Неавтоматизированное устройство малой механизации для подъёмно-транспортных работ

Название	Неавтоматизированное устройство малой механизации для подъёмно-транспортных работ
Разработчик (Авторы)	Алексенцева Светлана Евгеньевна, Захаров Игорь Владиславович
Вид объекта патентного права	Полезная модель
Регистрационный номер	216006
Дата регистрации	12.01.2023
Правообладатель	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет"
Область применения (класс МПК)	B62B 1/10 (2006.01)

Описание изобретения

Полезная модель относится к области проведения подъёмно-транспортных работ для решения проблем с вывозом весеннего снега, накопленного за зиму к весне, с сельских придомовых хозяйственных подворий, а также летних работ частных хозяйств. Предложенная конструкция устройства относится к категории развития малой механизации труда в пригороде, на селе и деревне, для поселений с большим и сложным хозяйством частных подворий и имений, разнородных по наличию, составу, площади, планировке, содержанию. Это районы сельских территорий РФ смешанного агропрома - зернового, мясомолочного, овощного, ягодного фруктового, с натуральной хозвостребованностью. Устройство создано на основе анализа, ориентировки, сбора информации, накопления данных, постановки задачи; расчётных, проектных и конструкторских работах. Показана возможность и целесообразность внедрения, предпринимательства и продажи. Разработка предлагается сельскому населению так же под самостоятельное изготовление; как ориентировочный пример предварительной теоретической проработки вопроса, постановки задачи для методических материалов профильных ремесленных, технических училищ; предпринимательства, технологам мелкосерийного производства трёх типоразмеров одно вида.

Прототипом является тележка-лопата для хозяйственных работ (патент RU 2250171 С2, опубл. 2005.04.20 Богомолов В.А., Богомолова С.З.). Тележка-лопата для хозяйственных работ содержит ходовые колеса, установленную на них совковую лопату с возможностью перемещения в продольной вертикальной плоскости, рукоятку, шарнирно связанную с совковой лопатой, механизм фиксации рукоятки. Совковая лопата посажена непосредственно на ось ходовых колёс, по центру задней стенки совковой лопаты в продольно-вертикальной плоскости установлена кулиса с выполненными в верхней её кромке пазами для фиксации рукоятки, которая выполняется Т-образной формы с возможностью перемещения вдоль кулисы. Жёстко соединена с осью ходовых колёс, диаметр которых составляет 1/4-1/5 длины днища совковой лопаты. Передняя часть совковой лопаты шире задней части на утроенную ширину одного ходового колеса, механизм фиксации расположен на Т-образной рукояти, содержащей защёлку, соединённую снизу посредством пружины с Т-образной рукоятью, а сверху посредством тяги - с ручкой механизма фиксации.

Данное изобретение не оснащено вертикально-боковыми стенками по краям, из-за чего изделие неизбежно будет "полосить". В конструкции заложены углы сопротивления при срезании снега, а нужны большие радиусы. Не приведена балансировка центра тяжести изделия.

Предлагаемая полезная модель - неавтоматизированное устройство малой механизации для подъёмно-транспортных работ обеспечивает следюущий технический результат: повышение удобства при эксплуатации за счёт выполнения конструкции более технологичной, обеспечивающей высокую производительность, и решает проблему вывоза весеннего снега накопленного за зиму к весне с пригородных застроек и сельских придомовых хозяйственных подворий, а также используется для летних работ сельскохозяйственных работ.

Технический результат достигается за счёт того, что неавтоматизированное устройство малой механизации для подъёмно-транспортных работ состоит из одноосной двухколёсной системы и рукояти, причём включает изложницу - рабочий грузовой объём, выполненную из единого стального кровельного оцинкованного листа в виде лотка на жёстком каркасе-несущей силовой раме, и рукояти, изготовленной из стальной трубы, сбалансированного по центру тяжести изделия с целью перевода загруженного устройства из рабочего положения вырезания и подбора пласта груза в положение транспортировочное горизонтальное с дальнейшей перевозкой груза с помощью колёсной системы.

Сущность полезной модели поясняется сопроводительными фигурами, на которых

фиг. 1 – приведена конструкция одноосной тележки-снегоподборщика,

фиг. 2 – приведена конструкция рукояти одноосной тележки-снегоподборщика,

фиг. 3 – приведена конструкция оси колёсной пары одноосной тележки-снегоподборщика.

На фиг. 1 отображено устройство, где 1 - изложница, выполненная из облегчённой листовой дюрали жёстких упругих сортов Д1Т, Д16 Т, 2 - дополнительная усиливающая стальная полоса ст.3 длиной L - 3 × 50 × 700 мм, 3 - ручка, выгнутая из трубы слесарной, водопроводной, диаметром 1/2".

Устройство работает следующим образом.

В предлагаемой конструкции одноосной тележки-снегоподборщика заложен физический принцип механической вырезки и свойства клинового подбоя-поднятия полезного груза на высоту. Из общего снегового покрова земли силами одного человека механической вырезки ленточного пласта снега с его одновременным подрезом от земли, ограничением по краям, подбором, поднятием вверх по руслу грузового лотка/изложницы, загрузка полезного веса на себя. Имеет некоторые признаки и элементы принципа конвейерного переноса. За один непрерывный проход на лёгких снегах или по шагу, врезаясь в тяжёлые, в зависимости от того, какое требуется усилие реза по показателям структуры и состояния снега на день уборки.

Физически толкая подборщик вперёд себя, из общего снегового покрова двора вырезается непрерывная лента снегового пласта (шириной 700 мм, фиг.1). Вырезанный пласт скользит, поднимается по пологой изложнице - руслу, плавно поднимается вверх в грузовую изложницу до самой рукояти. После этого набивается снова столько раз, сколько возьмёт, уместится в рабочий объём изложницы. Приведённые габаритные размеры изложницы позволяют за один раз загрузить и вывезти до 20 и выше вёдер снега по объёму. При проектировании конструкции главная ориентировка на предельно возможный минимум расхода человеческих сил - труда, затраченного времени, при достаточной эффективности механизма и чистоте уборки, может работать в паре с обычной снеговой лопатой.

Устройство рассчитано на подбор покрова снежных масс различных по плотности, массе, жёсткости или пластичности, сухой сыпучести, толщине/объёму/массе, по сложной разнородности многослойной структуры снегового объёма. Учитывались показатели коэффициентов трения и скольжения, физических свойств разновидностей состояния снега по конструкционным материалам подборщика. Учитывался расклад векторных сил рабочего угла, высоты и геометрии-траектории поднятия полезной загрузки; отсутствие в конструкции конфигураций, элементов и узлов повышенного сопротивления движению пласта (острые углы на излом пласта, резкие повороты пласта, не работающие "мёртвые" углы по пограничному коэффициенту трения). При точной балансировке хода углового рабочего смещения центра тяжести на осевую опору всей конструкции порожней, работающей и загруженной. С учётом условий атмосферной температуры воздуха и физического состояния снегового покрова на день уборки, реза пласта.

Каркас вместе с рукоятью - цельносварной, цельносблоченный или цельноклёпанный (дюраль). Рукоять крепится не к тонкой гибкой изложнице, а к каркасу. Рукоять выполнить лучше съёмной или регулируемой телескопической с простейшей фиксацией вертикальным штифтом на цепочке/лямке, вставляющейся сверху вниз в сквозные отверстия через обе трубки. Делать съёмной есть смысл для уменьшения габаритных размеров изделия при хранении, перевозках и при возможном летнем применении подборщика. Теплоизолировать любыми средствами те места рукояти, за которые берутся руками при работе: обрезинить, надеть ручки от велосипеда, обрезки старого шланга, трубчатого пластика, чем-то обмотать. Обоснование - если сжимать рукоять в мороз 15-25°, то пальцы рук будут сразу костенеть сквозь любые рукавицы от промороженной заиндевевшей стали.

В рабочем состоянии передняя горизонтальная режущая часть изложницы скользит по земле, срезая и подбирая на себя всё, что выше режущей кромки, передними вертикальными кромками боковин обрезается ширина подбираемого пласта - 700 мм.

На фиг. 1 - L1 ≤ L2 - длина плеч нагрузок в роли «весовой балки» с центральной шарнирной опорой (сопромат). G1 и G2 - распределённая снеговая нагрузка в передней и задней части емкости (изложницы) поз.1, которую можно рассматривать как два плеча одной весовой балки, консоли, с центральной шарнирной опорой в соответствии с сопроматом и эпюрами нагрузок. В реальности G1 больше G2. Балансировка центра тяжести, ЦТ осуществляется обрезанием, укорачиванием размера L1, передней части подборщика, снижая величину G1, тем точнее подгоняя смещение ЦТ под общий весовой баланс относительно точки опоры-колеса.

При полной нормальной снеговой загрузке подборщика весовое плечо L1 оказывается тяжелее, чем плечо L2 (передняя часть L1, как приёмная, загружается больше, при начале сопротивления уже загруженной L2). Насколько больше - определяется в допуске общей балансировкой ЦТ изделия подгоночной обрезкой длины L1.

Точная центровка центра тяжести нормально загруженного уборщика такова относительно точки опоры колёс такова (сопромат нагруженной весовой балки с центральной шарнирной опорой), что вес осевого вектора гравитации ЦТ приходится на колёса, а не на руки человека, хоть в сколь заметной мере (в усреднённом массиве числа ручных тяг стремиться давления в допуске Eчеловека ~ ± 0n погрешности). Расход сил, энергии человека идёт только на тяговые усилия перевозки с учётом подшипников колёс - очень маленькие, и при разгрузке на опрокидывание через переднюю часть с отъездом назад. Не считая некоторых обычных силовых затруднений сопротивления движения нагруженных камерных колёс по сыпучим материалам - снегу, песку, рыхлой земле, сопротивления уплотнения-протаптывания. Но здесь подборщик сам для себя счищает рыхлый снег до жёсткого основания промороженной земли двора, по которой сам же едет.

Передняя режущая кромка (фиг. 1, узел А) усилена полосой стали ст.3 толщиной 3 мм, шириной 50 мм, длиной ≤ 700 мм, заточенная/срезанная спереди на произвольный угол, обёрнутая стальным листом изложницы и наклёпанная (получает дополнительную механическую прочность). Обоснование - принимает на себя самые большие динамические и импульсные ударные напряжения, о снег, лёд, вмёрзшие комья земли, корни, кирпичи, трубы, задевая углы, тем уберегая от зазубренности, заломов и загибов кромки во все стороны, от разрыва металла.

На фиг. 2 приведена конструкция рукояти - вариант максимально надёжный прочностный, приближена к конструкционному "треугольнику" жёсткости. Почти простейший конструкционный угол жёсткости, радиус - сопромат нагрузок арки прочности (все прямоугольные складываются). Аккуратный радиус выполняется вручную. Диаметр полуокружности - индивидуальная ширина плеч. По возможности использовать для рукояти нестальные трубы - сантехнические водопроводные стандартные 0.5", 3/4", хотя они легко, хорошо и быстро варятся дуговой сваркой, но тяжёлые, ржавеют. Применять облегчённую дюраль ДТ16, в технологической закалке и старении анодированную трубную, подходящую по механической прочности.

Всю конкретику размеров на местах выполняется каждым лично под себя при индивидуальном выполнении. Такие размеры на чертежах помечены знаком "звёздочка".

При конструировании и исполнении устройства опираться на эргономику и стремиться к минимально возможному снижению общей масса изделия, т.к. конструкция стальная при ширине 700 мм весит около 30 кг. Конструкционные материалы применять лёгкие, упругие, прочные, относительно дешёвые - дюраль, пластик, полимер. Сборочное крепление и стяжка всех дюралевых частей на винтах, болтах, заклёпках.

Обоснование. Если предназначена для сельских территорий, деревень, поселений и частных подворий, то учитывать население, кто там живёт, «потребителя», а это все возраста, старики, женщины-одиночки, неполные семьи, подростки и дети, имеющие инвалидности, слабые физическим здоровьем, но ещё способные работать с подборщиком, чистить двор, выход на улицу; некуда деваться. Именно отсюда предложение предпринимателям выпускать подборщик трёх типоразмеров одного вида, в том числе с заменой колёс на меньший диаметр у типоразмера самого малого. В мелкосерийном промпроизводстве возможно выпускать типовой ряд трёх размеров одного вида подборщика. Максимального, среднего, малого. Общей пробной партией 500 штук под спрос сельской территориальной РФ. Здесь смотреть карту регионов объёма снегового покрова РФ; самые северные и южные отпадают для малой механизации.

Масса подборщика как изделия стремится к разумному минимальному пределу, для чего в конструкции, где только возможно закладывать и использовать облегчённые материалы с достаточной механической прочностью; жёсткие упругие сорта тонкого листового и трубного дюралюминия с толстыми стенками (для самодельщиков - изложница в принципе возможна из обычной выгнутой трёхслойной фанеры, обработанной олифой от сырости и гниения, стяжку применять болтами по профилю несущего силового каркаса подборщика).

Колёса нужны для перевода загружённого подборщика из рабочего положения вырезания и подбора пласта в положение транспортировочное горизонтальное с дальнейшей перевозкой груза. Не применять колёса жёсткие: пластмассовые, обрезиненные литой резиной. В этом случае подборщик будет вынужден, раскачиваясь и кренясь, забираться колесом на вершину каждой кочки, примёрзшего кома земли, ледышки, кирпича, чтобы проехать дальше, а это лишние затраты сил человека. На колёсах не экономить. Приобрести камерные пневматические, плавного мягкого хода, поглощающие в себя выступающие неровности, снижающие тряску и подпрыгивания подборщика. Применены два колеса камерные, строительных/дачных тачек 3.00 8 (13*3) - заводская маркировка покрышек.

Изготовлен опытный образец (Самарская область), показавший хорошие технические характеристики в применении.

Формула полезной модели

Неавтоматизированное устройство малой механизации для подъёмно-транспортных работ, состоящее из одноосной двухколёсной системы и рукояти, изложницы - рабочего грузового объёма, выполненной из единого стального листа в виде лотка с передней горизонтальной режущей частью, передними вертикальными кромками и задней частью на жёстком каркасе-несущей силовой рамы, и рукояти, изготовленной из трубы, сбалансированного по центру тяжести изделия.

Изобретение "Неавтоматизированное устройство малой механизации для подъёмно-транспортных работ" (Алексенцева Светлана Евгеньевна, Захаров Игорь Владиславович) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога