Энергопоглощающая опора кабины лесозаготовительной машины
Владельцы патента RU 2574508:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петрозаводский государственный университет" (RU)
Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Энергопоглощающая опора кабины лесозаготовительной машины содержит связанную с защитным поясом кабины термически обработанную волоку с конической рабочей зоной, болт крепления, гайку-платик и амортизирующее устройство, закрепленные в направляющей, связанной с рамой лесозаготовительной машины. Болт крепления кабины установлен в канале волоки. Диаметр свободного от резьбы участка болта равен наибольшему диаметру рабочей зоны волоки. Отношение диаметров свободного и нарезного участков болта находится в пределах от 1.12 до 1.20. Достигается повышение безопасности кабины лесозаготовительной машины. 5 ил.
Энергопоглощающая опора кабины лесозаготовительной машины может применяться в лесопромышленном комплексе на лесосечных и лесотранспортных машинах, а также в лесном хозяйстве при проведении лесовосстановительных и культуртехнических работ.
Известно устройство для установки кабины трелевочного трактора [1], предназначенное для увеличения долговечности кабины и уменьшения вибрации и шума, включающее в себя упругие опоры, расположенные параллельно вертикальной оси трактора между кабиной и рамой, а также дополнительные упругие опоры, расположенные параллельно продольной оси транспортного средства выше центра тяжести кабины. Однако данное устройство не обеспечивает безопасности труда при возникновении такой аварийной ситуации, как опрокидывание машины и удар кабины о грунт. Как результат, повышается вероятность нанесения травм оператору.
Известно также устройство для установки кабины [2], содержащее, помимо установленных между кабиной и рамой основных опор, дополнительные упругие опоры, расположенные между кабиной и моторным отсеком. Кабина связана с моторным отсеком посредством регулируемых по длине шарнирных тяг, соединенных с дополнительными упругими опорами, при этом шарниры тяг расположены в плоскости, проходящей через оси дополнительных опор перпендикулярно вертикальной оси транспортного средства. Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет обеспечивать поглощение энергии удара при возникновении аварийной ситуации, связанной с опрокидыванием транспортного средства.
Наиболее близким из известных аналогов является устройство [3], которое принято в качестве прототипа. Это устройство содержит амортизатор в виде упругой втулки и средства его крепления в виде охватывающей его гильзы и пропущенного через его осевое отверстие элемента крепления в виде штыря, при этом одно из средств крепления фиксируется на раме, другое - на кабине машины. Однако это устройство имеет существенный недостаток - остается большая вероятность нанесения травм оператору при аварии. Поскольку закрепление кабины на раме машины определяется деформацией эластичной втулки и приложенным к ней осевым воздействием, в аварийной ситуации - значительном наклоне трактора в момент опрокидывания - кабина оказывается практически незакрепленной, при этом отсутствие закрепления кабины относительно рамы в момент удара предполагает предохранительный эффект, уменьшающий деформирующее воздействие на кабину со стороны транспортного средства. В то же время, выпадение незакрепленной кабины не исключает ее удара с последующей деформацией со стороны грунта и нанесением повреждений оператору, что является недостатком данного устройства.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая энергопоглощающая опора кабины лесозаготовительной машины, является повышение безопасности оператора при опрокидывании машины в случае возникновения аварийной ситуации.
Достигается технический результат за счет того, что болт крепления кабины установлен в канале волоки, причем диаметр свободного от резьбы участка болта равен наибольшему диаметру рабочей зоны волоки, а отношение диаметров свободного и нарезного участков болта находится в пределах от 1.12 до 1.20.
На фиг.1 и 2 изображена кабина лесозаготовительной машины, на фиг.3 - конструкция энергопоглощающей опоры, на фиг.4 - схема волоки, на фиг.5 приведена схема возникновения аварийной ситуации.
Энергопоглощающая опора кабины 1 лесозаготовительной машины включает в себя волоку 3, болт крепления кабины 4, гайку-платик 5, амортизатор 6, направляющую 7 и боковые крышки-ограничители 8.
Волока 3, канал которой имеет входную 9 и рабочую 10 конические зоны, а также калибрующую зону 11 в виде цилиндрического пояска и выходную зону 12 (фиг.4), жестко закреплена в нижней части защитного пояса 2 кабины 1 лесозаготовительной машины таким образом, чтобы ось ее сужающегося канала совпадала с осью крепежных отверстий кабины. Болт 4 крепления кабины установлен в канале волоки 3 и зафиксирован на гайке-платике 5 посредством резьбового соединения. Гайка-платик 5 и амортизирующее устройство 6 установлены в направляющей 7, жестко связанной с рамой машины и оснащенной боковыми крышками-ограничителями 8, исключающими перемещение конструкции в плоскости, перпендикулярной направлению движения лесозаготовительной машины.
Диаметр свободного от резьбы участка болта 4 равен наибольшему диаметру рабочей зоны 10 волоки 2, а соотношение диаметров свободного и нарезного участков болта 4 находится в пределах от 1.12 до 1.20, что обусловлено диапазоном оптимальных значений коэффициента вытяжки, составляющим µ=1.25…1.45. Коэффициент вытяжки определяется
µ=F0/Fк,
где F0 - площадь исходного поперечного сечения;
Fк - площадь поперечного сечения, полученная в результате волочения.
Приведенные данные подтверждаются результатами экспериментальных исследований, проведенных на кафедре Технологии металлов и ремонта Петрозаводского государственного университета.
Работа предлагаемой энергопоглощающей опоры кабины лесозаготовительной машины осуществляется следующим образом. В случае возникновения аварийной ситуации, например опрокидывания машины, кабина подвергнется воздействию боковой ударной нагрузки F (фиг.5) со стороны грунта. Данная нагрузка вызовет реакции в опорах: одна из них будет работать на растяжение (реакция R1), другая - на сжатие (реакция R2 на фиг.5).
Под действием реакции R2 защитный пояс 2 вместе с волокой 3, болтом 4 и гайкой-платиком 5 начнут оказывать сжимающее воздействие на амортизирующее устройство 6, находящееся внутри направляющей 7. Амортизирующее устройство 6 будет деформироваться до тех пор, пока защитный пояс 2 вместе с волокой 3 не коснутся направляющей 7.
Под действием реакции R1 защитный пояс 2 кабины начнет растягивать болт 4, пытаясь произвести отрыв левой опоры. В этом случае волока 3, жестко связанная с защитным поясом 2, начнет пластически деформировать - удлинять - болт 4, перемещаясь в осевом направлении и создавая предохранительный эффект аварийного энергопоглощения.
Таким образом, в случае опрокидывания лесозаготовительной машины ударная нагрузка, действующая на кабину, будет направлена на формоизменение болта 4 и преодоление сил трения о канал волоки 3, тем самым, создавая эффект поглощения основной части энергии удара в результате пластического деформирования болта 4 волочением.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Авторское свидетельство СССР, RU №485023, кл B62D 33/06, 1972.
2. Авторское свидетельство СССР, RU №1131742, кл B62D 33/06, 1984.
3. Авторское свидетельство СССР, RU №1202949, кл B62D 33/06, 1986.
Энергопоглощающая опора кабины лесозаготовительной машины, содержащая связанную с защитным поясом кабины термически обработанную волоку с конической рабочей зоной, а также болт крепления, гайку-платик и амортизирующее устройство, закрепленные в направляющей, связанной с рамой лесозаготовительной машины, отличающаяся тем, что болт крепления кабины установлен в канале волоки, причем диаметр свободного от резьбы участка болта равен наибольшему диаметру рабочей зоны волоки, а отношение диаметров свободного и нарезного участков болта находится в пределах от 1.12 до 1.20.
