УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗА ПОЛОЖЕНИЕМ ЭЛЕМЕНТОВ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ОДНОКОВШОВОГО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЭКСКАВАТОРА

Полезная модель относится к области землеройной техники, в частности к устройствам для визуального контроля за положением элементов рабочего оборудования одноковшовых гидравлических экскаваторов и задания по их показаниям параметров копания и выгрузки грунта.
Известен угломер (Экскаваторы Э - 1251, Э - 1252 и монтажный кран Э - 1258. Инструкция по эксплуатации. Часть 1., - с.15.), устанавливаемый на стреле прямой лопаты с гибкой подвеской рабочего оборудования. По показаниям угломера устанавливается требуемый для работы угол наклона стрелы к горизонту. В паспортах экскаваторов имеются данные для определения угла наклона стрелы в зависимости от высоты забоя.
Также известен угломер (Экскаваторы Э - 1251, Э - 1252 и монтажный кран Э - 1258. Инструкция по эксплуатации. Часть 1., - с.17, 26.), устанавливаемый на кран или экскаватор с крановым оборудованием. Две шкалы гравитационного маятникового датчика, расположенного на стреле, показывают вылет блока от оси вращения поворотной платформы и наибольший груз, разрешенный для подъема на данном вылете.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство контроля за положением ковша (Королев А.В. Рабочее оборудование зарубежных гидравлических экскаваторов: обзор. информ. А.В.Королев. - М., 1982. - с.34-39. - (Экскаваторы и стреловые краны / ЦНИИТЭстроймаш; вып.1).) включающее два потенциометрических гравитационных маятниковых датчика угла поворота стрелы и рукояти. Датчики устанавливаются на стреле и рукояти, на ковше датчик не ставят. Сигналы от датчиков обрабатываются специальной электрической схемой устройства, и поступают на прибор, установленный в кабине
экскаватора, который показывает положение зуба ковша в вертикальной плоскости. Показания датчиков углов поворота используются для измерения действующего на экскаватор опрокидывающего момента от усилия на зубьях ковша. Для этого дополнительно устанавливают датчик давления в поршневых полостях стрелоподъемных гидроцилиндров и датчик угла между гидроцилиндрами и стрелой. В схеме устройства предусмотрена сигнальная лампочка, которая загорается, если опрокидывающий момент равен удерживающему или больше него.
Основными недостатками данного устройства для контроля за положением ковша экскаватора является недостаточность информации, которую они дают машинисту, невысокая эксплуатационная надежность из-за относительно сложной схемы устройства, расположение приборов в кабине экскаватора, а не на рабочем оборудовании, что отвлекает внимание машиниста от зоны работы и тем самым отрицательно влияет на условия труда и технику безопасности.
Задачами, на решение которых направлена полезная модель, являются повышение безопасности и улучшение условий труда при проведении экскавационных работ за счет увеличения эксплуатационной информации, имеющейся в распоряжении экскаваторщика.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для контроля за положением элементов рабочего оборудования одноковшового гидравлического экскаватора на элементах рабочего оборудования размещены гравитационные маятниковые приборы, контролирующие положение стрелы, рукояти и указатель положения ковша, имеющие шкалы и показывающие стрелки, прибор стрелы имеет две шкалы и две показывающие стрелки для указания глубины копания и высоты выгрузки грунта, расположенные на одном циферблате, шкала прибора рукояти имеет цветовую окраску зон, соответствующих различным по величине развиваемым усилиям механизма поворота рукояти, указатель положения ковша содержит неподвижно закрепленную на боковой поверхности рукояти
стрелку, ориентированную вдоль оси рукояти и неподвижно закрепленный на проушине ковша сектор со шкалой, имеющей деления в градусах угла поворота ковша относительно рукояти, за "ноль" шкалы принят угол ковша, при котором механизмом поворота ковша обеспечивается максимальная передача усилия от цилиндра ковша на зуб ковша, шкала указателя имеет аналогичную со шкалой прибора рукояти цветовую окраску зон, различных по передаваемым механизмом поворота ковша усилиям.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 показано размещение приборов на экскаваторе с оборудованием обратная лопата; на фиг.2 - то же на экскаваторе с оборудованием прямая лопата; на фиг.3 изображен прибор стрелы, вид спереди; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.3; на фиг.5 изображен прибор рукояти, вид спереди; на фиг.6 - то же, вид сверху; на фиг.7 - указатель положения ковша, установленный на обратную лопату; на фиг.8 - то же на прямой лопате.
Прибор стрелы 1 (см. фиг.1, 2) расположен на боковой поверхности стрелы 2 в удобном для наблюдения месте. Прибор рукояти 3 находится на боковой поверхности рукояти 4 в верхней ее части для лучшей его видимости из кабины машиниста. Указатель положения ковша 5 - в месте шарнирного соединения рукояти 4 с ковшом 6.
Визуальное снятие показаний прибора стрелы ведется по циферблату 7 (см. фиг.3), на котором находятся две шкалы 8, 9 и две показывающие стрелки 10 и 11. В заднюю стенку корпуса 12 (см. фиг.4) прибора стрелы запрессована ось 13, на оси 13 находится свободно вращающаяся втулка 14. Диск 15 с закрепленным на нем грузом 16 неподвижно соединен со втулкой 14, стрелки 10 и 11 прибора с помощью рехтового соединения посажены на втулку 14 и вращаются вокруг оси 13 вместе с диском 15 под действием силы тяжести груза 16, показывая на циферблате 7 на шкале 9 (стрелка 11) глубину резания грунта (при установке на стрелу обратной лопаты см. фиг.1 поз.1) или высоту (при установке на стрелу прямой лопаты, см. фиг.2, поз.1). Другая шкала 8 циферблата 7 информирует о высоте резания (выгрузки).
Шкалы 8 и 9 проградуированы в метрах. Стопорная шайба 17 ограничивает осевые перемещения втулки 14 с вращающимися вместе с ней диском 15 и стрелками 10, 11. К бобышке 18, приваренной внутри корпуса 12 при помощи винта 19 крепится магнит 20, служащий для уменьшения колебаний диска 15 с грузом 16.
Прибор болтами 21 крепится к разновысоким бобышкам 22, приваренным к боковой плоскости стрелы 2 (см. фиг.1, 2).
Прибор рукояти (см. фиг.5) имеет внутреннее устройство, аналогичное с прибором стрелы (см. фиг.4) и отличается от последнего тем, что на его циферблате 23 находится одна шкала 24 и одна показывающая стрелка 25. Шкала 24 проградуирована в метрах глубины копания, которая образуется как сумма проекций длины рукояти 3 на вертикальную ось и длины ковша 6 (от шарнира ковш-рукоять до конца зуба ковша). Стрелка 25 находится в правой части шкалы 24 при отвернутой рукояти 4, а в левой при подвернутой под рабочее оборудование. Шкала 24 имеет пять цветовых зон: одну зеленую, расположенную в средней части шкалы 24; две желтые и две красные, расположенные по одной в разных частях шкалы 24 справа и слева от нуля. Цвет зон соответствует усилиям, которые развивает механизм поворота рукояти 4 при постоянном усилии цилиндров рукояти (Рцр). В зеленый цвет окрашена зона с усилиями (1...0,8) Рцр, в желтый цвет - (0,8...0,5) Рцр, а менее 0,5 Рцр - в красный цвет.
Указатель положения ковша (фиг.7, 8) содержит стрелку 26, неподвижно закрепленную (или нарисованную) на рукояти 4 и ориентированную вдоль оси последней и направленную от шарнира стрела - рукоять к шарниру рукоять - ковш. На проушине 27 ковша 6 жестко закреплен сектор 28 со шкалой 29, которые вращаются вместе с ковшом 6. Шкала 29 имеет градуировку в градусах с ценой деления 10, за "0" шкалы 29 принят угол поворота ковша, при котором механизмом поворота ковша обеспечивается максимальная передача усилия от цилиндра ковша на зуб ковша. Левая часть шкалы 29 для ковша обратной лопаты (фиг.7) имеет отрицательные
значения, стрелка 26 находится в левой части шкалы 29 при отвороте ковша, правая часть шкалы - положительные значений углов поворота ковша. Для оборудования прямого копания знаки шкалы противоположны.
Зона углов поворота ковша 6, в которой механизм поворота ковша передает усилие цилиндра ковша (Рцк) на зубья ковша в пределах (1...0,8) Рцк окрашена в зеленый цвет, зона углов с передачей усилия (0,8...0,5) Рцк. - в желтый цвет, а менее 0,5 Рцк - в красный цвет. Таким образом, шкала 29 указателя поворота ковша, также как и шкала 24 прибора рукояти (см. фиг.5), имеет пять цветовых зон.
При использовании удлиненной рукояти на оборудовании обратного копания или при разработке глубоких траншей, указатель поворота ковша во время нахождения его в нижней зоне забоя может быть вне видимости из кабины машиниста. В этом случае могут быть предложены другие варианты конструкции указателя поворота ковша, которые с помощью системы рычагов, тросиков и другого привода позволяют контролировать угол поворота ковша в более верхней зоне рабочего оборудования.
Как видно из описания цветовой окраски шкал приборов рукояти (фиг.5) и указателя поворота ковша (фиг.7, 8) красные зоны расположены на краях шкал, и работа в них, кроме информации о неблагоприятных по усилиям условиях работы, связана с опасностью по опрокидыванию машины и возможных ударов ковша о гусеницы.
Для пояснения использования системы приборов при разработке грунта по заданным технологией параметрам экскаватором, оборудованным обратной и прямой лопатами, рассмотрим два способа копания на примере обратной лопаты: копание поворотом ковша и копание поворотом рукояти.
Устройство работает следующим образом:
а) копание поворотом ковша
Этот способ копания используется для разработки сыпучих и легких для разработки грунтов, т.к. наполнение ковша происходит на малом пути поворота ковша при толстой стружке (или из грунта вырезается сектор при
"пионерном" резе). Для того чтобы определить угол поворота ковша для набора грунта можно воспользоваться таблицами, в которых требуемый угол поворота ковша будет определяться как функция от категории грунта по трудности разработки, а также будет указан начальный угол установки ковша. На этот начальный угол поворота ковша, после выгрузки грунта, по указателю положения ковша (см. фиг.7, 8) устанавливают ковш. Рукоять по своему прибору (см. фиг.5, 8) устанавливается в положение наибольшей глубины копания. Одновременно с первыми двумя движениями ковша и рукояти стрела двинется к заданной глубине резания грунта ковшом, которая определяется по прибору стрелы (см. фиг.3) на шкале 9. Резание грунта ковшом происходит при таком выборе начального угла поворота ковша преимущественно в "зеленой" зоне шкалы 29 (фиг.7, 8) и тем самым обеспечивается максимальное использование силы цилиндра ковша. Если не пользоваться таблицами для определения начального и необходимого угла поворота ковша, то тогда ковш по указателю его положения устанавливает на край "зеленой" зоны, если угол поворота ковша, требуемый для набора грунта не укладывается в "зеленую зону", то в последующих циклах надо скорректировать начальный угол установки ковша таким образом, чтобы начало резания грунта происходило из "желтой" зоны, а "зеленая" зона находилась в середине требуемого угла поворота.
б) копание поворотом рукояти
Для определения начального и полного угла поворота рукояти, требуемого для наполнений ковша грунтом данной категории сложности по трудности разработки, а так же, как и в способе копания поворотом ковша, пользуются таблицей или по аналогии с первым способом копания определяют начальный угол установки рукояти. Так как шкала 24 прибора рукояти (фиг.5) имеет градуировку в метрах, то указанное в таблице или определенное другим способом начальное положение рукояти будет иметь размерность метров и располагаться в правой от нуля части шкалы 24 прибора рукояти (фиг.5), т.е. при "отвернутой" рукояти. Ковш 6 по указателю
положения ковша (фиг.7, 8) устанавливается на нулевую отметку шкалы 24 для обеспечения максимального усилия на зубьях ковша по реактивному давлению в цилиндре ковша. Опускание стрелы в забой производят до совмещения стрелки 11 со значением требуемой по техпроцессу глубиной копания на шкале 3 прибора стрелы (см. фиг.3). Окончание резания грунта поворотом рукояти закончится, когда рукоять будет "подвернута" под стрелу а на приборе рукояти стрелка 25 (фиг.5) перейдет в левую от нуля зону шкалы 24. Установка элементов рабочего оборудования для экскавации грунта в каждом цикле происходит при совмещении их движений с поворотом. При этом по приборам стрела, рукоять и ковш точно устанавливаются в положения, которые позволяют оптимально использовать силовой потенциал экскаватора, не тратить время и энергию на корректировку положения элементов рабочего оборудования, а копание производить не на "глазок", а на точно заданную глубину.
Дли выгрузки грунта на требуемую высоту, при разработке грунта обоими способами, стрелу поднимают из забоя до совпадения стрелки 10 с требуемой величиной высоты выгрузки на шкале 8 прибора стрелы (фиг.3). Указанное значение высоты выгрузки на шкале 8 обеспечивается при полностью "отвернутой" рукояти, повернутой на необходимый угол выгрузки ковша и с учетом требований к минимальному расстоянии между ковшом и транспортным средство или насыпью.
В случае установки системы приборов на оборудование прямой лопаты, градуировка и окраска шкал приборов производится по той же методике, как и для приборов, устанавливаемых на обратную лопату. Отличие заключается лишь в том, что шкала 9 прибора стрелы (фиг.3) градуируется в метрах высоты разработки грунта. Эта высота копания обеспечивается при отвесном положении рукояти и когда ковш оптимально расположен по передаче усилия от цилиндра ковша к режущей кромке.
Установка предлагаемой системы приборов на экскаватор дает возможность выполнять копание на заданную глубину (высоту), дает
информацию о необходимом угле подъема стрелы для выгрузки грунта на требуемой высоте. В отличие от прототипа дает информацию не только о работе в зонах опасных по величине опрокидывающего момента, но, также предупреждает об опасности ударов ковша о гусеницы. Также отличается от прототипа тем что позволяет установить рабочее оборудование для резания грунта в положение, при котором наиболее полно используется силовой потенциал элементов рабочего оборудования и усилие резания грунта. Тем самым затрачивается меньше энергии на разработку единицы объема грунта. Расположение системы приборов на элементах рабочего оборудования не отвлекает внимания машиниста от зоны работы, что снижает его утомляемость и повышает безопасность работы. Приборы просты по конструкции, не имеют электрической схемы, не требуют специального обслуживания и затрат энергии при их эксплуатации.