ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКСКАВАТОРОВ И СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН В ЦЕЛОМ
HYDRAULIC DEVICE FOR EXCAVATORS AND CONSTRUCTION MACHINES IN GENERAL

Настоящее изобретение относится к гидравлическому устройству, такому как вращающееся дробильное устройство, содержащее гидравлически двигатель, приводимый в действие посредством силового контура, выполненного с возможностью связи с главным гидравлическим контуром землеройных машин, таких как экскаватор или землеройные машины в целом.
Среди вспомогательного оборудования, прикрепляемого к рукояти экскаваторов и подобных строительных машин, известно использовать фрезерные устройства, типично известные как фрезерные головки или вращающиеся дробильные устройства, образованные посредством пары барабанов с рядом зубьев.
Устройства этого типа имеют преимущество в том, что они обладают большой универсальностью и эффективностью и типично используются при строительстве туннелей, или в более общем плане, при строительстве путей сообщения и для измельчения каменных блоков.
Пример устройства этого типа описан в патенте США 6,626,500, который относится к вращающейся фрезе, содержащей корпус, на котором поддерживаются два вращающихся барабана. Барабаны установлены на одном и том же валу, который приводится во вращение посредством гидравлического двигателя, приводимого в действие путем подачи масла, обеспечиваемой самой строительной машиной. Устройство может быть прикреплено к рукояти экскаватора с помощью соединительного элемента таким образом, что оператор может перемещать и ориентировать фрезу по желанию так, чтобы осуществлять земляные работы в требуемом положении.
Одна из проблем, связанных с вращающимися фрезами, заключается в том, что часто происходит блокировка ротора, типично из-за того, что материал в отношении его твердости и сопротивления дроблению никогда не является однородным, а также поверхность, подлежащая дроблению, не является однородной. Это означает, что энергия, требуемая для работы с этим материалом, различается между роторами, и для ротора, подвергаемого воздействию большей нагрузки, требуется больше энергии. В этом случае фактически может быть обнаружено, что строительная машина не может обеспечить достаточный крутящий момент для поддержания вращения барабанов, в частности из-за того, что они оба установлены на одном и том же вращающемся валу, и из-за того, что крутящий момент, обеспечиваемый строительной машиной, тем самым неизбежно делится на две равные части.
Поэтому, в том случае, когда только один из двух барабанов контактирует с более твердым материалом, фактически наблюдается неэффективное распределение крутящего момента.
Далее, так как два барабана жестко соединены друг с другом посредством передаточного вала, имеется значительная передача нагрузок и вибраций, как к фрезерному устройству, так и к рукояти строительной машины, что ведет к низкой точности позиционирования рукояти и, тем самым, операции фрезерования, и к возможному повреждению рукояти несущей машины.
Другой пример дробильного устройства описан в патенте США 7,604,301, относящемуся к дробильно-смесительному устройству, содержащему два цилиндрических барабана, управляемых соответствующим гидравлическим двигателем. Линия подачи гидравлической текучей среды принимает гидравлическую текучую среду под давлением от поворотного гидравлического коллектора, и выдает гидравлическую текучую среду к делителю потока. Делитель потока подает гидравлическую текучую среду равным образом к двум двигателям через соответствующие линии высокого давления.
Поэтому технической проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание гидравлического устройства, которое позволяет преодолеть недостатки, приведенные выше в отношении известного уровня техники.
Эта проблема решается посредством гидравлического устройства согласно пункту 1 формулы изобретения.
Предпочтительные признаки изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Настоящее изобретение имеет несколько существенных преимуществ. Основное преимущество состоит в том, что устройство согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность уменьшить количество блокировок, которые могут происходить во время земляных работ, и ограничить нагрузки, передаваемые к рукояти несущей машины.
Далее, устройство согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность достижения лучшего и более эффективного использования крутящего момента, обеспечиваемого посредством гидравлического контура строительной машины.
Дополнительно, устройство согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность ограничить передачу нагрузок, в частности боковых нагрузок, и вибраций к рукояти строительной машины, с которым оно соединено, значительно улучшая точность работы.
Это является в частности преимуществом в землеройных машинах, в которых рукояти выполнены таким образом, чтобы противостоять передним нагрузкам, но не боковым нагрузкам.
Дополнительные преимущества, признаки и варианты использования настоящего изобретения станут очевидны из последующего подробного описания некоторых вариантов воплощения, приведенных в качестве примера и неограничивающим образом, со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Фиг. 1 - вид в перспективе гидравлического устройства согласно настоящему изобретению.
Фиг. 2 - вид спереди с частичным разрезом устройства на фиг. 1.
Фиг. 3А и 3В - частичный вид спереди и частичный вид в перспективе, соответственно, оба с частичным разрезом, устройства согласно настоящему изобретению, которые схематично иллюстрируют его работу.
Фиг. 5 - вид спереди с частичным разрезом второго варианта воплощения устройства согласно настоящему изобретению.
Фиг. 6А и 6В - два вида, один сверху и один снизу, устройства на фиг. 5.
Фиг. 7 - вид в перспективе устройства делителя потока, принадлежащего устройству на фиг. 5.
Фиг. 8 - вид спереди с частичным разрезом устройства делителя потока на фиг. 7.
Фиг. 9А и 9В - два вида в перспективе, иллюстрирующие, соответственно, устройство делителя потока на фиг. 7 без соответствующего маховика и этот маховик в качестве отдельного компонента.
Обращаясь в начале к фиг. 1, гидравлическое устройство для экскаватора, или, в более общем плане, для строительной машины, также называемой далее несущая машина, обозначено в целом ссылочной позицией 100. Как будет пояснено далее, гидравлическое устройство 100 выполнено с возможностью установки на подвижной рукояти экскаватора с помощью соединительной пластины 5 или других эквивалентных средств крепления.
Предпочтительно, соединительная пластина 5, или другой соединительный элемент, выполнена таким образом, что гидравлическое устройство 100 жестко соединяется с подвижной рукоятью.
Устройство 100 содержит наружный корпус 1, который образует опорную конструкцию, на которой поддерживаются с возможностью вращения пара барабанов 2.
Каждый барабан 2 поддерживает множество зубьев 20, которые обеспечивают возможность измельчения материала в результате вращения барабанов 2.
Обращаясь далее также к фиг. 2, устройство согласно настоящему изобретению дополнительно содержит пару гидравлических двигателей 3, каждый выполнен с возможностью перемещения соответствующего барабана 2. Предпочтительно гидравлические двигатели 3 являются независимыми друг от друга, что означает, что каждый из них питается путем индивидуальной подачи масла, обеспечиваемой через соответствующий питающий трубопровод 31, таким образом, что скорость и крутящий момент, обеспечиваемые вращением одного двигателя, являются независимыми от скорости и крутящего момента другого двигателя.
В предпочтительном варианте воплощения опорная конструкция 1 содержит увеличенную часть 10, на которой располагается соединительная пластина 5, и концевую часть 11, противоположную пластине 5 и соединенную с увеличенной частью 10 посредством сужающегося сегмента.
Предпочтительно двигатели 3 располагаются в концевой части 11 и имеют ось Х вращения, перпендикулярную направлению продольной протяженности опорной конструкции, по существу совпадающему с направлением удаления рукояти экскаватора, к которой крепится пластина 5.
В предпочтительном варианте воплощения барабаны 2 напрямую соединены с соответствующими двигателям 3 таким образом, чтобы также иметь возможность вращения вокруг оси Х вращения.
Устройство согласно настоящему изобретению дополнительно содержит вращающееся устройство 4 делителя потока, которое обеспечивает возможность разделения подачи рабочей текучей среды на две части, каждая из которых направляется к одному из двух двигателей 3. Предпочтительно устройство 4 делителя потока содержит по меньшей мере два вращающихся элемента 402, описываемые более подробно ниже со ссылкой на фиг. 4, которые являются коаксиальными и взаимодействуют с возможностью совместного вращения.
Вращающееся устройство 4 делителя потока представляет собой, например, устройство типа, предлагаемого на рынке компанией Casappa под торговым названием «Polaris», или описанного в патенте США 2,291,578.
Более подробно, устройство 4 делителя потока содержит впуск 41 для приема потока рабочей текучей среды, обеспечиваемого строительной машиной, и пару выпусков 42, соединенных с трубопроводами 31 для обеспечения рабочей текучей средой, которая соответствующим образом разделена, каждого из гидравлических двигателей 3, как также показано на фиг. 3А и фиг. 3В.
В предпочтительном варианте воплощения устройство 4 размещается в увеличенной части 10 опорной конструкции 1, и предпочтительно принимает подачу текучей среды от строительной машины с помощью трубопровода 32, который может быть связан с ее гидравлическим контуром.
Первый пример устройства 4 делителя потока показан на фиг. 4 и представляет собой устройство шестеренного типа. Более конкретно, в этом варианте воплощения вращающиеся элементы 402 образованы посредством зубчатых колес.
В устройстве 4 делителя потока этого типа имеются по меньшей мере две пары 40 зубчатых колес 401, 402, причем каждая пара 40 связана с определенным выпуском 42 устройства делителя потока.
Предпочтительно, устройство 4 делителя потока содержит дополнительную пару 44 зубчатых колес, соответствующую впуску 41.
Рабочая текучая среда входит в устройство делителя потока через впуск 41, приводя пару 44 зубчатых колес во вращение, как результат ее прохождения между ними. Далее, с помощью системы каналов рабочая текучая среда достигает выпуски 42, проходя между зубчатыми колесами 401 и 402 соответствующих пар зубчатых колес.
Тем самым, зубчатые колеса, используемые в устройстве 4 делителя потока, фактически выполнены таким образом, чтобы иметь возможность работать в качестве шестеренного насоса.
В этом варианте воплощения зубчатое колесо 402 одной пары установлено на том же валу 43, что и соответствующее зубчатое колесо 402 другой пары.
Таким образом, зубчатые колеса взаимодействуют с возможностью совместного вращения с одинаковой скоростью. Для лучшего понимания работы устройства делителя потока применительно к настоящему изобретению, следует иметь в виду, что, как было описано выше, требуемая мощность в каждом из двух двигателей может изменяться в зависимости конкретных условий работы на двух барабанах, и также следует отметить, что в насосах этого типа подача остается практически постоянной для фиксированного числа оборотов, в то время как мощность изменяется приблизительно линейно вместе с давлением.
Если в одном из двух барабанов требуется более низкая мощность, то в результате на выпуске, соответствующем двигателю этого барабана, будет требоваться более низкое давление, и тем самым более высокое давление будет доступно на другом зубчатом колесе и соответствующем выпуске, тем самым делая доступной большую мощность для другого барабана.
Тем самым обеспечивается возможность использовать давление, обеспечиваемое строительной машиной, оптимальным образом.
Другими словами, энергия, не используемая другим барабаном, не рассеивается в виде тепла, а используется другой парой зубчатых колес с помощью связующего вала.
Обращаясь к фиг. 5-9, далее будет описан вариант устройства согласно настоящему изобретению.
Этот вариант содержит устройство 4' делителя потока, которое содержит пару вспомогательных гидравлических двигателей 40' вместо описанного выше шестеренного устройства.
Поэтому, в этом случае, вращающиеся элементы образованы посредством выходного вала 402' каждого из двух гидравлических двигателей 40'.
Питание гидравлических двигателей 40' осуществляется с одной и той же подачей через линии 32А и 32В, соединенные с трубопроводом 32, который обеспечивает рабочую текучую среду от строительной машины.
При этом выход вспомогательных гидравлических двигателей 40' связан с гидравлическими двигателями 3.
Выходные валы двух двигателей дополнительно связаны друг с другом с помощью соединительного элемента 45, который заставляет их вращаться сцепленным образом.
Полученная таким образом система тем самым действует как устройство делителя потока подобно устройству 4, описанному выше.
Предпочтительно соединительный элемент 45 образован маховиком, который закрепляется на двух валах 402', используя шпоночное соединение.
Обнаружено, что это решение в частности выгодно тем, что в тот момент, когда дробильные барабаны 20 начинают замедляться и потенциально будут блокироваться в результате трения обрабатываемого материала, вступает в действие инерционный эффект маховика 45, предотвращая замедление гидравлических двигателей 40' и фактически увеличивая усилие дробления, предотвращая блокировку двух барабанов.
Таким образом, изобретение решает рассматриваемую проблему, при этом обеспечивая множество преимуществ, включающих в себя более низкую частоту блокировок в гидравлическом устройстве и лучшее использование доступной мощности. Если необходимо, устройство делителя потока также может работать в качестве приемного распределителя, имеющего основной разветвитель, решающий проблему непрерывной блокировки, которая проходит при использовании этих гидравлических устройств.
Далее, использование двух независимых двигателей, и тем самым отсутствие центрального связующего вала, обеспечивает существенное преимущество в том, что нагрузка, передаваемая гидравлическим устройством к рукояти экскаватора или к несущей машине, амортизируется.
Сравнивая с решениями, использующими вал для связи роторов, использование делителя потока и подачи фактически обеспечивает амортизирующий эффект при передаче поперечной нагрузки к рукояти, значительно уменьшая проблемы в рукояти машины.