Шасси на рельсах

Шасси на рельсах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение предназначено для использования в сельском хозяйстве при производстве полевых работ с помощью электротяги.

Шасси на рельсах имеет несущую конструкцию в виде мостовой фермы на колесных тележках, выполненных в виде поворотных кругов с электроприводом и контрроликами, перемещающихся по двухколейному рельсовому пути с контактным проводом, выполненному в виде ряда параллельных рельсов, соединенных попарно с помощью рельсов в форме полукруга, причем каждый прямой рельс, сопрягаясь одним концом с двумя соседними полукругами, заканчивается стрелочным переводом, а другим концом - тупиком с упором; рельсовый путь на мостовой ферме с колесной тележкой и контрроликами, с возможностью перемещения с помощью закрепленной на ферме лебедки с электроприводом, цепи и двух звездочек; компенсатор в виде рамы с направляющими, с закрепленной на ней одной из тележек, с возможностью перемещения с помощью роликовых опор относительно фермы.

Конструкция обладает достоинствами, обеспечивающими ей конкурентноспособность.

Известно шасси на рельсах, используемое в качестве подъемно-транспортного средства, выполненного по схеме сдвоенного шасси, имеющего двухколейный рельсовый путь, на котором устанавливается с возможностью перемещения мостовая ферма с тележками на колесах и рельсовый путь на ферме с тележкой на колесах и лебедкой для поднятия и перемещения грузов.

Недостатком этого устройства являются ограниченные функциональные возможности, которые заканчиваются за пределами площади, занимаемой рельсовыми путями.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение производительности труда, снижение энергозатрат, экономия ископаемых источников энергии, уменьшение зависимости от капризов природы, создание возможностей для автоматизации сельскохозяйственного производства в полеводстве, унификации агрегатов и узлов, улучшение экологической обстановки и условий труда.

Технические свойства.

1. Возможности шасси на рельсах не ограничиваются обслуживанием одной площадки. С помощью колесных тележек с поворотными кругами, на которых установлена ферма, полукруглых рельсовых перемычек и стрелочных переводов, оно может, совершая зигзагообразные движения, переходить на другие площадки.

2. Колесные тележки, несущие мостовую ферму, выполненные в виде поворотных кругов с электроприводом, контрроликами и колесная тележка с контрроликами с возможностью перемещения по рельсам фермы с помощью лебедки с электроприводом, закрепленной на ферме, дают шасси устойчивую ориентацию в пространстве, что позволяет автоматизировать производственные процессы

3. Колесная тележка на ферме, перемещаясь по рельсам с помощью лебедки с электроприводом, закрепленной на ферме, работая «в упоре», самодостаточна - ей не нужен «сцепной вес», она может быть максимально легкой, исходя только из соображения прочности.

Несущая конструкция шасси (фиг.1,2) имеет мостовую ферму 1, поворотные круги 2, две тележки 3 и 4 с колесами 5 на рельсах 6 и 7, контрролики 8, электроприводы 9, компенсатор в виде рамы 10, роликовых опор 11, направляющих 12, тележки 4; рельсы установлены на опорах 13 с кронштейнами 14 для контактного провода 15. Обратным проводом являются рельсы 5, 7. На тележке 3 установлен токосъемник 16. На ферме находится второй рельсовый путь 17 для перемещения тележки 18 с колесами 19, контрроликами 20 с помощью лебедки с электроприводом 21, двумя звездочками 22, 23 и цепью 24. К днищу 25 тележки 18 могут крепиться различные узлы и агрегаты для выполнения конкретных сельскохозяйственных работ.

Рельсы 6 и 7 (фиг.3) уложены параллельными рядами с шириной колеи равной длине фермы. Концы рельсов соединены полукруглыми перемычками 26 таким образом, что образуется сочетание двух непересекающихся симметричных фигур. Каждая линия, сопрягаясь одним концом с двумя соседними полукругами, заканчивается стрелочным переводом 27, другая - тупиком с упором 28. К рельсовым путям подведена шоссейная дорога 29 с пунктами погрузки - выгрузки 30. Контактный провод 15 на фиг.3 показан штрихпунктирной линией.

Работа шасси на рельсах состоит в прерывистом перемещении несущей конструкции - фермы на определенную длину, являющуюся шириной захвата обрабатывающими орудиями, навешанными на тележку 18, с последующим перемещением ее в направлениях, указанных стрелками 31 (фиг.3). Шасси на рельсах передвигается зигзагообразно. Траектории рельса 6 и рельса 7 различны. В позиции I рельсовое шасси находится в исходном положении. Направление движения указано соответственно сплошными и штриховыми стрелками. В позиции II шасси, проделав какую-то работу в направлениях, указанных стрелками 31, левой стороной остановилось возле упора 28, а правой стороной стало описывать полукруг, после чего, пройдя через стрелочный перевод в положении o-a, шасси заняло позицию III, при этом левая сторона шасси на рельсах двигалась в обратном направлении (штриховая стрелка). В позиции III теперь уже правая сторона остановилась возле упора. Левая сторона, описав полукруг, пройдя через стрелочный перевод в положении c-o, заняла позицию 4, переведя стрелочный перевод в положение o-b, описав полукруг, через стрелочный перевод в положение o-е шасси заняло позицию 5. Для дальнейшего передвижения шасси стрелочный перевод должен быть поставлен в положение o-d, и т.д.

Компенсатор в виде рамы 10, роликовых опор 11, направляющих 12 и тележки 4 предназначен для облегчения вписывания шасси в рельсовую колею, ведь ширина колеи может быть 100 и более метров и несопоставима с базой тележек (межосевым расстоянием между колесами тележки). При движении шасси по рельсам 6-7 при независимом приводе возможно забегание или отставание одной из сторон фермы. Наличие компенсатора, создавая некоторый свободный ход, смягчает давление на внешние боковые поверхности головок рельсов и дает время для выравнивания положения. Этому способствуют и двухребордные колеса 5, охватывающие головку рельса с обеих сторон. Контрролики 8 усиливают продольную остойчивость фермы. Тележка 18 передвигается по стандартной колее (1524 мм), а контрролики фиксируют ее положение в пространстве.

Затронем вопрос экономического характера. Ввиду того, что данное шасси не имеет прямых аналогов, работающих в поле, экономическую эффективность придется сравнивать с возможностями действующей техники, а это в основном техника на базе колесных и гусеничных шасси.

Энергетической основой в поле является двигатель внутреннего сгорания (ДВС), энергоноситель, как правило, дизельное топливо. Двигатель автономен. Посмотрим сколько стоит эта автономия в сравнении с тяговым двигателем постоянного тока. Электродвигатель работает на готовой энергии, прост, у него только одна вращающаяся деталь - ротор. Тяговая характеристика позволяет обходиться без коробки передач, КПД - 90%. ДВС значительно сложнее, требует коробку передач, ресурс меньше, чем у электродвигателя, залитое топливо в баки это еще не энергия - ее надо произвести, а это не одно и то же. Топливо надо привезти, где-то хранить, все это дополнительные эксплуатационные расходы, КПД - 36%. На момент составления заявки, учитывая соотношение цен на энергоносители, их теплотворную способность, различия в КПД, экономическая эффективность определялась следующим образом: 1 кг сырой нефти при теплоте сгорания 11300 ккал. эквивалентен 11,3 кВт/ч электроэнергии. Один литр дизельного топлива составляет 75% от эквивалента. Отношение КПД электродвигателя и ДВС составляет 90:36 или 2,5:1. После коррекции по калориям получаем - 2,5:0,75=3,3:1.

При одинаковой стоимости 1 литра дизельного топлива и 11,3 кВт/ч электроэнергии преимущество электрификации очевидно.

Поговорим о движителе - о колесе. Гусеничный движитель здесь не рассматривается. Гусеница несколько снижает давление на грунт, но это полумера. Колесо с/х машин работает в условии бездорожья в непосредственном контакте с грунтом. Несущая способность его не |стабильна и напрямую зависит от влажности. При движении колесо, имея ограниченную опорную площадку, утрамбовывает грунт, шасси проседает, получается эффект "поднятия на гору" на горизонтальной площадке, образуется колея. Такое шасси не может быть легким, так как для гарантированного сцепления с грунтом нужен еще так называемый "сцепной вес". Увеличивая вес, увеличиваем мощность, ведь шасси кроме себя нужно тянуть, например, плуг, а это дополнительные запланированные расходы.

В предлагаемом шасси на рельсах движитель не находится в прямом контакте с грунтом, его действие опосредовано через рельсы, опоры. Понятие "сцепной вес" исключено и заменено понятием работы лебедки "в упоре", передвигающей тележку с навесными орудиями по рельсам с минимальным весом. В контакте с грунтом находятся только рабочие органы, например плуг. Из вышеописанного следует, что при использовании предлагаемого шасси потери энергии значительно снижаются.

Использование электротяги в шасси на рельсах позволит сэкономить ископаемые источники энергии, так как им нет альтернативы, например, для химической промышленности. И, наконец, это реальный шанс уменьшить количество вредных выбросов в воздух, почву, воду.

Использование фактора уменьшения зависимости от погодных условий позволит проводить с/х работы с меньшими потерями времени. Это еще и моральный фактор.

Тележка 18, на которой крепятся сменные рабочие органы, в силу своих конструктивных особенностей четко сориентирована в пространстве, ее траектория движения предсказуема, что позволяет автоматизировать процессы, например пахоту, полив, борьбу с вредителями и т.д.

Шасси на рельсах это - инструмент с какими-то своими возможностями и особенностями и это необходимо будет учитывать при создании комплекта унифицированных узлов и агрегатов, используя при этом весь накопленный ранее опыт механизации с/х производства.

Наибольший эффект от применения шасси на рельсах зависит от коэффициента его использовании. В идеале это шасси, укомплектованное сменными орудиями для проведения полного цикла с/х работ, с учетом конкретных особенностей возделывания определенных с/х культур: подготовка почвы, сев, уход за время вегетации, уборка и вывоз урожая из зоны возделывания. В зимнее время производство работ по влагозадержанию и внесение органики на поля.

Используя шасси на рельсах с помощью электротяги можно улучшить условия труда сельским механизаторам, они будут сравнимы с трудом водителя трамвая или машиниста электропоезда.

Источники информации

1. Большая Советская Энциклопедия, том 20, с. 144.

2. Мостовые краны МПК. В 66 с 17/00-17/26.

Шасси на рельсах, используемое в качестве подъемно-транспортного средства, выполненное по схеме сдвоенного шасси и содержащее мостовую ферму, закрепленную с помощью поворотных кругов на колесных, снабженных контрроликами тележках с независимым приводом от двигателей постоянного тока, перемещающихся по двухколейному рельсовому пути с контактным проводом, выполненному в виде ряда параллельных рельсов, соединенных попарно с помощью рельсов в форме полукруга, причем каждый прямой рельс, сопрягаясь одним концом с двумя соседними полукругами, заканчивается стрелочным переводом, а другим концом - тупиком с упором, рельсовый путь на мостовой ферме с колесной, снабженной контр-роликами тележкой с приводом от тягового двигателя постоянного тока, двух звездочек и цепи, расположенную на мостовой ферме лебедку для поднятия грузов, а также роликовые опоры с направляющими между тележками и рамой фермы, образующие компенсатор.