СКРЕПЕР
SCRAPER

Изобретение относится к землеройным машинам и может найти применение в скреперах, обеспечивая повышение производительности за счет увеличения наполняемости ковша грунтом.
Известен ковш скрепера (AC SU 293945, E02F 3/64), содержащий ковш с передней заслонкой, к которой шарнирно прикреплены пригрузочные катки с гидроприводом прижима. Недостатком известного устройства является низкая производительность вследствие недостаточного заполнения ковша грунтом. Это объясняется малой прочностью стружки грунта, пригрузка которой осуществляется сосредоточенной силой в месте контакта катков с грунтом. Лента, охватывающая катки, существенного давления в поперечном направлении на грунт не оказывает.
Известен также, ковш скрепера, содержащий корпус и переднюю заслонку, на которой шарнирно закреплен прижимной элемент с гидроприводом (AC SU 1793020, E02F 3/64). В известном ковше скрепера прижимной элемент выполнен в виде катка, на поверхности которого закреплена щетка с упругим ворсом. Это известное устройство не может обеспечить необходимое упрочнение стружки, поскольку отсутствует возможность регулировать и задавать величину усилия прижатия пригрузочного катка к грунту в соответствии с конкретными свойствами разрабатываемого грунта. Кроме того, при использовании щетки с малой упругостью ворса не обеспечивается необходимое усилие прижатия к грунту, а щетки с большой упругостью стального ворса будут разрыхлять грунт, ослабляя прочность стружки, уменьшать наполнение ковша и соответственно производительность.
Известен скрепер (AC SU 1425280, E02F 3/64, 9/22), который является наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату и принятый заявителем в качестве прототипа. Скрепер содержит базовую машину и рабочее оборудование в виде ковша и передней заслонки с гидроприводами подъема, пригрузочный каток, шарнирно прикрепленный к передней заслонке, с приводом в виде гидроцилиндра, сообщенного с гидроаккумулятором, соединенным с напорной гидролинией через редукционный гидроклапан. В последнем известном устройстве осуществляется регулирование и автоматическое сохранение величины силы прижатия пригрузочных катков к грунту, что обеспечивает более равномерное воздействие пригрузочного элемента на грунт. Однако и в последнем известном устройстве воздействие пригрузочного элемента остается в виде сосредоточенной силы в месте контакта катка с грунтом и это не обеспечивает необходимого упрочнения стружки грунта, уменьшает заполняемость ковша и производительность скрепера. Кроме того, в известном скрепере отсутствует возможность уменьшения сопротивления грунта продвижению стружки вверх в заключительной третьей стадии заполнения ковша, что также снижает степень наполнения и производительность.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение отмеченных недостатков и повышение производительности скрепера.
Поставленная задача решается тем, что скрепер, включающий базовую машину, рабочее оборудование, в виде ковша и передней заслонки с гидроприводами подъема, пригрузочный каток, шарнирно прикрепленный к передней заслонке с гидроцилиндром привода, сообщенным с гидроаккумулятором, соединенным с напорной гидролинией через редукционный гидроклапан, снабжен редукционным, обратными, напорным и электроуправляемым пневмоклапанами, регулируемыми пневмодросселями, воздушным ресивером, воздушным коллектором, датчиком объема грунта в ковше и источником сжатого воздуха, выполненным в виде пневмоцилиндра, шарнирно прикрепленного к ковшу и раме и сообщенного через регулируемые пневмодроссели и обратные пневмоклапаны с воздушным ресивером, который одной пневмолинией через редукционный пневмоклапан соединен с гибкой оболочкой пригрузочного катка и второй пневмолинией сообщен с воздушным коллектором через управляемый пневмоклапан, соединенный электролинией управления с датчиком объема грунта в ковше, при этом гидрораспределитель управления гидроцилиндрами подъема ковша выполнен с возможностью сообщения полостей подъема с гидроаккумулятором в одной из позиций золотника.
Датчик объема грунта в ковше выполнен в виде основания с неподвижным контактом и соединенной с основанием гибкой, упругой и герметичной оболочки с подвижным контактом внутри. Датчик установлен в верхней части внутренней поверхности передней заслонки.
Предлагаемый скрепер отличается от прототипа совокупностью отличительных признаков, приведенных в отличительной части формулы изобретения. Обеспечивается повышение производительности за счет увеличения наполнения ковша грунтом, путем упрочнения стружки вырезаемого ножом грунта воздействием распределенной пригрузки, создаваемой катком с гибкой оболочкой и регулируемым внутренним давлением. Одновременно снижается сопротивление передвижению стружки вверх в заключительной фазе заполнения ковша, путем повышения подвижности грунта за счет подачи сжатого воздуха через воздушный коллектор, расположенный в средней части ковша в зоне траектории движения стружки.
На фиг. 1. изображен скрепер с гидропневматической схемой; на фиг. 2-пригрузочный каток вид спереди и сбоку; на фиг. 3-датчик объема грунта в ковше.
Скрепер содержит базовую машину 1, ковш 2 с гидроцилиндром 3 привода подъема, который управляется гидрораспределителем 4. Последний сообщен с напорной и сливной гидролиниями, а через регулируемый гидродроссель 5 с гидроаккумулятором 6, имеющим вентиль 7. К передней заслонке 8 шарнирно прикреплен пригрузочный элемент, выполненный в виде катка 9 с гибкой, упругой и герметичной оболочкой 10, заполненной воздухом под давлением. В качестве источника сжатого воздуха используется пневмоцилиндр 11, шарнирно прикрепленный к ковшу и раме, полости которого через обратные пневмоклапаны 12, 13, 14, 15 и регулируемые пневмодроссели 16, 17 соединены с предохранительным пневмоклапанном 18, ресивером 19 и атмосферой. Рессивер 19 сообщен одной пневмолинией через редукционный пневмоклапан 20 с гибкой оболочкой 10 прижимного катка 9, а другой пневмолинией сообщен с воздушным коллектором 21, через электроуправляемый пневмоклапан 22. Электролиния управления пневмоклапана 22 соединена с датчиком 23 объема грунта в ковше. Датчик 23 (фиг. 3), содержит основание с неподвижным контактом 24 и прикрепленную к основанию гибкую герметичную оболочку 25, с подвижным контактом 26 внутри. Установлен датчик 23 в верхней части внутренней поверхности передней заслонки 8. Гидроцилиндр 27 привода пригрузочного катка 9 сообщен с гидроаккумулятором 28, соединенным через редукционный гидроклапан 29 с напорной, а через вентиль 30 со сливной гидролиниями. Датчик перемещения 31 ковша по высоте, установлен на гидроцилиндре 3 и его контакты последовательно соединены с контактами датчика 23 объема грунта в ковше.
Скрепер действует следующим образом.
Сообразуясь со свойствами и состоянием разрабатываемого грунта в реальных условиях, устанавливают необходимую величину давления воздуха в гибкой оболочке 10 катка 9, путем регулирования редукционного пневмоклапана 20 и необходимую величину прижатия катка к поверхности грунта, путем задания величины давления в гидроаккумуляторе 28, с помощюю редукционного гидроклапана 29. Вследствие деформации упругой оболочки 10 катка, на грунт перед ножом скрепера оказывается воздействие распределенной нагрузки, характер которой максимально приближен к воздействию, создаваемому призмой волочения. Это обеспечивает более эффективное упрочнение стружки, в сравнении с прототипом, где нагрузка является сосредоточенной в месте контакта пригрузочного катка с поверхностью грунта. Увеличение прочности вырезаемой стружки повышает ее пробивную способность преодолевать сопротивление грунта в заключительной третьей фазе заполнения ковша, когда заполнены задняя и передняя части ковша и стружка преодолевает толщу грунта в средней его части.
По окончании второй фазы заполнения ковша и с началом третьей фазы, грунт оказывает воздействие на датчик 23 объема грунта, который включает электроуправляемый пневмоклапан 22, открывая поступление сжатого воздуха из ресивера 19 в газовый коллектор 21. Газовый коллектор расположен в средней части днища ковша в зоне траектории движения стружки грунта. Сжатый воздух, выходящий из коллектора, увеличивает подвижность разрыхленного грунта в ковше и уменьшает сопротивление движению стружки вверх. Это увеличивает степень наполнения ковша грунтом и производительность скрепера. После наполнения ковша он выглубляется и датчик перемещения 31 выключает питание пневмоклапана 22, который прекращает подачу воздуха из ресивера в газовый коллектор 21.
Создание запаса сжатого воздуха в ресивере 19, используемого в период набора грунта в ковш, осуществляется на транспортном режиме при транспортировании грунта к месту отсыпки. Для этого золотник гидрораспределителя 4 устанавливается в позицию, сообщающую полость подъема гидроцилиндра 3 с заряженным через редукционный гидроклапан 32, гидроаккумулятором 6, что образует упругую связь между ковшом и рамой скрепера. При перемещении, как правило, по неровной опорной поверхности ковш совершает вынужденные колебательные перемещения, вызывая соответствующие перемещения штока пневмоцилиндра 11. Пневмоциндр 11 в этом случае выполняет функции компрессора, создавая запас сжатого воздуха в воздушном ресивере 19, используя кинетическую энергию неизбежных колебаний ковша относительно рамы. Гидродроссель 5 и пневмодроссели 16 и 17 являются демпферами и снижают амплитуду колебаний, что повышает плавность хода, позволяет увеличить скорость перемещения, сократить время рабочего цикла и дополнительно увеличить производительность.
Таким образом, предложенный скрепер обеспечивает, в сравнении с прототипом, повышение производительности за счет увеличения наполняемости ковша путем упрочнения вырезаемой стружки и уменьшением сопротивления ее перемещению внутри ковша в конечной фазе его заполнения. Это достигается воздействием распределенной пригрузки эластичной оболочки пригрузочного катка на вырезаемую стружку перед ножом и уменьшением сопротивления перемещению стружки внутри ковша, путем увеличения подвижности грунта подачей сжатого воздуха на пути ее движения. На привод источника сжатого воздуха дополнительных затрат энергии не требуется, поскольку для этого используется кинетическая энергия вынужденных колебаний рабочего оборудования скрепера на транспортном режиме. Одновременно осуществляется демпфирование колебаний и повышение плавности хода, что дает возможность сократить время рабочего цикла и в конечном итоге увеличить производительность. Кроме того, повышается комфортность для машиниста, управляющего скрепером, а это также способствует повышению производительности.