Результат интеллектуальной деятельности: ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ КАБИНЫ НА РАМЕ ЛЕСОЗАГОТОВИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ

Защитное устройство для установки кабины на раме лесозаготовительной машины может применяться в лесопромышленном комплексе на лесосечных машинах, машинах первичного транспорта леса, а также на лесохозяйственных тракторах при проведении лесовосстановительных и культур-технических работ.

Известно устройство для установки опрокидываемой кабины на раме транспортного средства [1], предназначенное для снижения уровня вибрации кабины, включающее в себя корпус, установленный на основании кабины и связанный с помощью фиксатора с опорным элементом, стакан рамы транспортного средства с размещенной в нем опорой, а также амортизатор, состоящий из основной и дополнительной подушек, обоймы, болта крепления, и регулировочных гаек. 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 крепления кабины транспортного средства [2], содержащее четыре одинаковых виброизолятора, связывающих кабину с опорной конструкцией, причем точки крепления двух передних виброизоляторов расположены в горизонтальной плоскости под кабиной, а точки крепления задних виброизоляторов размещены на разных уровнях. 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 стойку, связанную с остовом транспортного средства через перекрещивающиеся направляющие стержни с установленными на них энергопоглощающими элементами в виде пружин, кронштейн, болты и виброизолирующие подушки, при этом боковая поверхность кронштейна снабжена отбортовками с прорезями для перемещения направляющих стержней. Однако это устройство имеет существенный недостаток - остается большая вероятность нанесения травм оператору при аварии. Поскольку энергопоглощающие элементы расположены в горизонтальной плоскости, в аварийной ситуации - при опрокидывании машины или падении на ее кабину массивного предмета - не будет создано достаточного защитного эффекта при воздействии вертикальной составляющей ударной нагрузки. В то же время, значительная деформация конструкции кабины в результате удара может повлечь за собой нанесение повреждений оператору, что является недостатком данного устройства.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое защитное устройство для установки кабины на раме лесозаготовительной машины, является повышение безопасности оператора при опрокидывании машины или падении на ее кабину массивных предметов.

Достигается технический результат за счет того, что фильера установлена в развальцованном участке трубы, причем диаметр развальцованного участка трубы равен наибольшему диаметру наружной рабочей зоны фильеры, конический участок стержня размещен во внутренней рабочей зоне фильеры, а нарезной цилиндрический участок стержня расположен в калибрующей зоне фильеры.

На фиг. 1 и 2 изображена кабина лесозаготовительной машины.

На фиг. 3 представлена конструкция устройства для установки кабины.

На фиг. 4 показана схема фильеры.

На фиг. 5 приведена схема возникновения аварийной ситуации.

Защитное устройство для установки кабины 1 на раме лесозаготовительной машины включает в себя болт крепления кабины 3, опорную гайку 4, направляющую 5, амортизатор 6, фильеру 7, стержень 8, трубу 9, стакан 10 и боковые крышки-ограничители 11.

Кабина 1 лесозаготовительной машины вместе с каркасом безопасности 2 крепится болтом 3 к опорной гайке 4, установленной внутри направляющей 5 на амортизаторе 6. Направляющая 5 оснащена боковыми крышками-ограничителями 11, исключающими перемещение конструкции в плоскости, перпендикулярной направлению движения лесозаготовительной машины. К нижней части направляющей 5 посредством резьбового соединения крепится первый энергопоглощающий элемент - стержень 8, имеющий гладкий и нарезной цилиндрические участки, а также конический участок, совпадающий с сужающимся каналом фильеры 7. Фильера 7, имеющая внутренний канал, включающий входную 12 и рабочую 13 конические зоны, калибрующую зону 14 в виде цилиндрического пояска и выходную зону 15, а также наружную коническую рабочую зону 16 (фиг. 4), размещена в верхней развальцованной части трубы 9 - второго энергопоглощающего элемента - таким образом, чтобы наружная рабочая зона 16 фильеры 7 совпадала с границей развальцованного участка трубы 9, при этом оси фильеры 7, стержня 8 и трубы 9 должны совпадать. Труба 9 и фильера 7 со стержнем 8 установлены в стакане 10, жестко закрепленном на раме машины.

Диаметр гладкого цилиндрического участка стержня 8 равен наибольшему диаметру рабочей зоны 13 фильеры 7, а соотношение диаметров гладкого и нарезного участков стержня 8 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/F_к,

где F₀ - площадь исходного поперечного сечения;

F_к - площадь поперечного сечения, полученная в результате волочения. Приведенные данные подтверждаются результатами экспериментальных исследований, проведенных на кафедре Транспортных и технологических машин и оборудования Петрозаводского государственного университета.

Работа предлагаемого защитного устройства для установки кабины на раме 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 R₁ защитный пояс 2 кабины 1, связанный болтом 3 и гайкой 4 с направляющей 5, начнет оказывать растягивающее воздействие на стержень 8, также связанный с направляющей 5. В результате воздействия стержень 8 начнет пластически деформироваться - удлиняться, перемещаясь в осевом направлении сквозь сужающийся канал неподвижной фильеры 7, создавая предохранительный эффект аварийного энергопоглощения.

Под действием реакции R₂ защитный пояс 2 кабины 1 вместе с болтом 3 и опорной гайкой 4 начнут оказывать сжимающее воздействие на амортизатор 6, находящийся внутри направляющей 5. Амортизатор 6 будет деформироваться до тех пор, пока защитный пояс 2 не коснется направляющей 5, после чего направляющая 5 начнет силовое воздействие на фильеру 7, перемещая ее вниз в осевом направлении по трубе 9. Труба 9 начнет пластически деформироваться - развальцовываться - в результате воздействия фильеры 7, поглощая энергию удара и создавая защитный эффект.

Таким образом, в случае опрокидывания лесозаготовительной машины, ударная нагрузка, действующая на кабину, будет направлена на формоизменение стержня 8 и трубы 9, тем самым, создавая эффект поглощения основной части энергии удара в результате пластического деформирования стержня 8 и трубы 9 волочением. В случае падения на кабину 1 массивного предмета обе опоры будут работать на сжатие, при этом защитный эффект будет произведен путем пластического деформирования труб 9 в обеих опорах.

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Авторское свидетельство СССР, RU №1197912, кл B62D 33/06, 1984.

2. Авторское свидетельство СССР, RU №1404399, кл B62D 27/04, 1986.

3. Авторское свидетельство СССР, RU №1661522, кл B60R 21/02, 1989.