Рабочее оборудование гидравлического экскаватора
HYDRAULIC EXCAVATOR WORKING EQUIPMENT

Изобретение относится к землеройной технике и может быть использовано в горной промышленности при выполнении вскрышных работ в карьерах в зимний период года на слабых наносных породах сезонного промерзания, а именно для разупрочнения мерзлых рабочих и нерабочих площадок, а также откосов путем нарезания узких траншей (щелей) по высоте уступа.
Известна конструкция рабочего оборудования гидравлического экскаватора, состоящая из двухбалочной прямолинейной стрелы, имеющей внутренние направляющие в каждой балке, и одной дисковой фрезы с механизмами ее вращения и перемещения, установленными на тележке с опорными катками, размещенными внутри направляющих и с возможностью перемещения вдоль стрелы (RU 2187600 С1, E02F 5/30, 20.08.2002).
Экскаватор с таким оборудованием обеспечивает нарезание щелей в промерзшем поверхностном слое откосов, однако, использовать его для нарезания щелей на горизонтальных или близких к горизонтальным рабочим площадках уступов невозможно из-за наклонного расположения стрелы к поверхности породы при выполнении этой технологической операции. Кроме того, из-за длинного рабочего оборудования у экскаватора малая устойчивость и маневренность в транспортном режиме.
В качестве наиболее близкого аналога принята конструкция рабочего оборудования гидравлического экскаватора включающая поворотную платформу, связанную с ней двухбалочную консольную телескопическую стрелу, состоящую из корневой, промежуточной и головной секций, дисковые фрезы, установленные на головной секции с механизмами вращения, механизм подъема-опускания стрелы, гидромеханизмы телескопического выдвижения промежуточной и головной секций, при этом головная секция стрелы смонтирована из трех частей: оголовка, среднего участка и выдвижного участка, и имеет возможность двухкратного преломления в вертикальной плоскости. Передача рабочей жидкости от насосной станции, установленной на поворотной платформе, к механизмам вращения фрез, гидроцилиндрам перемещения головной секции, а также гидромеханизмам выдвижения секций происходит по телескопическим трубопроводам (RU 2380487 С1 E02F 3/28, E02F 5/08, 27.01.2010 Бюл. №3).
Недостатки экскаватора с таким оборудованием заключаются в большой деформативности металлоконструкций стрелы от собственной силы тяжести и нагрузок со стороны фрез при резании мерзлой породы, а также малая устойчивость и маневренность при рабочих и холостых движениях рабочего оборудования и самого экскаватора.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является уменьшение габаритов и силы тяжести рабочего оборудования, уменьшение деформативности и увеличение прочности металлоконструкций стрелы, а также увеличение устойчивости и маневренности экскаватора при движении в рабочем режиме.
Поставленная задача достигается тем, что рабочее оборудование гидравлического экскаватора, включающее поворотную платформу, связанную с ней двухбалочную консольную телескопическую стрелу с механизмом подъема-опускания, выдвижную головную секцию стрелы с двухкратным преломлением в вертикальной плоскости, две дисковые фрезы с механизмами вращения и насосную станцию, согласно изобретению телескопическая двухбалочная консольная стрела с одной головной выдвижной секцией располагается корпусом корневой секции на передвижной раме, которая с помощью катков входит в направляющие нижний неподвижной рамы, закрепленной к поворотной платформе с возможностью перемещения передвижной рамы относительно неподвижной рамы с помощью толкающего гидроцилиндра, а на передвижной раме для получения необходимого угла поворота стрелы при работе снизу-вверх и сверху-вниз по откосу установлено два гидроцилиндра поворота корневой секции стрелы, при этом передний со стороны головной секции, а задний гидроцилиндр со стороны окончания корневой секции, присоединенный вместе с поворотной стойкой, установленной на передвижной раме, к шарниру поворота корневой секции стрелы.
Отличия от ближайшего аналога заключаются в ряде существенных признаков:
- металлоконструкция стрелы укорочена и состоит из двух секций: корневой и головной выдвижной;
- корневая секция стрелы имеет возможность поворачиваться вверх и вниз относительно шарнира расположенного на стыке поворотной стойки и заднего гидроцилиндра, установленных на передвижной раме;
- передвижная рама установлена на катках, которые размещаются в направляющих нижней рамы, закрепленной жестко к поворотной платформе, имеет возможность перемещаться вдоль нижней рамы с помощью толкающего гидроцилиндра;
- конструкция размещения стрелы с фрезами на поворотной платформе позволяет нарезать щели не только на горизонтальных участках а также снизу-вверх и сверху вниз по высоте уступа.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображено рабочее оборудование гидравлического экскаватора сбоку: положение II - рабочее оборудование при нарезании щелей на горизонтальных участках (рабочих площадках), положение I - транспортное; на фиг. 2 - вид А на рабочее оборудование; на фиг. 3 - поперечный разрез А-А по передвижной и нижней рамам; на фиг. 4 - продольный разрез В-В по передвижной и нижней рамам, на фиг. 5 - положение рабочего оборудования при нарезании щелей на откосах сверху вниз на фиг. 6 - положение рабочего оборудования при нарезании щелей на откосах снизу вверх.
На гидравлическом экскаваторе 1 с помощью нижней рамы 2, закрепленной жестко к поворотной платформе 3 экскаватора, помещена передвижная рама 4 посредством катков 5 и направляющих 6 в нижней раме. Движение передвижной рамы 4 относительно неподвижной рамы обеспечивается толкающим гидроцилиндр 7. На передвижной раме 4 установлен нижний шарнир 8 для закрепления гидроцилиндра 9 подъема-опускания корневой секции 10 двухбалочной консольной телескопической стрелы 11 с помощью верхнего шарнира 12. Кроме того, на передвижной раме 4 установлена поворотная стойка 13 и задний гидроцилиндр подъема-опускания 14 хвостовой части корневой секции с. помощью шарниров 15, 16, 17. Стрела состоит из корневой секции 10 и головной выдвижной секции 18. Внутри корневой секции располагается выдвижной гидроцилиндр 19. Головная секция 18 стрелы смонтирована из трех частей, а именно оголовка 20, среднего участка 21 и выдвижного участка 22 внутрь корневой секции 10. На выдвижном участке 22 и среднем участке 21 головной секции установлен гидромеханизм преломления 23 среднего участка, а на среднем участке 21 и оголовке 20 установлен гидромеханизм преломления 24 оголовка 20. Выдвижной участок 22 головной секции соединен со средним участком 21 с помощью шарнира 25, а средний участок 21 головной секции соединен с оголовком 20 с помощью шарнира 26. На оголовке 20 головной секции установлены шарнирно по обе стороны от верхней дисковой фрезы 27 опорные лыжи 28. Приводы верхней дисковой фрезы 27 и нижней дисковой фрезы 29 раздельные. Приводы дисковых фрез 30 от высокомоментных гидромоторов, питающихся от насосной станции 31, расположенной на поворотной платформе экскаватора. Гидравлическая схема выдвижения головной секции не приводится, поскольку она заимствована из крановой техники. Конструкция привода фрез также не приходится, так как она заимствована из ближайшего аналога.
Гидравлический экскаватор с рабочим оборудованием обеспечивает нарезание щелей в мерзлой породе горизонтальных или близких горизонтальным рабочим площадках следующим образом. Гусеничное ходовое оборудование экскаватора 1 располагается вдоль рабочей площадки, а фрезы 27 и 29 и двухбалочная консольная телескопическая стрела соосны с ходовым оборудованием и при этом стрела 11 горизонтальна (положение I) при помощи гидроцилиндров 9 и 14. Включается насосная станция 31, от которой приводится во вращение фрезы 27 и 29. С помощью гидромеханизмов 23 и 24 головная выдвижная секция 18 дважды преломляется в положение II и фрезы 27 и 29 внедряются в мерзлую породу до упора опорных лыж 28 в поверхность породы. Далее с помощью выдвижного гидроцилиндра 19 происходит выдвижение головной секции 18 из корневой секцией 10 и, следовательно, нарезание щели. После нарезания щели длиной равной длине хода выдвижного гидроцилиндра 19, фрезы поднимаются и экскаватор передвигается вперед на ход гидроцилиндра 19, при этом шток гидроцилиндра 19 втягивается. Снова опускаются фрезы в щель и далее цикл повторяется. Для подготовки к нарезанию щелей сверху вниз по откосу стрела 11 приводится в положение поперек ходового оборудования и перемещается в сторону откоса вместе с передвижной рамой 4, стойкой 13 передним гидроцилиндром 9 и задним гидроцилиндром 14 с помощью толкающего гидроцилиндра 7 по направляющим в нижней раме 2 и катков 8. Затем гидроцилиндром 9 подъема-опускания корневой секции 10 и гидроцилиндром 14 подъема-опускания хвостовой части корневой секции с помощью шарниров 5, 15, 8 и 16 стрела опускается вниз параллельно поверхности откоса. Включаются в работу фрезы 27 и 29 и выдвижным гидроцилиндром 19 протягиваются по откосу, формируя щели в породе. В нижней части откоса приводы фрез 27 и 29 отключаются. С помощью гидроцилиндра 9 стрела 11 поднимается вместе с фрезами и головная выдвижная секция 18 втягивается в корневую секцию 10 посредством выдвижного гидроцилиндра 19. Далее экскаватор перемещается вдоль уступа до места образования следующие щели.
При пологих поверхностях откоса (20…25°) наклон стрелы обеспечивается передним гидроцилиндром 9, а при крутонаклонных поверхностях откоса (40…45°) наклон стрелы проводится передним 9 и задним 14 гидроцилиндрами.
В случае высоких уступов возможна работа рабочего оборудования не только сверху вниз но и дополнительно снизу вверх. При работе снизу вверх стрела вместе с передвижной рамой 4 также выдвинута в сторону уступа. Путем маневрирования гидроцилиндрами 9 и 14 стрела поднимается вверх параллельно поверхности откоса, а с помощью выдвижного гидроцилиндра 19 голов головная секция 18 стрелы выдвигается из корневой секции 10 вместе с работающими фрезами. При работе сверху-вниз и снизу-вверх экскаватор перемещается между верхней и нижней рабочими площадками. Имеет значение попадание фрезами в щели которые были сделаны при работе рабочего оборудования сверху вниз со щелями в породе при проходе снизу вверх. При такой технологии образования щелей выламывание блоков породы между щелями карьерным экскаватором будет более эффективным.
Существенные признаки, отличающие рабочее оборудование гидравлического экскаватора от ближайшего аналога позволяют получить следующий технический результат:
- телескопическое исполнение двухбалочной стрелы с одной головной выдвижной секцией позволяет увеличить устойчивость и маневренность экскаватора при рабочих движениях во время разупрочнения породы уступов;
- увеличение жесткости, прочности и надежности рабочего оборудования от действия уменьшенной собственной силы тяжести оборудования и нагрузок со стороны работающих фрез;
- повышение производительности машины, как следствие увеличения маневренности, а также уменьшение деформативности и поломок.