СПОСОБ ЧЕРПАНИЯ МАТЕРИАЛОВ И ГРУНТОВ КОВШОМ ФРОНТАЛЬНОГО ПОГРУЗЧИКА
METHOD OF MATERIAL AND GROUND SCOOPING BY FRONT-END LOADER SHOVEL

Изобретение относится к способам черпания материалов и грунтов ковшом фронтального погрузчика.
Наиболее распространенным способом работы фронтальных погрузчиков является способ раздельного черпания материалов и грунтов ковшом, реализованный в работе [Строительные машины: Справочник: в 2 т. Т.1: Машины для строительства промышленных, гражданских сооружений и дорог. Под общей ред. Э.Н. Кузина. - 5-е изд. - М.: Машиностроение, 1991, С.262, 264].
При реализации этого способа в начале черпания переднюю стенку ковша устанавливают внизу под углом 7° к опорной поверхности. Зачерпывание материала ковшом начинают поступательным движением погрузчика в штабель при относительно неподвижной стреле. После внедрения ковша останавливают погрузчик и производят поворот ковша в штабеле, на этом процесс зачерпывания материала заканчивается.
Такой способ черпания положительно зарекомендовал себя при черпании насыпных материалов и грунтов на твердой опорной поверхности при работе внизу, когда режущая кромка ковша опирается на твердую поверхность. Этот способ имеет недостатки. Современные погрузчики среднего и тяжелого типов работают не только в насыпных штабелях, но и в целиковых грунтах. Поэтому при работе ковшом внизу в целиковом грунте ковш, установленный передней стенкой под углом 7° к опорной поверхности при внедрении в штабель, дополнительно самозаглубляется в грунт вследствие отсутствия опоры для внешних сил. При этом происходит дополнительное нагружение колес погрузчика, гидроцилиндров стрелы внешними силами, что ограничивает напорные усилия фронтального погрузчика при работе.
Современные погрузчики плохо зачерпывают грунт выше уровня опорной поверхности штабеля и по этому показателю уступают экскаваторам. Например, при установке стрелы с ковшом в горизонтальное положение на уровне опорного шарнира стрелы на портале под углом 7° к опорной поверхности происходит негативное явление произвольного опускания ковша - самозаглубление вследствие отсутствия опоры у ковша.
Другой недостаток известного способа заключается в том, что передняя стенка ковша, установленная под углом 7°, внедряется в штабель, практически не подвергая его рыхлящему воздействию. При этом снижается глубина возможного внедрения ковша в штабель, а вследствие недостаточного рыхления ковш плохо заполняется материалом. Наличие пустого пространства под передней стенкой ковша и опорной поверхностью штабеля при зачерпывании способствует нагружению стрелы и гидроцилиндров дополнительной вертикальной силой, направленной вниз со стороны материала штабеля. Это явление приводит к повышению нагрузки на колесах и давления в гидроцилиндрах стрелы, что вызывает срабатывание предохранительных клапанов гидросистемы. Рассмотренные недостатки затрудняют зачерпывание материала ковшом выше уровня опорной поверхности погрузчика.
Задача предлагаемого способа черпания заключается в обеспечении зачерпывания материала и грунта как на уровне опорной поверхности штабеля, так и выше опорной поверхности. Способ решает задачу снижения вертикальных нагрузок, передаваемых со стороны штабеля на колеса, стрелу и гидроцилиндры стрелы, как в нижнем, так и верхнем положениях черпания, обеспечивая дополнительное рыхление зачерпываемого материала передней стенкой.
Поставленная задача способа решена за счет того, что в способе черпания материалов и грунтов фронтального погрузчика рыхление материалов осуществляется ножами и зубьями, устанавливают ковш передней стенкой под углом к опорной поверхности штабеля; выполняют операцию внедрения ковша в штабель напорным движением погрузчика при относительно неподвижной стреле и ковше; после внедрения ковша в штабель осуществляют его поворот, согласно изобретению передняя стенка ковша выполнена в виде двугранного клина, верхняя поверхность которого дополнительно выполняет операцию рыхления объема материала, вырезаемого ковшом, а нижняя поверхность клина является опорой ковша, воспринимающей вертикальные нагрузки при черпании, при этом клин может иметь угол в пределах α=7÷20°.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан ковш с клиновой передней стенкой, реализующий способ; на фиг.2 показана реализация способа черпания материала внизу на уровне опорной поверхности; на фиг.3 представлена работа способа при горизонтальном положении стрелы в высоком штабеле.
Способ рыхления материалов и грунтов содержат: ковш 1, переднюю стенку 2, криволинейное днище 3, заднюю стенку 4, зубья 5, нож 6, шарнир 7, шарнир 8 тяги ковша, опорную плоскость 9, портал 10, стрелу 11, рычаг 12, тягу 13.
Сущность работы способа состоит в том, что объем грунта, равный объему клина, перемещается внутрь ковша и разрыхляет объем призмы материала, имеющий сечение ОАВ. Разрыхленный объем заполняет объем внутренней полости ковша.
Работа способа рыхления материала и грунта ковшом осуществляется следующим образом.
o
При черпании внизу фиг.2 ковш устанавливают опорной плоскостью 9 клина на опорную поверхность. При относительно неподвижной стреле и ковше производят внедрение ковша в штабель поступательным напорным движением погрузчика. На фиг.2 показана заключительная стадия процесса внедрения ковша в штабель, в результате которой передняя стенка ковша и клин вошли в штабель, при этом объем материала призмы, имеющий сечение OBD и по ширине, равный ширине ковша B, переместился в ковш и своим объемом разрыхлил призму материала сечением ОАВ, превратив его в рыхлый объем сечением ABDC.
При этом нижняя опорная поверхность клина воспринимает дополнительные нагрузки от веса разрыхляемой призмы и возникающие дополнительные силы на ковше.
Разрыхленный объем материала штабеля заполняет внутреннюю полость ковша. После прекращения напорного движения осуществляют поворот ковша, происходит его заполнение и далее выполняют последующие технологические операции с заполненным ковшом.
На фиг.3 показана работа способа выше уровня опорной поверхности, т.е. в экскавационном режиме. Представлена последняя стадия внедрения ковша в штабель. Отличительной особенностью этого процесса является опирание ковша опорной плоскостью 9 клина на штабель. Материал штабеля, находящийся под плоскостью 9 ковша, остается прочным и способен воспринять дополнительные нагрузки от веса призмы и дополнительных сил рыхления. После внедрения ковша в штабель происходит остановка погрузчика, выполняется поворот ковша и происходит заполнение ковша материалом.
Предложенный способ черпания материалов и грунтов расширяет функциональные возможности фронтального погрузчика, позволяет осуществлять процесс зачерпывания выше уровня опорной поверхности штабеля, повышает производительность погрузчика.