РАБОЧИЙ ОРГАН РОТОРНОГО ТРАНШЕЙНОГО ЭКСКАВАТОРА
WORKING ELEMENT OF ROTOR TRENCH EXCAVATOR

Изобретение относится к землеройной технике, а именно к рабочим органам роторных траншейных экскаваторов, и может быть использовано при отрывке траншей под магистральные трубопроводы в крепких и мерзлых грунтах.
Известен рабочий орган многоковшового экскаватора, включающий ротор с ковшами, на которые крепятся зубья со значительно прореженной ступенчато-шахматной расстановкой (авторское свидетельство СССР №172243, МПК E02F 3/24. Опубл. 22.V.1965. Бюл. №12). Уменьшение зубьев на ковшах значительно снижает энергоемкость копания.
Недостатком этого рабочего органа является то, что при уменьшении числа зубьев до одного или двух на ковше и до семи ковшей в группе при отрывке траншей шириной более 1 м в мерзлых грунтах между линиями резания зубьев образуются целики (выступы) непроработанной мерзлоты по всему забою, соприкосновение с которыми режущих кромок ковшей приводит к резкому возрастанию сопротивлений копанию и стопорению ротора.
Известен рабочий орган роторного траншейного экскаватора, включающий ротор с ковшами, на которых по ступенчато-шахматной схеме установлены зубья нормального и удлиненного вылета (авторское свидетельство СССР №804769, МПК E02F 3/18. Опубл. 15.02.81. Бюл. №6). При разработке мерзлых грунтов зубья нормального вылета предотвращают соприкосновение режущих кромок ковшей с мерзлотой.
Однако из-за меньшего вылета в сторону забоя они оставляют на дне траншеи выступы непроработанного грунта, которые уменьшают проектную глубину траншеи. В результате этого, зачистной башмак, который перемещается за ротором, не может срезать непроработанные выступы мерзлого грунта на дне траншеи, поднимает вверх все рабочее оборудование вместе с ротором и тем самым еще больше уменьшает глубину траншеи.
В качестве наиболее близкого аналога принята конструкция рабочего органа роторного экскаватора, включающая роторное колесо, ковши и промежуточные режущие элементы (периметры) без зубьев, установленные между ковшами. Высота режущих периметров меньше высоты ковшей (авторское свидетельство СССР №178747, МПК E02F. Опубл. 22.01.1966. Бюл. №3). Режущие периметры уменьшают толщину срезаемой стружки в верхней части забоя и размер кусков грунта. Этим самым они обеспечивают работу ленточных конвейеров, но не способны работать в мерзлых и крепких грунтах.
При установке таких режущих периметров на рабочий орган роторного траншейного экскаватора выравнивания дна траншеи от непроработанных выступов мерзлого грунта происходить не будет.
Техническая задача изобретения - повышение эффективности работы роторных траншейных экскаваторов в крепких и мерзлых грунтах.
Указанная задача изобретения решается тем, что на рабочий орган роторного траншейного экскаватора, включающий кольца ротора, ковши, зубья на ковшах с нормальным и укороченным вылетом в сторону забоя и расположенные по значительно прореженным ступенчато-шахматным схемам, установлены между соседними ковшами режущие периметры, которые имеют зубья с вылетом в сторону забоя, равным вылету нормальных зубьев на ковшах, а режущие кромки их ориентированы в линиях прохода по забою укороченных зубьев на ковшах. При этом количество зубьев на режущих периметрах уменьшено вдвое по сравнению с количеством линий прохода по забою укороченных зубьев на ковшах. Расстановка зубьев на двух соседних периметрах имеет периодическое смещение влево и вправо относительно продольной плоскости колец ротора на расстояние между соседними линиями прохода по забою укороченных зубьев на ковшах. Кроме того, режущие периметры закреплены шарнирно к кольцам ротора и имеют г-образные рычаги, свободные забою укороченных зубьев на ковшах. Кроме того, режущие периметры закреплены шарнирно к кольцам ротора и имеют г-образные рычаги, свободные концы которых опираются на пружины, установленные на кронштейнах в кольцах ротора, а также ролики в местах сгиба рычагов с возможностью их контактирования с ограничительным щитом ротора, на кольцах которого установлены упоры для двуплечих рычагов.
Отличие от ближайшего аналога заключается в ряде существенных признаков:
- режущие периметры содержат зубья, ориентированные в линиях резания укороченных зубьев ковшей;
- режущие периметры закреплены к кольцам ротора шарнирно и имеют возможность поворота относительно шарнира крепления;
- режущие периметры подпружинены относительно колец ротора посредством дополнительных г-образных рычагов, на сгибах которых установлены ролики.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 - сечение А-А на фиг.2 изображена часть ротора с ковшами и режущими периметрами, на фиг.2 - сечение В-В на фиг.1, на фиг.3 - схема расстановки зубьев на ковшах и режущих периметрах ротора для работы в крепких и мерзлых грунтах.
Рабочий орган роторного траншейного экскаватора содержит ковши 1, закрепленные жестко к кольцам ротора 2. На режущие кромки 3 ковшей 1 с помощью зубодержателей 4 и шплинтов 5 установлены нормальные по вылету в сторону забоя зубья 6 и укороченные зубья 7 по ступенчато-шахматным схемам. Ступенчато-шахматная схема расстановки укороченных зубьев 7 смещена перпендикулярно относительно продольной плоскости 8 ротора на расстояние, равное половине расстояния между линиями резания нормальных по вылету в сторону забоя зубьев 6 и на один ковш относительно расстановки этих зубьев 6. Нормальные по вылету в сторону забоя зубья 6 и укороченные зубья 7, перенесенные со всех ковшей на один условный (№0, фиг.3), перекрывают своими режущими кромками весь периметр по ширине отрываемого забоя с незначительными промежутками, определяемыми минимальными значениями углов развала грунта в прорезях после прохода зубьев. Нормальные по вылету в сторону забоя зубья 6 имеют свои линии резания 9. Между каждыми соседними ковшами по ободу колец ротора 2 установлены режущие периметры 10. Режущие периметры 10 состоят из криволинейной пластины 11, к которой закреплены зубья 12 с вылетом в сторону забоя той же величины, что у нормальных по вылету в сторону забоя зубьев 6 ковшей 1. Криволинейная пластина 11 простирается от одного кольца 2 ротора до другого и по концам имеет шарниры 13 и двуплечие рычаги 14. Режущие периметры 10 закреплены к кольцам ротора 2 в шарнирах 13 при помощи пальцев 15 и проушин 16, приваренных к кольцам ротора 2. Двуплечие рычаги 14 представляют собой единое целое с режущим периметром 10, имеют г-образную форму, свободные плечи 17 которых опираются на пружины 18, установленные на кронштейны 19. Кронштейны 19 жестко закреплены к внутренним сторонам колец ротора 2. На сгибе двуплечих рычагов 14 установлены шарнирно с помощью осей 20 ролики 21, которые имеют возможность контактирования с ограничительным щитом 22. Ограничительные щиты 22 устанавливаются на рабочие органы всех роторных траншейных экскаваторов и простираются по ободу колец ротора 2 от нижней части забоя траншеи до точки выгрузки грунта из ковшей 1. К внутренним сторонам колец ротора 2 жестко закреплены упоры 23 с возможностью их контакта двуплечими рычагами 14. Количество зубьев 12 на режущих периметрах 10 меньше вдвое, чем общее количество нормальных по вылету стороны забоя зубьев 6 на ковшах 1, и их расстановка между двумя соседними периметрами 10 периодически смешается то в одну, то в другую сторону относительно продольной плоскости 8 колец ротора 2 на один шаг, равный расстоянию между линиями резания 9 нормальных по вылету сторону забоя зубьев 6. Режущие кромки зубьев 12 режущих периметров 10 располагаются в линиях прохода 24 по забою укороченных зубьев 7 ковшей 1.
Рабочий орган роторного траншейного экскаватора работает следующим образом. При копании траншей нормальные по вылету в сторону забоя зубья 6 проводят резание грунта, а остающиеся целики между прорезями после прохода этих зубьев 6 подрезают укороченные зубья 7 и тем самым предотвращают соприкосновение грунта с режущими кромками 3 ковшей 1. В результате такого подрезания грунта укороченными зубьями 7 уменьшается износ режущих кромок 3 ковшей 1 и сопротивление копанию. Кроме того, в верхней части забоя, где крепость мерзлого грунта обычно выше, чем в нижней части, а толщина срезаемой стружки нормальными по вылету в сторону забоя зубьями 6 больше, укороченные зубья 7 оказываются в области развала в прорезях зубьев 6, практически не участвуют в процессе резания и тем самым значительно снижают энергоемкость копания. Однако после прохода укороченных зубьев 7 в нижней части забоя и на дне отрываемой траншеи остаются выступы непроработанного грунта, равные по высоте половине вылета в сторону забоя нормального зуба 6. Непроработанные выступы по высоте забоя не влияют на процесс копания и всей работы экскаватора. Выступы на дне траншеи высотой h (фиг.1) уменьшают проектную глубину траншеи.
Срезание непроработанных выступов на дне траншеи обеспечивают режущие периметры 10 с зубьями 12. Поскольку зубья 12 режущих периметров 10 расставлены в линиях прохода 24 укороченных зубьев 7 и имеют вылет в сторону забоя, равный вылету нормальных зубьев 6, то входя в забой (точка С, фиг.1) начинают срезать непроработанные выступы и тем самым выравнивают дно траншеи до проектной отметки. При срезании непроработанных выступов на дне траншеи усилия резания на зубьях 12 компенсируются опиранием двуплечих рычагов 14 в упоры 23. Работа каждого режущего периметра 10 по срезанию непроработанных выступов на дне траншеи прекращается (точка Д, фиг.1), когда ролики 21 войдут в соприкосновение с ограничительным щитом 22. При набегании роликов 21 на ограничительный щит 22 происходит поворот двуплечих рычагов 14 вокруг шарниров 13 назад по отношению к вектору окружной скорости вращения колец ротора 2, а зубья 12 режущих периметров 10 поворачиваются вперед и выходят из соприкосновения с забоем. При таком повороте режущих периметров 10 свободные плечи 17 рычагов 14 сжимают пружины 18. После прохода роликами 21 ограничительного щита 22 в зоне разгрузки ковшей 1 пружины 18 разжимаются и выводят режущие периметры 10 в исходное положение, соответствующее резанию непроработанных выступов. Уменьшение количества зубьев 12 на режущих периметрах 10 вдвое больше по сравнению с общим количеством линий прохода 24 укороченных зубьев 7 и периодическое смещение их расстановки между двумя соседними режущими периметрами 10 позволяют уменьшить сопротивление резанию на этих периметрах и в целом на рабочем органе экскаватора.
Существенные признаки, отличающие рабочий орган роторного траншейного экскаватора от ближайшего аналога, позволяют получить следующий технический результат:
- обеспечение проектной глубины копания путем срезания непроработанных выступов грунта на дне траншеи;
- способность работать в мерзлых и крепких грунтах без самопроизвольного выпирания рабочего органа из отрываемой траншеи, что значительно повышает эффективность работы экскаватора.