ПОВОРОТЛИВОСТЬ ШАГАЮЩИХ БОЛОТОХОДНЫХ МАШИН НА НЕОСУШЕННОЙ ТОРФЯНОЙ ЗАЛЕЖИ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ИХ ПОВОРОТОМ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 629.113

Петров А.А.

Петров Александр Александрович, конструктор-изобретатель болотно-шагающих технологических машин, внештатный научный сотрудник кафедры технологических машин и оборудования Тверского государственного технического университета. [email protected]

Зюзин Б.Ф.

Зюзин Борис Федорович, д. т. н., проф., заведующий кафедрой технологических машин и оборудования Тверского государственного технического университета. [email protected]

ПОВОРОТЛИВОСТЬ ШАГАЮЩИХ

БОЛОТОХОДНЫХ МАШИН НА НЕОСУШЕННОй ТОРФЯНОЙ ЗАЛЕЖИ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ИХ ПОВОРОТОМ

Аннотация. В статье дано определение поворотливости шагающей болотоходной машины как одного из основных свойств проходимости, приведены формулы для определения ее радиуса поворота и значение наименьшего радиуса поворота на неосу-шенной торфяной залежи. Приведен критический анализ ручного управления серийными образцами шагающих болотоходных машин при их движении на повороте, и отмечена актуальность разработки устройства для автоматического управления поворотом. Приведены описание конструкции и принцип работы разработанных на уровне изобретения двух устройств для автоматического управления шагающей болотоходной машиной при ее движении на повороте. Применение указанных устройств позволяет значительно повысить эффективность процесса поворота шагающих болотоходных машин, в том числе снизить затраты энергии при их повороте, увеличить их поворотливость, а также снизить утомляемость машиниста при управлении поворотом.

Ключевые слова: шагающая болотоходная машина, неосушенная торфяная залежь, поворотливость, радиус поворота, проходимость, ручное управление, автоматическое управление, эффективность поворота.

Petrov A.A.

Petrov Alexander A., designer and inventor of mire-walking technological machines, freelance researcher at the Chair of Technological Machines and Equipment of the Tver State Technical University. [email protected]

Zyuzin B.F.

Zyuzin Boris F., Dr. Sc., Prof., Head of the Chair of Technological Machines and Equipment of the Tver State Technical University. [email protected]

AGILITY OF WALKING

SWAMP-WALKING

MACHINES

ON THE UNDRIED PEAT DEPOSITS AND DEVICES TO AuTOMATIcALLY CONTROL THEIR ROTATION

Abstract. The article defines the agility of a walking swamp-walking machine as one of the main properties of cross-country ability, provides formulas for determining its turning radius and the value of the smallest turning radius on an undried peat deposit. A critical analysis of the manual control of serial samples of walking swamp-walking machines when they move on a turn is given, and the relevance of the development of a device for automatic turn control is noted. The description of the design and the principle of operation of two devices developed at the level of the invention for automatic control of a walking swamp-walking machine when it moves on a turn are given. The use of these devices makes it possible to significantly increase the efficiency of the turning process of walking swamp-walking machines, including reducing energy costs when turning them, increasing their agility, and also reducing the fatigue of the driver when controlling the turn.

Keywords: walking swamp-walking machine, undried peat deposit, agility, turning radius, patency, manual control, automatic control, turning efficiency.

Поворотливость шагающей болотоходной машины - это ее способность изменять направление движения и описывать шагающими опорами при повороте траектории заданной кривизны, то есть способность двигаться по криволинейному пути.

Поворотливость машины является одним из основных свойств ее проходимости.

Потеря поворотливости машины влечет за собой и потерю ее проходимости.

При повороте болотохода его средний понтон (средняя опора) в процессе движения перемещается поступательно и одновременно поворачивается относительно корпуса и сдвоенных боковых опор, которые неподвижно стоят на грунте, а боковые опоры перемещаются поступательно и одновременно поворачиваются вместе с корпусом относительно неподвижного среднего понтона.

Таким образом, шагающие опоры участвуют в сложном движении, поступательном и вращательном. При этом скорость поступательного движения опор в два раза выше скорости движения корпуса.

Поворотливость шагающей машины при ее движении по неосушенной торфяной залежи оценивается наименьшим радиусом поворота Rп, при котором не происходит потери проходимости из-за существенного ухудшения тя-гово-сцепных свойств при повышенном буксовании.

На поворотливость шагающей болотоходной машины оказывают влияние геометрические параметры ее опорной части, тяговое усилие на крюке и другие нагрузки от рабочего оборудования, а также физико-механические свойства торфяной залежи.

Чем выше влажность залежи и ниже ее прочность, тем больше осадка опор в грунт, сопротивление повороту опор со стороны грунта и радиус поворота Rп, но меньше поворотливость машины.

Наименьший теоретический радиус поворота Rт шагающей машины (без учета буксования) определяется по формуле [1]:

1 а И^-Ь-с^-, (1)

где L - длина шага опоры; а - угол скоса средней опоры на виде в плане (рис. 1).

В свою очередь, длина шага опоры может быть вычислена по формуле [2]:

L = 2а • к, (2)

где а - длина передней направляющей; кь - коэффициент длины шага опоры [2].

Теоретический след, оставленный на опорной поверхности на слабо деформируемом грунте средней и боковыми опорами шагающей машины при ее повороте вправо, показан на рис. 2.

Рис. 1. Вид в плане на опоры шагающей болотоходной машины. Штрих-пунктиром показана средняя опора, повернутая относительно своего центра (т. О) из среднего положения по часовой стрелке на угол а

Fig. 1. A plan view of the supports of a walking swamp-walking machine. The dashed line shows the average support rotated relative to its center (i.e.) from the average position clockwise by the angle а

Рис. 2. Теоретический след, оставленный опорами шагающей болотоходной машины на опорной поверхности при ее повороте вправо

Fig. 2. The theoretical trace left by the supports of a walking swamp-walking machine on the support surface when it turns to the right

Поворот шагающей машины из среднего положения (рис. 1) на угол 90° при угле скоса средней опоры а равном 10°, происходит ровно за пять ее шагов (рис. 2).

Первый поворот средней опоры из среднего положения происходит на угол 10°.

Все последующие повороты как боковых опор, так и средней опоры происходят на каждом их шаге на угол 2а = 20°.

Наименьший действительный радиус поворота Rд шагающего движителя на неосушен-ной торфяной залежи (с учетом коэффициента буксования)равен:

1 (100 - 6) а ' -ctg-,

R«"4L 100

а с учетом формулы (2):

1 (100 - 5) а R„ = -а ■ kL ■ —-—— ■ ctg—. д 2 L 100 6 2

(3)

(4)

При этом для шагающей болотоходной машины получены зависимости коэффициента буксования б от ее скорости передвижения по неосушенной торфяной залежи и от тягового усилия на крюке, которые аппроксимированы с помощью метода наименьших квадратов соответствующими эмпирическими формулами [3].

При исследовании поворотливости шагающего движителя проведена экспериментальная проверка формул по определению его наименьшего радиуса поворота.

Замеры теоретического радиуса поворота Rт производились при минимальной скорости движения 0,05 м/с на ровной асфальтированной площадке и на слабо деформируемом минеральном грунте.

Замеры действительного радиуса поворота Rд выполнялись на неосушенной торфяной залежи верхового типа при ее средней прочности на сдвиг т = 6 кПа.

Анализ экспериментальных данных показал их близкую сходимость с результатами, полученными по формулам.

Расхождение теоретических данных от экспериментальных не превышало 5%, что позволило рекомендовать полученные формулы (1)-(4) на практике при оценке поворотливости шагающих болотоходных машин.

Увеличение поворотливости шагающих болотоходных машин (уменьшение их радиуса поворота) является одним из основных направлений повышения их проходимости в условиях неосушенной торфяной залежи.

Испытания шагающих болотоходов БШ-1 и БТ-1 показали их высокую поворотливость на неосушенной торфяной залежи по сравнению с колесными и гусеничными движителями (табл.).

Однако конструкции опытно-промышленных образцов шагающих болотоходных машин БШ-1 и БТ-1 [4-6], а также современных серийных машин БШМ и БШМ-1 [7, 8] не позволяют в полной мере реализовать свойство их поворотливости из-за ручного управления поворотом опор. Боковые опоры и корпус всех шагающих болотоходных машин [4-8] установлены с возможностью поворота относительно среднего понтона с помощью гидроцилиндра поворота, управляемого от золотника гидрораспределителя путем переключения его рукояти машинистом вручную в соответствии с гидравлической схемой [9].

Ручное управление шагающих болотоходных машин при их движении на повороте является сложным и утомительным, поскольку машинист должен производить поворот опор вручную рукоятью гидрораспределителя, полностью задействуя при этом одну руку.

Ручное управление поворотом усложняется ограниченной обзорностью элементов управления, в частности, шагающих опор и гидроци-

Таблица. Сравнительные данные наименьших радиусов поворота болотоходных машин с различными типами движителей при их передвижении по неосушенной торфяной залежи без нагрузки на крюке

Table. Comparative data of the smallest turning radii of swamp-walking machines with different types of propellers when they move through an undried peat deposit without a load on the hook

№ п/п Наименование болотоходной машины Тип движителя Наименьший радиус поворота, м

1. Шагающий болотоход БШ-1 Шагающий 6,0 м при т = 6 кПа

2. Шагающий болотный тягач БТ-1 6,5 м при т = 6 кПа

3. Канавные машины КП0-0 и КПО-1 Колесный 24 м при т = 10-12 кПа

4. Канавная машина МТП-37 12 м при т = 10 кПа

5. Болотоход «Тюмень» Гусеничный 40 м при т = 10-12 кПа

линдра поворота. Водителю необходимо визуально следить за положением гидроцилиндра поворота и положением опор и на каждом их шаге визуально подбирать моменты для переключения золотника гидрораспределителя управления поворотом опор и производить их поворот в ту или иную сторону и только в то время, когда они приподняты относительно грунта, а завершать поворот опор до их опускания на грунт.

Для всех шагающих болотоходных машин характерна несвоевременность управления поворотом опор из-за несвоевременности включения и выключения гидроцилиндра поворота (раннее включение, позднее включение, раннее выключение, позднее выключение). Несвоевременность начала и окончания поворота опор на каждом их шаге обусловлена субъективной оценкой машинистом момента времени, при котором необходимо производить включение и выключение рукояти золотника гидрораспределителя поворота опор.

Несвоевременность начала и окончания поворота опор обусловлена также рассогласованием времени, которое требуется для поворота опор на каждом шаге, определяемым поступательной скоростью их движения в процессе переноса, со временем, за которое происходит полное выдвижение или полное задвижение штока гидроцилиндра поворота, определяемое производительностью гидронасоса и размерами гидроцилиндра поворота.

Согласование указанного времени не может быть обеспечено из-за отсутствия регулировки скорости движения штока гидроцилиндра поворота.

При этом раннее включение гидроцилиндра поворота приводит к пропахиванию грунта опорами в процессе их поворота, так как гидроцилиндр начинает поворачивать опоры в то время, когда они еще не до конца приподнялись от грунта.

Позднее включение гидроцилиндра поворота также приводит к пропахиванию грунта опорами, так как он начинает их поворачивать в то время, когда они уже частично опустились на грунт. Грунт оказывает сопротивление повороту опор. При пропахивании грунта в процессе поворота боковых опор повышается усилие на привод механизма поворота и наблюдается некоторый отворот в обратную сторону стоящей на грунте средней опоры, что увеличивает радиус поворота шагающей машины. А при пропахивании грунта в процессе

поворота средней опоры наблюдается некоторый отворот в обратную сторону стоящих на грунте боковых опор, что также увеличивает радиус поворота шагающей машины.

Кроме того, позднее включение гидроцилиндра поворота опор или раннее его выключение приводит к тому, что опоры за время своего движения не успевают повернуться на полный угол поворота, при этом с уменьшением угла поворота опор увеличивается радиус поворота шагающей машины и снижается ее поворотливость и проходимость.

Несвоевременность управления поворотом опор до недавнего времени также была обусловлена отсутствием критерия точного положения опор, при котором необходимо производить их поворот. Но в результате проведенных исследований такой критерий был определен: установлены положения опор, катков, направляющих и других узлов шагающей болотоходной машины, которые определяют оптимальные моменты включения и выключения силового привода поворота, что необходимо для автоматического управления процессом поворота [9].

На основании проведенных исследований на уровне изобретения разработаны два устройства для автоматического управления шагающим болотоходом при его движении на повороте [10].

Основными техническими проблемами, на решение которых была направлена разработка двух устройств, являются обеспечение на каждом шаге опор своевременного автоматического поочередного включения поворота опор в момент завершения их подъема и начала передвижения и своевременного автоматического выключения поворота опор в момент завершения их передвижения и начала опускания на грунт, а также упрощение управления шагающей болотоходной машиной при ее движении на повороте за счет автоматизации процесса управления поворотом.

Описание конструкции и принципа работы двух устройств (двух вариантов) для автоматического управления шагающим болотоходом при его движении на повороте приведены ниже.

Шагающий болотоход содержит корпус 1, подвижно соединенный со средней опорой 2 и боковыми правой 3 и левой 4 опорами, выполненными в виде герметичных понтонов (рис. 3, 4). Средняя опора 2 на виде сверху имеет форму удлиненного шестиугольника, боко-

^Ц .¿_ Ж. м

49 U

шГА-

_ iSj J7\ Ji \27\2 \i \ tf\ 1 \Л

Рис. 3. Шагающий болотоход; вид сбоку Fig. 3. Walking swamp walker; side view

2i / I 28 \ в\ 23 \ t9\ if\ i\ 2

Рис. 4. Шагающий болотоход; вид сверху (кабина не показана)

Fig. 4. Walking swamp walker; top view (cabin not shown)

вые стороны которого расположены под углом а относительно его продольной оси (рис. 4). Боковые опоры 3, 4 на виде в плане имеют форму удлиненных прямоугольников. Все опоры 2-4 установлены параллельно друг другу, причем средняя опора 2 смещена по фазе на 180° относительно боковых опор 3, 4. Боковые опоры 3, 4 жестко соединены между собой в хвостовой части поперечно расположенной балкой 5, установленной над палубой средней опоры 2. Носовые части боковых опор 3, 4 шар-нирно соединены между собой поворотным от силового привода внешним грунтозацепом 6 (рис. 3, 4).

Носовые части опор 2-4 со стороны палубы снабжены параллельно установленными в продольном направлении замкнутыми передними направляющими, причем на правой и левой опорах 3, 4 установлено по одной передней направляющей, соответственно 7 и 8, а на средней опоре 2 - две передние направляющие, правая 9 и левая 10 (рис. 5, 6).

Каждая передняя направляющая имеет овальную форму и состоит из четырех частей: параллельно установленных верхнего и нижнего ручьев прямолинейной формы, имеющих одинаковую длину, а также переднего и задне-

А- А О

8 2В 53 Г9 52

Рис. 5. Разрез по А-А на рис. 4 (поперечный разрез по левой передней направляющей средней опоры поз. 10 и по передней направляющей левой опоры поз. 8)

Fig. 5. Section along A-A in Fig. 4 (transverse section along the left front guide of the middle support pos. 10 and along the front guide of the left support pos. 8)

Рис. 6. Вид Б на рис. 4 (вид на переднюю направляющую левой опоры поз. 8 и на левую переднюю направляющую средней опоры поз. 10)

Fig. 6. View B in Fig. 4 (view of the front guide of the left support pos. 8 and on the left front guide of the middle support pos. 10)

го ручьев, которые жестко соединены спереди и сзади с концами верхнего и нижнего ручьев и выполнены в форме полуколец со средним радиусом R (рис. 3, 5, 6).

При длине передней направляющей (по ее центру), равной а, длина каждого верхнего и нижнего ручьев передних направляющих 7-10 будет равна а - 2Я.

В каждую переднюю направляющую 7-10 помещено по одному переднему катку 11-14, которые оснащены приводом их перемещения.

При этом передние катки 11 и 13 смонтированы на концах правого приводного вала 15, который поперечно установлен на корпусе 1 в двух подшипниковых опорах, правой 16 и левой 17. Передние катки 12 и 14 смонтированы на концах левого приводного вала 18, который установлен на корпусе 1 в двух других подшипниковых опорах 19 и 20 (рис. 5, 6) соосно правому приводному валу 15 (рис. 4).

На правый приводной вал 15 посажены правая и левая цевочные звездочки 21 и 22, а на левый приводной вал 18 - правая и левая цевочные звездочки 23 и 24. Цевочные звездочки 21 и 22 входят в зацепление с цевками 25 и 26, установленными в один ряд посередине передних направляющих 7 и 9, а цевочные звездочки 23 и 24 входят в зацепление с цевками 27 и 28, установленными в один ряд посередине передних направляющих 10 и 8.

Хвостовые части каждой из опор 2-4 со стороны палубы оснащены параллельно расположенными в продольном направлении прямолинейными задними направляющими 29-32 (рис. 3, 4), причем на правой и левой опорах 3 и 4 установлено по одной задней направляющей 29 и 30, а на средней опоре 2 - две задние направляющие, правая 31 и левая 32. Каждая задняя направляющая 29-32 состоит из двух жестко соединенных между собой продольных балок, верхней и нижней. На каждую заднюю направляющую 29-32 оперт корпус 1 посредством одного из задних катков 33-36, в нее помещенного. Каждый задний каток 33-36 установлен в подшипниках на оси, закрепленной в щеках каждого кронштейна 37-40 П-образной формы (рис. 4, 7), который своей средней частью жестко прикреплен к корпусу 1 (рис. 7).

Между щек каждого кронштейна 37-40 пропущена верхняя балка каждой задней направляющей 29-32. При длине а передней направляющей 7-10 длина каждой задней направляющей 29-32 равна сумме длин трех отрезков а + d + 2б, где d - диаметр реборды

заднего катка, 5 - зазор между ребордой заднего катка в его крайнем переднем или крайнем заднем положении и соответствующим краем задней направляющей 29-32 (рис. 8).

На продольной оси средней опоры 2 смонтирован шарнир 41, а в ее носовой части установлен внутренний грунтозацеп 42, соединенный с приводом его вертикального перемещения (рис. 3, 4). Кроме того, средняя опора 2 выполнена из понтона 43 и установленной над его палубой и подвижно соединенной с ним с возможностью поворота в горизонтальной плоскости продольной рамы 44 (рис. 3). В носовой и хвостовой частях продольная рама 44 соединена с палубой понтона 43 посредством ее дугообразных направляющих 45, 46 и помещенных в них двух пар роликов 47 и 48, закрепленных на понтоне 43, а в центре она соединена с понтоном 43 через шарнир 41, выполненный из опорной стойки с осью в ее верхней части, закрепленной на понтоне 43 и

г В - В (Вариант 1}

г1

iO

38

щв

0

1 I

и

.--1-Г &

м

J&

Й1г

у

г

Рис. 7. Сечение по В-В на рис. 4, вариант 1 (поперечный разрез по левой задней направляющей средней опоры поз. 32 и по задней направляющей левой опоры поз. 30)

Fig. 7. B-B cross section in Fig. 4, option 1 (cross section along the left rear guide of the middle support pos. 32 and along the rear guide of the left support pos. 30)

Г - Г (дариант V

£

*а

Hi/

JР ' а/2-» /г

о/}

а

--££L

IT

\Г

Рис. 8. Разрез по Г-Г на рис. 7, вариант 1 (разрез по кронштейнам поз. 40 и поз. 38 крепления задних катков поз. 36 и поз. 34 корпуса поз. 1, помещенных в левую заднюю направляющую средней опоры поз. 32 и в заднюю направляющую левой опоры поз. 30)

Fig. 8. G-G section in Fig. 7, option 1 (the section on the brackets pos. 40 and pos. 38 rear roller mounts pos. 36 and pos. 34 of the housing pos. 1, placed in the left rear guide of the middle support pos. 32 and into the rear guide of the left support pos. 30)

установленного на эту ось подшипника, смонтированного на продольной раме 44. При этом понтон 43 также связан с продольной рамой 44 гидроцилиндром 49 его поворота в горизонтальной плоскости относительно оси шарнира 41, а внутренний грунтозацеп 42 навешен на носовую часть продольной рамы 44, причем передние направляющие 9, 10 и задние направляющие 31, 32 средней опоры 2 закреплены на продольной раме 44 (рис. 3, 4).

К левой передней направляющей 10 средней опоры 2 сверху прикреплена правая лыжа

50 прямолинейной формы (рис. 6). Она установлена над верхним ручьем передней направляющей 10 параллельно ему на одной с ним вертикали и имеет равную с ним длину прямолинейного рабочего участка а - 2R. К передней направляющей 8 левой опоры 4 сверху прикреплена такая же левая лыжа 51 прямолинейной формы (рис. 6). Она установлена над верхним ручьем передней направляющей 8 параллельно ему на одной с ним вертикали и имеет равную с ним длину прямолинейного рабочего участка а - 2Я. Каждая лыжа 50,

51 установлена на жестко прикрепленном к направляющим 8, 10 основании, копирующем их форму.

Сверху к правой подшипниковой опоре 19 левого приводного вала 18 параллельно его оси и на одной с ней вертикали с помощью Г-образного кронштейна прикреплен правый концевой выключатель 52, расположенный над цевочной звездочкой 23 и повернутый своим кулачком к взаимодействующей с ним правой лыже 50 (рис. 5). Соосно правому концевому выключателю 52 к левой подшипниковой опоре 20 левого приводного вала 18 с помощью Г-образного кронштейна прикреплен левый концевой выключатель 53 (рис. 5, 6), расположенный над цевочной звездочкой 24 и повернутый своим кулачком к взаимодействующей с ним левой лыже 51. Концевые выключатели 52 и 53 предназначены для автоматического переключения золотника 54 гидрораспределителя с электромагнитным управлением, управляющего гидроцилиндром 49 (рис. 9, 10).

Золотник 54 установлен в кабине шагающего болотохода и имеет три позиции: левую, правую и среднюю (нейтральную). Он подсоединен к гидроцилиндру 49 с помощью трубопроводов по гидравлической схеме, включающей в себя гидронасос 55, приводимый во вращение от силовой установки (рис. 9). Между золотником 54 и гидроцилиндром 49 со стороны его поршневой полости установлен левый регулятор потока 56, а со стороны што-ковой полости - правый регулятор поток 57, в корпус каждого из которых встроен обратный клапан. В сливной линии установлен фильтр 58. Гидросхема также включает в себя гидробак 59 и предохранительный (переливной) клапан 60, который установлен параллельно гидронасосу 55.

Концевые выключатели 52, 53 входят в состав электрической схемы, которая подключена к бортовой сети постоянного тока напряжением 24 В (рис. 10). Электрическая схема состоит из последовательно подсоединенных к источнику питания предохранителя 61, двухпозиционного переключателя 62, имеющего два положения, «выключено» и «включено»; параллельно соединенных с источником питания двух ветвей цепи, каждая из которых включает в себя последовательно соединенные между собой один из концевых выключателей 52, 53 с одной из электромагнитных катушек 63, 64 золотника 54; а также параллельно подсоединенную к каждому концевому выключателю 52, 53 одну из кнопок 65, 66 ручного управления. Между концевыми

силовым цилиндром поворота опор поз. 49

Fig. 9. Hydraulic control scheme of the power cylinder for turning the supports pos. 49

Рис. 10. Электрическая схема управления золотником гидрораспределителя поворота, вариант 1

Fig. 10. Electrical control diagram of the spool of the hydraulic turn valve, option 1

выключателями 52 и 53 и электромагнитными катушками 63 и 64 в разрыв их цепей установлен общий для указанных цепей трехпозици-онный переключатель 67 поворота шагающего болотохода с тремя положениями: «поворот влево», «движение прямо» и «поворот вправо», причем положение «движение прямо» является средним (нейтральным).

При установке трехпозиционного переключателя 67 в верхнее положение, соответству-

ющее положению «поворот влево», указанная выше первая ветвь цепи включает в себя концевой выключатель 52, электромагнитную катушку 63 и кнопку 65. Вторая ветвь включает в себя концевой выключатель 53, электромагнитную катушку 64 и кнопку 66. При переключении трехпозиционного переключателя 67 вниз, что соответствует положению «поворот вправо», первая ветвь включает в себя концевой выключатель 52, электромагнитную катушку 64 и кнопку 65. Вторая ветвь включает в себя концевой выключатель 53, электромагнитную катушку 63 и кнопку 66 (рис. 10).

Концевые выключатели 52, 53 соединены с электромагнитными катушками 63, 64 посредством кабелей, проходящих по корпусу 1. Кнопки 65, 66 и двухпозиционный переключатель 62 смонтированы в пульте управления 68, установленном в кабине. Двухпозиционный переключатель 62 в положении «выключено» и трехпозиционный переключатель 67 в положении «движение прямо» ограничивают возможность подачи напряжения на электромагнитные катушки 63, 64 управления золотником 54 при срабатывании концевых выключателей 52, 53 или при нажатии кнопок 65, 66.

В соответствии с конструкцией шагающего болотохода по второму варианту вместо двух концевых выключателей 52 и 53 управления золотником 54 применены два других взаимно блокирующих концевых выключателя 69 и 70. Концевой выключатель 69 управления золотником 54 установлен на левой щеке кронштейна 40, между щек которого пропущена верхняя балка левой задней направляющей 32 средней опоры 2 (рис. 11). Концевой выключатель 69 расположен над задним катком 36 на одной с ним вертикали, проходящей через его ось и направлен своим кулачком в сторону верхней балки задней направляющей 32. Концевой выключатель 70 управления золотником 54 установлен на левой щеке кронштейна 38, между щек которого пропущена верхняя балка задней направляющей 30 левой опоры 4. Концевой выключатель 70 расположен над задним катком 34 на одной с ним вертикали, проходящей через его ось и направлен своим кулачком в сторону верхней балки задней направляющей 30. На левой боковой поверхности верхней балки задней направляющей 32 на уровне концевого выключателя 69 установлена взаимодействующая с ним лыжа 71. На левой боковой поверхности верхней балки задней направляющей 30 на уровне концево-

В-8 Iбщяшт2)

Рис. 11. Сечение по В-В на рис. 4, вариант 2 (поперечный разрез по левой задней направляющей средней опоры поз. 32 и по задней направляющей левой опоры поз. 30)

Fig. 11. Cross-section along the B-B in Fig. 4, option 2 (cross-section along the left rear guide of the middle support pos. 32 and along the rear guide of the left support pos. 30)

го выключателя 70 установлена взаимодействующая с ним лыжа 72. Каждая лыжа 71, 72 имеет длину а - 2Я и установлена по центру соответствующей задней направляющей 30, 32, при этом ее левый край отстоит на расстоянии Я от крайнего левого положения центра заднего катка 34, 36 на задней направляющей 30, 32, а правый край - на таком же расстоянии R от крайнего правого положения центра заднего катка 34, 36 на задней направляющей 30, 32 (рис. 12).

На правых щеках кронштейнов 38 и 40 соос-но концевым выключателям 69, 70 и симметрично им относительно осей кронштейнов 38, 40 установлены два дополнительных концевых выключателя 73 и 74.

На правых боковых поверхностях верхних балок задних направляющих 32 и 30 в их передней части на уровне концевых выключателей 73 и 74 установлены лыжи 75 и 76. Концевой выключатель 73 взаимодействует с лыжей 75, а концевой выключатель 74 - с лыжей 76, при этом лыжи 75 и 76 по длине короче лыж 71

и 72. Длина рабочего участка лыж 75 и 76 равна т. Лыжи 75 и 76 на длину т/2 установлены впереди лыж 71 и 72 (рис. 12).

Концевые выключатели 69, 70, 73 и 74 входят в состав электрической схемы, которая подключена к бортовой электрической сети постоянного тока напряжением 24 В (рис. 13). Она включает в себя трехпозиционный переключатель 67 изменения направления поворота и состоит из последовательно присоединенных к источнику питания предохранителя 61 и двух-позиционного переключателя 62, а также параллельно присоединенных двух ветвей цепи. Первая ветвь цепи при установке трехпозици-онного переключателя 67 в позицию «поворот влево» (на электрической схеме - положение переключателя 67 «вверх») включает в себя концевой выключатель 69 с нормально открытым контактом, концевой выключатель 70 с нормально закрытым контактом, концевой выключатель 73 с нормально закрытым контактом, трехпозиционный переключатель 67 и электромагнитную катушку 63, а также параллельно присоединенную к цепи управления электромагнитной катушкой 63 кнопку 65. А вторая ветвь включает в себя концевой вы-

Рис. 12. Разрез по Д-Д на рис. 11, вариант 2 (разрез по кронштейнам поз. 40 и поз. 38 крепления задних катков поз. 36 и поз. 34, помещенных в левую заднюю направляющую средней опоры поз. 32 и в заднюю направляющую левой опоры поз. 30)

Fig. 12. The D-D section in Fig. 11, option 2 (the section on the brackets pos. 40 and pos. 38 fastening of the rear rollers pos. 36 and pos. 34, placed in the left rear direction of the middle support pos. 32 and into the rear guide of the left support pos. 30)

73 63

Рис. 13. Электрическая схема управления золотником гидрораспределителя поворота, вариант 2

Fig. 13. Electrical control circuit of the spool of the hydraulic turn valve, option 2

ключатель 69 с нормально закрытым контактом, концевой выключатель 70 с нормально открытым контактом, концевой выключатель 74 с нормально закрытым контактом, трех-позиционный переключатель 67 и электромагнитную катушку 64, а также параллельно присоединенную к цепи управления электромагнитной катушкой 64 кнопку 66 (рис. 13).

При установке трехпозиционного переключателя 67 в позицию «поворот вправо» (на электрической схеме «вниз») первая ветвь включает в себя концевой выключатель 70 с нормально закрытым контактом, концевой выключатель 69 с нормально открытым контактом, концевой выключатель 73 с нормально закрытым контактом, трехпозиционный переключатель 67 и электромагнитную катушку 64, а также параллельно присоединенную к цепи управления электромагнитной катушкой 64 кнопку 65. А вторая ветвь включает в себя концевой выключатель 69 с нормально закрытым контактом, концевой выключатель 70 с нормально открытым контактом, концевой выключатель 74 с нормально закрытым контактом, трехпозиционный переключатель 67 и электромагнитную катушку 63, а также параллельно присоединенную к цепи управления электромагнитной катушкой 63 кнопку 66.

Поворот шагающего болотохода в автоматическом режиме по первому варианту конструкции при использовании концевых выключателей 52, 53 производится в процессе его движения при поочередном повороте его сдвоенных боковых опор 3, 4 и средней опоры 2 на каждом шаге следующим образом. В исходном положении все три опоры 2-4 стоят на опорной поверхности грунта. Средняя опора 2 расположена впереди, а боковые опоры 3, 4 сзади на расстоянии одного шага. Перед началом движения машинист включает в работу силовую установку шагающего болотохода, от которой начинают работать генератор постоянного тока напряжением 24 В, а также гидронасос 55 (рис. 9). Машинист на пульте управления 68 переключает двухпозиционный переключатель 62 из положения «выключено» в положение «включено», а трехпозиционный переключатель 67 переключает из положения «движение прямо» в одно из двух возможных положений, например, в положение «движение влево», которое на электрической схеме соответствует положению переключателя 67 «вверх» (рис. 10). При включенных переключателях 62 и 67 происходит подача напряжения на выключенный концевой выключатель 52, соединенный с левой электромагнитной катушкой 63, а также на выключенный концевой выключатель 53, соединенный с правой электромагнитной катушкой 64 золотника 54. От выключенных концевых выключателей 52, 53 при разомкнутых электрических цепях не происходит подачи электрических сигналов на электромагнитные катушки 63, 64 золотника 54. Центрирующие пружины удерживают золотник 54 в среднем положении. Он не направляет поток рабочей жидкости к гидроцилиндру 49, шток которого находится в среднем неподвижном положении и удерживает понтон 43 от поворота. При этом рабочая жидкость от гидронасоса по линии РТ отправляется на слив в гидробак 59 через фильтр 58 (рис. 9). При возникновении в гидросистеме повышенного давления, превышающего допускаемое рабочее давление, рабочая жидкость сливается в гидробак 59 через предохранительный клапан 60.

При движении шагающего болотохода из исходного положения первыми начинают перемещение боковые опоры 3, 4. Переключатели 62 и 67 могут быть включены в рабочее положение независимо от очередности их включения и при другом исходном положении

опор 2-4, когда средняя опора 2 находится сзади, а боковые опоры 3, 4 - впереди, а также во время движения шагающего болотохода. При перемещении боковых опор 3, 4 шагающего болотохода передние катки 13, 14 корпуса 1 движутся по передним направляющим 9, 10 средней опоры 2, а задние катки 35, 36 корпуса 1 - по ее задним направляющим 31, 32. При этом переносимые боковые опоры 3, 4 своими передними направляющими 7, 8 и задними направляющими 29, 30 перемещаются по передним каткам 11, 12 и задним каткам 33, 34 корпуса 1.

Перемещение боковых опор 3, 4 происходит в результате вращения правого и левого приводных валов 15, 18 от силовой установки. При вращении приводных валов 15, 18 вместе с ними вращаются цевочные звездочки 21-24, взаимодействующие своими зубьями с цевками 25-28 опор 2-4. В рассматриваемом исходном положении цевочные звездочки 22, 23, находясь сверху цевок 26, 27 средней опоры 2, движутся по ним, перемещая при этом корпус 1 по неподвижной средней опоре 2. А цевочные звездочки 21, 24, находясь под цевками 25, 28 боковых опор 3, 4, перемещают их относительно корпуса 1.

Положение, при котором центры передних катков 13, 14 будут располагаться на заднем крае верхних ручьев передних направляющих 9, 10 средней опоры 2, а центры передних катков 11, 12 - на переднем крае нижних ручьев передних направляющих 7, 8 боковых опор 3, 4, соответствует завершению их подъема и началу их перемещения в переднем направлении (рис. 14, а).

В рассматриваемом положении лыжа 50 вступает в контакт с концевым выключателем 52 (рис. 5), нажимает на него и включает его в работу. В свою очередь, концевой выключатель 52 при своем включении подает электрический сигнал левой электромагнитной катушке 63 золотника 54 (рис. 10). Электромагнит левой электромагнитной катушки 63 переключает (толкает) золотник 54 вправо, при этом происходит выдвижение штока гидроцилиндра 49 (рис. 9). Вместе с передвижением боковых опор 3, 4 вперед своевременно начинается их поворот из продольного положения влево на угол а относительно понтона 43.

При работе насоса 55 рабочая жидкость от него движется в поршневую полость гидроцилиндра 49 через золотник 54 по линии РА

5Q Ю

Ж

а

Рис. 14. Схема взаимодействия концевых выключателей поз. 50 и поз. 51 с лыжами поз. 52 и поз. 53 в различных положениях, вариант 1

Fig. 14. Scheme of interaction of limit switches pos. 50 and pos. 51 with skis pos. 52 and item 53 in various positions, option 1

и через обратный клапан левого регулятора потока 56 без регулировки, а возвращается из штоковой полости силового цилиндра 49 на слив в гидробак 59 через регулятор потока 57 по линии ВТ золотника 54 и через фильтр 58 (рис. 9). Регулятор потока 57 на выходе гидроцилиндра 49 обеспечивает регулировку скорости выдвижения его штока. При этом за счет работы привода вместе с боковыми опорами 3, 4 движутся поступательно, а за счет работы гидроцилиндра 49 одновременно поворачивают влево в горизонтальной плоскости балка 5, внешний грунтозацеп 6, приводные валы 15, 18, корпус 1 с передними катками 11-14 и задними катками 33-36 и кронштейны 37-40. При этом продольная рама 44 поворачивает влево в горизонтальной плоскости относительно шарнира 41, двигаясь своими дугообразными направляющими 45, 46 по роликам 47, 48 понтона 43 (рис. 3, 4).

Положение, при котором центры передних катков 13, 14 будут располагаться на переднем крае верхнего ручья передних направляющих 9, 10 средней опоры 2, а центры передних катков 11, 12 - на заднем крае нижних ручьев передних направляющих 7, 8 боковых опор 3, 4,

51

соответствует завершению их перемещения и началу их опускания на грунт (рис. 14, б). Не позднее данного положения должен завершиться процесс поворота боковых опор 3, 4. В рассматриваемом положении лыжа 50 выходит из контакта с концевым выключателем 52 и выключает его из работы. Таким образом, прекращается подача электрического сигнала левой электромагнитной катушке 63 золотника 54. Центрирующие пружины переключают золотник 54 в среднее положение. При этом прекращается выдвижение штока гидроцилиндра 49 и своевременно прекращается поворот боковых опор 3, 4. В процессе движения шагающего болотохода его боковые опоры 3, 4 меняются местами со средней опорой 2. Средняя опора 2 поднимается относительно грунта и перемещается вперед, а боковые опоры 3, 4 встают на опорную поверхность.

Положение, при котором центры передних катков 11, 12 будут располагаться на заднем крае верхних ручьев передних направляющих 7, 8 боковых опор 3, 4, а центры передних катков 13, 14 - на переднем крае нижних ручьев передних направляющих 9, 10 средней опоры 2, соответствует завершению их подъема и началу их перемещения в переднем направлении (рис. 14, в). В рассматриваемом положении лыжа 51 вступает в контакт с концевым выключателем 53, нажимает на него и включает его в работу. В свою очередь, концевой выключатель 53 при своем включении подает электрический сигнал правой электромагнитной катушке 64 золотника 54 (рис. 10). Электромагнит правой электромагнитной катушки 63 переключает (толкает) золотник 54 влево, при этом происходит задвижение штока гидроцилиндра 49. Вместе с передвижением понтона 43 вперед начинается своевременный его поворот влево на угол 2а относительно неподвижных боковых опор 3, 4. Понтон 43 поворачивается в горизонтальной плоскости относительно шарнира 41, двигаясь своими роликами 47, 48 по дугообразным направляющим 45, 46 продольной рамы 44 (рис. 3, 4). При работе насоса 55 рабочая жидкость от него движется в штоковую полость гидроцилиндра 49 через золотник 54 по линии РВ и через обратный клапан правого регулятора потока 57 без регулировки, а возвращается из поршневой полости гидроцилиндра 49 на слив в гидробак 59 по линии АТ золотника 54 через левый регулятор потока 56 и через фильтр 58. Регулятор потока 56 на выходе гидроцилиндра

49 обеспечивает регулировку скорости выдвижения его штока (рис. 9).

Положение, при котором центры передних катков 11, 12 будут располагаться на переднем крае верхних ручьев передних направляющих 7, 8 боковых опор 3, 4, а центры передних катков 13, 14 - на заднем крае нижних ручьев передних направляющих 9, 10 средней опоры 2, соответствует завершению ее перемещения в переднем направлении и началу ее опускания на грунт. Не позднее данного положения должен завершиться процесс поворота понтона 43 средней опоры 2. В рассматриваемом положении лыжа 51 выходит из контакта с концевым выключателем 53 и выключает его из работы. Прекращается подача электрического сигнала правой электромагнитной катушке 64 золотника 54. Центрирующие пружины переключают золотник 54 в среднее положение. При этом прекращается выдвижение штока гидроцилиндра 49 и своевременно прекращается поворот понтона 43. Далее опоры опять меняются местами, и рассмотренный цикл поворота опор на каждом их шаге на угол 2а повторяется.

Например, если конструктивный угол а скоса бортов понтона 43 принять равным 10°, то угол поворота боковых опор 3, 4 при полном их повороте относительно средней опоры 2 из первоначального продольного положения влево на первом шаге также будет равен 10°. На втором шаге поворот средней опоры 2 относительно боковых опор 3, 4 составит угол 2а или 20°. На втором и последующих шагах все углы поворота опор 2-4 при их полном повороте также будут равны 20°. Таким образом, полный поворот шагающего болотохода влево на угол 90° может быть выполнен в автоматическом режиме за пять шагов боковых опор (если начинать движение с боковых опор) или за пять шагов средней опоры (если начинать движение со средней опоры).

Поворот шагающего болотохода вправо в автоматическом режиме происходит в результате поочередного поворота вправо его опор 2-4 на каждом их шаге аналогично повороту шагающего болотохода влево (рис. 2).

Для изменения направления поворота шагающего болотохода необходимо при включенном переключателе 62 произвести переключение трехпозиционного переключателя 67, изменяющего работу электрической схемы, в положение вниз (рис. 10), соответствующее повороту «вправо». При этом концевой выклю-

чатель 52, подающий электрический сигнал электромагнитной катушке 63, будет подавать электрический сигнал катушке 64, а концевой выключатель 53, подававший электрический сигнал электромагнитной катушке 64, будет подавать его электромагнитной катушке 63, в результате чего электромагниты электромагнитных катушек 63, 64 будут поочередно переключать золотник 54 в стороны, противоположные указанным выше при описании поворота «влево», и шток гидроцилиндра 49 будет двигаться в противоположном направлении (вместо выдвижения будет двигаться на задвижение, а вместо задвижения будет двигаться на выдвижение).

При включенном рабочем положении трех-позиционного переключателя 67 в ту или иную сторону и при поочередном нажатии на кнопки 65 и 66 на каждом шаге обеспечивается ручное управление золотником 54 за счет поочередной подачи электрического сигнала на его электромагнитные катушки 63 и 64. При этом обеспечивается поворот опор шагающего болотохода в соответствующую сторону кнопками 65 и 66 в ручном режиме.

Перед описанием процесса поворота шагающего болотохода в автоматическом режиме по второму варианту конструкции рассмотрим работу второго варианта электрической схемы (рис. 13).

При подаче постоянного тока напряжением 24 В предохранитель 61 защищает кабельные линий от механических повреждений, как и в первом варианте. Двухпозиционный переключатель 62 в автоматическом режиме обеспечивает возможность подачи напряжения на катушки управления золотником 63, 64 при срабатывании концевых выключателей 69, 70, 73, 74 или при нажатии кнопок 65, 66.

При переключении трехпозиционного переключателя 67 изменения направления поворота в верхнее положение, обеспечивается возможность подачи напряжения на электромагнитную катушку 63 при срабатывании концевого выключателя 69 с нормально открытым контактом и ограничивается возможность подачи напряжения на электромагнитную катушку 64 при срабатывании концевого выключателя 74 с нормально закрытым контактом, с последующим срабатыванием концевого выключателя 69 с нормально закрытым контактом. При переключении трехпозиционного переключателя 67 изменения направления поворота в верхнее положение также

обеспечивается возможность подачи напряжения на электромагнитную катушку 64 при срабатывании концевого выключателя 70 с нормально открытым контактом и ограничивается возможность подачи напряжения на электромагнитную катушку 63 при срабатывании концевого выключателя 73 с нормально закрытым контактом, с последующим срабатыванием концевого выключателя 70 с нормально закрытым контактом.

При переключении трехпозиционного переключателя 67 в нижнее положение обеспечивается возможность подачи напряжения на электромагнитную катушку 64 при срабатывании концевого выключателя 69 с нормально открытым контактом и ограничивается возможность подачи напряжения на электромагнитную катушку 63 при срабатывании концевого выключателя 74 с нормально закрытым контактом, с последующим срабатыванием концевого выключателя 69 с нормально закрытым контактом. При переключении трех-позиционного переключателя 67 в нижнее положение также обеспечивается возможность подачи напряжения на электромагнитную катушку 63 при срабатывании концевого выключателя 70 с нормально открытым контактом и ограничивается возможность подачи напряжения на электромагнитную катушку 64 при срабатывании концевого выключателя 73 с нормально закрытым контактом, с последующим срабатыванием концевого выключателя 70 с нормально закрытым контактом.

Одновременное срабатывание электромагнитных катушек 63, 64, электромагниты которых переключают золотник 54 в противоположные стороны, исключено при использовании взаимно блокирующих концевых выключателей 69, 70 с предварительно ограниченной возможностью срабатывания посредством концевых выключателей 74, 73.

Рассмотрим процесс поворота шагающего болотохода в автоматическом режиме по второму варианту конструкции поэтапно и схематично, при различных положениях опор 2-4, задних катков 33-36 на задних направляющих 29-32, концевых выключателей 69, 70, 73, 74 и лыж 71, 72, 75, 76 (рис. 15-21).

Поскольку левая и правая задние направляющие 31, 32 установлены параллельно друг другу на одной средней опоре 2 и движутся вместе с ней одинаково, то на схемах на виде сбоку условимся изображать их как одну направляющую, например, левую заднюю на-

m/S

зг л

I

—

1L

JS Положите i 73

JL

.w

S3

a/2-R , ц/2-8

т

69

Q.JL А

-

w

22- \JP_

Рис. 15. Схема взаимодействия в положении I концевых выключателей поз. 69 и поз. 73 с лыжами поз. 71 и поз. 75, а также концевых выключателей поз. 70 и поз. 74 с лыжами поз. 72, 76;вариант 2

Fig. 15. Interaction diagram in position I of the limit switches pos. 69 and pos. 73 with skis pos. 71 and pos. 75, as well as limit switches pos. 70 and pos. 74 with skis pos. 72, 76; option 2

Рис. 16. Схема взаимодействия в положении II концевых выключателей с лыжами; вариант 2

Fig. 16. Interaction diagram in position II of the limit switches with skis; option 2

правляющую 32. Аналогично на схемах на виде сбоку условимся изображать вместо двух задних направляющих 29, 30 сдвоенных боковых опор 3, 4 одну заднюю направляющую, например, заднюю направляющую 30 левой опоры 4. Для компактности на схемах изобразим на одной вертикали две задние направляющие 30 и 32 соответственно левой опоры 4 и средней опоры 2, при этом заднюю направляющую 30 левой опоры 4 расположим под задней направляющей 32 средней опоры 2.

В исходном положении I (рис. 15) концевые выключатели 71, 72, 75, 76 не контактируют с лыжами 69, 70, 73, 74, так как они вместе с кронштейнами 38, 40 и задними катками 34, 36 находятся вне зоны расположения лыж 69, 70, 73, 74 на задних направляющих 30, 32 в их крайних положениях. В процессе движения

корпус 1 на задних катках 33-36 движется со скоростью V по задним направляющим 31, 32 неподвижной средней опоры 2 влево (в переднем направлении).

На схеме (рис. 15, а) стрелкой влево показано движение заднего катка 36 кронштейна 40 по левой задней направляющей 32 средней опоры 2. Вместе с задним катком 36 влево к лыже 71 движется установленный на кронштейне 40 концевой выключатель 69 управления золотником 54. В это же время по задним каткам 33, 34 корпуса 1 влево с такой же скоростью V относительно корпуса 1 движутся боковые опоры 3, 4 своими задними направляющими 29, 30. Их скорость относительно грунта составляет величину 2V. Таким образом, на схеме можно изобразить компактно в относительном движении не перемещение задних направляющих 29, 30 боковых опор 3, 4 влево относительно катков 33, 34, а перемещение задних катков 33, 34 относительно задних направляющих 29, 30 вправо.

На нижней схеме (рис. 15, б) стрелкой вправо показано направление движения заднего катка 34 кронштейна 38 относительно задней направляющей 30 левой опоры 4. Вместе с задним катком 34 к лыже 72 движется установленный на кронштейне 38 концевой выключатель 70 управления золотником 54. В процессе движения боковых опор 3, 4 задние катки 35, 36 корпуса 1 вместе с кронштейнами 39, 40 проезжают по задним направляющим 31, 32 средней опоры 2 влево путь К и из положения I перемещаются в положение II (рис. 16, а). При этом боковые опоры 3, 4 полностью приподнимаются относительно грунта и готовы к беспрепятственному повороту (без бульдозерного эффекта). В это же время задние направляющие 29, 30 боковых опор 3, 4 по задним каткам 33, 34 тоже проходят путь К. Перемещение задних катков 33, 34 в относительном движении относительно задних направляющих 29, 30 показано стрелкой вправо (рис. 16, б). В соответствии со схемой расположения концевых выключателей 69, 70, 73, 74 и лыж 71, 72, 75, 76 в процессе прохождения указанного выше пути К в первую очередь концевой выключатель 74 наезжает на короткую лыжу 76 и блокирует работу концевого выключателя 70, не позволяя ему включиться.

Это происходит потому, что лыжа 76 установлена впереди лыжи 72 на величину т/2. Длина т/2 выступающего отрезка лыжи 76 гарантирует первоочередное включение

концевого выключателя 74 независимо от инерционности срабатывания концевых выключателей и скорости движения шагающего болотохода.

Так, при времени срабатывания концевых выключателей 0,5 с и скорости движения шагающего болотохода 500 м/ч или 0,14 м/с величина m/2 (длина выступающей части лыжи) составит 0,07 м, а вся длина короткой лыжи 76 будет равна 0,14 м.

Таким образом, длина выступающей части лыжи 76 должна быть не меньше отрезка, равного произведению скорости движения шагающего болотохода на время срабатывания концевого выключателя.

В действительности время срабатывания концевых выключателей меньше 0,5 с, поэтому длина m/2 выступающего отрезка лыжи 76 по отношению к лыже 70 всегда будет обеспечивать первоочередное включение концевого выключателя 74.

В положения II, при прохождении пути R по отношению к положению I, концевой выключатель 69 наезжает на лыжу 71, а лыжа 72 наезжает на концевой выключатель 70. При этом концевой выключатель 69 включается в работу, блокирует положение концевого выключателя 70 и подает электрический сигнал на левую электромагнитную катушку 63. Однако положение концевого выключателя 70 уже ранее было заблокировано концевым выключателем 74 и взаимодействующей с ним лыжей 76. Когда концевой выключатель 74 выходит из контакта с лыжей 76 и перестает блокировать концевой выключатель 70, тогда его по-прежнему продолжает блокировать концевой выключатель 69 в течение всего времени его взаимодействия с лыжей 71. Электромагнит левой электромагнитной катушки 63, получив электрический сигнал от концевого выключателя 69, своим толкателем переключает золотник 54 вправо. При этом поток рабочей жидкости от насоса 55 подается по золотнику 54 в прямом направлении по линии РА через обратный клапан левого регулятора потока 56 без регулировки в поршневую полость силового цилиндра 49 поворота, шток которого находится в среднем положении (рис. 9). Шток силового цилиндра 49 выдвигается из своего среднего положения на оставшиеся полхода и на первом шаге поворачивает боковые опоры 3, 4 влево на угол а в процессе их поступательного передвижения. Грунт не оказывает сопротивление повороту поднятых

боковых опор 3, 4. При этом не затрачивается энергия на сдвиг грунта боковыми опорами 3, 4 при их повороте и не происходит обратного отворота стоящей на грунте средней опоры 2, который увеличивает радиус поворота шагающего болотохода. При выдвижении штока гидроцилиндра 49 поток рабочей жидкости из штоковой полости возвращается по сливной линии ВТ через правый регулятор потока 57 на слив в гидробак 59 через фильтр 58 (рис. 9).

В положении III боковые опоры 3, 4 завершают передвижение вперед. При этом задние катки 34, 36 корпуса 1 перемещаются относительно задних направляющих 30, 32 из положения II в положение III и проходят при этом путь а - 2R (рис. 17, а, б).

Концевые выключатели 69 и 70 съезжают с лыж 71 и 72, при этом концевой выключатель 69 выключается и снимает блокировку с концевого выключателя 70. При выключении концевого выключателя 69 прекращается подача электрического сигнала на левую электромагнитную катушку 63 золотника 54. При этом золотник 54 центрирующими пружинами переключается в среднее положение и отключает подачу рабочей жидкости гидроцилиндру 49 поворота, который своевременно прекращает поворот боковых опор 3, 4. Своевременность поворота боковых опор 3, 4 также обеспечивается регулятором потока 57, который регулирует скорость движения штока на выходе гидроцилиндра 49.

Чтобы гидроцилиндр 49 с длиной хода штока L успевал полностью повернуть опору на полный угол 2а за время движения концевого выключателя 69 по лыже 71 длиной а - 2R при скорости движения шагающего болотохода V, необходимо, чтобы шток гидроцилиндра 49 был отрегулирован на скорость своего движения V не менее величины VL/(a - 2R).

В положении IV задние катки 35, 36 корпуса 1 вместе с кронштейнами 39, 40 и концевыми выключателями 69, 73 перемещаются влево по задним направляющим 31, 32 до конца своего хода (рис. 18, а), а задние направляющие 29, 30 боковых опор 3, 4 перемещаются до конца своего хода относительно задних катков 33, 34 корпуса 1, кронштейнов 37, 38 и концевых выключателей 70, 74 (рис. 18, б). Таким образом, задние катки 33, 34 корпуса 1, кронштейны 37, 38 и концевые выключатели 70, 74 располагаются на правом краю задних направляющих 29, 30 (рис. 18, б). В рассматриваемом положении все три опоры 2-4 встали

ЛЬитаглдые* i

[ ■ г - .'.■' -—1

7S .17 7» - . m _?<5Ц И ' Ji .w

С7Ч ' f \{ \ 1

L

Рис. 17. Схема взаимодействия в положении III концевых выключателей с лыжами; вариант 2

Fig. 17. Interaction diagram in position III of the limit switches with skis; option 2

/?a/K7n лоне tV

Рис. 18. Схема взаимодействия в положении IV концевых выключателей с лыжами; вариант 2

Fig. 18. Interaction diagram in position IV of the limit switches with skis; option 2

□3

73

32

--

RR

__I I

.. ■ 75 7) *—I

ЗО 76

\ "I

74

a

I

| Л -li ЧЧ~|

I_ - _■ s—■ tf

Рис. 19. Схема взаимодействия в положении V концевых выключателей с лыжами; вариант 2

Fig. 19. Interaction diagram in the V position of the limit switches with skis; option 2

V/

-А?— _2t_ Д,

9 73

---

w

Si _7&_ _7i

'a V

3S 72

3

Т7Г

Ji \ J?-

Рис. 20. Схема взаимодействия в положении VI концевых выключателей с лыжами; вариант 2

Fig. 20. Scheme of interaction in position VI of limit switches with skis; option 2

на грунт. Боковые опоры 3, 4 и средняя опора 2 поменялись местами по отношению к положению I. Боковые опоры 3, 4 расположились на опорной поверхности грунта впереди, а средняя опора 2 позади них. При этом концевые выключатели 69, 70, 73, 74 с лыжами 71, 72, 75, 76 не контактируют, и поворота опор шагающего болотохода не происходит.

В положении V переносимая средняя опора 2 своими задними направляющими 31, 32 движется влево по задним каткам 35, 36. Поскольку задние направляющие 31, 32 перемещается влево, то задние катки 35, 36 с кронштейнами 39, 40 и концевыми выключателями 69, 73 относительно задних направляющих 31, 32 смещаются вправо (рис. 19, а).

В положении V задние катки 33, 34 корпуса 1 вместе с кронштейнами 37, 38 и концевыми выключателями 70, 74 перемещаются влево (вперед) по неподвижным задним направляющим 30, 31 боковых опор 3, 4, которые стоят на грунте (рис. 19, б).

В рассматриваемом положении концевой выключатель 70 наезжает на лыжу 72 и включается ею, блокирует работу концевого выключателя 69, чтобы тот не срабатывал при наезде на лыжу 71. Но чтобы концевой выключатель 69 не включился раньше концевого выключателя 70, он блокируется концевым выключателем 73, который еще раньше наезжает на лыжу 75, выступающую вперед на величину т/2. Концевой выключатель 70 при включении в работу подает сигнал правой электромагнитной катушке 64 золотника 54. Ее электромагнит толкает золотник 54 влево. При этом поток рабочей жидкости от гидронасоса 55 направляется в штоковую полость силового цилиндра 49 по линии РВ через обратный клапан регулятора потока 57, а возвращается на слив в гидробак 59 из поршневой полости гидроцилиндра 49 через регулятор потока 56 по линии АТ золотника 54 и через фильтр 58 (рис. 9). При этом за счет работы гидроцилиндра 49 при задвижении его штока происходит поворот влево средней опоры 2. Когда концевой выключатель 73 выходит из контакта с лыжей 75 и перестает блокировать концевой выключатель 69, то его продолжает блокировать концевой выключатель 70 на всем пути взаимодействия с лыжей 72.

В положении VI (рис. 20, а) концевой выключатель 69 съезжает с лыжи 71 и перестает с ней взаимодействовать, а концевой выключатель 70 съезжает с лыжи 72, перестает с ней

взаимодействовать и прекращает блокировать работу концевого выключателя 69.

При этом прекращается подача электрического сигнала от концевого выключателя 70 правой электромагнитной катушке 64 золотника 54. Золотник 54 центрирующими пружинами переключается в среднее положение. При этом гидроцилиндр 49 завершил поворот средней опоры 2 влево. Его шток полностью втянулся в гильзу. Регулятор потока 56 обеспечил регулировку скорости движения штока гидроцилиндра 49 на его выходе, необходимую для своевременного и полного поворота средней опоры 2 на угол в за время ее перемещения до начала опускания на грунт. В данном положении завершается угловое и линейное перемещение средней опоры 2, и она начинает опускаться на грунт.

В положении VII (рис. 21, а, б) все опоры 2-4 находятся на грунте, средняя опора 2 впереди, а боковые опоры 3-4 сзади. В данном положении опор 2-4 поворот шагающего болотохода не происходит, так как концевые выключатели 69, 70, 73, 74 вышли из контакта с лыжами 71, 72, 75, 76. Концевые выключатели 69, 70 не посылают электрический сигнал электромагнитным катушкам 63, 64. Центрирующие пружины удерживают золотник 54 в среднем положении, а силовой цилиндр удерживает опоры 2-4 от поворота.

При дальнейшем движении описанный выше цикл работы повторяется. Каждая опора 2-4, начиная со второго шага, поворачивается за время ее своего передвижения на угол 2а до полного поворота шагающего болотохода или до его разворота в обратном направлении. После завершения поворота шагающего болотохода трехпозиционный переключатель 67 переводят в среднее положение «движение прямо».

НУ

7* JS i ЗП | 76 №

i-O

Рис. 21. Схема взаимодействия в положении VI концевых выключателей с лыжами; вариант 2

Fig. 21. Scheme of interaction in position VI of limit switches with skis; option 2

Когда не требуется выполнение поворота шагающего болотохода, а требуется в процессе движения произвести всего лишь выравнивание средней опоры 2 или боковых опор 3, 4 путем их поворота на небольшой угол в ту или иную сторону, то для этих целей используют кнопки 65, 66 ручного управления поворотом (рис. 13). При этом в процессе перемещения шагающего болотохода в прямом направлении при включенном переключателе 62 включают переключатель 67 из положения «движение прямо» в необходимую сторону и соответствующей кнопкой 65 или 66 производят корректировку углового положения средней опоры 2 или боковых опор 3, 4, после чего переключатель 67 устанавливают в исходное среднее положение.

Выше описан процесс поворота шагающего болотохода влево. Аналогичным образом происходит его поворот вправо или правый разворот, для чего трехпозиционный переключатель 67 переключают из среднего положения «движение прямо» в нижнее положение (рис. 13), соответствующее «движению вправо». Если при повороте влево концевой выключатель 69 был подключен к левой электромагнитной катушке 63 золотника 54, а концевой выключатель 70 - к правой электромагнитной катушке 64, то при переключении переключателя 67 в положение «движение вправо» концевой выключатель 69 при своем срабатывании будет подавать электрический сигнал правой электромагнитной катушке 64 золотника 54, а концевой выключатель 70 - левой электромагнитной катушке 63. При этом меняется направление подачи рабочей жидкости к силовому цилиндру 49. При срабатывании концевого выключателя 69 в соответствии с гидросхемой (рис. 9) и электросхемой (рис. 13) рабочая жидкость будет направляться золотником 54 не в поршневую полость силового цилиндра 49, как было описано выше при повороте влево, а в его штоковую полость, при срабатывании концевого выключателя 70 - в поршневую полость.

В обоих вариантах устройств для автоматического управления шагающим болотоходом при его движении на повороте: - применение гидрораспределителя с электромагнитным управлением золотника вместо гидрораспределителя с ручным управлением обеспечивает возможность автоматического управления гидроцилиндром поворота опор;

- применение лыж и взаимодействующих с ними концевых выключателей обеспечивает возможность своевременной подачи электрических сигналов электромагнитным катушкам и электромагнитам золотника для его автоматического переключения в ту или иную сторону и поворота опор влево или вправо [9];

- применение регуляторов потока с обратным клапаном на входе и на выходе гидроцилиндра поворота последовательно ему обеспечивает возможность регулировки скорости движения штока гидроцилиндра поворота на выходе независимо от направления потока рабочей жидкости. Причем регулирование потока рабочей жидкости на выходе гидроцилиндра поворота, кроме плавного и устойчивого движения его штока и стабильной скорости движения, обеспечивает отвод в гидробак тепла рабочей жидкости, нагретой на гидравлическом сопротивлении, где накопленное тепло рассеивается;

- применение трехпозиционного переключателя поворота в разрыв электрических цепей между концевыми выключателями и электромагнитными катушками золотника обеспечивает возможность изменения направления движения штока гидроцилиндра поворота за счет изменения направления электрического сигнала от концевых выключателей к электромагнитным катушкам золотника.

Применение в конструкции второго устройства двух основных взаимно блокирующих концевых выключателей, управляющих электромагнитными катушками и электромагнитами золотника, обеспечивает возможность включения лишь одного концевого выключателя при блокировке второго, что исключает одновременное включение сразу двух электромагнитов, переключающих золотник в противоположные стороны.

А применение двух дополнительных концевых выключателей с лыжами обеспечивает возможность дополнительной первичной блокировки каждого из взаимно блокирующих концевых выключателей для гарантии блокировки.

Такая гарантия необходима при погрешностях в изготовлении и неточностях в установке лыж.

Для первого варианта конструкции характерна простота электрической схемы, включа-

ющая в себя только два концевых выключателя, устанавливаемых на кронштейны.

Для второго варианта конструкции характерна простота установки концевых выключателей, а также простота установки лыж непосредственно на задние направляющие без дополнительных кронштейнов, но электрическая схема включает в себя четыре концевые выключателя.

Таким образом, основным техническим результатом разработки двух рассмотренных устройств для автоматического управления поворотом стало снижение затрат энергии при повороте опор, уменьшение радиуса поворота, увеличение поворотливости и проходимости шагающей машины, а также снижение утомляемости машиниста во время работы при управлении поворотом и высвобождение его руки для управления другими органами.

Библиографический список

1. Петров А.А., Коровицын Л.Ф. Основные параметры поворота шагающего болотохода // Калининский политехн. ин-т. - Калинин, 1983. - 7 с. - Рукопись деп. в ЦБНТИ МТП РСФСР 13.07.83 г., № 3, тп - Д 83.

2. Петров А.А., Коровицын Л.Ф. Определение средней скорости передвижения болото-ходной шагающей машины // Технология и комплексная механизация торфяного производства. - Калинин: КПИ, 1989. -С. 43-45.

3. Петров А.А., Коровицын Л.Ф. Определение коэффициента буксования шагающего движителя // Торфяная промышленность. - 1987. - № 9. - С. 19-20.

4. А. с. 1044542 СССР, МПК B62D 57/02. Внедорожное транспортное средство / Коровицын Л.Ф., Петров А.А., Васильев Н.П., Ткачев В.Г. (СССР). - № 2940115; заявл. 13.06.80; опубл. 30.09.83, Бюл. № 36. - С. 64.

5. Коровицын Л.Ф., Петров А.А., Александров В.Н. Шагающий болотный тягач // Ин-форм. листок № 89-27. - Калинин: ЦНТИ, 1989. - 4 с.

6. Петров А.А., Коровицын Л.Ф., Александров В.Н. Шагающий болотный траншеекопатель // Каталог паспортов. Научно-технические достижения, рекомендуемые для использования в мелиорации и водном хозяйстве. - М.: ЦБНТИ, 1992. - Вып. 14. -С. 11-12.

7. Петров А.А. Высокопроходимая шагающая техника для освоения болот и устра-

нения нефтяных загрязнений болотных почв. Современные проблемы развития нефтегазовой промышленности России // Нефтегазопромысловый инжиниринг. -2005. - № 3. - С. 27-32.

8. Патент на полезную модель № 111831 от 29.06.11 г., МПК B62D 57/02. Шагающий болотоход / М.Н. Сафронов, В.А. Фонарюков, А.А. Петров и др. // 2011 г. - Бюл. № 36.

9. Петров А.А., Зюзин Б.Ф. Исследование процесса передвижения опор шагающей болотоходной машины на повороте и оп-

ределение оптимальных моментов включения и выключения привода их поворота для автоматического управления // Труды ИНСТОРФА. - 2021. - № 24 (77). -С. 37-52.

10. Заявка на изобретение 2022107891 Российская Федерация, МПК В62D 57/02. Шагающий болотоход / Петров А.А., Зюзин Б.Ф., Замула А.И. и др.; заявитель Тверской технический государственный университет; приоритет 24.03.2022.