СКРЕПЕР С ГАЗОВОЙ СМАЗКОЙ КОВША
SCRAPER WITH LADLE GAS LUBRICATION

Изобретение относится к землеройно-транспортной технике и в частности к скреперам.
Известен скрепер с газовой смазкой ковша, включающий ковш с пневмоколлектором, сообщенным с ресивером через управляемый пневмоклапан, гидроцилиндры привода ковша и гидрораспределитель, соединенный с гидроаккумулятором через регулируемый гидродроссель и управляемый гидроклапан, соединенный линией управления с включателем, установленным на базовой машине с возможностью взаимодействия с ковшом в транспортном положении (А.С. SU 1305264, E02F 3/64, 9/22).
Недостатком известного скрепера является сложность системы создания давления воздуха в ресивере, содержащей компрессор, гидродвигатель, гидроклапан и гидролинии, что увеличивает затраты энергии на трение и дросселирование рабочей жидкости, а также снижает надежность.
Наиболее близким техническим решением к данному иэобретению является скрепер с газовой смазкой ковша, содержащий ковш с пневмоколлектором, сообщенный с ресивером через управляемый пневмоклапан, гидролцилиндры привода ковша и гидрораспределитель, соединенный с гидроаккумулятором через регулируемый гидродроссель и управляемый гидроклапан, связанный линией управления с включателем, установленном на базовой машине с возможностью взаимодействия с ковшом в транспортном положении (А.С. SU 1481336, Е02F 3/64, 9/22).
Последний скрепер несколько проще предыдущего и не содержит компрессора и гидродвигателя для его привода, однако система рекуперации кинетической энергии колебаний рабочего оборудования в потенциальную энергию сжатого газа в ресивере, остается двухконтурной. Гидравлический контур в виде гидроцилиндра привода эластичного резервуара и пневматический контур в виде упомянутого эластичного резервуара, что увеличивает потери энергии и снижает надежность. Наличие эластичного резервуара снижает не только надежность, но и существенно уменьшает возможную величину создаваемого им давления воздуха в ресивере, что требует увеличения его емкости. Кроме того, в известных устройствах возникают большие бесполезные утечки воздуха в период опускания ковша из транспортного положения в положение набора грунта. При открытии пневмоклапана, в пневмолинии сообщающей пневмоколлектор ковша с ресивером, сжатый воздух бесполезно начинает выходить из пневмоколлектора при опускании ковша еще до начала копания и выходит в начальный период, когда в этом еще нет необходимости, поскольку отсутствует или малая величина сопротивления движению стружки грунта в ковш.
Задачей предлагаемого изобретения является снижение затрат энергии и повышение надежности скреперов.
Данный технический результат достигается тем, что скрепер с газовой смазкой ковша, содержащий ковш с пневмоколлектором, сообщенным с ресивером через управляемый пневмоклапан, гидроцилиндры привода ковша, и гидрораспределитель, соединенный с гидроаккумулятором через регулируемый гидродроссель и управляемый гидроклапан, связанный линией управления с включателем, установленным на базовой машине с возможностью взаимодействия с ковшом, снабжен закрепленным корпусом к раме и штоком к ковшу пневмоцилиндром, полости которого снабжены всасвывающими обратными пневмоклапанами, сообщенными с ресивером через регулируемые пневмодроссели, а управляемый пневмоклапан установленный между ресивером и пневмоколлектором снабжен выключателем, размещенным на задней стенке ковша, причем система газовой смазки снабжена, включенным между ресивером и пневмоколлектором, управляемым пневмодросселем и установленным на задней стенке ковша датчиком объема грунта, соединенным с органом управления пневмодросселя.
На чертеже изображен скрепер с газовой смазкой ковша.
Скрепер содержит базовую машину 1, ковш 2 с пневмоколлектором 3, гидропривод, включающий гидроцилиндры 4 привода ковша (показан один гидроцилиндр), соединенные гидролиниями с гидрораспределителем 5. Указанный гидрораспределитель сообщен с гидронасосом 6 и выполнен с возможностью сообщения, в средней позиции его золотника, поршневых полостей гидроцилиндров 4 с гидробаком 7, а штоковых полостей с гидроаккумулятором 8 через регулируемый гидродроссель 9 и управляемый гидроклапан 10. Последний соединен линий управления с включателем 11, установленным на базовой машине с возможностью взаимодействия с ковшом 2 в заглубленном его положении, или он может быть, например, установлен на корпусе гидроцилиндра 4 привода ковша с возможностью взаимодействия с упором, закрепленным на штоке. Пневмоцилиндр 12 закреплен корпусом к базовой машине 1, штоком к ковшу 2, и его полости сообщены всасывающими обратными клапанами 13 и 14 с атмосферой через фильтр 15, а напорными обратными пневмоклапанами 16 и 17, через регулируемые пневмодроссели 18 и 19 сообщены с предохранительным пневмоклапанном 20 и с ресивером 21. Ресивер сообщен с пневмоколлектором 3, через управляемый пневмоклапан 22, соединенный линиями управления с включателем 11 и с включателем 23, установленным на задней стенке 24 ковша 2. Последовательно с управляемым пневмоклапанном 22 включен управляемый пневмодроссель 25, с органом управления 26, выполненный, например в виде сильфона, диафрагмовой камеры или гидроцилиндра. Указанный орган управления 26 соединен с датчиком объема грунта 27, на задней стенке 24 ковша, выполненный, например, в виде эластичной трубки, заполненной рабочей жидкостью.
Скрепер работает следующим образом.
На транспортном режиме все элементы скрепера находятся в позиции, изображенной на чертеже, а именно, заполненный грунтом ковш скрепера поднят, золотник гидрораспределителя 5 занимает среднюю позицию и сообщает штоковые полости гидроцилиндров 4 с гидроаккумулятором 8 через регулируемый дроссель 9 и управляемый гидроклапан 10, который открыт, поскольку поднятый ковш 2 устанавливает включатель 11 в положение «Выключено». Поршневые полости гидроцилиндров 4 сообщены с гидробаком 7 и видно, что все перечисленные гидроэлементы в совокупности образуют упругую связь между базовой машиной 1 и ковшом 2.
В состоянии покоя ковш 2 скрепера находится в положении статического равновесия и величина давления рабочей жидкости в гидроаккумуляторе 8 определяется величиной силы тяжести ковша и грунта. Управляемый пневмоклапан 22 закрыт, контакты включателя 11 разомкнуты, а включателя 23 замкнуты. Поршень пневмоцилиндра 12 неподвижен и обратные пневмоклапаны закрыты.
При перемещении скрепера на транспортном режиме по неровностям опорной поверхности его ковш 2, имея упругую связь с базовой машиной, совершает колебательные движения относительно положения статического равновесия. Рассмотрим явления, возникающие при колебаниях ковша скрепера. Пусть, например, ковш, совершая колебательное движение, опускается вниз от положения статического равновесия. Тогда, поршни гидроцилиндров 4, двигаясь вниз, вытесняют рабочую жидкость из штоковых полостей в гидроаккумулятор 8 через гидрораспределитель 5, регулируемый гидродроссель 9 и открытый управляемый гидроклапан 10. Газ в газовой полости гидроаккумулятора 8 сжимается, что замедляет движение ковша 2 до полной его остановки. Поршневые полости гидроцилиндров 4 заполняются рабочей жидкостью из гидробака через гидрораспределитель 5. Поршень пневмоцилиндра 12 в этот момент также опускается вниз, вытесняя воздух из штоковой полости через регулируемый пневмодроссель 18 и напорный обратный клапан 16 в ресивер 21, а поршневая полость пневмоцилиндра заполняется воздухом через обратный клапан 13 и фильтр 15.
После остановки движения ковша 2 вниз, он начинает движение вверх, поскольку в штоковые полости гидроцилиндров 4 поступает рабочая жидкость под давлением, создаваемым сжатым газом в гидроаккумуляторе 8, а рабочая жидкость из поршневых полостей вытесняется в гидробак через гидрораспределитель 5. Одновременно совершает движение вверх и поршень пневмоцилиндра 12, вытесняя воздух из поршневой полости в ресивер 21 через регулируемый дроссель 19 и напорный обратный пневмоклапан 17, а штоковая его полость заполняется воздухом через впускной обратный клапан 14 и фильтр 15.
Повторяющиеся колебания ковша 2 скрепера на транспортном режиме обеспечивают запас сжатого воздуха в ресивере 21 в количестве, достаточном для эффективной работы пневмосистемы газовой смазки с меньшими энергозатратами. Снижение энергозатрат обеспечивается тем, что вредная кинетическая энергия колебаний ковша и грунта преобразуется в полезную потенциальную энергию сжатого газа в ресивере посредством простого пневмоцилиндра без дополнительных приводов в виде гидроцилиндра с гибким резервуаром или компрессора с гиродвигателем, как в известных технических решениях. После разгрузки ковша воздействие грунта на включатель 23 прекращается и его контакты размыкаются, но все гидроэлементы и пневмоэлементы системы управления остаются в прежнем положении на пути движения скрепера к месту набора грунта.
Для набора грунта ковш заглубляется и воздействует на включатель 11, контакты которого замыкаются и включают управляемый гидроклапан 10 в положение «Закрыто», блокируя гидроаккумулятор 8, а управляемый пневмоклапан 22 остается закрытым, поскольку разомкнуты контакты включателя 23. Пневмолиния, сообщающая ресивер 21 с пневмоколлектором 3, остается закрытой во время опускания ковша 2, его заглубления и в начальный период набора грунта в ковш. В этот период нет необходимости расходовать сжатый воздух из ресивера. Включатель 23 замыкает свои контакты и открывает пневмоклапан 22 при достижении заданного объема грунта в ковше, когда возрастает составляющая сопротивления наполнения ковша. Сжатый воздух поступает в пневмоколлектор 3 из ресивера 21 до окончания заполнения ковша грунтом и его выглубления. Причем количество воздуха, поступающего в пневмоколлектор 3, увеличивается по мере увеличения объема грунта в ковше, вследствие возрастания давления, оказываемого грунтом на датчик 27, который воздействует на орган управления 26 управляемого пневмодросселя 25, увеличивая его пропускную способность и соответственно количество воздуха поступающего в ковш. Гидроаккумулятор 8 остается заблокированным гидроклапаном 10 на всем протяжении набора грунта, обеспечивая необходимую жесткость системы управления ковшом.
При выглублении ковша в транспортное положение, включатель 11 размыкает свои контакты и устанавливает тем самым управляемый пневмоклапан 22 в положение «Закрыто», а управляемый гидроклапан 10 в положение «Открыто», сообщая гидроаккумулятор 8 со штоковыми полостями гидроцилиндров 4 через гидрораспределитель 5. Регулируемые гидродроссель 9 и пневмодроссели 18 и 19 обеспечивают установку благоприятных демпфирующих свойств с целью повышения плавности хода скрепера путем снижения амплитуды колебаний и увеличения, благодаря этому, скорости передвижения, что также способствует снижению затрат энергии и повышению надежности.