Машина для фрезерования дорожных покрытий

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МАШИНА ДЛЯ ФРЕЗЕРОВАНИЯ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ(73) Патентообладатель Богачев Геннадий Иванович(57) 1. Машина для фрезерования дорожных покрытий, содержащая базовое шасси, раму шарнирно соединенную с последним с возможностью ее перемещения в вертикальной плоскости посредством гидроцилиндров, смонтированные на раме фрезерный барабан и отвал, бункер для размещения снятого с покрытия материала, отличающаяся тем, что рама установлена спереди по ходу движения машины, бункер снабжен механизмом опрокидывания назад и задним открывающимся бортом, а также установленным перед ним двухзвенным ленточным конвейером, ближайшая к переднему краю бункера точка которого находится на одной вертикали с этим краем и не пересекает траекторию подъема бункера. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что фреза снабжена спиральным отводом, установленным концентрично с осью вращения фрезы. 3. Машина по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что фреза снабжена пружинными лопатками. 4603 1 Изобретение относится к области машин для ремонта дорожных покрытий, в частности к машинам для разрушения поврежденного асфальтобетона, мерзлого грунта и снежно-ледяных образований,также для дробления дорожно-строительных материалов на полотне дороги. Для ремонта дорог обычно используются машины, устанавливаемые на мобильном агрегате, чаще всего на автомобиле, либо на движителе с гусеничным приводом. Ремонт дорог связан со значительным расходам энергии и людского труда, поэтому совершенствование таких машин представляет собой актуальную техническую задачу. Распространенным типом агрегата для ремонта является фреза холодного фрезерования,представляющая собой автономный мобильный агрегат, оснащенный энергосиловой установкой относительно большой мощности и барабанной фрезой, измельчающей полотно дороги до состояния асфальтобетонного гранулята. При этом образующаяся кромка дороги имеет прямые чистые стенки, не имеющие сколов, а структура получаемой поверхности оптимальна для сцепления ее с вновь укладываемой смесью. Формирующиеся на фрезеруемой поверхности канавки препятствуют в последующем сдвигу свежего асфальтобетона. Известны многочисленные технические решения, направленные на разработку техники для ремонта дорог. Например, приведенная в 1 дорожная фреза снабжена фрезерным барабаном, установленным между мостами шасси. Недостатком такою решения является трудность наблюдения и контроля глубины и качества ремонтируемой поверхности, а также трудоемкость обслуживания фрезы, расположенной в ограниченном пространстве (между рамой и дорогой), в силу чего последние не получили широкого распространения. Известно устройство для фрезерования дорожного покрытия 2, содержащее базовую колесную машину,поворотную в вертикальной плоскости раму с размещенными на ней опорными катками. При этом барабанная фреза расположена за опорными катками, снабженными гидроприводами. В приведенном техническом решении обслуживание фрезы достаточно удобно, однако контроль за качеством ремонта дороги затруднен. Кроме того, в приведенных конструкциях не решены вопросы транспортировки гранулята с полотна дороги. Известна конструкция универсальной холодной фрезы 3, фрезерный валик которой расположен между задними колесами и приводится в действие через угловую передачу и роликовую цепь. Универсальная фреза снабжена фронтальным конвейером, через который ведется отгрузка сфрезерованного материала на отдельное транспортное средство. Недостатком приведенной универсальной фрезы является необходимость отдельного автомобиля для транспортировки гранулята на асфальтобетонный завод, сложность управления этим автомобилем, подаваемым на загрузку задним ходом. Из известных технических решений наиболее близким объектом к заявляемому по совокупности существенных признаков является машина для ремонта дорожных покрытии, приведенная в 4 и принятая авторами за прототип заявляемого изобретения. Принятый за прототип объект представляет собой машину для ремонта дорожных покрытий, включающую базовое тяговое шасси, смонтированные на отдельной платформе барабанную фрезу, установленный за ней лопаточно-щеточный метатель и отвал, подающий гранулят в бункер для снятого с покрытия дороги материала. Принятое за прототип устройство обеспечивают ремонт дорожного полотна и аккумулирование сфрезерованного материала. Однако принятое за прототип устройство имеет существенные недостатки, заключающиеся в том, что принятая за прототип машина предназначена для ремонта дорог с щебеночным покрытием, к которым не предъявляются высокие требования к качеству укладываемого материала, поэтому его обработку (очистку и добавление свежего материала) ведут прямо на машине. При ремонте асфальтобетонных дорог традиционно переработку сфрезерованного асфальтобетона ведут на специализированных заводах, где обеспечивают строгую рецептуру асфальта (состав, зернистость, температуру смеси и т.д.). Кроме того, принятый для транспортировки сфрезерованного материала лопаточно-щеточный метатель при неизменной частоте вращения создает различную заполняемость бункера, обусловленную разбросом размеров и плотности элементов дорожного полотна (в зависимости от глубины снимаемого слоя и типа дороги), что отражается на производительности машины. Следует отметить, что центробежный принцип передачи энергии от элементов метателя к частицам фрезеруемого материала в данной конструкции имеет низкую энергетическую эффективность, снижающуюся по мере удаления фрезы от бункера. Помимо изложенного, недостатком конструкции является то, что смонтированное на отдельной платформе оборудование для ремонта дороги находится сзади, что вызывает неудобство водителя данной машины, вынужденного вести наблюдение как за дорогой по ходу движения, так и за качеством ремонтируемого дорожного полотна дороги. Задачей предполагаемого изобретения является повышение производительности ремонта дорог, увеличение энергетической эффективности процесса транспортировки гранулята в бункер и улучшение контроля за качеством ремонта дорожного полотна. 4603 1 В результате решения этой задачи достигнут новый технический результат, приводящий к повышению производительности и качества ремонта дорог, снижению расхода энергии в процессе работы машины и снижению нервно-физической нагрузки на водителя. Использование изобретения при проектировании и изготовлении новых машин для ремонта дорог, а также при модернизации находящихся в эксплуатации агрегатов позволит значительно повысит их эффективность и конкурентоспособность в сравнении с известными. Данный технический результат достигнут тем, что в машине для фрезерования дорожных покрытий, содержащей базовое шасси, раму, шарнирно соединенную с базовой машиной и возможностью ее перемещения в вертикальной плоскости посредством гидроцилиндров, смонтированные на раме фрезерный барабан и отвал, бункер для аккумуляции гранулята, рама установлена спереди по ходу движения, бункер снабжен механизмом опрокидывания назад и открывающимся задним бортом, а также установленным перед ним двухзвенным ленточным конвейером, причем его ближайшая к переднему краю бункера точка находится на одной вертикали с этим краем и при этом не пересекает траекторию подъема бункера. Во втором варианте исполнения технический результат достигнут из-за того, что в машине для фрезерования дорожных покрытий, содержащей базовое шасси, раму, шарнирно соединенную с базовой машиной и возможностью ее перемещения в вертикальной плоскости посредством гидроцилиндров, смонтированные на раме фрезерный барабан и отвал, бункер для аккумуляции гранулята, фреза снабжена спиральным отводом,установленным концентрично с осью ее вращения. В третьем варианте исполнения технический результат достигнут из-за того, что в машине для фрезерования дорожных покрытий, содержащей базовое шасси, раму, шарнирно соединенную с базовой машиной и возможностью ее перемещения в вертикальной плоскости посредством гидроцилиндров, смонтированные на раме фрезерный барабан и отвал, бункер для аккумуляции гранулята, фреза снабжена пружинными лопатками, при этом окружность описываемая ими в свободном состоянии, меньше внутренней поверхности спирального отвода. Упомянутые варианты исполнения позволяют создать конструкцию дорожной машины, обеспечивающую высокую производительность и хорошее качество ремонта за счет улучшения визуального контроля за работой фрезы, снизить количество единиц дорожной техники, участвующей в ремонте дороги (за счет аккумуляции гранулята асфальтобетона в бункере). Использование подъемно-опрокидывающего варианта бункера позволяет по мере необходимости разгружать машину, а применение ленточного конвейера снижает расход топлива при работе агрегата. На фиг. 1 изображен общий вид машины для фрезерования дорожных покрытий. На фиг. 2 изображен вид машины сверху. На фиг. 3 изображен разрез барабанной фрезы по второму варианту машины для ремонта дорожных покрытий. На фиг. 4 изображен разрез барабанной фрезы по третьему варианту машины для ремонта дорожных покрытий. Позиционные обозначения элементов представленных конструкций приняты одинаковыми для всех чертежей при совпадении функционального назначения элементов. Заявляемая машина для фрезерования дорожных покрытий содержит базовое шасси 1, впереди которой установлена рама 2, перемещаемая в вертикальной плоскости с помощью гидроцилиндров 3. Основной рабочий орган - барабанная фреза 4 снабжена кожухом 15. Отвал 5 установлен перед первым звеном 10 двухзвенного ленточного конвейера 16. Продольный ленточный конвейер 9 закреплен на стойке 16 над бункером 6 для аккумуляции гранулята с открывающимся задним бортом 8, снабженным механизмом опрокидывания назад 7, управляемым из кабины водителя 14. Рабочий орган по второму варианту (фиг. 3) снабжен спиральным отводом 11, а рабочий орган по варианту 3 (фиг. 4) оснащен пружинными лопатками 13, установленными между резцами 12. Машина работает следующим образом. Фреза холодного фрезерования 4 при помощи гидроцилиндра 3 устанавливается на требуемую глубину и с помощью механического привода приводится во вращение (обычно против хота машины). Сфрезерованная масса подбирается отвалом 5 и поступает на конвейеры 10 и 9 и далее в бункер 6 для аккумуляции гранулята. Выполнение конвейера двухзвенным улучшает обзор дороги из кабины водителя. По мере заполнения передней части кузова водитель без открывания задней стенки 8 производит подъем бункера механизмом 7. При этом снятый материал перемещается к его задней стенки. Подобную операцию водитель производит несколько раз до полного заполнения бункера. Рассматриваемый технологический прием перемещения массы гранулята по длине бункера позволяет применить в агрегате минимальный по длине ленточный конвейер, а расположение его ближайшей к переднему краю бункера точки на одной вертикали с краем и несколько выше траектории подъема позволяет осуществлять выгрузку (перемещение) гранулята без дополнительного перемещения конвейера, что упрощает конструкцию машины и облегчает работу водителя. Использование двухзвенного конвейера функционально (траектория перемещения потока асфальта) и по затратам энергии(особенно при значительном удалении фрезы от бункера) более эффективно. Последнее объясняется тем, что 3 4603 1 затраты энергии на перебрасывание массы всегда больше, чем затраты на перемещение ее на платформе(ленте конвейера). При использовании второго варианта кожух 15 заменяется спиральным отводом 11, что способствует более эффективной работе фрезы. Рассмотрим более подробно (фиг. 3). Частицы асфальтобетона получают запас кинетической энергии от резцов 12 и по инерции попадают в спиральный отвод 11, откуда попадают на ленту поперечного конвейера 10. При этом большая часть гранулята попадает на конвейер через спиральный отвод, оставшаяся часть подбирается отвалом 5. Таким образом, энергия, передаваемая частицам гранулята при фрезеровании, получает полезное применение. В варианте по фиг. 1 энергия, получаемая частицами при отрыве от дорожного полотна, гасится при трении о кожух 15 и окончательно рассеивается при взаимодействии частиц в зоне отвала. При использовании спирального отвода рассеивание энергии, приобретаемой частицами гранулята, происходит в основном за счет трения о воздух, следовательно, рассеивание энергии ниже. Экспериментальные исследования показали, что при использовании спирального отвода выигрыш в энергии на привод фрезы составляет 8-10 , а загрузка отвала (и связанная с ней производительность машины) снижается на 7-8 . Еще более эффективно (фиг. 4) происходит передача энергии к частицам гранулята при оснащении фрезы дополнительными пружинными лопатками 13. В этом случае при нахождении лопатки в зоне фрезерования последняя изгибается и запасает энергию при выходе лопатки из асфальтобетона она распрямляется и передает запасенную энергию частицам гранулята. Экспериментальные исследования показали, что при использовании пружинных лопаток эффективность фрезы возрастает еще на 8-12 . Таким образом, приведенные отличительные особенности заявляемого изобретения в сравнении с прототипом повышают эффективность и конкурентоспособность заявляемого технического решения, так как она обеспечивает повышение экономичности эксплуатации. Расчеты и эксперименты, выполненные авторами, показали, что в сравнении с известными техническими решениями заявляемое изобретение обеспечивает снижение нагрузки на водителя при эксплуатации. В настоящее время рассматривается возможность серийного производства данных машин на Могилевском автозаводе. Испытания опытного образца показали, что разработанная по данной заявке машина компактна, высокоманевренна и имеет преимущества, например, по сравнению с признанным лидером фирмойесли для работы агрегата этой фирмы требуются, как минимум, две вспомогательные машины - самосвал и тягач со специальной платформой для транспортировки тихоходной фрезы к месту ремонта, то машина по данному изобретению заменяет сразу три машины фрезу холодного фрезерования, тягач и самосвал. В отдельных случаях эта машина может заменять собою погрузчик или использоваться как самосвал. Источники информации 1. А.с. СССР 1399389, Е 01 С 23/09, 1985, опубл. в Бюлл.20, 1988. 2. А.с. СССР 1395727, Е 01 С 23/06, 1986, опубл. в Бюлл.18, 1988. 3. Проспект фирмы , выставка Дорога-98 г. Москва. 4. А.с. СССР 1808897, Е 01 С 23/06, 1991, опубл. в Бюлл.14, 1993 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.