Результат интеллектуальной деятельности: Устройство формирования основания автодорог

Изобретение относится к устройствам в области строительства. В настоящее время основание автодорог формируют, используя машины циклического действия: бульдозеры, экскаваторы, катки. При этом наблюдается низкая производительность труда, происходит перерасход дорожно-строительных материалов, неравномерное уплотнение основания автодорог, попадание в основание автодорог посторонних включений. На качество формирования оснований автодорог оказывает существенное влияние человеческий фактор.

Известен агрегат непрерывного действия, формирующий кювет и основание автомобильной дороги (патент RU №2709849, МПК Е01С 19/002; Е01С 23/09; E02F 3/08; E02F 5/06, опубл. 23.12.2019, БИ №36), содержащий левую раму, среднюю раму, правую раму, энергетические устройства, гидроцилиндры и другие элементы конструкции. Недостатком конструкции является выполнение лишь начальной стадии формирования основания автодороги.

Известен агрегат для укладки тротуарных плиток (патент RU №2740596, МПК Е01С 19/528, опубл. 15.01.2021, БИ №2, прототип), включающий раму, бункеры, энергетическую установку, гидронасос, гидроцилиндры, гусеницы и другие элементы конструкции. Недостатком конструкции является невозможность выполнения комплекса работ для устройства основания автодорог.

Задачей изобретения является создание высокопроизводительного устройства непрерывного действия, осуществляющего весь комплекс работ, связанных с формированием основания автодорог и исключение влияния человеческого фактора на качество формирования основания автодорог.

Поставленная задача решается тем, что устройство в автоматическом режиме осуществляет: формирование и послойное уплотнение песчаного основания, укладку гидроизоляции, формирование, уплотнение и расклинивание щебеночного основания, заливку его битумом. При этом автоматически регулируется усилие воздействия катков и плит на слои основания автодорог, осуществляется координация устройства по направлению перемещения, высоте, продольному и поперечному уклону.

Новые существенные признаки:

- стойки соединяют раму верхнюю с рамой нижней;

- к раме верхней сверху присоединены две спутниковые антенны, три стойки левые и три стойки правые, приварены помосты, шесть бортов и дорожки;

- на раме верхней также установлены барабаны для привода гидронасосов;

- к раме нижней шарнирно присоединены шесть кулис, а к ним - три рамы въездов;

- к каждой раме въезда снизу присоединены два телескопических гидроцилиндра с опорами и пружинами;

- снизу к раме нижней шарнирно присоединены поводки, а к ним - четыре бруса с осями;

- на осях брусьев установлены катки ходовой части;

- между рамой верхней и рамой нижней расположены две цистерны с электроуправляемыми кранами, бункер малого щебня, бункер крупного щебня и два бункера песка;

- снизу к бункеру крупного щебня и бункерам песка приварены выглаживающие брусья;

- к раме верхней шарнирно присоединены кулисы заслонок с заслонками;

- положения заслонок устанавливают гидроцилиндры управления заслонками;

- между бункером малого щебня, бункером крупного щебня и бункерами песка расположены катки с приводом от гидромоторов привода катков;

- к стойкам присоединены гидроцилиндры управления катками;

- к гидроударникам, прикрепленным к бункеру малого щебня, бункеру крупного щебня; бункеру песка, снизу присоединены плиты;

- на раме нижней размещен гидроаккумулятор, содержащий две пружины, два поршня, амортизаторы;

- к гидроаккумулятору присоединены: труба подачи, труба расхода, датчик наполнения и труба аварийного сброса;

- датчик наполнения и экспресс-анализаторы соединены проводами с блоком управления и сигнализации;

- к раме нижней присоединены элементы гидросистемы: делитель-регулятор потока, гидрораспределитель управления положением и гидрорегулятор, а к раме верхней - гидрораспределители ударников, гидроцилиндры подъема рулона;

- около гидроаккумулятора расположены: ресивер, компрессор, генератор, гидромотор привода, ресивер первичного растормаживания;

- ресивер сообщен с цистернами, емкостями для хранения гидравлической рабочей жидкости и, через краны растормаживания на стойках правых и стойках левых, с тормозами барабанов;

- ресивер первичного растормаживания сообщен с штоковыми полостями гидропневмоцилиндров и, через краны растормаживания на стойках правых и стойках левых, с тормозами барабанов;

- гидропневмоцилиндры присоединены к траверсе рамы нижней и к рамам въездов.

Совокупность известных и отличительных существенных признаков заявляемого устройства не известна из уровня техники и не вытекает из него очевидным образом.

Новый технический результат заключается в том, что использование предлагаемого устройства позволит осуществить в автоматическом режиме комплекс работ, направленных на формирование основания автодорог, что способствует увеличению производительности труда, улучшению качества автодорог, уменьшению расхода дорожно-строительных материалов на строительство автодорог.

На фиг. 1 показана схема устройства, вид справа; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А; на фиг. 4 - разрез Б-Б; на фиг. 5 - то же, но с энергетической установкой и дополнительным гидронасосом; на фиг. 6 - вид В; на фиг. 7 - схема расположения емкостей для хранения гидравлической рабочей жидкости и гидроаккумулятора; на фиг. 8 - сечение Г-Г; на фиг. 9 - схема расположения гидронасосов; на фиг. 10 - схема расположения силовой и регулирующей аппаратуры гидросистемы; на фиг. 11 - схема расположения стоек левых и стоек правых с кранами растормаживания; на фиг. 12 - сечение Д-Д; на фиг. 13 - схема расположения бункера малого щебня, бункера крупного щебня и бункеров песка; на фиг. 14 - схема расположения уплотняющих устройств; на фиг. 15 - схема расположения экспресс-анализаторов с блоком управления и сигнализации (БУС); на фиг. 16 - схема загрузки песка; на фиг. 17 - схема загрузки щебня; на фиг. 18 - схема замены рулона гидроизоляции; на фиг. 19 - схема работы устройства.

Стойки 4 (фиг. 1) соединяют раму верхнюю 5 с рамой нижней 19. К раме верхней сверху присоединены две спутниковые антенны 1, приварены помосты 2, шесть бортов 7, ограничивающих три въезда для автосамосвалов. Три стойки левые 3 и три стойки правые 6 (фиг. 1, 11) с кранами растормаживания и кранами гидросистемы также присоединены к раме верхней. К раме нижней шарнирно присоединены шесть кулис 8 (фиг. 1), а к ним - три рамы въездов 9. К каждой раме въезда снизу присоединены два телескопических гидроцилиндра 11 (фиг. 1, 10) с опорами 12 и пружинами 10. Снизу к раме нижней шарнирно присоединены поводки 18. К поводкам присоединены четыре бруса 14 с осями. На осях брусьев установлены катки ходовой части 16. Брусья служат опорой для валов звездочек 13. Звездочки и катки ходовой части охватывают четыре гусеницы 17. Положением гусениц управляют гидроцилиндры управления ходовой частью 15 (фиг. 1, 18). Привод перемещения устройства формирования основания автодороги от гидромотор-редукторов ходовой части 51 (фиг. 10). К раме верхней приварены дорожки 21 (фиг. 2, 3, 4, 12), выполненные из прямоугольных труб. На ней также установлены барабаны 20 (фиг. 2, 3, 4), для привода гидронасосов 39 (фиг. 9). Между рамой верхней и рамой нижней расположены две цистерны 22 (фиг. 3) с электроуправляемыми кранами 58 (фиг. 18). Между ними также расположены: бункер малого щебня 24 (фиг. 3, 13), бункер крупного щебня 26 и два бункера песка 34 (фиг. 4, 13). Снизу к бункеру крупного щебня и бункерам песка приварены выглаживающие брусья 27 (фиг. 3, 4). К раме верхней шарнирно присоединены кулисы заслонок 33 с заслонками 31. Положения заслонок устанавливают гидроцилиндры управления заслонками 32 (фиг. 3, 4, 10). Между бункером малого щебня, бункером крупного щебня и бункерами песка расположены катки 28 (фиг, 3, 4, 14) с приводом от гидромоторов привода катков 29 (фиг. 3, 4, 10). Их небольшой вращающий момент предотвращает сгруживание песка и щебня перед катками. К стойкам присоединены гидроцилиндры управления катками 23. К гидроударникам 25 (фиг. 3, 10), прикрепленным к бункеру малого щебня, бункеру крупного щебня, бункеру песка, снизу присоединены плиты 30 (фиг. 3, 14). Емкостями для хранения гидравлической рабочей жидкости служат полые помосты (фиг. 7). Они разделены на части так, чтобы обеспечить поступление гидравлической рабочей жидкости к гидронасосам при любом допустимом продольном и поперечном уклоне автодороги. Для хранения гидравлической рабочей жидкости под давлением на раме нижней размещен гидроаккумулятор 35 (фиг. 4, 7, 8) большой емкости. Он содержит (фиг. 8): две пружины 48, два поршня 49, амортизаторы 50. К нему присоединены: труба подачи 44, труба расхода 45, датчик наполнения 46 и труба аварийного сброса 47. Труба подачи соединена с гидронасосами, труба расхода - с силовой и регулирующей аппаратурой гидросистемы, труба аварийного сброса - с емкостями для хранения гидравлической рабочей жидкости. Датчик наполнения соединен проводами с блоком управления и сигнализации 57 (БУС) (фиг. 15). С ним также соединены проводами экспресс-анализаторы 56 плотности уплотняемого материала. Гидросистема устройства также включает присоединенные к раме нижней (фиг. 10): делитель-регулятор потока 53 гидравлической рабочей жидкости к гидромотор-редукторам ходовой части, гидрораспределитель управления положением 54 ходовой части и гидрорегулятор 55, а к раме верхней - гидрораспределители ударников 52, гидроцилиндры подъема рулона 59 (фиг. 18). Около гидроаккумулятора расположены: ресивер 37 (фиг. 4, 6), компрессор 40 (фиг. 6) и генератор 42, приводимые от гидромотора привода 41, ресивер первичного растормаживания 43. Ресивер сообщен с цистернами, емкостями для хранения гидравлической рабочей жидкости и, через краны растормаживания на стойках правых и стойках левых, с тормозами барабанов. Ресивер первичного растормаживания сообщен с штоковыми полостями гидропневмоцилиндров и, через краны растормаживания на стойках правых и стойках левых, с тормозами барабанов. Гидропневмоцилиндры 36 (фиг. 4, 10) присоединены к траверсе рамы нижней и, штоками, к рамам въездов.

Устройство формирования основания автодороги, предназначенное для создания одновременно двух полос основания автодороги I или II категории, можно оперативно перестроить на формирование основания автодороги III категории, поместив в бункеры песка, бункер крупного щебня и бункер малого щебня (фиг. 13) стенки, ограничивающие ширину основания дороги в соответствии со стандартом (показано штрихпунктиром). Можно также перестроить на формирование основания автодороги IV категории, поместив в бункеры песка, бункер крупного щебня и бункер малого щебня другие стенки (показано штриховой линией). Для создания одной полосы основания автодороги бункеры посередине перекрывают временной перегородкой, отключают половину гидроударников и используют только два въезда.

Возможно оснащение устройства формирования основания автодороги (фиг. 5) энергетической установкой 38 с дополнительным гидронасосом.

Устройство формирования основания автодороги устанавливают в начале планируемого участка строительства. Если необходима гидроизоляция, устанавливают рулон гидроизоляционного материала «РГ» (фиг. 4), заполняют цистерны битумом (фиг. 3) закачивают воздух в ресивер первичного растормаживания (фиг. 6), включают блок управления и сигнализации (БУС) (фиг. 15) и опускают одну раму въезда (фиг. 16, а), подав сжатый воздух в штоковые полости двух гидропневмоцилиндров. Водитель первого автомобиля «М», груженного песком, заезжает по дорожкам на раму въезда так, чтобы колеса среднего и заднего моста оказались между соответствующих барабанов. Он, не выходя из кабины, открывает кран растормаживания на первой по ходу стойке левой. Сжатый воздух из ресивера первичного растормаживания освобождает барабаны. Водитель включает передачу. Колеса среднего и заднего моста автомобиля вращают барабаны. Барабаны вращают валы гидронасосов, которые засасывают рабочую жидкость из емкостей для хранения гидравлической рабочей жидкости и направляют ее гидроаккумулятор (фиг. 8) через трубу подачи. Гидравлическая рабочая жидкость воздействует на поршни, перемещает их, сжимая пружины. Когда сработает датчик наполнения, раздается звуковой сигнал. В это время гидромотор привода (фиг. 6), вращая одновременно вал генератора и вал компрессора, обеспечивает устройство формирования основания автодороги электроэнергией и сжатым воздухом. Сжатый воздух поступает сначала в ресивер первичного растормаживания до заполнения, затем в ресивер. Так как ресивер сообщается с цистернами и емкостями для хранения гидравлической рабочей жидкости, в них создается избыточное давление, которое способствует при работе вытеканию битума и гидравлической рабочей жидкости и препятствует проникновению пыли извне в битум и гидравлическую рабочую жидкость. Водитель выключает передачу, закрывает кран растормаживания и открывает кран гидросистемы. Рабочая жидкость поступает сначала в два телескопических гидроцилиндра, поворачивая раму въезда (фиг. 16, б), а затем в подпоршневые полости гидропневмоцилиндров, поднимая раму въезда (фиг. 16, в). Водитель перемещает автомобиль «М», так, чтобы колеса среднего и заднего моста оказались между соответствующих барабанов для выгрузки в первый (по ходу устройства) бункер песка (фиг. 16, г). Он растормаживает соответствующие барабаны, включает передачу и пополняет гидроаккумулятор, одновременно выгружая песок в бункер песка (фиг. 16, д). Затем автомобиль съезжает по дорожкам с устройства формирования основания автодороги. Загрузка песка во второй (по ходу устройства) бункер песка происходит аналогично (фиг. 16, е) и (фиг. 16, ё). Аналогично производят загрузку песка с двух других въездов до заполнения бункеров песка. Загрузку крупного щебня и малого щебня (фиг. 17) производят в той же последовательности, но автомобиль «М» въезжает на устройство формирования основания автодороги задним ходом. Каждый последующий автомобиль в ходе вызрузки дорожно-строительных материалов пополняет гидроаккумулятор гидравлической рабочей жидкостью до появления звукового сигнала.

Когда количество песка, крупного щебня и малого щебня достигнет нужного уровня, БУС подает сигнал в делитель-регулятор потока, который направляет рабочую жидкость в гидромотор-редукторы. Гидромотор-редукторы посредством звездочек вращают гусеницы. Начинается перемещение устройства формирования основания автодороги (фиг. 19). При его перемещении выглаживающий брус первого (по ходу устройства) бункера песка производит разравнивание и первичное уплотнение нижнего слоя песка «П1» на подстилающем слое автодороги «ПС». Первый каток (фиг. 4, 14) производит вторичное уплотнение песка. Если необходимо, на нижний слой песка «П1» укладывают из рулона слой «Г» гидроизоляционного материала (фиг. 19). Край рулона зажимают вторым слоем песка, после чего гидроизоляционный материал разматывается из рулона самопроизвольно. Выглаживающий брус второго (по ходу устройства) бункера песка производит разравнивание и первичное уплотнение верхнего слоя песка «П2». Вторичное уплотнение песка производит второй каток (фиг. 3, 14), а третичное уплотнение -плиты. Гидроударники за счет давления рабочей жидкости приподнимают плиты, а затем ударяют их о слой песка, трамбуя его. Гидрораспределитель ударников работает так, что гидроударники воздействуют на плиты в обе стороны от центра основания автодороги к краям поочередно. Выглаживающий брус бункера крупного щебня производит разравнивание и первичное уплотнение слоя щебня «Щ» (фиг. 19). Вторичное уплотнение крупного щебня производит третий каток (фиг. 3, 14), третичное уплотнение - плиты, четвертичное уплотнение - четвертый каток. Малый щебень, высыпающийся из бункера малого щебня, заполняет пространство между частицами крупного щебня, производя его расклинивание. Уплотнение расклиненного щебня производит пятый каток (фиг. 3, 14). Щебень покрывает слой битума «Б» из цистерн (фиг. 19).

Пополнение цистерн битумом осуществляют без остановки устройства из специализированного автомобиля для перевозки битума. Для замены рулона гидроизоляции останавливают устройство. Посредством гидроцилиндров управления ходовой частью поднимают устройство формирования основания автодороги над его ходовой частью (фиг. 18, а) с одновременным закрытием электроуправляемых кранов цистерн и нижних отверстий в бункерах, перемещая заслонки посредством гидроцилиндров управления заслонками. Передвигают устройство формирования основания автодороги (фиг. 18, б) по ходу укладки основания автодороги на некоторое расстояние. Размещают на подстилающем слое новый рулон гидроизоляции «РГ». Опустив гидроцилиндры подъема рулона, извлекают ось израсходованного рулона гидроизоляции (фиг. 18, в). Передвигают устройство формирования основания автодороги против хода укладки основания автодороги так, чтобы рулон гидроизоляции оказался под гидроцилиндрами подъема рулона. Поднимают гидроцилиндрами подъема рулона новый рулон гидроизоляции «РГ» (фиг. 18, г). Перемещают устройство формирования основания автодороги в положение, которое оно занимало перед заменой рулона. Посредством гидроцилиндров управления ходовой частью опускают устройство формирования основания автодороги (фиг. 19). Открывают электроуправляемые краны цистерн и нижние отверстия в бункерах, перемещая заслонки посредством гидроцилиндров управления заслонками. Затем продолжают укладку основания автодороги.

За исключением операции замены рулонов гидроизоляции работа устройства формирования основания автодороги происходит автоматически. Давлением катков на соответствующие слои управляет гидрорегулятор посредством гидроцилиндров управления катками. При этом на катки переносится часть силы тяжести устройства формирования основания автодороги, автомобилей, находящихся на выгрузке, дорожно-строительного материала в их кузовах и в бункерах. Экспресс-анализаторы (фиг. 15) сверяют плотность дорожно-строительных материалов с эталонной плотностью по всей ширине слоев, посылая сигналы в БУС. Если где-то плотность дорожно-строительного материала становится менее эталонной, БУС посредством делителя-регулятора потока (фиг. 10) ограничивает поток рабочей жидкости в гидромотор-редукторы, уменьшая скорость устройства формирования основания автодороги, а гидроцилиндры управления соответствующим катком увеличивают давление катка на слой песка или щебня. При этом электроуправляемые краны частично прикрываются, уменьшая потоки битума. Если плотность дорожно-строительного материала становится существенно выше эталонной, БУС посредством делителя-регулятора потока увеличивает поток рабочей жидкости в гидромотор-редукторы, увеличивая скорость устройства формирования основания автодороги, а гидроцилиндры управления соответствующего катка уменьшают его давление на слой песка или щебня. При этом электроуправляемые краны приоткрываются, увеличивая потоки битума на основание автодороги.

Спутниковые антенны (фиг. 1, 2) связаны с БУС (фиг. 15) и обеспечивают координацию устройства формирования основания автодороги по направлению перемещения, высоте, продольному и поперечному уклону. Для обеспечения поворота вправо устройства формирования основания автодороги БУС посылает сигнал в делитель-регулятор потока (фиг. 10). Делитель-регулятор потока увеличивает количество гидравлической рабочей жидкости, подаваемое к гидромотор-редукторам привода левых гусениц и уменьшает количество рабочей жидкости, подаваемое к гидромотор-редукторам привода правых гусениц. В момент поворота осуществляется блокировка рам въезда и телескопических гидроцилиндров в поднятом положении, поэтому весь процесс поворота на вираже автодороги осуществляется циклически. Поворот влево устройства формирования основания автодороги осуществляется аналогично. При этом делитель-регулятор потока увеличивает количество рабочей жидкости, подаваемое к гидромотор-редукторам привода правых гусениц и уменьшает количество рабочей жидкости, подаваемое к гидромотор-редукторам привода левых гусениц. Координацию устройства формирования основания автодороги по высоте, продольному и поперечному уклону осуществляет по команде БУС гидрораспределитель управления положением посредством гидроцилиндров управления ходовой частью (фиг. 1, 15). Он также обеспечивает стандартный уклон основания автодороги 2 промилле и нужный ее уклон на виражах.