СПОСОБЫ УВЕЛИЧЕНИЯ ТЯГОВО-СЦЕПНЫХ СВОЙСТВ ШАГАЮЩИХ БОЛОТОХОДНЫХ МАШИН И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИХ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 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]

способы увеличения тягово-сцепных свойств шагающих болотоходных машин

и устройства для их осуществления

Аннотация. Приведены основные способы повышения тягово-сцепных свойств шагающих болотоходных машин при их передвижении по неосушенной торфяной залежи и устройства для их осуществления. Рациональными устройствами для повышения тягово-сцепных свойств шагающих болотоходных машин являются активные грунтозацепы, управляемые в настоящее время вручную за счет работы гидропривода от силовых цилиндров. Однако ручное управление активными грунтозацепами не позволяет реализовать полностью тягово-сцепные свойства и проходимость шагающих машин. В настоящее время на уровне изобретения разработаны два устройства для автоматического управления активными грунтозацепами с целью повышения эффективности их работы. Применение таких устройств на серийных шагающих болотоходных машинах БШМ и БШМ-1 позволит существенно упростить управление ими и повысить их тягово-сцепные свойства и проходимость за счет своевременного автоматического включения и выключения грунто-зацепов, что обеспечит возможность использования машин преимущественно в качестве болотных тягачей при транспортировании нагруженных прицепов по болотам любой категории сложности.

Ключевые слова: тягово-сцепные свойства, шагающая болотоходная машина, неосушенная торфяная залежь, активные грунтозацепы, автоматическое управление, шагающий болотный тягач.

petrov Ä.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]

ways to increase traction coupling properties of walking swamp-walking machines and devices for their implementation

Abstract. The main ways of increasing the traction properties of swamp-walking machines (SWM) when they move through an undried peat deposit and devices for their implementation are given. Rational devices for improving the traction properties of walking swamp-walking machines are active ground hooks, currently controlled manually due to the operation of a hydraulic drive from power cylinders. However, manual control of active ground hooks does not allow to fully realize the traction properties and patency of walking machines. Currently, at the level of the invention, two devices have been developed for automatic control of active ground hooks in order to increase the efficiency of their operation. The use of such devices on serial walking swamp-walking machines SWM and SWM-1 will significantly simplify their management and increase their traction properties and patency due to timely automatic switching on and off of ground hooks, which will ensure the possibility of using machines primarily as swamp tractors when transporting loaded trailers through swamps of any complexity category.

Keywords: traction-coupling properties, swamp-walking machine, undrilled peat deposit, active ground hooks, automatic control, walking swamp tractor.

Увеличение тягово-сцепных свойств шагающих болотоходных машин является одним из основных направлений повышения их проходимости в условиях неосушенной торфяной залежи. Однако конструкции современных серийных шагающих болотоходных машин не позволяют в полной мере реализовать эти свойства в указанных условиях. Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что тяговое усилие шагающего движителя увеличивается с увеличением силы сцепления с грунтом его неподвижных опор (неподвижной опоры) и с уменьшением силы сопротивления передвижению переносимой опоры (переносимых опор) [1].

На основании исследований можно перечислить основные способы повышения тяго-во-сцепных свойств шагающей болотоходной машины (табл. 1).

За счет увеличения высоты подъема опор (клиренса) большого эффекта в повышении тягового усилия шагающей болотоходной машины не достичь. Увеличение клиренса приводит в конечном итоге к уменьшению проходимости шагающего движителя на неосушенной торфяной залежи, так как переносимая опора (опоры) перестает (перестают) воспринимать на себя часть веса движителя и его осадка возрастает.

Применение прямолинейных скосов на подошвах опор в их передней и задней части под определенными углами обеспечивает неболь-

Таблица 1. Основные способы повышения тягово-сцепных свойств шагающей болотоходной машины Table 1. The main ways to improve the traction properties of a swamp-walking machine

№ п/п Способ Реализация способа

1 Уменьшение силы сопротивления передвижению переносимой опоры (переносимых опор). Увеличение высоты подъема опор (клиренса). Применение опор со скосами на подошвах в их передней и задней части.

2 Увеличение сцепного веса движителя. Балластировка различными грузами.

3 Увеличение сцепления опор движителя с неосушенной торфяной залежью. Применение пассивных грунтозацепов; рациональный подбор их формы и геометрических параметров. Применение активных грунтозацепов с ручным управлением. Применение активных грунтозацепов с автоматическим управлением.

шое снижение силы сопротивления грунта передвижению опор и повышение тягово-сцеп-ных свойств шагающего болотохода.

Балластировка движителя чугунными или железобетонными грузами, жидкостью с низкой температурой замерзания и другими грузами имеет свои отрицательные стороны. При переходе с больших тяговых усилий на малые и с низких скоростей на повышенные балласт способствует увеличению потерь на передвижение и снижению к.п.д. движителя.

Кроме того, с увеличением сцепного веса увеличивается осадка движителя, которая приводит к увеличению сопротивления передвижению опор и снижению тягово-сцепных свойств и проходимости шагающего движителя.

Более рациональным путем повышения тя-гово-сцепных свойств шагающего болотохода на неосушенной торфяной залежи является применение пассивных и особенно активных грунтозацепов.

Для увеличения силы сцепления шагающих опор с грунтом специалистами кафедры «Торфяные машины и комплексы» (ТМК) Калининского политехнического института (КПИ) были разработаны две конструкции пассивных грунтозацепов, которые имели относительно небольшие размеры по высоте.

Одна из таких конструкций была установлена на подошвах опор шагающего болотохода БШ-1 конструкции КПИ (рис. 1).

Характерной ее особенностью является то, что высота грунтозацепов выполнена увеличивающейся в направлении ее носовой части [2]. Работа таких пассивных грунтозацепов

^^^ — %

WSziim

''V4J ^-'VJ ^ -•''-' 'v^ ^—"777-ЛУ /»

Рис. 1. Схема установки поперечных грунтозацепов переменной высоты на подошвах опор шагающего болотохода БШ-1 [2]

Fig. 1. Scheme of installation of transverse grapplers of variable height on the soles of the supports of the swamp walker SW-1 [2]

переменной высоты заключается в следующем. При опускании шагающей опоры более высокие передние грунтозацепы полностью входят в податливый грунт и удерживают ее от буксования, обеспечивая болотоходу повышенную тяговую нагрузку. При переносе опоры преимущественно приподнимается ее передняя часть с высокими грунтозаце-пами, а задние грунтозацепы малой высоты не «пропахивают» по поверхности грунта и практически не оказывают сопротивления передвижению.

Другая конструкция пассивных грунтоза-цепов выполнена подпружиненной. Грунтозацепы такой конструкции были установлены на передней торцевой части опор шагающего болотного тягача конструкции КПИ (рис. 2).

Испытания грунтозацепов показали, что они заглубляются в грунт на величину, обратно пропорциональную его прочности, что повышает тягово-сцепные свойства движителя и с экологической точки зрения является рациональным [3].

При передвижении по твердому грунту пружина грунтозацепа уменьшит динамическую нагрузку на опору при ее опускании на грунт, что повышает плавность хода.

Тяговые усилия, развиваемые шагающими болотоходными машинами, подошвы опор которых оснащены пассивными грунтоза-цепами, ограничены небольшой их высотой, которая, в свою очередь, ограничена высотой подъема шагающих опор и возможностью их беспрепятственного переноса при погружении транспортного средства в вязкий заболочен-

Рос. 2. Фото грунтозацепа правой боковой опоры шагающего болотохода БТ-1 конструкции КПИ

Fig. 2. Photo of the ground hook of the right side support of the swamp walker ST-1 of the Kalinin Polytechnic Institute (KPI) design

ный грунт. Вследствие малой высоты пассивных грунтозацепов тяговое усилие шагающего транспортного средства оказывается недостаточно высоким при передвижении по заболоченным грунтам, что не позволяет из-за повышенного буксования перевозить прицепы, нагруженные грузом большой массы.

Активные грунтозацепы отличаются от пассивных грунтозацепов значительными размерами и являются подвижными. Их функционирование зависит от нормальной работы других устройств, например, управляющих устройств, какими являются силовые цилиндры.

С целью повышения тягового усилия шагающего болотохода и возможности его использования в качестве болотного тягача разработано три варианта активных (управляемых) грунтозацепов, применение которых целесообразно в условиях сильнообводненной торфяной залежи [4-6]. Они имеют значительную высоту и площадь.

Работа активных грунтозацепов заключается в следующем. При поочередном погружении опор в вязкий грунт в него поочередно опускают и грунтозацепы на необходимую величину, обеспечивающую достаточное сцепление. При подъеме опор вместе с ними приподнимают грунтозацепы, чтобы они не создавали «бульдозерного эффекта» при их передвижении совместно с опорами.

Один из таких активных грунтозацепов с ручным управлением применен в конструкции шагающего болотного тягача БТ-1 (рис. 3) [5].

Его грунтозацеп смонтирован в передней части средней опоры. Его называют внут-

Рис. 3. Фото активного грунтозацепа с ручным управлением, установленного на средней опоре шагающего болотного тягача БТ-1 конструкции КПИ

Fig. 3. Photo of an active manually operated ground trailer mounted on the middle support of a walking swamp tractor ST-1 of the KPI design

ренним грунтозацепом, который опускают и поднимают на каждом шаге средней опоры с помощью пары гидроцилиндров, управление которыми производится рычагами гидрораспределителя вручную машинистом шагающей машины из ее кабины.

Другой активный грунтозацеп смонтирован в передней части боковых опор шагающего каналокопателя конструкции Тверского политехнического института, изготовленного в 1990 г. заводом опытных машин НПО «Рад-ченкоторф» Тверской области по заказу РПО «Латвмелиорация» (рис. 4) [6].

Такой грунтозацеп называют внешним. Его опускают и поднимают на каждом шаге боковых опор с помощью пары гидроцилиндров, управляемых золотниками гидрораспределителя. Аналогично конструкции внутреннего грунтозацепа шагающего болотного тягача БТ-1 управление внешним грунтозацепом шагающего каналокопателя также производится машинистом из кабины вручную.

Успешные испытания внутреннего и внешнего активных грунтозацепов на шагающем

болотоходе БТ-1 и на шагающем каналокопате-ле позволили взять эти конструкции за основу для дальнейшей разработки с целью применения на всех последующих моделях машин, включая серийные образцы БШМ и БШМ-1 (рис. 5, 6) [7, 8].

Рис. 4. Фото шагающего каналокопателя конструкции ТПИ с активным внешним грунтозацепом с ручным управлением

Fig. 4. Photo of a walking channel digger of the TPI design with an active external ground hook with manual control

Рис. 5. Фото шагающего болотохода БШМ с двумя активными грунтозацепами с ручным управлением Fig. 5. Photo of swamp walker SWM with two active hand-operated ground hooks

Рис. 6. Фото шагающего болотохода БШМ-1 с двумя активными грунтозацепами с ручным управлением Fig. 6. Photo of a walking swamp walker SWM-1 with two active hand-operated ground hooks

На каждом современном серийном шагающем болотоходе БШМ и БШМ-1 установлено по два грунтозацепа, внутренний и внешний. Они выполнены в виде лопаток и соединены с приводами их подъема и опускания. Внутренний грунтозацеп расположен внутри внешнего. Внешний грунтозацеп выполнен в виде П-об-разной балки, каждая ветвь которой имеет длину не менее шага опор и шарнирно прикреплена своим концом к боковой опоре.

Одним из неудобств использования серийный образцов шагающих болотоходов БШМ и БШМ-1 является сложность и утомительность ручного управления их внешним и внутренним грунтозацепами в соответствии с гидравлической схемой. Так, в процессе движения шагающей машины машинисту необходимо кроме управления педалью сцепления, рычагом переключения скоростей и другими органами, дополнительно вручную посредством двух рычагов управлять одновременно двумя золотниками гидрораспределителя, один из которых, например, левый, предназначен для управления внутренним грунтозацепом, а правый - для управления внешним грунто-зацепом.

При этом машинист должен внимательно следить за положениями грунтозацепов и визуально подбирать моменты для ручного переключения золотников гидрораспределителя.

Также для шагающих болотоходов характерно несвоевременное опускание грунтоза-цепов в грунт (раннее или запоздалое опускание) и несвоевременный их подъем из грунта (ранний или запоздалый подъем) вследствие бесконтрольного ручного управления их силовыми приводами и субъективной оценки машинистом момента времени, при котором необходимо производить управление грунтозацепами в условиях недостаточной обзорности элементов управления, а также из-за отсутствия регулировки скорости движения штоков гидроцилиндров, управляемых грун-тозацепами.

Из-за отсутствия регулировки скорости движения штоков силовых цилиндров происходит рассогласование времени, которое требуется для подъема и опускания грунтозацепов со временем, за которое происходит подъем и опускание шагающих опор. Время подъема и опускания опор определяется скоростью поступательного движения шагающего болотохода, а время подъема и опускания грунтозацепов - скоростью движения штоков

гидроцилиндров, которая зависит от их размеров и производительности гидронасоса.

Несвоевременность управления активными грунтозацепами обусловлена также отсутствием критерия, которым необходимо руководствоваться машинисту с целью определения оптимальных моментов для своевременного переключения золотников управления силовыми цилиндрами подъема и опускания грун-тозацепов.

При запоздалом подъеме грунтозацепа и при раннем его опускании происходит пропахивание им грунта («бульдозерный эффект»), что приводит к увеличению силы сопротивления передвижению опоры и снижение тягово-сцепных свойств шагающего болотохода.

При раннем подъеме грунтозацепа он перестает удерживать опору относительно грунта, и она начинает пробуксовывать. Тоже происходит и при запоздалом опускании грунтозацепа. Опора не успевает надежно заякориться в грунте, в результате чего происходит ее пробуксовывание, которое приводит к снижению поступательной скорости движения шагающей машины, а также к снижению ее тягово-сцепных свойств.

Таким образом, несвоевременный подъем или опускание грунтозацепов приводит к снижению эффективности их работы и снижению тягово-сцепных свойств шагающей машины. А поскольку тягово-сцепные свойства шагающего болотохода определяют его проходимость, то в результате их снижения также снижается и проходимость машины.

Авторами проведены исследования процесса передвижения опор шагающей болотоходной машины, в том числе боковых опор с установленным на них активным внешним грунтозацепом и средней опоры с установленным на ней активным внутренним грунтозацепом.

На основании выполненных исследований обоснованы оптимальные моменты включения и выключения активных грунтозацепов, то есть оптимальные моменты начала их опускания на грунт и начала их подъема из грунта. При этом был сделан вывод о необходимости создания устройства для автоматического управления грунтозацепами с целью повышения эффективности их использования [9].

В результате дальнейших исследований в настоящее время были разработаны два устройства (два варианта) для автоматического управления грунтозацепами, установленными на шагающем болотном тягаче [10].

Для того чтобы понять работу устройств для автоматического управления грунтозаце-пами, рассмотрим сначала устройство самого шагающего болотного тягача.

Шагающий болотный тягач содержит корпус 1, подвижно соединенный со средней опорой 2 и боковыми опорами, правой 3 и левой 4 (рис. 7, 8). Средняя опора 2 имеет форму удлиненного шестиугольника, а боковые опоры 3, 4 - форму удлиненных прямоугольников (рис. 7). Опоры 2-4 установлены параллельно друг другу и выполнены в виде понтонов, причем средняя опора 2 смещена на 180° относительно боковых опор 3 и 4.

Носовые части боковых опор 3, 4 соединены между собой установленным в шарнирах 5 внешним грунтозацепом 6, связанным с парой гидроцилиндров 7 (рис. 7, 8). Внешний грунто-зацеп 6 имеет П-образную форму (рис. 7). Его средняя часть выполнена в виде лопатки и вынесена вперед относительно носовых торцов боковых опор 3 и 4, причем длина этого выноса должна быть не менее длины шага опор.

Перед торцом носовой части средней опоры 2 установлен подвижный в вертикальном направлении внутренний грунтозацеп 8 (рис. 8), соединенный через шарнирные звенья 9 с парой гидроцилиндров 10.

Рис. 7. Шагающий болотный тягач, вид сверху (кабина не показана) Fig. 7. Walking swamp tractor, top view (cab not shown)

Рис. 8. Шагающий болотный тягач, вид сбоку (левая опора не показана) Fig. 8. Walking swamp tractor, side view (left support is not shown)

Носовые части каждой опоры 2-4 снабжены параллельно установленными в продольном направлении передними направляющими овальной формы, причем на правой 3 и левой 4 опорах установлено по одной передней направляющей, соответственно 11 и 12, а на средней опоре 2 - две передние направляющие, правая 13 и левая 14 (рис. 7).

Каждая передняя направляющая 11-14 имеет длину а и состоит из четырех частей: из двух прямых параллельных ручьев, верхнего и нижнего длиной а - 2R, отстоящих друг от друга по высоте на расстоянии 2R, и жестко соединенных с ними передним и задним ручьями, выполненными в виде полуколец радиусом R (рис. 7, 8).

В каждую переднюю направляющую 11-14 помещено по одному переднему катку 15-18, оснащенных приводом их перемещения. Так, в переднюю направляющую 11 правой опоры 3 помещен передний каток 15, в переднюю направляющую 12 левой опоры 4 помещен передний каток 16, в правую переднюю направля-

ющую 13 средней опоры 2 помещен передний каток 17, а в левую переднюю направляющую 14 средней опоры 2 помещен передний каток 18 (рис. 7). При этом передние катки 15 и 17 смонтированы на концах правого приводного вала 19, который поперечно установлен на корпусе 1 в двух подшипниковых опорах, правой 20 и левой 21 (рис. 7, 9).

Передние катки 16 и 18 смонтированы на концах левого приводного вала 22, который установлен на корпусе 1 в двух других подшипниковых опорах, правой 23 и левой 24, соосно правому приводному валу 19 (рис. 7).

На правый приводной вал 19 посажены цевочные звездочки 25 и 26 (рис. 9, 10), а на левый приводной вал 22 - цевочные звездочки 27 и 28 (рис. 7).

Цевочные звездочки 25 и 26 входят в зацепление с цевками 29 и 30, установленными в один ряд посередине передних направляющих 11 и 13 (рис. 7, 9), а цевочные звездочки 27 и 28 входят в зацепление с цевками 31 и 32, установленными в один ряд посереди-

А-АО

43 21 52 29

48 26 11 1

Рис. 9. Разрез по А - А на рис. 7 (поперечный разрез по правой передней направляющей средней опоры и по передней направляющей правой опоры)

Fig. 9. Section along A - A in Fig. 7 (cross section along the right front guide of the middle support and along the front guide of the right support)

Рис. 10. Вид Б на рис. 7 (вид на правую переднюю направляющую средней опоры и на переднюю направляющую боковой опоры)

Fig. 10. View B in Fig. 7 (view of the right front guide of the middle support and the front guide side supports)

не передних направляющих 14 и 12 (рис. 7). Правая и левая опоры 3, 4 в хвостовой части жестко соединены между собой поперечно расположенной балкой 33, установленной над палубой средней опоры 2 (рис. 7). Хвостовые части каждой из опор 2-4 со стороны палубы оснащены параллельно расположенными в продольном направлении прямолинейными задними направляющими 34-37, причем на правой и левой опорах 3 и 4 установлено по одной задней направляющей 34 и 35, а на средней опоре 2 установлены две задние направляющие, правая 36 и левая 37. Каждая задняя направляющая 34-37 состоит из двух продольных балок, верхней и нижней, жестко соединенных между собой (рис. 7). На каждую заднюю направляющую 34-37 оперт корпус 1 посредством одного из задних катков 38-41, в нее помещенного. Каждый задний каток 38-41 установлен в подшипниках на оси, закрепленной в щеках каждого кронштейна 42-45 П-об-

разной формы, который своей средней частью жестко прикреплен к корпусу 1, а между его щек пропущена каждая верхняя балка каждой задней направляющей 34-37 (рис. 7, 11). При длине каждой передней направляющей 11-14, равной а и равной длине хода каждого заднего катка 38-41 при его перемещении по каждой задней направляющей 34-37, длина последней должна быть равна сумме а + d + 2б, где d - диаметр реборды заднего катка, 5 - зазор между ребордой заднего катка в его крайнем переднем или крайнем заднем положениях и соответствующим краем задней направляющей 34-37 (рис. 7, 12).

На правой передней направляющей 13 в продольной вертикальной плоскости симметрично ее центру установлены две лыжи 46 (рис. 9) и 47 (рис. 10). Лыжа 46 установлена в верхней передней части направляющей 13 и расположена в виде второй четверти кольца (от угла п/2 до угла п), правый край рабочего

В -В (дари ант 1)

12

И

Рис. 11. Сечение по В - В на рис. 7, вариант 1 (поперечный разрез по правой задней направляющей средней опоры и по задней направляющей правой опоры)

Fig. 11. Cross-section along the B - B in Fig. 7, option 1 (cross-section along the right rear guide of the middle support and along the rear guide of the right support)

Рис. 12. Разрез по Г - Г на рис. 11, вариант 1 (разрез по кронштейнам крепления задних катков, помещенных в правую заднюю направляющую средней опоры и в заднюю направляющую правой опоры)

Fig. 12. Г - Г section in Fig. 11, option 1 (cut along the mounting brackets of the rear rollers placed in the right rear guide of the middle support and in the rear guide of the right support)

участка которой ограничен вертикальной линией, проходящей через стык переднего ручья направляющей 13 с ее верхним и нижним ручьями. Лыжа 47 установлена в нижней задней части направляющей 13 и расположена в виде четвертой четверти кольца (от угла 3п/2 до угла 2п), левый край рабочего участка которой ограничен вертикальной линией, проходящей через стык заднего ручья направляющей 13 с ее верхним и нижним ручьями (рис. 10). Каждая лыжа 46, 47 выполнена из листовой стали в виде четверти плоского кольца со средним радиусом R и загнутыми концами (с заходной частью) и установлена на жестко прикрепленном к направляющей 13 основании, копирующем по форме лыжу 46 и лыжу 47, с возможностью перемещения вдоль него в пазах его крепежных отверстий. К левой подшипниковой опоре 21 правого приводного вала 19 параллельно его оси и на одной с ним вертикали с помощью Г-образного кронштейна прикреплен расположенный над цевочной звездочкой 26 концевой выключатель 48, повернутый своим кулачком к взаимодействующей с ним лыже 46 (рис. 11).

Симметрично концевому выключателю 48 относительно оси приводного вала к левой подшипниковой опоре 21 идентично при-

креплен под цевочной звездочкой 26 концевой выключатель 49, взаимодействующий с лыжей 47. Концевые выключатели 48, 49 установлены с возможностью перемещения вдоль своей оси в пазах крепежных отверстий Г-об-разных кронштейнов. На передней направляющей 11 правой опоры 3 параллельно лыжам 47 и 48 идентично им установлены лыжи 50 и 51 (рис. 12).

Напротив концевых выключателей 48 и 49 идентично им к правой подшипниковой опоре 20 сверху прикреплен концевой выключатель 52, взаимодействующий с лыжей 50, а снизу прикреплен концевой выключатель 53, взаимодействующий с лыжей 51 (рис. 9, 10).

Концевые выключатели 48 и 49 (рис. 9, 10) предназначены для автоматического переключения левого золотника 54 с электромагнитным управлением (рис. 13), от двух насосов управляющего внутренним грунтозацепом 8 (рис. 8), а концевые выключатели 52 и 53 (рис. 9) - для автоматического переключения правого золотника 55 с электромагнитным управлением (рис. 14), управляющего внешним грунтозацепом 6 (рис. 7, 8). Золотники 54 и 55 помещены в один корпус двухзолотникового гидрораспределителя, который установлен в кабине шагающего болотного тягача. Каждый

58 59

58 59

\

57

Ф"

60

ГО

А В

54 Л В А В

йот® ййпш»

Рис. 13. Гидравлическая схема управления гидроцилиндрами грунтозацепов от одного насоса

Fig. 13. Hydraulic control scheme of hydraulic cylinders of ground hooks from one pump

Рис. 14. Гидравлическая схема управления гидроцилиндрами грунтозацепов

Fig. 14. Hydraulic control scheme of hydraulic cylinders of ground hooks

золотник 54 и 55 имеет три позиции: левую, правую и среднюю (нейтральную). Золотники 54 и 55 соединены с гидроцилиндрами 7 и 10 с помощью трубопроводов по однонасос-ной гидравлической схеме, включающей в себя гидронасос 56, приводимый во вращение от силовой установки (рис. 13).

Между левым золотником 54 и левой парой силовых цилиндров 10 как со стороны их поршневых полостей, так и со стороны што-ковых полостей установлены левый и правый регуляторы потока 57 и 58, в корпус каждого из которых встроен обратный клапан. Между правым золотником 55 и правой парой гидроцилиндров 7 со стороны их поршневых и што-ковых полостей установлены левый и правый регуляторы потока 59 и 60, в корпус каждого из которых также встроен обратный клапан (рис. 13).

Регуляторы потока 59 и 60 предназначены для регулирования скорости движения штоков гидроцилиндров 7, 10 на их выходе независимо от направления потока рабочей жидкости,

80 71 70

Рис. 15. Электрическая схема управления золотниками гидрораспределителя, вариант 1

Fig. 15. Electrical control diagram of the valve valves, option 1

которая не должна быть меньше величины 2УЬ/пЯ при длине хода каждого штока Ь и скорости движения шагающего болотного тягача V В сливной линии установлен фильтр 61. В состав гидросхемы входит гидробак 62 и предохранительный (переливной) клапан 63, установленный параллельно гидронасосу 56.

В силовой установке шагающего болотного тягача имеется два гидронасоса, один из которых не задействован. Предпочтительно подсоединение золотников 54 и 55 управления внешним и внутренним грунтозацепами к двух парам гидроцилиндров 7 и 10 по двух-насосной гидравлической схеме, включающей в себя два гидронасоса, левый 64 и правый 65, приводимые во вращение от одной силовой установки (рис. 14).

Двухнасосная схема в отличие от схемы с одним насосом дополнительно включает в себя два фильтра, левый 66 и правый 67, вместо одного фильтра 61, а также два предохранительных клапана, левый 68 и правый 69, вместо одного предохранительного клапана 63.

Рис. 16. Сечение по В - В на рис. 7, вариант 2 Fig. 16. Cross-section on B - B in Fig. 7, option 2

Концевые выключатели 48, 49, 52, 53 входят в состав электрической схемы, которая подключена к бортовой сети постоянного тока напряжением 24 В (рис. 15).

Электрическая схема состоит из последовательно подсоединенных к источнику питания предохранителя 70 и двухпозиционного переключателя 71, а также параллельно соединенных с источником питания четырех ветвей цепи, каждая из которых включает в себя последовательно соединенные между собой один из концевых выключателей 48, 49, 52, 53 с одной из электромагнитных катушек 72-75, а также параллельно подсоединенную к каждому концевому выключателю 48, 49, 52, 53 одну из кнопок 76-79.

Концевые выключатели 48, 49, 52 и 53 соединены с электромагнитными катушками 7275 управления золотниками 54, 55 посредством кабелей, проходящих по корпусу 1. Кнопки 7679 и переключатель 71 смонтированы в пульте управления 80, установленном в кабине. Переключатель 71 в выключенном положении ограничивает возможность подачи напряжения на катушки 72-75 управления золотниками 54, 55 при срабатывании концевых выключателей 48, 49, 52, 53 или при нажатии кнопок 76-79.

В соответствии с конструкцией шагающего болотного тягача по второму варианту вместо лыж 46, 47, 50, 51 и концевых выключателей 48, 49, 52 и 53 на щеках одного из кронштейнов его корпуса 1, например, кронштейна 44, установлены своими кулачками навстречу друг другу и с возможностью перемещения вдоль своей оси в пазах крепежных отверстий два концевых выключателя управления левым золотником 54, левый концевой выключатель 81 и правый концевой выключатель 82. А на щеках кронштейна 42 установлены идентично первым левый 83 и правый 84 концевые выключатели управления правым золотником 55 (рис. 16).

Причем на боковых поверхностях верхней балки задней направляющей 36 на уровне концевых выключателей 81, 82 установлены с возможностью перемещения вдоль нее в пазах крепежных отверстий две лыжи, левая 85 и правая 86, каждая из которых имеет длину К (рис. 17). Они установлены на расстоянии а - 2К друг от друга и на расстоянии а/2 - К от середины задней направляющей 36. Левая лыжа 85 установлена на задней направляющей 36 впереди правой лыжи 86 и контактирует с левым концевым выключателем 81, а пра-

Рис. 17. Разрез по Д - Д на рис. 16 Fig. 17. Д - Д section in Fig. 16

Рис. 18. Электрическая схема управления золотниками гидрораспределителя, вариант 2

Fig. 18. Electrical control diagram of the valve valves, option 2

вая лыжа 86 контактирует с правым концевым выключателем 82. А на боковых поверхностях верхней балки задней направляющей 34 на уровне левого 83 и правого 84 концевых выключателей установлены параллельно лыжам 85, 86 и идентично им две такие же лыжи, левая 87 и правая 88. Левая лыжа 87 контактирует с левым концевым выключателем 83, а правая лыжа 88 контактирует с правым концевым выключателем 84 (рис. 17).

По второму варианту конструкции золотниками 54, 55 управляют концевые выключатели 81-84, входящие в состав электрической схемы, которая подключена к бортовой сети постоянного тока напряжением 24 В (рис. 19). Она состоит из последовательно подсоединенных к источнику питания предохранителя 70 и двухпозиционного переключателя 71, а также параллельно соединенных с источником питания четырех ветвей электрической цепи. Каждая ветвь включает в себя последовательно соединенные между собой один из концевых выключателей 81-84 с одним из реле времени 89-92 и с одной из электромагнитных катушек 72-75, а также одну из кнопок 76-79, параллельно подсоединенную к каждой цепи управления каждой электромагнитной катушкой 72-75. Так же, как и при первом варианте конструкции, переключатель 71 в выключенном положении ограничивает возможность подачи напряжения на катушки 72-75 управления золотниками 54, 55 при срабатывании концевых выключателей 81 84 или при нажатии кнопок 76-79.

Перед началом движения шагающего болотного тягача и началом работы грунтозаце-пов 6, 8 из-за неточности сборки корректируют положение лыж 46, 47, 50 и 51 и концевых выключателей 48, 49, 52 и 53 по первому варианту конструкции, а также лыж 85-88 и концевых выключателей 81-84 по второму варианту конструкции, передвигая их в пазах своих крепежных отверстий в нужное положение. Также регуляторами потока 57-60 устанавливают необходимую скорость движения штоков гидроцилиндров 7, 10.

Работа грунтозацепов 6 и 8 шагающего болотного тягача в автоматическом режиме происходит в процессе его передвижения передним ходом следующим образом.

Включают в работу силовую установку шагающего болотного тягача при выключенной скорости (на холостом ходу). При этом начинают работать его гидравлическая и электричес-

кая системы: вращаются генератор, вырабатывающий электрический ток, и гидронасос 56 при однонасосной гидросхеме (рис. 13) или два гидронасоса 64, 65 при двухнасосной гидросхеме (рис. 14). Гидронасос 56 или два гидронасоса 64, 65 создают давление рабочей жидкости в гидравлической системе. При отсутствии управляющего сигнала во время вращения гидронасоса 56 золотники 54, 55 находятся в среднем положении. Рабочая жидкость движется от гидронасоса 56 к золотникам 54, 55 по напорным линиям «Р», но возвращается на слив в гидробак 62 по сливным линиям «Т» через фильтр 61. При возрастании давления в напорной линии рабочая жидкость направляется на слив в гидробак 62 через открывающийся предохранительный клапан 63 (рис. 13). При отсутствии управляющего сигнала во время вращения гидронасосов 64, 65 золотники 54, 55 также находятся в среднем положении. Рабочая жидкость движется от гидронасосов 64, 65 к золотникам 54, 55 по напорным линиям «Р», но возвращается на слив в гидробак 62 по сливным линиям «Т» через фильтры 66 и 67. При возрастании давления в напорной линии рабочая жидкость направляется на слив в гид-робак 62 через открывающиеся предохранительные клапаны 68, 69 (рис. 14).

Управление внутренним грунтозацепом 8 при переключении левого золотника 54 происходит следующим образом. Когда левый золотник 54 с помощью электромагнита, получившего соответствующий сигнал, переключается в положение «вправо», рабочая жидкость по линии «РА» движется в прямом направлении без регулировки через обратный клапан левого регулятора потока 57 к гидроцилиндрам 10 в их поршневую полость. Рабочая жидкость возвращается из их штоковой полости по сливной линии «ВТ» через правый регулятор потока 58 на слив в гидробак 62. Происходит выдвижение штоков силовых гидроцилиндров 10, поворот шарнирных звеньев 9 против часовой стрелки и опускание внутреннего грунтозацепа 8 в его крайнее нижнее положение, при этом правый регулятор потока 58, установленный на выходе рабочей жидкости из гидроцилиндров 10, обеспечивает регулировку потока рабочей жидкости и скорости движения их штоков. Когда левый золотник 54 с помощью электромагнита, получившего соответствующий сигнал, переключается в положение «влево», рабочая жидкость по линии «РВ» через обратный клапан правого регуля-

тора потока 58 движется без регулировки к силовым гидроцилиндрам 10 в их штоковую полость. Рабочая жидкость возвращается из их поршневой полости по сливной линии «АТ» через левый регулятор потока 57 на слив в гидробак 62. Происходит задвижение штоков гидроцилиндров 10, поворот шарнирных звеньев 9 по часовой стрелке и подъем внутреннего грунтозацепа 8 в его крайнее верхнее положение, при этом левый регулятор потока 57, установленный на выходе рабочей жидкости из силовых гидроцилиндров 10, обеспечивает регулировку потока рабочей жидкости и скорости движения их штоков. При отсутствии управляющего сигнала центрирующие пружины возвращают золотник 54 в среднее положение.

Управление внешним грунтозацепом 6 при переключении правого золотника происходит аналогичным образом. Когда правый золотник 55 с помощью электромагнита, получившего соответствующий сигнал, переключается в положение «вправо», жидкость по линии «РА» движется в прямом направлении без регулировки через обратный клапан левого регулятора потока 59 к гидроцилиндрам 7 управления внешним грунтозацепом 6 в их поршневую полость. Рабочая жидкость возвращается из их штоковой полости по сливной линии «ВТ» через правый регулятор потока 60 на слив в гидробак 62. При выдвижении штоков пары гидроцилиндров 7 происходит поворот внешнего грунтозацепа 6 относительно осей шарниров 5 против часовой стрелки и его опускание в крайнее нижнее положение, при этом правый регулятор потока 60, установленный на выходе жидкости из гидроцилиндров 7, обеспечивает регулировку потока жидкости и скорости движения их штоков. Когда правый золотник 55 с помощью электромагнита, получившего соответствующий сигнал, переключается в положение «влево», рабочая жидкость движется по линии «РВ» через обратный клапан правого регулятора потока 60 без регулировки к гидроцилиндрам 7 в их штоковую полость. Рабочая жидкость возвращается из их поршневой полости по сливной линии «АТ» через левый регулятор потока 59 на слив в гидробак 62 через фильтр 61.

При задвижении штоков пары гидроцилиндров 7 происходит поворот внешнего грунто-зацепа 6 относительно осей шарниров 5 по часовой стрелке и его подъем в крайнее верхнее положение, при этом регулятор потока 59, установленный на выходе рабочей жидкости из

гидроцилиндров 7, обеспечивает регулировку потока жидкости и скорости движения их штоков. При отсутствии управляющего сигнала центрирующие пружины возвращают золотник 55 в среднее положение.

Перед началом движения, когда оба грунто-зацепа 6 и 8 находятся, например, в поднятом положении, опоры 2-4 с помощью привода от силовой установки переводят в среднее положении, при котором передние катки 15-18 корпуса 1 располагаются примерно посередине передних направляющих 11-14, а задние катки 38-41 корпуса 1 посередине задних направляющих 34-37. В среднем положении средняя опора 2 стоит на опорной поверхности грунта, а боковые опоры 3, 4 подняты (рис. 19а), либо наоборот, боковые опоры 3, 4 опираются на грунт, а средняя опора 2 находится в поднятом положении. При одинаковой длине опор 2-4 машинист визуально определяет среднее положение по передним торцам

50 46 11 48 50

Рис. 19. Схема взаимодействия концевых выключателей с лыжами в работе в различных положениях, вариант 1

Fig. 19. Scheme of interaction of limit switches with skis in operation in various positions, option 1

боковых опор 3, 4, которые выстраиваются примерно в одну линию с передним торцом средней опоры 2, либо по задним торцам боковых опор 3, 4, которые выстраиваются в одну линию с задним торцом средней опоры 2.

В этом положении концевые выключатели 48, 49, 52 и 53 не контактируют с лыжами 46, 47, 50 и 51 и находятся в выключенном (разомкнутом) положении. Электрические сигналы от концевых выключателей 48, 49, 52 и 53 на электромагнитные катушки 72-75 золотников 54, 55 не поступают (рис. 15). Центрирующие пружины удерживают золотники 54, 55 в среднем положении, а гидроцилиндры 7, 10 удерживают грунтозацепы 6, 8 в неподвижном состоянии. Если средняя опора 2 в среднем положении стоит на опорной поверхности грунта, а боковые опоры 3,4 подняты, то внешний грунтозацеп 6 должен быть поднят, а внутренний 8 опущен. При этом штоки гидроцилиндров 7 должны быть задвинуты, а штоки гидроцилиндров 10 выдвинуты. Если средняя опора 2 в среднем положении поднята, а боковые опоры 3, 4 опираются на грунт, то, наоборот, внешний грунтозацеп 6 должен быть опущен, а внутренний 8 поднят. При этом штоки гидроцилиндров 7 должны быть выдвинуты, а штоки гидроцилиндров 10 задвинуты.

Перед началом движения на пульте 80 включают переключатель 71, при этом предохранитель 70 защищает кабельные линии от механических повреждений. Ручным нажатием одной из кнопок 76-79 подают напряжение на соответствующую электромагнитную катушку 72-75 управления одним из золотников 54, 55 и переводят один из грунтозаце-пов 6 или 8 в требуемое исходное положение вверх или вниз. Если боковые опоры 3, 4 подняты, а средняя опора 2 опирается на грунт, то нажатием кнопки 78 подают напряжение на правую электромагнитную катушку 74 правого золотника 55, переключая его влево. Тем самым поднимают внешний грунтозацеп 6, а нажатием кнопки 77 подают напряжение на левую электромагнитную катушку 73 левого золотника 54, переключая его вправо, тем самым опускают внутренний грунтозацеп 8 (заглубляют в грунт). Если боковые опоры 3, 4 опираются на грунт, а средняя опора 2 поднята, то нажатием кнопки 79 подают напряжение на левую электромагнитную катушку 75 правого золотника 55, переключая его вправо. Тем самым опускают внешний грунтозацеп 6, а нажатием кнопки 76 подают напряжение на

правую электромагнитную катушку 72 левого золотника 54, переключая его влево, тем самым поднимают внутренний грунтозацеп 8. После перевода грунтозацепов 6, 8 в требуемое исходное положение и снятия усилия с кнопок 76-79, последние отключаются и размыкают свои цепи.

Движение шагающего болотного тягача происходит в результате вращения его приводных валов 19 и 22 от силовой установки. При вращении валов 19, 21 вращаются установленные на них цевочные звездочки 25, 28, которые за счет зубчатого зацепления с цевками 29-32 опор 2-4 перекатываются по стоящей на грунте опоре 2 или по неподвижным опорам 3, 4, перемещая при этом корпус 1. В то же время цевочные звездочки 25, 28 за счет зубчатого зацепления с цевками 29-32 опор 2-4 своими зубьями передвигают относительно корпуса 1 переносимые опоры 3, 4 или переносимую опору 2. Поскольку привод на среднюю опору 2 смещен на 180° по отношению к приводу на боковые опоры 3, 4, то при вращении валов 19, 21 и работе цевочного зацепления происходит поочередное движение средней опоры 2 и боковых опор 3, 4. При этом корпус 1 на своих передних катках 15-18 и задних катках 38-41 движется как по рельсам по передним направляющим 11-14 и задним направляющим 34-37 поочередно подстилаемых под ним опор 2-4. При движении средней опоры 2 вместе с ней движется внутренний грунтозацеп 8, а при движении боковых опор 3, 4 вместе с ними движется внешний грунтозацеп 6 и балка 33.

При движении шагающего болотного тягача происходит работа концевых выключателей 48, 49, 52 и 53 в автоматическом режиме. При этом включенный переключатель 71 обеспечивает подачу напряжения на электромагнитные катушки 72-75 управления золотниками 54, 55. Подача напряжения на одну из электромагнитных катушек 72-75 происходит при срабатывании последовательно соединенного с ней соответствующего концевого выключателя 48, 49, 52, 53, который включается автоматически при наезде на него соответствующей лыжей 46, 47, 50, 51 в процессе работы привода.

Рассмотрим характерные положения опор 2-4 шагающего болотного тягача в процессе его движения, соответствующие полному циклу его движения (рис. 19), а также положения передних катков 15-18 на передних

направляющих 11-14 в указанных положениях и работу грунтозацепов 6, 8 в автоматическом режиме.

Предположим, что шагающий болотный тягач начал свое движение из среднего положения при опущенной средней опоре 2, поднятых боковых опорах 3, 4, поднятом внешнем грунтозацепе 6 и опущенном в грунт на глубину h внутреннем грунтозацепе 8 (рис. 7, 19а). Из среднего положения шагающий болотный тягач переехал вперед в такое положение, при котором центры передних катков 17, 18 доехали до переднего края верхних ручьев передних направляющих 13, 14 неподвижной средней опоры 2, а передние направляющие 11, 12 боковых опор 3, 4 проехали по передним каткам 15, 16 своими нижними ручьями до их заднего края (рис. 19б). Такое положение соответствует началу опускания на грунт боковых опор 3, 4, началу опускания внешнего грунто-зацепа 6, а также началу подъема внутреннего грунтозацепа 8. В рассматриваемом положении лыжа 46 вступает в контакт с концевым выключателем 48, нажимает на него и включает его. Одновременно с этим лыжа 51 вступает в контакт с концевым выключателем 53 и также включает его (рис. 19б). В свою очередь, от концевого выключателя 48 поступает электрический сигнал правой электромагнитной катушке 72 левого золотника 54 (рис. 15). Электромагнит правой электромагнитной катушки 72 переключает (толкает) левый золотник 54 влево, при этом происходит задвижение штоков силовых цилиндров 10 и начинается своевременный подъем внутреннего грунто-зацепа 8. В это же самое время от концевого выключателя 53 поступает электрический сигнал на левую электромагнитную катушку 75 правого золотника 55. Электромагнит левой электромагнитной катушки 75 переключает правый золотник 55 вправо, при этом происходит выдвижение штоков силовых цилиндров 7 и начинается своевременное опускание внешнего грунтозацепа 6.

При дальнейшем движении шагающего болотного тягача центры передних катков 15, 16 из предыдущего положения перемещаются на середину задних ручьев передних направляющих 11, 12, а центры передних катков 17, 18 перемещаются на середину передних ручьев передних направляющих 13, 14 (рис. 19в). Такое положение соответствует завершению опускания на грунт боковых опор 3, 4. При этом происходит завершение опускания внешнего грун-

тозацепа 6 и завершение подъема внутреннего грунтозацепа 8. В рассматриваемом положении лыжа 46 выходит из контакта с концевым выключателем 48 и выключает его, а лыжа 51 выходит из контакта с концевым выключателем 53 и также выключает его. В свою очередь, подача электрического сигнала правой электромагнитной катушке 72 левого золотника 54 от концевого выключателя 48 прекращается. Также прекращается подача электрического сигнала левой электромагнитной катушке 75 правого золотника 55 от концевого выключателя 53. При отсутствии электрических сигналов и управляющих усилий центрирующие пружины переключают оба золотника 54, 55 в среднее положение. При этом прекращается задвижение штоков силовых цилиндров 10 и своевременно прекращается подъем внутреннего грунтозацепа 8. Также прекращается выдвижение штоков гидроцилиндров 7 и своевременно прекращается опускание внешнего грунтозацепа 6. Регуляторы потока 57-60 обеспечивают на выходе гидроцилиндров 7, 10 необходимую скорость движения их штоков (не менее при которой за время нахождения концевых выключателей 48, 53 в контакте с лыжами 46, 51 при заданной скорости движения шагающего болотного тягача V полностью поднимается внутренний грунто-зацеп 8 за время подъема средней опоры 2 и полностью опускается внешний грунтозацеп 6 за время опускания боковых опор 3, 4.

При последующем движении шагающего болотного тягача его опоры 3, 4 меняются местами с опорой 2. Средняя опора 2 поднимается относительно грунта и перемещается вперед, а полностью поднятый грунтозацеп 8 при движении не касается грунта и не создает «бульдозерный эффект». Правая опора 3, а также жестко соединенная с ней левая опора 4 стоят неподвижно на поверхности грунта с полностью опущенным грунтозацепом 6, который надежно удерживает шагающий болотный тягач от пробуксовки. В процессе движения средняя опора 2 и поднятый внутренний грунтозацеп 8 перемещаются вперед на передних 17, 18 и задних 40, 41 катках, а корпус 1 перемещается вперед по боковым опорам 3, 4 на передних катках 15, 16 и задних катках 38, 39.

При дальнейшем движении центры передних катков 17, 18 перемещаются на задний край нижних ручьев передних направляющих 13, 14 средней опоры 2, а центры передних катков 15, 16 перемещаются на передний

край верхних ручьев передних направляющих 11, 12. Такое положение соответствует началу опускания на грунт средней опоры 2, началу опускания внутреннего грунтозацепа 8 и началу подъема внешнего грунтозацепа 6 (рис. 19г). В этом положении лыжа 47 вступает в контакт с концевым выключателем 49 и включает его в работу, а лыжа 50 начинает взаимодействовать с концевым выключателем 52 и тоже включает его в работу. В свою очередь, от концевого выключателя 49 поступает электрический сигнал левой электромагнитной катушке 73 левого золотника 54. Магнит левой электромагнитной катушки 73 переключает левый золотник 54 вправо, при этом начинается выдвижение штоков гидроцилиндров 10, а также начинается своевременное опускание внутреннего грунтозацепа 8. В это же самое время от концевого выключателя 52 поступает электрический сигнал правой электромагнитной катушке 74 правого золотника 55. Электромагнит правой электромагнитной катушки 74 переключает правый золотник 55 влево, при этом начинается задвижение штоков гидроцилиндров 7 и своевременный подъем внешнего грунтозацепа 6.

Рассматриваемое движение шагающего болотного тягача завершается в положении, при котором центры передних катков 17, 18 переместились на середину задних ручьев передних направляющих 13, 14, а центры передних катков 15, 16 - на середины передних ручьев передних направляющих 11, 12, что соответствует завершению опускания на грунт средней опоры 3. В рассматриваемом положении также завершаются опускание на грунт внутреннего грунтозацепа 8 и подъем из грунта внешнего грунтозацепа 6 (рис. 19д). В таком положении лыжа 47 выходит из контакта с концевым выключателем 49 и выключает его из работы, а лыжа 50 выходит из контакта с концевым выключателем 52 и выключает его из работы. При этом подача электрического сигнала левой электромагнитной катушке 73 левого золотника 54 от концевого выключателя 49 прекращается. Также прекращается подача электрического сигнала правой электромагнитной катушке 74 правого золотника 55 от концевого выключателя 52. При отсутствии электрических сигналов и управляющих усилий центрирующие пружины переключают золотники 54, 55 в среднее положение. При этом своевременно прекращается выдвижение штоков силовых цилиндров 10 и опускание внут-

реннего грунтозацепа 8, а также задвижение штоков гидроцилиндров 7 и подъем внешнего грунтозацепа 6. Регуляторы потока 57-60 обеспечивают на выходе гидроцилиндров 7, 10 необходимую скорость движения их штоков (не менее 2VL/пR), при которой за время работы концевых выключателей 49, 52 в контакте с лыжами 47, 50 полностью поднимается внешний грунтозацеп 6 и полностью опускается внутренний грунтозацеп 6.

При дальнейшем передвижении шагающего болотного тягача цикл поочередного перемещения средней 2 и боковых 3, 4 опор и автоматического управления подъемом и опусканием грунтозацепов 6, 8 по первому варианту конструкции повторяется.

Рассмотрим работу грунтозацепов 6, 8 шагающего болотного тягача в автоматическом режиме по второму варианту конструкции при его движении в тех же характерных положениях, которые были рассмотрены выше по первому варианту конструкции.

В среднем (исходном) положении опор 2-4 концевые выключатели 81-84 не контактируют с лыжами 85-88 и находятся в выключенном положении (рис. 17). Концевые выключатели 81-84 не подают электрические сигналы на электромагнитные катушки 72-75 левого и правого золотников 54 и 55 (рис. 19). А золотники 54, 55 удерживаются своими центрирующими пружинами в среднем положении и не направляют поток рабочей жидкости от насоса 56 (при однонасосной гидросхеме) или от насосов 64 и 65 (при двухнасосной гидросхеме) к гидроцилиндрам 7 и 10 (рис. 13, 14). Движение шагающего болотного тягача начинают аналогично тому, как это описано в первом варианте конструкции, при включенном переключателе 71 после перевода грунтозаце-пов 6, 8 в требуемое исходное положение при использовании кнопок 76-79.

При движении шагающего болотного тягача происходит работа грунтозацепов 6, 8 в автоматическом режиме.

При этом включенный переключатель 71 обеспечивает подачу напряжения на электромагнитные катушки 72-75 управления золотниками 54, 55. Подача напряжения на одну из электромагнитных катушек 72-75 происходит при срабатывания последовательно соединенного с ней соответствующего концевого выключателя 81-84, который включается автоматически при наезде на него соответствующей лыжей 85-88 в процессе работы привода.

Предположим, что шагающий болотный тягач начал свое движение из среднего положения (рис. 17) при поднятых боковых опорах 3, 4. Переехав из исходного положения, в положении I задние катки 40 и 41 по задним направляющим 36 и 37 средней опоры 2 проезжают расстояние а/2 - К. Боковые опоры 3 и 4 за это же время проезжают своими задними направляющими 34 и 35 по задним каткам 38 и 39 такое же расстояние а/2 - К (рис. 20а).

В рассматриваемом положении лыжа 85 вступает в контакт с концевым выключателем 81 и включает его. Он подает сигнал правой электромагнитной катушке 72, магнит которой переключает левый золотник 54 влево. При этом начинается подъем внутреннего грунтозацепа 8. В то же время лыжа 88 включает концевой выключатель 84, который подает электрический сигнал левой электромагнитной катушке 75, магнит которой переключает правый золотник 55 вправо. При этом начинается опускание внешнего грунтозацепа 6.

В положении II задние катки 40 и 41 от своего предыдущего места нахождения проезжают

путь К и доезжают до своих крайних передних положений по задним направляющим 36 и 37 средней опоры 2, а задние катки 38 и 39 проезжают тот же путь К и доезжают до своих крайних задних положений по задним направляющим 34, 35 боковых опор 3, 4. Концевой выключатель 81 съезжает с лыжи 85 и выключается, а концевой выключатель 84 съезжает с лыжи 88 и также выключается (рис. 20б). При этом прекращается подача электрических сигналов золотникам 54 и 55 от концевых выключателей 81 и 84, а золотники 54, 55 прекращают подачу рабочей жидкости гидроцилиндрам 7 и 10. Таким образом, своевременно завершается опускание внешнего грунтозацепа 6 и подъем внутреннего грунтозацепа 8, поскольку золотники 54 и 55 под действием центрирующих пружин переключаются в среднее положение. Регуляторы потока 57-60 обеспечивают необходимую скорость движения штоков гидроцилиндров 7 и 10, при которой внешний грунтозацеп 6 полностью опустился, а внутренний грунтозацеп 8 полностью поднялся за время работы концевых выключате-

Рис. 20. Схема взаимодействия концевых выключателей с лыжами в работе в положениях I—II, вариант 2

Fig. 20. Scheme of interaction of limit switches with skis in operation in positions I—II, option 2

Рис. 21. Схема взаимодействия концевых выключателей с лыжами в работе в положениях III-IV, вариант 2

Fig. 21. Scheme of interaction of limit switches with skis in operation in positions III-IV, option 2

лей 81 и 84 в контакте с лыжами 85 и 88. После выключения концевых выключателей 81 и 84 в рассматриваемом положении срабатывают реле времени 89 и 92 задержки их включения (рис. 18). Поэтому при обратном движении задних катков 38, 40 относительно задних направляющих 34, 36 и концевых выключателей 81, 84 по лыжам 85, 88 не происходит подачи электрических сигналов электромагнитным катушкам 72, 75 золотников 54 и 55 на изменение положения грунтозацепов 6 и 8. Реле времени 89 и 92 прекращают блокировку концевых выключателей 81, 84, после того как они вместе с кронштейнами 42, 44 и задними катками 38, 40 проедут путь как минимум а/2 до середины задних направляющих 34, 36, включая расстояние К, равное длине лыж 85, 88, то есть путь а/2 - К после проезда лыжи, а как максимум путь 3а/2 до той же середины задней направляющей, но на обратном ходе, не доехав расстояние а/2 - К до нового контакта с лыжами 85, 88 в новом цикле движения.

В положении III задние катки 40, 41 не доезжают по задним направляющим 36 и 37 средней опоры 2 до своих крайних положений расстояние К, а задние катки 38 и 39 не доезжают на такое же расстояние К до своих крайних положений относительно задних направляющих 34 и 35. В этом положении вступают в работу концевые выключатели 82 и 83 (рис. 21а). Лыжа 86 включает в работу концевой выключатель 82, а лыжа 87 включает в работу концевой выключатель 83. Концевой выключатель 82 при своем включении подает электрический сигнал левой электромагнитной катушке 73, магнит которой переключает левый золотник 54 вправо. При этом золотник 54 направляет поток рабочей жидкости в поршневую полость гидроцилиндра 10, в результате чего начинается опускание внутреннего грунтозацепа 8. Одновременно начинается подъем внешнего грунтозацепа 6, так как концевой выключатель 83 при своем включении подает электрический сигнал правой электромагнитной катушке 74, магнит которой переключает правый золотник 55 влево. При этом золотник 55 направляет поток рабочей жидкости к гидроцилиндру 7 в его штоко-вую полость. В результате начинается подъем внешнего грунтозацепа 6.

В положении IV центры задних катков 40 и 41 перемещаются в крайнее заднее положение по отношению к задним направляющим 36 и 37 средней опоры 2, а задние катки 38 и 39

перемещаются в крайнее переднее положение относительно задних направляющих 35, 36 боковых опор 3, 4. В этом положении концевой выключатель 82 съезжает с лыжи 86 и выключается, а концевой выключатель 83 съезжает с лыжи 87 и тоже выключается (рис. 21б). При этом прекращается подача электрических сигналов от концевых выключателей 82, 83 к электромагнитным катушкам 73, 74 золотников 54 и 55. Центрирующие пружины возвращают золотники 54 и 55 в среднее положение. Прекращается подача рабочей жидкости от золотников 54 и 55 к силовым цилиндрам 7 и 10, завершается опускание внутреннего грунтозацепа 8 и подъем внешнего грунтозацепа 6. Регуляторы потока 57-60 обеспечивают необходимую скорость движения штоков гидроцилиндров 7 и 10, при которой внешний грун-тозацеп 6 полностью поднялся, а внутренний грунтозацеп 8 полностью опустился за время работы концевых выключателей 82 и 83 в контакте с лыжами 86 и 87.

После выключения концевых выключателей 82, 83 в рассматриваемом положении срабатывают реле времени 90, 91 задержки их включения, поэтому при обратном движении концевых выключателей 82, 83 по лыжам 86, 87 не происходит подачи электрического сигнала электромагнитным катушкам 73, 74 золотников 54 и 55 на изменение положения грунтозацепов 6 и 8. Реле времени 90, 91 прекращает блокировку концевых выключателей 82 и 83, после того как они вместе с задними катками 38, 40 проедут путь как минимум а/2 до середины задней направляющей, включая расстояние К, равное длине лыж 86, 87, а как максимум путь 3а/2 до той же середины задней направляющей, но на обратном ходе. Таким образом, реле времени должно быть настроено на время в диапазоне от а/2 V до 3а/2 V, где V- средняя скорость движения шагающего болотного тягача.

Время после проезда лыж 85-88 концевыми выключателями 81-84 и включением реле времени 89-92 с одной стороны, и время после включения реле времени 89-92 и новом контакте концевых выключателей 81-84 с лыжами 85-88 на обратном ходе, составляет величину (а/2 - R) / V Это запас по времени у реле времени 89-92, который остается даже при его настройке по крайним значениям указанного выше диапазона.

Например, при средней рабочей скорости движения шагающего болотного тягача по

неосушенному болоту 500 м/ч и длине хода задних катков по задней направляющей а, равной 1 м и равной длине передней направляющей, реле времени должно быть настроено на время задержки включения в диапазоне от а/2V до 3а/2V, то есть от 0,001 до 0,003 ч или от 3,6 до 10,8 с. При настройке реле времени на любое время в рассчитанном диапазоне всегда будет своевременно срабатывать реле времени на отключение соответствующей ветви цепи с установленном в ней концевым выключателем, и всегда своевременно оно будет включаться в работу при новом контакте с лыжей в новом цикле движения. При радиусе R = 0,15 м и настройке реле времени даже по крайним значениям указанного выше диапазона запас по времени (а/2 - R) /V для срабатывания реле времени составит 0,0007 ч или 2,52 с.

При движении по слабодеформируемому грунту нет необходимости в использовании грунтозацепов. Для движения шагающего болотного тягача с выключенными из работы грунтозацепами перед началом движения при среднем положении опор 2-4 кнопками 76-79 ручного управления золотниками 54 и 55 поднимают грунтозацепы 6, 8 вверх. Затем выключают переключатель 71, тем самым выключают из работы электрическую систему автоматического управления, при этом гидроцилиндры 7, 10 удерживают грунтозацепы 6, 8 в поднятом положении.

Таким образом, автоматическое управление внешним и внутренним грунтозацепами с помощью золотников с электромагнитным управлением и концевых выключателей, контактирующих с лыжами, значительно упрощает управление шагающим болотным тягачом и снижает утомляемость машиниста как в первом, так и во втором вариантах конструкции. Машинисту во время работы не требуется следить за передвижением грунтозацепов и производить переключение двух золотников гидрораспределителя вручную на каждом шаге в условиях ограниченной обзорности.

Кроме того, автоматическое управление в обоих вариантах конструкции обеспечивает своевременное поочередное опускание внешнего и внутреннего грунтозацепов при их заглублении в грунт и подъеме из грунта на каждом шаге опор, что приводит к повышению тягово-сцепных свойств и проходимости шагающего болотного тягача при его передвижении по неосушенному болоту.

Установка гидрораспределителя с электромагнитным управлением двух золотников вместо гидрораспределителя с ручным управлением как в первом, так и во втором вариантах конструкций обеспечивает возможность автоматического управления двумя парами силовых цилиндров, которые в свою очередь управляют двумя грунтозацепами.

Установка регуляторов потока с обратными клапанами, регулирующими на выходе силовых цилиндров скорость движения их штоков, которая не должна быть меньше величины 2VL/пR при длине хода каждого штока L и скорости движения шагающего болотного тягача V, обеспечивает для обоих вариантов конструкции своевременное и полное заглубление грунтозацепов в грунт и подъем их из грунта на полную высоту за время нахождения концевых выключателей в контакте с лыжами.

Регулирование потока рабочей жидкости на выходе силовых цилиндров, кроме плавного и устойчивого движения их штоков и стабильной скорости движения внутреннего и внешнего грунтозацепов, обеспечивает отвод в гидробак тепла рабочей жидкости, нагретой на гидравлическом сопротивлении, где накопленное тепло рассеивается.

Установка концевых выключателей по первому варианту конструкции на одной вертикали, проходящей через центр приводного вала, а также через центры установленных на нем подшипниковых опор, цевочных звездочек и передних катков, обеспечивает движение концевых выключателей по траектории, параллельной траектории движения центров передних катков корпуса. Исполнение лыж по форме в виде четверти кольца радиусом К обеспечивает повторение ими формы половины передних и половины задних ручьев передних направляющих опор с такими же радиусами R. Установка одних лыж на передних направляющих в положении, при котором правый край их рабочих участков совпадает с вертикалью, проходящей через стык переднего ручья с верхним и нижним ручьями передних направляющих, а других лыж симметрично центру передних направляющих, обеспечивает движение концевых выключателей по лыжам по траекториям, параллельным движению передних катков по передним и задним ручьям передних направляющих. При такой взаимной установке концевых выключателей и лыж при их взаимодействии

друг с другом опускание и подъем грунто-зацепов будет своевременным, так как положения центров передних катков корпуса на передних краях верхних ручьев и на задних краях нижних ручьев передних направляющих совпадают с началом контакта концевых выключателей с лыжами, а положения центров передних катков корпуса на серединах передних и задних ручьев передних направляющих совпадают с окончанием контакта концевых выключателей с лыжами.

Установка концевых выключателей на щеках кронштейнов над задними катками на одной с ними вертикали обеспечивает параллельность траектории движения кулачков концевых выключателей и траектории движения центра задних катков.

Установка лыж, взаимодействующих с концевыми выключателями, на верхних балках задних направляющих обеспечивает параллельность лыж и задних направляющих, по которым движутся задние катки.

Установка лыж длиной К на расстоянии а/2 - К от центра задних направляющих и а -2К друг от друга обеспечивают возможность включения и выключения концевых выключателей при контакте с ними в такие моменты, которые совпадают с положениями центров задних катков на задних направляющих либо на расстоянии R от своего крайнего положения, либо в крайних положениях.

Поэтому при такой взаимной установке концевых выключателей и взаимодействующих с ними лыж опускание и подъем грунтоза-цепов будет своевременным и оптимальным.

Преимущество первого устройства заключается в более простой электрической схеме без использования реле времени.

Преимущество второго устройства заключается в более простой конструкции лыж, взаимодействующих с концевыми выключателями, за счет их прямолинейной формы.

Выводы

1. Приведены основные способы повышения тягово-сцепных свойств шагающей боло-тоходной машины и дан их критический анализ. При этом отмечается, что наиболее рациональным способом повышения тяго-во-сцепных свойств шагающей болотоход-ной машины является применение пассивных и, особенно, активных грунтозацепов.

2. С целью повышения тягово-сцепных свойств шагающей болотоходной маши-

ны при ее передвижении по неосушенной торфяной залежи специалистами кафедры «Торфяные машины и комплексы» Калининского политехнического института были разработаны два варианта конструкций пассивных грунтозацепов, которые установлены на шагающих болотоходах БШ-1 и БТ-1. Приведены описание и принцип работы пассивных грунтозацепов.

3. С целью повышения тягово-сцепных свойств шагающей болотоходной машины на сильно обводненной торфяной залежи разработаны три варианта активных грунтозацепов с ручным управлением, которые были установлены на опытной машине БТ-1 и на серийных машинах БШМ и БШМ-1. Приведены описание и принцип работы указанных активных грунтозацепов с ручным управлением.

4. На основании выполненных исследований в настоящее время разработаны на уровне изобретения два устройства для автоматического управления активными грунтоза-цепами. Приведены их описание и принцип работы. Применение автоматических устройств позволяет существенно упростить управление шагающей болотоходной машиной, а также повысить ее тягово-сцепные свойства и проходимость при передвижении по сильно обводненной торфяной залежи за счет более эффективной работы ее активных грунтозацепов, что позволяет использовать шагающий болотоход преимущественно в качестве болотного тягача при транспортировании нагруженных прицепов в указанных условиях.

Библиографический список

1. Коровицын Л.Ф. Проходимость шагающего болотохода / Л.Ф. Коровицын, А.А. Петров // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -1987. - № 4. - С. 20-22.

2. 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.

3. Оказать техническую помощь ЗОМу ВНИ-ИТП в изготовлении болотного тягача, а ВНИИСТу во внедрении шагающих болотоходов: Отчет о НИР (заключит.) / Калининский политехн. ин-т; рук. Коровицын Л.Ф.; ответств. исполн. Петров А.А. - Калинин, 1985. - 38 с. - № ГР 01.83.0025182. - Инв. № 028600264787.

4. А.с. 1556019 СССР, МПК B62D 57/02. Внедорожное транспортное средство / Коро-вицын Л.Ф., Петров А.А., Александров В.Н. (СССР). - № 2940115; заявл. 05.07.88; опубл. 28.02.94, Бюл. № 4.

5. Испытать опытный образец шагающего болотного тягача в условиях не-осушенного болота: отчет о НИР (про-межуточ.) / Калининский политехн. ин-т; рук. Коровицын Л.Ф.; ответств. ис-полн. Петров А.А. - Калинин, 1987. - 64 с. -№ ГР 01860121409. - Инв. 02880043024.

6. Петров А.А. Шагающий болотный траншеекопатель / А.А. Петров, Л.Ф. Коровицын, В.Н. Александров // 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 устранения нефтяных загрязнений болотных

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

8. Петров А.А., Гирин Д.В. Малогабаритный шагающий болотоход для устранения нефтяных загрязнений на болотах // Нефть-Газ промышленность. - 2006. - № 4 (24). -С. 50-51.

9. Петров А.А. Исследование процесса передвижения активных грунтозацепов шагающей болотоходной машины и определение оптимальных моментов их включения и выключения для автоматического управления / А.А. Петров, Б.Ф. Зюзин // Труды ИНСТОРФА. - 2021. - № 23 (76). - С. 34-47.

10. Заявка 2022104669 Российская Федерация, МПК B62D 57/02. Шагающий болотный тягач / Петров А.А., Зюзин Б.Ф., Замула А.И. и др.; заявитель Тверской технический государственный университет; приоритет 21.02.2022.