РЫХЛИТЕЛЬ С ПРУЖИННЫМ АККУМУЛЯТОРОМ ЭНЕРГИИ ДВУХСТОРОННЕГО ДЕЙСТВИЯ
RIPPER WITH SPRING-ACTUATED BIDIRECTIONAL ENERGY STORAGE DEVICE

Изобретение относится к строительному и горному делу и может быть использовано при разработке прочных и мерзлых грунтов.
Известен рыхлитель для разработки прочных и мерзлых грунтов, включающий базовую машину, навесную раму с механизмом управления и рыхлительную стойку, которая шарнирно смонтирована на навесной раме и связана с последней через регулируемую пружинную систему, содержащую набор концентрично расположенных пружин (см., например, а.с. №594260).
В этом рыхлителе предусмотрено регулирование общей высоты пружин системы, но при этом ступенчато нарастает жесткость, причем закон, по которому происходит нарастание жесткости, остается одним и тем же (расстояние между свободными концами пружин относительно друг друга не регулируется).
Однако сила резания на рабочем органе зависит от свойств разрабатываемого грунта, конструкции, режимов движения базовой машины и др., т.е. частота и амплитуда изменения силы резания может принимать различные значения в широком диапазоне. Поэтому для получения в системе требуемой частоты и амплитуды колебаний рабочего органа необходимо изменять характеристику жесткости и предварительного поджатия упругого элемента в широких пределах.
3
Наиболее близким к заявляемому является рыхлитель для разработки мерзлых и прочных грунтов, включающий базовую машину, навесную раму с механизмом управления и рыхлительную стойку, которая шарнирно смонтирована на навесной раме и связана с последней через регулируемую пружинную систему, содержащую набор концентрично расположенных пружин (см. а.с. №994650, М.кл. E02F 5/30, опубл. 07.02.83, бюл. №5).
В этом рыхлителе с целью повышения эффективности рыхления за счет расширения диапазона регулирования частоты и колебаний рабочего органа, регулируемая упругая система (пружинный аккумулятор энергии) выполнена из набора разновеликих по диаметру дисков с телескопически установленными штоками и звездообразно расположенных один относительно другого и закрепленных на свободных концах штоков кронштейнов и из жесткого, закрепленного на навесной раме и охватывающего штоки корпуса, при этом пружины расположены между корпусом и соответствующими дисками, а кронштейны связаны с корпусом посредством регулировочных элементов.
Данная упругая система с регулируемыми параметрами является накопителем энергии одностороннего действия. При движении стойки в противоположном направлении усилие воспринимается упругим элементом, имеющим постоянную характеристику. В этом случае возможен даже отрыв рыхлительной стойки от упругой системы. Гармонические или почти гармонические колебания рыхлительной стойки переходят в релаксационные. В этот момент значительная часть кинетической энергии, запасенной стойкой, рассеивается внутри системы "рыхлительная стойка - элементы навески - базовая машина". Энергия, поступающая на разрушение грунта, уменьшится (см., например, Харкевич А.А. Автоколебания. - М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1953. - 170 с.; Теодорчик К.Ф. Автоколебательные системы. - М.: Гостехиздат, 1952. - 272 с.).
Кроме того, в известном рыхлителе при работе упругой системы не раскрыта возможность обеспечения подвижности регулировочных устройств (гидроцилиндров) вместе с подвижными частями упругой системы (набором дисков с телескопически установленными штоками, соединенными через кронштейны со штоками гидроцилиндров), поскольку корпусы гидроцилиндров управления параметрами упругой системы соединены неподвижно с корпусом аккумулятора энергии. Это усложняет дистанционное управление параметрами аккумулятора энергии.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности рыхления грунта за счет снижения динамических нагрузок, воздействующих на базовую машину, и передачи их в зону разрушения грунта в широком диапазоне режимов работы, обеспечение возможности дистанционного управления параметрами аккумулятора.
Результат достигается тем, что рыхлитель для разработки прочных и мерзлых грунтов, включающий базовую машину, навесную раму с механизмом управления и рыхлительную стойку, шарнирно установленную на навесной раме и связанную с последней через пружинный аккумулятор энергии, выполненный в виде корпуса, набора концентрично расположенных пружин, разновеликих по диаметру дисков с телескопически установленными штоками, кронштейнов, закрепленных на свободных концах штоков и связанных с корпусом посредством регулировочных элементов, отличается тем, что аккумулятор энергии снабжен центральным диском, соединенным штоком с рыхлительной стойкой и примыкающими к нему с обеих сторон дополнительными дисками с телескопически установленными в центральной части штоками, попарно соединенными через кронштейны, расположенные на свободных концах штоков по диаметральной линии, с регулировочными устройствами, например, гидроцилиндрами, установленными между кронштейнами, причем центральный диск с обеих сторон, а дополнительные диски со стороны штоков снабжены концентрично расположенными пружинами, свободные концы которых соединены с внутренними сторонами торцов корпуса.
Рыхлитель отличается также тем, что он снабжен диском предварительного поджатая пружин, установленным между свободными концами концентрично расположенных пружин и задним торцом внутренней стороны корпуса и связанным через серьги с гидроцилиндрами управления движением диска, установленными на корпусе.
Сущность изобретения заключается в том, что рыхлитель, включающий базовую машину, навесную раму с механизмом управления и рыхлительную стойку, смонтированную на навесной раме, снабжен пружинным аккумулятором энергии, выполненным из центрального диска, соединенного штоком с рыхлительной стойкой, и примыкающих к нему с обеих сторон дополнительных дисков с телескопически установленными в центральной части штоками, попарно соединенными через кронштейны, расположенные на свободных концах штоков по диаметральной линии, с регулировочными устройствами, например гидроцилиндрами, причем центральный диск с обеих сторон, а дополнительные диски со стороны штоков удерживаются концентрично расположенными пружинами, упирающимися свободными концами в корпус, охватывающий диски.
Использование рыхлителя с пружинным аккумулятором энергии, выполненным из центрального диска, соединенного штоком с рыхлительной стойкой и примыкающих к нему с обеих сторон дополнительными дисками с телескопически установленными в центральной части штоками, попарно соединенными через кронштейны, расположенными на свободных концах штоков по диаметральной линии, с регулировочными устройствами, например гидроцилиндрами, причем центральный диск с обеих сторон, а дополнительные диски со стороны штоков удерживаемыми концентрично расположенными пружинами, упирающимися свободными концами в корпус, охватывающий диски, позволяет рыхлительной стойке совершать резонансные гармонические или почти гармонические колебания, что приводит к максимальной передаче энергии на разрушения грунта и минимальной - на базовую машину.
Использование диска, обеспечивающего предварительное поджатие пружин с помощью гидроцилиндров управления движением, связанных с диском через серьги, позволяет настраивать усилие сжатия пружин аккумулятора на усилие, возникающее при отрыве грунтовых элементов.
На фиг.1 изображен рыхлитель с пружинным аккумулятором энергии, общий вид. На фиг.2 - разрез по сечению А-А на фиг.1. На фиг.3 - разрез по сечению Б-Б на фиг.2. На фиг.4 разрез по сечению Б-Б на фиг.2 (дополнительные диски выведены гидроцилиндрами из соединения с основным диском. Диск поджатая пружин условно не показан). На фиг.5 - вид В на фиг.3. На фиг.6 - разрез по сечению Г-Г на фиг.5 (пружины упругой системы отжаты дополнительными дисками).
Рыхлитель включает базовую машину 1, навесную раму 2 с гидроцилиндром управления и рыхлительную стойку 3, смонтированную при помощи осей 4 на раме 2. Стойка 3 связана с рамой 2 через пружинный аккумулятор энергии, заключенный в корпус 5. Аккумулятор энергии содержит центральный диск 6, соединенный штоком 7 с рыхлительной стойкой 3. К центральному диску 6 с обеих сторон присоединены дополнительные диски 8 с телескопически установленными в центральной части штоками 9. Свободные концы штоков 9 соединены через кронштейны 10 с регулировочными устройствами (гидроцилиндрами) 11. Центральный диск 6 с обеих сторон, а дополнительные диски со стороны штоков удерживаются концентрично расположенными пружинами 12. Со стороны задней стенки аккумулятора энергии пружины 12 прижимаются к диску 13, присоединенному через серьги 14 к гидроцилиндрам 15.
Рыхлитель работает следующим образом.
Реакция, возникающая при разработке грунта, поворачивает штанги рыхлительной стойки 3 вокруг осей 4. При этом стойка 3, перемещаясь, через шток 7, центральный диск 6 и дополнительные диски 8 сжимает блок концентрично установленных пружин 12. Изменение параметров жесткости упругой системы (в зависимости от свойств разрабатываемого грунта) производится последовательным поджатием пружин 12 дисками 8. Перемещение дисков 8 осуществляется гидроцилиндрами 11 через кронштейны 10 и штоки 9. Предварительное поджатие пружин 12 (в зависимости от прочности грунта) производится гидроцилиндрами 15 через серьги 14 и диск 13.
Применение предлагаемого рыхлителя, содержащего пружинный аккумулятор энергии с одновременным регулированием жесткости и величины предварительного поджатая пружин, в зависимости от свойств разрабатываемого грунта, позволяет повысить эффективность его работы и удобство пользования за счет максимальной передачи энергии на разрушение грунта и минимальной на базовую машину.