ТРАНШЕЕКОПАТЕЛЬ
TRENCHER

Изобретение относится к землеройным машинам, а более конкретно - бесковшевым цепным траншеекопателям, предназначенным преимущественно для проходки траншей в мерзлом и прочном грунте.
Известен траншеекопатель, содержащий опорную раму с катком для передвижения по дну отрываемой траншеи. На раме, в ее центральной части, смонтирован исполнительный орган (режуще-транспортирующий пластинчатого типа), нижняя ведомая звездочка которого находится при рабочем ходе машины впереди его верхней ведущей звездочки. Движение резцов рабочей ветви центрального исполнительного органа происходит против хода траншеекопателя. Позади центрального исполнительного органа закреплено устройство для транспортирования грунта, выполненное в виде пластинчатого метателя. В транспортном положении рабочее оборудование укладывается на платформе тягача [А.с. СССР 157281, МКл. Е02F 3/08, 5/06. Машина для отрывки траншей; опубл. 1963, Бюл. №17]. При проходке траншей в мерзлых и прочных грунтах при значительной глубине отрываемой траншеи возникают большие нагрузки на консольный исполнительный орган, и траншеекопатель может оказаться неработоспособным, так как нет дополнительной опоры впереди расположенной ведомой звездочки.
Известен траншеекопатель, принятый за прототип, содержащий опорную раму с механизмом передвижения, рабочее оборудование, смонтированное на опорной раме, транспортер, привод механизма передвижения, привод рабочего оборудования. Рабочее оборудование содержит центральный исполнительный орган с боковыми бортами, выполненный в виде пластинчатого режуще-транспортирующего устройства с огибающей его бесконечной цепью, по бокам которого на направляющих рамах установлены два цепных многорезцовых исполнительных органа в виде бесконечных цепей с резцами (Патент РФ на полезную модель №80467. Траншеекопатель. Опубл. 10.02.2009. Бюл. №4). Центральный исполнительный орган шарнирно соединен с опорной рамой со стороны верхней ведущей звездочки, которая при рабочем ходе машины расположена сзади его нижней ведомой звездочки. Ведомые звездочки цепных многорезцовых исполнительных органов расположены на одном валу с ведомой звездочкой центрального исполнительного органа. Центральный исполнительный орган имеет связь с двумя многорезцовыми исполнительными органами в виде двух промежуточных рам, соединенных шарнирно и с помощью гидроцилиндра, угловое вращение которых производится с помощью этого гидроцилиндра. Редуктор привода цепных многорезцовых исполнительных органов, соединенный через выходные валы с ведущими звездочками цепных многорезцовых исполнительных органов, установлен жестко на промежуточной раме. А редуктор привода центрального исполнительного органа установлен на опорной раме. На центральном исполнительном органе с возможностью свободного вращения установлены дисковые шарошки для скалывания верхнего слоя грунта. Кроме того, на центральном исполнительном органе установлено зачистное устройство с возможностью передвижения вдоль него. Для подъема и опускания рабочего органа (исполнительных органов) на опорной раме установлены два гидроцилиндра, причем при заглубленном рабочем органе последний фиксируется на опорной раме. В сравнении с предыдущим траншеекопателем по а.с. СССР №157281 устройство по прототипу (Патент РФ на полезную модель №80467) за счет жесткости рабочего органа при отрывке траншей более надежен и производителен, но массивен, имеет большие габариты, большую протяженность гидропривода, что снижает производительность и надежность траншеекопателя. Кроме того, нет возможности изменять глубину отрываемой траншеи и углы установки исполнительных органов, так как при заглубленном рабочем органе он фиксируется в одном положении на опорной раме.
Задача изобретения - наряду с уменьшением тяговых усилий, габаритов и массы, увеличением производительности и надежности траншеекопателя расширить его технологические возможности.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в снижении тяговых усилий с одновременным обеспечением возможности изменения глубины отрываемой траншеи путем фиксации рабочего оборудования в разных положениях и в регулировании угла наклона исполнительных органов, а также в обеспечении жесткости рабочего органа при работе траншеекопателя.
Технический результат достигается следующим образом. Как и в прототипе, траншеекопатель содержит опорную раму, механизм передвижения опорной рамы, рабочее оборудование, включающее центральный исполнительный орган, имеющий боковые борта, выполненный в виде пластинчатого режуще-транспортирующего устройства с огибающей его бесконечной цепью, нижняя ведомая звездочка которого при рабочем ходе машины находится впереди его верхней ведущей звездочки. По обе стороны от центрального исполнительного органа содержатся два цепных многорезцовых исполнительных органа в виде бесконечных цепей с резцами, установленных на направляющих рамах, ведомые звездочки которых расположены на одном валу с ведомой звездочкой центрального исполнительного органа. Как и прототип, траншеекопатель содержит механизм подъема и опускания исполнительных органов, выполненный в виде двух гидроцилиндров, а также две промежуточные рамы, соединенные между собой шарнирно и посредством гидроцилиндра. Противоположный конец одной из промежуточных рам шарнирно соединен с цепными многорезцовыми исполнительными органами, а противоположный конец другой промежуточной рамы шарнирно соединен с центральным исполнительным органом. Также траншеекопатель содержит транспортер, закрепленный позади центрального исполнительного органа и направленный в сторону от траншеи, силовую установку привода всех механизмов траншеекопателя и редукторы приводов цепных многорезцовых исполнительных органов и центрального исполнительного органа.
Но в отличие от прототипа заявляемый траншеекопатель дополнительно содержит платформу, установленную на опорной раме и имеющую возможность подъема и опускания по направляющим относительно опорной рамы, например с помощью четырех гидроцилиндров. Рабочее оборудование смонтировано на платформе.
Редуктор привода цепных многорезцовых исполнительных органов и механизм подъема и опускания исполнительных органов установлены на платформе, а редуктор привода центрального исполнительного органа установлен на раме центрального исполнительного органа.
На центральном исполнительном органе установлены два опорных катка с возможностью передвижения вдоль центрального исполнительного органа, служащие второй опорой всего рабочего органа при работе траншеекопателя.
На центральном исполнительном органе и с возможностью передвижения вдоль него установлен кронштейн, с которым шарнирно соединен транспортер. Последний имеет возможность вращения в вертикальной плоскости, например с помощью двух гидроцилиндров, прикрепленных шарнирно к кронштейну, а штоками к транспортеру.
Силовая установка привода всех механизмов траншеекопателя, а также кабина управления и емкости для горюче-смазочных материалов установлены на платформе впереди рабочего оборудования.
На платформе жестко установлены А-образные стойки, на которых шарнирно закреплены гидроцилиндры механизма подъема и опускания исполнительных органов, а штоки этих гидроцилиндров посредством кронштейнов соединены с многорезцовыми исполнительными органами.
В качестве механизма передвижения опорной рамы может быть использовано гусеничное ходовое оборудование, закрепленное по обеим сторонам опорной рамы.
Траншеекопатель снабжен зачистным устройством, установленным на центральном исполнительном органе с возможностью перемещения вдоль него.
Совокупность существенных признаков, характеризующих заявляемое устройство, среди известных источников информации не обнаружена. Это подтверждает новизну заявляемого траншеекопателя.
Поскольку два многорезцовых исполнительных органа закреплены сверху через редуктор к платформе, а снизу - к нижней части центрального исполнительного органа (ведомые звездочки расположены на одном валу), а центральный исполнительный орган имеет дополнительную связь с двумя многорезцовыми исполнительными органами в виде двух промежуточных рам, возникает конструктивная треугольная замкнутая схема, которая вместе с дополнительной опорой центрального исполнительного органа в виде двух катков, перекатывающихся по обеим сторонам от траншеи при работе траншеекопателя, обеспечивает жесткость рабочего органа, способного отрывать траншеи значительной глубины.
Снижение энергоемкости разработки траншеи обеспечивается за счет уменьшения необходимых тяговых усилий. Это достигается регулированием оптимальных углов наклона цепных многорезцовых исполнительных органов и центрального исполнительного органа в зависимости от физико-механических и прочностных свойств грунтовой среды и состояния режущего инструмента (степени износа), при которых отпадает необходимость толкания траншеекопателя вперед при работе, ведь он передвигается за счет реакции грунта на резцы режуще-транспортирующего исполнительного органа, которая направлена в направлении движения траншеекопателя.
А за счет подъема платформы с рабочим оборудованием и (или) изменения углов наклона исполнительных органов имеется возможность регулирования необходимой глубины отрываемой траншеи при работе траншеекопателя.
Так как кабина управления установлена в непосредственной близости от рабочего оборудования, машинист имеет возможность следить за работой оборудования, вовремя выявляя возможные неисправности. В таком траншеекопателе имеется возможность регулирования необходимой глубины отрываемой траншеи, снижены тяговые усилия, обеспечена жесткость рабочего органа и чистота траншеи при разработке, тем самым повышена его надежность. Все это снижает трудозатраты, экономит время, ресурсы, а, следовательно, в целом ведет к повышению производительности.
Заявляемое устройство явным образом не следует из уровня техники. Во-первых, в известных технических решениях отличительные признаки в предложенной совокупности не обнаружены. Во-вторых, следует отметить следующее. Известны траншеекопатели (патент РФ на полезную модель №69885 и прототип - патент РФ на полезную модель №80467), в которых жесткость рабочего органа достигается за счет конструктивной замкнутой треугольной схемы, фиксируемой на опорной раме при заглубленном рабочем органе, что приводит к фиксированной глубине отрываемой траншеи и постоянных углах наклона исполнительных органов. Хотя в заявляемом траншеекопателе тоже возникает конструктивная треугольная замкнутая схема рабочего органа, но в отличие от прототипа и траншеекопателя по патенту №69885, глубина отрываемой траншеи может достигаться за счет подъема платформы, а также за счет изменения углов наклона исполнительных органов, а жесткость рабочего органа обеспечивается при разных глубинах отрываемой траншеи за счет двух опорных катков, установленных на центральном рабочем органе и перекатывающихся по обеим сторонам от траншеи при работе траншеекопателя.
Кроме этого, хотя и в прототипе, и в заявляемом траншеекопателе снижение тяговых усилий происходит за счет реакции грунта на резцы, в заявляемом устройстве имеется возможность регулировать наклон резцов к грунту за счет изменения углов наклона исполнительных органов в зависимости от физико-механических и прочностных свойств грунтовой среды и состояния режущего инструмента (степени износа), тем самым влиять на снижение тяговых усилий. Налицо путь решения поставленной задачи (одной и той же), отличающийся от пути решения в прототипе и обладающий новизной.
Таким образом, предложена более компактная конструкция, при простоте которой обеспечены широкие технологические возможности траншеекопателя. В связи с вышеизложенным можно сделать вывод о соответствии заявляемого траншеекопателя критерию «изобретательский уровень».
Заявляемое устройство поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен общий вид бесковшевого цепного траншеекопателя с рабочим оборудованием в транспортном положении, на фиг.2 изображен общий вид бесковшевого цепного траншеекопателя с рабочим оборудованием в процессе заглубления, на фиг.3 изображен общий вид бесковшевого цепного траншеекопателя в рабочем положении, на фиг.4 - вид сверху фиг.3, на фиг.5 изображен общий вид бесковшевого цепного траншеекопателя с рабочим оборудованием в процессе заглубления с поднятой платформой, на фиг.6 изображен общий вид бесковшевого цепного траншеекопателя в рабочем положении с поднятой платформой.
Позиции на чертежах обозначают следующее:
1 - силовая установка привода механизмов; 2 - кабина управления; 3 - опорная рама; 4 - платформа; 5 - цепной многорезцовый исполнительный орган; 6 - первая промежуточная рама; 7 - вторая промежуточная рама; 8 - гидроцилиндр складывания и раскладывания центрального исполнительного органа; 9 - ведущая звездочка цепного многорезцового исполнительного органа; 10 - редуктор привода цепных многорезцовых исполнительных органов; 11 - механизм опускания и подъема рабочего органа (всех исполнительных органов); 12 - ведущая звездочка центрального исполнительного органа; 13 - транспортер; 14 - гидроцилиндр вращения транспортера; 15 - цапфа; 16 - редуктор привода центрального исполнительного органа; 17 - борт; 18 - зачистное устройство; 19 - центральный исполнительный орган; 20 - ведомая звездочка центрального исполнительного органа; 21 - ведомая звездочка цепного многорезцового исполнительного органа; 22 - механизм передвижения опорной рамы; 23 - опорные катки; 24 - механизм подъема платформы; 25, 26, 29 - кронштейны; 27 - А-образная стойка; 28 - емкости для горюче-смазочных материалов.
p
оп
п
Стрелками показано: V - направление резания; V - направление опускания рабочего органа; V - направление передвижения траншеекопателя.
На опорной раме 3 закреплена платформа 4, которая при помощи механизма подъема 24 имеет возможность перемещаться по направляющим в вертикальной плоскости относительно опорной рамы 3. На платформе 4 шарнирно закреплен рабочий орган, состоящий из двух параллельных цепных многорезцовых исполнительных органов 5 и центрального исполнительного органа 19 (фиг.1).
Центральный исполнительный орган 19, имеющий боковые борта 17, выполнен в виде пластинчатого режуще-транспортирующего устройства с огибающей его бесконечной цепью, нижняя ведомая звездочка 20 которого при рабочем ходе машины находится впереди его верхней ведущей звездочки 12 (фиг.3). По обе стороны от центрального исполнительного органа 19 содержатся два цепных многорезцовых исполнительных органа 5 в виде бесконечных цепей с резцами, установленных на направляющих рамах, ведомые звездочки 21 которых вместе с ведомой звездочкой 20 центрального исполнительного органа 19 расположены на одном валу (фиг.1).
Редуктор 10 привода цепных многорезцовых исполнительных органов 5 закреплен на платформе 4. С обеих сторон выходного вала редуктора 10 установлены на шпонках ведущие звездочки 9 привода цепных многорезцовых исполнительных органов 5, от которых через тяговые цепи крутящий момент передается на ведомые звездочки 21 цепных многорезцовых исполнительных органов 5 (фиг.3, 4).
Редуктор 16 привода центрального исполнительного органа 19 закреплен на раме центрального исполнительного органа 19. На кронштейне 26 центрального исполнительного органа 19 шарнирно закреплена первая промежуточная рама 6, к которой с другой стороны шарнирно прикреплена вторая промежуточная рама 7, которая в свою очередь с другой стороны шарнирно скреплена с двумя цепными многорезцовыми исполнительными органами 5. Угловое вращение промежуточных рам относительно друг друга производится с помощью гидроцилиндра 8 (фиг.3).
Позади центрального исполнительного органа 19 установлен кронштейн 29 с возможностью перемещения по направляющим вдоль центрального исполнительного органа 19. На кронштейне 29 шарнирно закреплен транспортер 13, имеющий возможность вращения в вертикальной плоскости с помощью двух гидроцилиндров 14, а также выдвижения в сторону от траншеи (фиг.1, 4).
На центральном исполнительном органе 19 также установлено зачистное устройство 18, имеющее возможность передвижения вдоль центрального исполнительного органа для перевода траншеекопателя в рабочее либо транспортное положение.
Гидроцилиндры 11 опускания и подъема (заглубления и выглубления) рабочего органа закреплены шарнирно на А-образных стойках 27, установленных жестко на платформе 4, а их штоки - к кронштейнам 25, которые закреплены на рамах цепных многорезцовых исполнительных органов 5.
На платформе 4 также установлены силовая установка 1 привода всех механизмов траншеекопателя, кабина управления 2 и емкости для горюче-смазочных материалов 28.
На центральном исполнительном органе 19 с возможностью передвижения вдоль него установлены опорные катки 23, которые при отрывке траншеи перекатываются по обеим сторонам от траншеи.
В качестве механизма передвижения 22 опорной рамы 3 может быть использовано гусеничное ходовое оборудование, закрепленное по обеим сторонам опорной рамы 3.
Заявляемое устройство может иметь гидравлический или электрический привод оборудования.
Траншеекопатель работает следующим образом. Перед нарезанием траншеи определенной ширины рабочее оборудование выводится из транспортного положения. При воздействии гидроцилиндра 8, установленного на второй промежуточной раме 7, на первую промежуточную раму 6 они начинают вращаться относительно друг друга, увлекая во вращение центральный исполнительный орган 19, который в свою очередь вращается относительно двух цепных многорезцовых исполнительных органов 5. Разворачивание происходит до достижения необходимого для заглубления угла α (фиг.2).
1
2
1
2
Далее при воздействии 2-х гидроцилиндров 11 через кронштейны 25 на рамы двух цепных многорезцовых исполнительных органов 5 они начинают вращаться относительно оси приводных звездочек 9. Рабочий орган заглубляется при вращении приводных звездочек 9 режущих цепей цепных многорезцовых исполнительных органов 5 и приводной звездочки 12 центрального исполнительного органа 19 на необходимый угол β. Далее с помощью гидроцилиндра 8 производится регулировка необходимого угла наклона центрального исполнительного органа 19 (угол β) (фиг.3). Углы β и β регулируются в зависимости от физико-механических и прочностных свойств грунтовой среды и состояния режущего инструмента (степени износа) при заглублении рабочего органа, а также в процессе работы траншеекопателя. С помощью механизма подъема платформы 24 устанавливается необходимая глубина отрывания траншеи, после чего опорные катки 23 перемещаются вдоль центрального исполнительного органа 19 до достижения ими грунта (этим достигается жесткость конструкции при работе траншеекопателя). Далее производится перевод транспортера 13 из транспортного положения в рабочее с помощью гидроцилиндров 14, необходимого перемещения транспортера 13 вдоль центрального исполнительного органа 19 и выдвижения транспортера 13 в сторону от траншеи.
п
По окончании заглубления рабочего органа траншеекопателю задается рабочее перемещение (V).
После начала движения траншеекопателя зачистное устройство 18, установленное на центральном исполнительном органе 19, переводится в рабочее положение (с помощью цепной передачи, расположенной внутри центрального исполнительного органа 19).
При нарезке траншеи два цепных многорезцовых исполнительных органа 5 прорезают узкие щели, а центральный исполнительный орган 19 снизу подрезает образовавшуюся призму грунта. Подрезанный центральным исполнительным органом 19 грунт транспортируется им же вверх, попадает на транспортер 13 и далее на обочину либо в транспортное средство. Прикрепленные с боков центрального исполнительного органа 19 борта 17 не дают отколовшемуся грунту обрушиться на дно траншеи, обеспечивая ее чистоту.
По окончании работ траншеекопатель подается чуть назад, после чего рабочее оборудование переводится в транспортное положение в следующем порядке:
- зачистное устройство 18 передвигается вверх вдоль центрального исполнительного органа 19 до упора;
- выдвинутый в сторону от траншеи транспортер 13 задвигается в транспортное положение;
- центральный исполнительный орган 19 складывается относительно двух цепных многорезцовых исполнительных органов 5 при воздействии гидроцилиндра 8 на первую промежуточную раму 6;
- весь рабочий орган переводится в транспортное положение при воздействии гидроцилиндров 11 на два цепных многорезцовых исполнительных органа 5 через кронштейны 25;
- производится опускание платформы 4 с помощью гидроцилиндров 24 (если производился подъем);
- чтобы уменьшить габаритную высоту траншеекопателя, транспортер 13 с помощью гидроцилиндров 14 также переводится в транспортное положение.