫ: КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП РАБОТЫ |
Нарезку траншей при прокладке трубопроводов, кабелей и других инженерных сооружений выполняют с помощью баровой машины - колесным или гусеничным трактором со смонтированной на нем направляющей рамой и режущей кулачковой цепью с зубьями.
Существуют различные виды баровых грунторезных машин, навешиваемых на колесные или гусеничные трактора.
Баровые грунторезные машины с механическим приводом
Такие конструкции имеют механические передачи, соединяющие привод базовой машины с рабочим органом.
Недостатки:
Механические шестеренчатые многоступенчатые передачи имеют невысокий коэффициент полезного действия и машины с их применением металлоемки и требуют значительного технического обслуживания. Кроме того, грунторезный инструмент при вращении и прорезании канавы или траншеи может столкнуться с препятствием в виде металлического прута или трубы, что может привести к поломке инструмента, так как он имеет постоянный механический привод от вала отбора мощности, и работа двигателя и передаточных механизмов не зависит от нагрузки на режущий инструмент. В связи с этим в данной кинематической цепочке поломка будет в месте наиболее слабом по отношению к пиковым нагрузкам, то есть на инструменте.
Баровые грунторезные машины с гидроприводом
Существует также землеройная грунторезная машина, содержащая самоходное транспортное средство, выполненное с рабочим грунторезным инструментом, который представляет собой установленную на брусе режущую цепь, приводимую ведущей звездочкой, которую вращает гидромотор, закрепляемый на С-образном кронштейне. Брус выполнен с седлом, посредством которого он присоединен к седлу, выполненному в центральной части поперечины С-образного в плане кронштейна, поворотно закрепляемого на раме самоходного транспортного средства. Седла соединяются между собой болтами. Седло на поперечине С-образного кронштейна выполнено в виде двух параллельно расположенных опорных пластин, между которыми имеется пространство для установки седла на свободном конце бруса.
Недостатки:
Недостатком данной машины является то, что для обеспечения возможности замены грунторезного инструмента использован гидромотор для привода ведущей звездочки, закрепляемый на поперечине С-образного кронштейна. Необходимость использования гидропривода вместо механического от редуктора отбора мощности обусловлена тем, что сменный брус закрепляется болтовыми соединениями между двумя опорными пластинами. Таким образом, для смены бруса необходимо не только развинтить болты, но и вытащить брус за счет его перемещения вдоль рабочей длины режущего инструмента. Так как цепь, охватывающая звездочки, ограничена по длине, то для компенсации недостатка пространства необходимо демонтировать гидропривод, ослабить цепь, и только после этого возможно извлечение бруса. При таком исполнении возрастает трудоемкость замены одного типа режущего инструмента на другой. Так же затруднительными являются операции по монтажу-демонтажу рамы вместе со сменным рабочим органом – режущим инструментом.
Для исключения повреждения рабочего инструмента нужно заменить механический привод кинематической силовой цепи на гидравлическую систему привода рабочего инструмента, что позволит компенсировать повышении нагрузки на режущем инструменте снятием пикового давления в гидравлическом контуре. В таких схемах привода проявляется обратная связь между нагрузкой на режущем инструменте и мощностью гидромотора.
Существуют также баровые грунторезные машины, которые состоят из самоходного трактора с задним валом отбора мощности, рамы с навесным устройством, закрепленной на раме трактора, режущего рабочего органа с приводом, механизмов привода и опускания рабочего органа, при этом рабочий орган выполнен с возможностью привода от гидромотора посредством планетарного редуктора.
Недостатки:
Недостатком данной машины является то, что при использовании гидравлической системы привода необходимо предусмотреть сброс пикового давления, что, как правило, приводит к усложнению гидравлической системы за счет ввода гидравлических устройств, разгружающих магистрали. Кроме того, рама в данной машине, на которой монтируется привод и режущий инструмент, представляет собой громоздкое сооружение с боковыми захватами, прикрепляемыми к боковым частям рамы самоходного транспортного средства, что, естественно утяжеляет сам трактор. Кроме того, такая машина требует больших затрат на постановку или демонтаж такой рамы с режущим инструментом.
| УНИВЕРСАЛЬНАЯ БАРОВАЯ ГРУНТОРЕЗНАЯ МАШИНА С ГИДРОПРИВОДОМ БГМ-2ГП |
Учитывая все вышеперечисленные недостатки конструкций баровых грунторезных машин, специалистами нашего завода была спроектирована универсальная баровая грунторезная машина БГМ-2ГП (гидравлическая c реверсом). Машина оснащается итальянской гидравликой и предназначена для разработки траншей прямоугольного сечения под кабельные линии связи и электропередач, под трубопроводы различного сечения, а также для прокладки других коммуникаций. Переднее поворотное навесное бульдозерное оборудование позволяет выполнять различные работы в коммунальном и дорожном хозяйствах, такие как: засыпка разработанных траншей, перемещение грунта на небольшие расстояния, планировка площадок, а также очистка дорог и улиц от снега.
Проектирование этой баровой машины было направлено на решение технической задачи по совершенствованию гидравлического привода и конструкции рамы, на которой устанавливается привод и режущий инструмент. Достигаемый при этом технический результат заключается в снижении металлоемкости машины, уменьшении затрат на обслуживание при ее эксплуатации и повышении эксплуатационной надежности и долговечности машины.
Баровая грунторезная машина БГМ-2ГП состоит из трактора, имеющего привод заднего вала отбора мощности. К нему прикреплена рама с рабочим грунторезным инструментом, установленным с возможностью подъема/опускания и вращения от гидравлического привода. Рама выполнена с элементами ее прикрепления к заднему мосту трактора и представляет собой короб с коробчатыми кронштейнами.
Гидравлический привод включает в себя гидронасос и гидромотор с планетарным редуктором. Гидронасос закреплен на раме с возможностью зацепления его приводной шестерни с шестерней привода заднего вала отбора мощности трактора. Гидромотор с двухступенчатым планетарным зубчатым редуктором закреплен с внешней стороны одного из кронштейнов, а ведущий вал с приводной звездочкой вращения рабочего грунторезного инструмента одним концом установлен непосредственно в указанный редуктор, а другим размещен в подшипниковой опоре на другом кронштейне. При этом нагнетательная и сливные магистрали гидронасоса сообщены между собой через предохранительный клапан для сброса повышенного давления при увеличении нагрузки на гидромоторе.
Конструкция БГМ-2ГП
 |
 |
 |
| Рис.1. Общий вид универсальной баровой грунторезной машины БГМ-2ГП |
Рис.2. Рама навески режущего инструмента с расположением силовых агрегатов гидропривода | Рис.3. Схема гидравлической системы управления и гидропривода |
Баровая грунторезная машина содержит (рис.1) рабочий орган 1, установленный на раме 2 с возможностью поворота относительно ведущего вала 3 посредством гидроцилиндра. Рабочий орган 1 с приводом установлен на раме 2, прикрепляемой непосредственно к трактору 4, который является самоходной машиной, на которой базируется рабочее оборудование. Привод рабочего органа установлен на раме 2 и содержит гидромотор 5 (рис. 2), двухступенчатый планетарный зубчатый редуктор 6 и приводную звездочку 7, установленную на ведущем валу 3, с которым через планетарный редуктор 6 связан гидромотор 5. Гидравлический насос 8 выполнен с входным элементом 9 (приводной шестерней) для непосредственного соединения с шестерней привода (не показана) заднего вала отбора мощности (ВЭМ) (не показан) трактора и так же размещен на раме 2.
Планетарный редуктор осуществляет передачу крутящего момента непосредственно от гидромотора 5 на ведущий вал 3. Редуктор имеет передаточное отношение i=16. Редуктор имеет две ступени, каждая из которых состоит из солнечной шестерни, венца и водила с сателлитами. Солнечные шестерни в обеих ступенях выполнены плавающими (т.е. не закрепленными жестко), что позволяет редуктору более гибко воспринимать динамические нагрузки. Ведущий вал 3 одним концом входит непосредственно в планетарный редуктор.
Рама 2 вместе со смонтированным в ней гидронасосом устанавливается на задний мост трактора. Шестерня привода гидронасоса входит в зацепление с шестерней привода вала отбора мощности (ВОМ) трактора (редуктор ВОМ при этом демонтируется).
Рама 2 представляет собой самостоятельный узел, выполненный в виде короба 10, в котором монтируется гидравлический насос 8 с входным элементом 9, предназначенным для кинематической связи с шестерней привода заднего вала отбора мощности. Этот короб выполняется с элементами прикрепления его непосредственно к заднему мосту трактора. Короб выполнен с двумя кронштейнами 11 и 12 коробчатой формы, разнесенными относительно друг друга в горизонтальном направлении. Данные кронштейны являются местами установки на одном (поз. 11) из них гидромотора 5 с планетарным редуктором 6, в который входит непосредственно один конец ведущего вала 3, а на другом (поз. 12) - подшипниковой опоры 13 для другого конца несущего ведущую звездочку 7 ведущего вала 3. Сам ведущий вал 3 также является опорой (поз. 14) для поворотно установленного режущего инструмента 1.
Гидравлическая система управления приводом вращения режущего инструмента так же приведена на рис.3. Она включает в себя управляемый ручным образом трехпозиционный реверсивный гидрораспределитель 21, через который гидронасос 8 сообщен с гидромотором 5. При этом нагнетательная и сливная магистрали гидронасоса сообщены между собой через предохранительный клапан 22, обеспечивающий стравливание повышенного давления в нагнетательной магистрали при возникновении повышенной нагрузки на валу гидромотора.
Принцип работы БГМ-2ГП
Баровая грунторезная машина устанавливается в начале траншеи, подается вращение от приводного двигателя на шестерню привода заднего вала отбора мощности на ВОМ и на гидравлический насос 10, связанный с этой шестерней. Гидронасос через гидравлическую магистраль подает рабочую жидкость в гидромотор 7 и приводит вал его во вращение, которое через планетарный редуктор 7 приводит во вращение ведущий вал 9 и закрепленную на нем ведущую звездочку 8, находящуюся в зацеплении с режущей цепью рабочего органа. Рабочий орган с движущейся режущей цепью гидроцилиндром 4 (рис.1) плавно опускают на грунт со скоростью подачи, обеспечивающей выемку грунта без перегрузки привода рабочего органа. Заглубление производится до величины, определяемой глубиной траншеи. При достижении заданной глубины траншеи трактор начинает движение вдоль траншеи в сторону, противоположную отрытой части. Движение трактора обычно посредством гидроходоуменьшителя производится до конца намеченной траншеи.
При этом гидравлическая система управления функционирует следующим образом.
Приводится в действие гидронасос 8, который всасывает гидравлическую жидкость (масло) из бака и подает ее на гидрораспределитель 21. Включением гидрораспределителя в позицию «рабочее» придается вращение гидромотору 5 в рабочую сторону, а при переводе распределителя 21 в позицию «реверсивное» - движение вращения гидромотора и, соответственно, режущего инструмента, осуществляется в обратном направлении. При рытье траншей гидрораспределитель 21 включается в «рабочее» положение. При попадании в режущий орган включений (проволока, обрезки труб и т.д.) давление на гидромоторе 5 увеличивается, срабатывает предохранительный клапан 22 и гидромотор 5 останавливается вследствие падения давления в нагнетательной магистрали. Для освобождения режущего органа от посторонних включений положение гидрораспределителя «реверсивное», режущая цепь вращается в обратную сторону.
Технические характеристики БГМ-2ГП
Наименование показателей |
Значение |
Базовый трактор |
«Беларус 82.1» класса 1,4 |
Двигатель |
Д-243 |
Мощность двигателя, кВт (л.с.) |
57,4 (78) |
Максимальная транспортная скорость передвижения при включенном пониженном редукторе, не более, км/ч |
20 |
Рабочая скорость на 1 передаче ходоуменьшителя и включенном понижающем редукторе, км/ч: |
|
Количество проходов машины для получения полного профиля траншеи |
1 |
Тип привода |
Гидравлический |
Механизм подъема режущего органа |
Гидравлический |
Количество цилиндров, шт. |
1 |
Обслуживающий персонал, чел. |
1 |
Параметры разрабатываемых траншей, летним цепным оборудованием мм: |
210+50; 270+50; 410+50 1600-100 |
Параметры разрабатываемых траншей зимним рабочим органом |
140 1400 |
| Рабочая цепь: Тип Шаг цепи, мм |
Режущее цепное оборудование с твердосплавными пластинами «Урал-33» 76 |
Преимущества универсальной баровой грунторезной машины БГМ-2ГП
Преимущества баровой грунторезной машины с гидравлическим приводом состоит в том, что мы получаем независимый и более мощный привод баровой установки, не влияющий на механику трактора, в отличии от машин с механическим приводом, где привод установки осуществляется непосредственно от вала отбора мощности (ВОМ) трактора, что влечет за собой увеличение нагрузки на механику.
Баровая грунторезная машина БГМ-2ГП (гидравлическая c реверсом) имеет весомые преимущества перед баровыми машинами с механическим приводом:
- Более простая конструкция.
- Хорошая ремонтопригодность.
- Хорошее восприятие динамических нагрузок. В гидравлической схеме привода проявляется обратная связь между нагрузкой на режущем инструменте и мощностью гидромотора, так как повышение нагрузки на режущем инструменте компенсируется снятием пикового давления в гидравлическом контуре.
- Бесступенчатая плавная регулировка скоростей вращения режущей цепи
- Предохранение от превышающих моментов осуществляется гидравлически, что позволяет отказаться от предохранительных муфт и значительно снижает нагрузку на ведущий вал и мотор-редуктор.
- Возможность включения реверсивного вращения, что немаловажно при попадании в режущую цепь посторонних предметов (проволоки, труб и пр.).
- Надежность в эксплуатации.
- Минимальная нагрузка на механический привод трактора (только привод гидронасоса).
