РОТОРНЫЙ РАБОЧИЙ ОРГАН ЭКСКАВАТОРА

Полезная модель относится к землеройной технике, в частности, к рабочим органам роторных экскаваторов и предназначена для отрывки траншей под магистральные трубопроводы в талых, крепких и мерзлых грунтах.
Известна конструкция рабочего органа роторного траншейного экскаватора [Домбровский Н.Г. Многоковшовые экскаваторы. Конструкция, теория и расчет. - М.: Машиностраение, 1972, 432 с], выполненанная следующим образом: внутри рамы рабочего органа установлено роторное колесо, состоящее из двух соосных колец, соединенных между собой ковшами, выполненными в виде арки с цепными днищами. Внутри колец роторного колеса установлены опорные ролики для поддерживания и направления движения роторного колеса. Кроме того рабочий орган содержит транспортер, установленный на раме рабочего органа поперек (перпендикулярно) движению экскаватора. Ковши рабочего органа роторного экскаватора оснащены сменными зубьями, упрочненными на передней грани твердым сплавом. Вращение роторного колеса осуществляется с помощью механической трансмиссии. Для этого на боковых поверхностях роторных колес установлены, зубчаты венцы, которые участвуют во внутреннем зацеплении с приводными шестернями, которые закреплены на выходных валах дифференциальных редукторов. Привод дифференциальных редукторов может осуществляться цепной передачей от вала отбора мощности или от гидромотора (вариант - электродвигатель), расположенных внутри ротора на раме рабочего органа.
Однако данная конструкция обладает следующими недостатками, происходит налипание грунта на поверхность ковша с цепными днищами, и увеличенными геометрическими параметрами ковша из-за этого резко снижается производительность роторного экскаватора.
Известен роторно-фрезерный рабочий орган [Пат. 54970 Российская Федерация, МПК E02F 3/24. Роторно-фрезерный рабочий орган экскаватора / Кириллов Ф.Ф., Негодин А.В., Кухаренко А.Д.], ротор которого состоит из 3-х колец, два внешних кольца опираются на поддерживающие ролики, а внутренне кольцо несет звездочку с наружными зубьями цевочного зацепления и режуще - рыхлящие зубья для свободного движения ведомой звездочки ротора в забое.
Однако известное устройство обладает следующими недостатками: сложность исполнения и громоздкость конструкции механической трансмиссии известного рабочего органа; наличие больших динамических нагрузок на рабочий орган в процессе резания грунта.
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является [Пат. 2152485 Российская Федерация, МПК E02F 3/24. Рабочий орган роторного экскаватора / Маркин В.А., Пилипенко В.К., Зубахин Н.Д., Бавыкин В.И., Жидков A.M., Никулин Н.А., Дубровин В.А., Щербинин Ю.П.]. Рабочий орган роторного экскаватора включает роторное колесо, на котором смонтированы ковши, имеющие козырьки. Роторное колесо на боковых поверхностях по внешнему ободу снабжено выступами, которые входят в пазы, выполненные в козырьках. Задняя часть ковшей снабжена плитами. Плиты прикреплены к роторному колесу при помощи болта и гайки. Выступы снабжены с двух сторон пазами. Пазы в козырьках и пазы в выступах выполнены глухими, а пазы в плитах - закрытыми. Причем пазы в плитах длиннее пазов в козырьках. Плиты снабжены упорами, расположенными с возможностью взаимодействия с кронштейнами, расположенными на роторном колесе. Концы козырька ковша выступают за его корпус и охватывают обод ротора.
Недостатком данной конструкции является необходимость выполнения пазов под детали крепления с высокой степенью точности, а также большая трудоемкость сборки рабочего органа роторного экскаватора.
Технический результат, на который направлена заявленная полезная модель, заключается в установлении динамического равновесия грунта в ковше для исключения раннего высыпания грунта из ковша, обеспечении быстрой разгрузки ковша, и следовательно в увеличении производительности экскаватора.
Указанный технический результат достигается тем, что в роторном рабочем органе экскаватора содержащем роторное колесо, на котором смонтированы ковши, задняя часть ковшей снабжена плитами, плиты снабжены упорами, ковши на роторном колосе установлены так, передняя кромка одного ковша расположена на одной радиальной линии с поперечной стяжкой (задней стенкой) предыдущего ковша, при этом цепные днища ковшей дополнительно оснащены накладными пластинами чешуйчатого строения, создающими сплошное гибкое днище.
Технический результат достигается следующим образом. Заявленное устройство имеет общее с прототипом то, что оно содержит раму с задней опорой, установленное внутри рамы роторное колесо, состоящее из двух соосных колец с зубчатыми венцами, кольца соединены между собой П-образными арками и поперечными стяжками; передние кромки П-образных арок оснащены сменными зубьями, резцами или ножами, а задние кромки оснащены шарнирными устройствами для навешивания цепных подвижных днищ, а противоположной стороной цепные подвижные днища закреплены шарнирно на поперечных стяжках.
Полезная модель поясняется прилагаемыми чертежами, где на фигуре 1 приведен роторный рабочий орган экскаватора (общий вид), на фигуре 2 - вид спереди (А-А) ковша роторного рабочего органа экскаватора, на фигуре 3 - общий вид ковша роторного рабочего органа экскаватора.
Роторный рабочий орган экскаватора включает в себя роторное колесо 1, состоящего из двух симметричных соосных колец 2, 3. Соосные кольца 2, 3 соединены между собой ковшами 4, состоящими из боковых стенок 5 и 6, и поперечной соединительной плиты 7. На передней кромке 8 поперечной соединительной плиты 7 закреплены сменные режущие элементы 9 для разработки грунта. На задней кромке 10 поперечной соединительной плиты 7 шарнирно закреплены гибкие несущие элементы (цепи, канаты) 11, противоположные концы гибких элементов закреплены на поперечных стяжках 12.
Ковш рабочего органа экскаватора (фиг.3) состоит из гибких несущих элементов 11, закрепленных на задней кромке 10 поперечной соединительной плиты 7 и на поперечной стяжке 12, закрепленных с помощью винтовых захватов 13 накладными пластинами 14. На задней кромке ковша накладные пластины 14 крепят в 2-х точках винтовыми (или другого типа) захватами к гибким несущим элементам 11, задние (хвостовые) части накладных пластин 14 опираются на поперечную стяжку 12 (первая пластина), а каждая последующая пластина хвостовой частью опирается на предыдущую, образуя сплошную гибкую подвижную стенку, защищающую материал от просыпания.
Принцип работы заключается в следующем:
При вращении роторного колеса 1 ковши 4 по очереди внедряются в грунт, который поступает внутрь. Затем грунт, зачерпнутый ковшами, сбрасывается на транспортер, отводящий его в отвал.
В отличие от прототипа ковши на ротоном колесе расстановлены так, передняя кромка одного ковша расположена на одной радиальной линии с поперечной стяжкой (задней стенкой) предыдущего ковша, при этом частота вращения ротора назначается такой, что до угла подъема частицы над горизонтальной линией в 55-65°, грунт в ковше удерживается центробежными силами, при этом радиальный размер (глубина ковша) определяется временем гравитационной разгрузки ковша на малом угле поворота роторного колеса (≈50-60°), при этом подвижные днища представлены подвижными ограничительными планками чешуйчатого строения.
Увеличение производительности экскаватора достигается за счет:
а) увеличения количества ковшей на длине окружности роторного колеса и повышения коэффициента полезного использования ковшевого пространства;
б) ускоренной разгрузки ковшей, за счет уменьшения радиального размера ковша при этом снизив динамическую нагрузку на рабочий орган экскаватора;
в) увеличения частоты вращения роторного колеса, которая снижает потери грунта в зоне резания и подъема от пересыпания.
Таким образом при вращении роторного колеса 1 срезаемый грунт поступает в ковш 4 на накладные пластины 14 подвижного днища ковша. По мере поворота роторного колеса 1 ковши 4 наполняются грунтом. Ковши 4, располагаемые ниже горизонтальной оси роторного колеса 1, удерживают грунт, как за счет силы тяжести, так и за счет центробежных сил, прижимающих грунт к боковым стенкам 5, 6 ковша. Ковши 4, расположенные выше горизонтальной оси роторного колеса 1 до угла 50-55° удерживают грунт, как за счет сил трения грунта о грунт в ковш 4 и о боковые стенки ковша 5, 6, так и от действия центробежных сил. После поворота ковша 4 на угол 55-60° составляющая сил тяжести преодолевает силы трения и центробежные силы и частицы начинают двигаться внутрь роторного колеса 1, имея определенный запас кинетической энергии, полученной при переносном движении совместно с роторным колесом 1. После начала движения частиц грунта к центру роторного колеса 1 они переходят на меньший радиус, на траекторию движения с меньшей окружной скоростью и с меньшей кинетической энергией. Избыток кинетической энергии приводит к возникновению ускорения Кориолиса и частицы грунта начинают двигаться с опережением относительно вращающегося роторного колеса и силы трения грунта о накладные пластины 14 днища ковша становятся равными нулю, а грунт начинает двигаться как свободно летящее тело, брошенное под углом к горизонту. При этом радиальная глубина ковша 4 должна быть такой, что бы грунт успел выйти из ковша 4 за время поворота ротора 110-120° от начального, горизонтального положения. Двигаясь далее по параболе, грунт попадает или непосредственно на транспортер, или на наклонную ограждающую плиту с последующим смещение на транспортер. Условия начала движения грунта в пределах ковша 4, и время движения грунта в пределах ковша 4 получим оптимальную частоту вращения роторного колеса 1. Подвижное днище с накладными пластинами 14 чешуйчатого строения обеспечивает полное удерживание даже мелких частиц грунта от просыпания, так и дополнительное очистка грунта с накладных пластин 14 подвижного днища чешуйчатого типа.