Профилировщик-распределитель оснований дорожных покрытий
Профилировщик-распределитель оснований дорожных покрытий относится к области дорожного строительства и может быть использован при выполнении планировочных работ, а также устройстве оснований и покрытий автомобильных дорог II, III и IY категорий. Профилировщик-распределитель с автоматическим управлением для устройства земляного полотна, оснований и дорожных покрытий представляет собой самоходную или прицепную двухопорную машину, имеющую шарнирно-сочлененную в продольной вертикальной плоскости раму, состоящую из передней и задней полурам, замыкающихся между собой гидроцилиндром, на задней полураме в продольной вертикальной плоскости которого установлен измеритель угла маятникового типа относительно местной гравитационной вертикали, входящей в состав бескопирной системы автоматического управления, а на передней, как можно ближе к шарниру, закреплен рабочий орган в виде отвала или комбинации отвала с приводной фрезой, автоматической системой поперечной угловой стабилизации, отличающийся тем, что оснащен, дополнительной копирной системой автоматического управления планирующим рабочим органом, связанной с профилировщиком-распределителем и состоящей из специальной лыжи, отрезка копирной струны, закрепленной на ней, и датчика высотного положения рабочего органа. Предлагаемый профилировщик-распределитель отличает от аналогов простота конструкции, низкая стоимость, меньшая металлоемкость и энергоемкость, надежность, возможность подъезда автотранспорта для доставки строительных материалов сбоку от машины, низкое давление гусеничного трактора на спланированной поверхности, а также сбережение дорогих строительных материалов для устройства основания и дорожной одежды и другие.
Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано при выполнении планировочных работ, а также устройстве оснований и покрытий автомобильных дорог II, III и IY категорий.
Профиль дороги принято делить на три составляющие [1]: "...макропрофиль, микропрофиль и шероховатости, что обусловлено различным воздействием их на автомобиль. Макропрофиль, состоящий лишь из длинных плавных неровностей (длина волны 100 м и более), практически не вызывает колебаний автомобиля на подвеске. Микропрофиль состоит из неровностей (длина волны от 10 см до 100 м), вызывающих заметные колебания автомобиля на подвеске. Шероховатости (длина волны менее 10 см) не вызывают ощутимых колебаний автомобиля...».
Реальный профиль представляет собой суперпозицию перечисленных трех составляющих профилей. Изучение динамики автомобиля показало, что при скорости от 100 до 160-180 км/час ощутимые вертикальные колебания автомобиля на подвеске вызывает лишь микропрофиль. При этом, как показали наши исследования, наиболее опасны неровности с длиной волны от 5 м до 50 м. Макропрофиль, который представляет собой низкочастотную составляющую продольного профиля (затяжные спуски и подъемы), реально влияет на тяговую динамику автомобиля, а шероховатость - на его управляемость и устойчивость, особенно на поворотах.
Для устройства земляного полотна основания дорожных покрытий уже предложены конструкции профилировщиков-распределителей, защищенные действующими патентами РФ: 
48331 RU; 2382147 RU; 102636 RU; 103114 RU и 2417286 RU. Перечисленные изобретения и полезные модели позволяют автоматизировать процесс устройства земляного полотна и основания автомобильной дороги с помощью бескопирных систем автоматического управления специальными планировочными машинами. Аналогом настоящей полезной модели может служить профилировщик-распределитель, приведенный в патенте 48331 RU.
Профилировщик-распределитель с автоматическим управлением для устройства основания дорог (фиг.1 и 2) состоит из следующих основных узлов и агрегатов: тракторного тягача 1 гусеничного типа, имеющего ходоуменьшитель и привод для насосной гидравлической станции. В передней части тягача на специальной раме 2 с помощью двух шарниров 3 и 4 крепится основная рама 5. Конструкция основной рамы 5 состоит из поперечной балки и рычага поворота 6, позволяющим с помощью гидроцилиндра 7 поднимать и опускать рабочий орган вверх и вниз в вертикальной плоскости.
На основной раме профилировщика-распределителя с помощью штыревого шарнира 9 и гидроцилиндра перекоса 10 крепится рабочее оборудование. Гидроцилиндр перекоса 10 позволяет поворачивать рабочее оборудование относительно штыревого шарнира 9, обеспечивая ему нужное угловое положение в поперечной плоскости.
Непосредственно рабочее оборудование профилировщика-распределителя состоит из отвала 11, шнека с резцами 12, боковыми фартуками 13. Такой рабочий орган достаточно хорошо опробован на профилировщиках ДС-97 комплекта типа «Автогрейд» и вполне способен обеспечить эффективное и качественное планирование и распределение грунта и материалов в нашем случае.
Основная рама профилировщика-распределителя имеет переднюю выносную опору 14 в виде рояльного колеса, расположенную с левой или с правой стороны по ходу движения машины вперед. Такое расположение передней опоры позволяет обеспечить беспрепятственный подъезд транспортных средств в процессе выполнения планировочных работ или распределения дорожно-строительных материалов.
Высокая планирующая способность профилировщика-распределителя обеспечивается системой автоматического управления (САУ) угловым положением рамы 2. Это достигается посредством установки на раме 2 в месте ее шарнирного крепления на раме гусеничной тележки 15 (или как можно ближе к нему) в продольной плоскости помехозащищенного маятникового измерителя угла относительно гравитационной вертикали. При вертикальном возмущении опорного колеса 14 угловое положение опорных рам 2 и 5 при запертом гидроцилиндре 7 меняется, что фиксируется маятниковым измерителем угла, установленным в точке 15 на раме 2. С помощью гидроцилиндра 7 рама 2 автоматически возвращается в первоначальное или иное заданное угловое положение и при этом за счет увеличения эффективной длины базы профилировщика-распределителя, увеличивается его планирующая способность.
Таким образом, профилировщик-распределитель с автоматическим управлением для устройства земляного полотна и оснований дорог представляет собой самоходную или прицепную двухопорную машину, имеющую шарнирно-сочлененную в продольной вертикальной плоскости раму, состоящую из передней и задней полурам, замыкающихся между собой гидроцилиндром. На задней полураме в продольной вертикальной плоскости устанавливается измеритель угла, например, маятникового типа, относительно местной гравитационной вертикали, а на передней, как можно ближе к шарниру, крепится рабочий орган в виде отвала или комбинации отвала с приводной фрезой. При наезде передней опорой на выпуклую или вогнутую неровность угловое положение задней полурамы изменяется и бескопирная система автоматического управления по сигналу измерителя угла и с помощью указанного гидроцилиндра возвращает заднюю полураму в первоначальное или иное угловое положение, увеличивая в широких пределах планирующую способность профилировщика-распределителя.
Профилировщик-распределитель оборудован также автоматической системой поперечной угловой стабилизации рабочего оборудования.
После окончательного выравнивания и послойного уплотнения катком земляного полотна приступают к устройству слоев дорожной одежды и покрытия. Конструкция профилировщика-распределителя, представленная нами в качестве прототипа, не может обеспечить постоянство толщины каждого слоя дорожной одежды и покрытия, сохраняя при этом каждому слою полученную на земляном полотне ровность.
С целью устранения отмеченного недостатка прототипа и обеспечения энергосбережения и материалосбережения (щебня, гравия, песка), профилировщик-распределитель оснащен копирной САУ, в которой в качестве копира используется готовое выровненное и уплотненное земляное полотно. «Новый» копир не требует предварительной геодезической разбивки, а также дополнительных рабочих для его «перестановки». Щуп датчика высотного положения рабочего органа полезной модели опирается не на привычную неподвижную копирную струну (копирный трос), натянутую на колышки, а на кусок (отрезок) струны, закрепленный на специальной
подвижной лыже, скользящей по «новому» копиру. Эта лыжа, будучи связана с движущимся профилировщиком, например, гибкой связью, копирует продольный профиль земляного полотна, обеспечивая в автоматическом режиме постоянство слоев дорожной одежды и покрытия. По сигналу датчика высотного положения рабочего органа гидроцилиндр 7 отрабатывает его вертикальное положение, сохраняя постоянство толщины каждого слоя.
Копирное устройство представляет собой специальную лыжу 19, фиксируемую сбоку и параллельно движению профилировщика-распределителя отрезками гибких тросов 16, 20. При этом щуп опирается на перемещающийся вместе с профилировщиком отрезок натянутого на лыже копирного троса и с помощью датчика щупового бесконтактного обеспечивает в автоматическом режиме заданную толщину каждого слоя, сохраняя при этом полученную ранее ровность земляного полотна.
Система автоматического управления процессом профилирования предполагает наличие на предлагаемой машине двух маятниковых помехозащищенных измерителей угла, командного аппарата с процессором, усилителя мощности, электроуправляемых гидравлических золотников и исполнительных гидроцилиндров. Исполнение маятниковых измерителей угла выполнено с использованием нашего изобретения (а.с.628492 СССР, М. Кл. G01С 9/02).
Привод фрезы рабочего органа выполняется в виде двух гидромоторов, встроенных внутри рабочего органа и позволяющих обеспечить необходимый крутящий момент для резания и перемещения грунта с бесступенчатым регулированием угловой скорости в зависимости от разрабатываемого грунта и толщины разравниваемого строительного материала.
Расчетами выполнена проверка необходимой устойчивости движения такой машины и выявлено, что подобная конструкция не только устойчива в работе, но и обладает необходимой тягой на обеих гусеницах трактора.
Такое конструктивное решение отличает полезную модель от существующих современных аналогов.
Предлагаемый профилировщик-распределитель с автоматическим управлением отличает от аналогов также простота конструкции, низкая стоимость, меньшая металлоемкость и энергоемкость, надежность, возможность подъезда автотранспорта для доставки строительных материалов сбоку от машины, низкое давление гусеничного трактора на спланированной поверхности, а также сбережение дорогих строительных материалов для устройства основания и дорожной одежды и другие.
Профилировщик-распределитель с автоматическим управлением для устройства земляного полотна, оснований и дорожных покрытий представляет собой самоходную или прицепную двухопорную машину, имеющую шарнирно-сочлененную в продольной вертикальной плоскости раму, состоящую из передней и задней полурам, замыкающихся между собой гидроцилиндром, на задней полураме в продольной вертикальной плоскости которого установлен измеритель угла маятникового типа относительно местной гравитационной вертикали, входящей в состав бескопирной системы автоматического управления, а на передней, как можно ближе к шарниру, закреплен рабочий орган в виде отвала или комбинации отвала с приводной фрезой, автоматической системой поперечной угловой стабилизации, отличающийся тем, что оснащен дополнительной копирной системой автоматического управления планирующим рабочим органом, связанной с профилировщиком-распределителем и состоящей из специальной лыжи, отрезка копирной струны и датчика высотного положения рабочего органа.
