РАБОЧИЙ ОРГАН РОТОРНОГО ЭКСКАВАТОРА
ROTARY EXCAVATOR WORKING BODY

Предлагаемое изобретение относится к области землеройной техники, а именно к роторным экскаваторам, предназначенным для разработки траншей под магистральные трубопроводы (газо- и нефтепроводы) большого (1200 мм и более) диаметра.
В настоящее время рабочие органы таких экскаваторов известны. Они представляют собой колесо диаметром около 4 метров с приводом вращения и ковшей, размещённых вокруг колеса и закреплённых на нём. Ковши обычно имеют прямоугольный профиль и выполняется шириной до 1400 мм (см. книгу «Д. И. Фёдоров. Рабочие органы землеройных машин. М.: Машиностроение.1990, стр. 134 - 135, Табл. 21). Однако при эксплуатации экскаваторов с такими рабочими органами ковши испытывают большую, да ещё и циклическую нагрузку, которая воспринимается элементами их закрепления на колесе. Из-за этого в элементах закрепления велика вероятность возникновения трещин и надёжность рабочего органа экскаватора в целом зачастую оказывается недостаточной.
Для повышения надёжности роторных экскаваторов, применяемых для разработки траншей под магистральные трубопроводы, их рабочие органы выполняют с двухрядным расположением ковшей. В этом случае рабочий орган роторного экскаватора, состоит из ротора, выполненного в виде колеса диаметром D с приводом вращения, и ковшей, размещённых на колесе двумя параллельными кольцевыми рядами, каждый из которых содержит n ковшей, установленных с шагом πD⁄n, причём ковши первого ряда относительно ковшей второго ряда расположены с окружным смещением, равным πD⁄2n , а режущие лезвия ковшей обоих рядов расположены параллельно оси ротора (см. «Большая энциклопедия нефти и газа», статья «Роторный траншейный экскаватор» стр.4 (81), рис. 4. 14). У экскаваторов с двухрядным расположением ковшей на рабочих органах каждый ковш имеет вдвое меньшую ширину, чем у экскаваторов с однорядным расположением ковшей, и нагрузка на элементы закрепления ковшей снижается. В результате надёжность рабочего органа и всего экскаватора в целом повышается. Тем не менее, и у рабочего органа с описанным двухрядным расположением ковшей имеются недостатки. Во-первых, цикличность нагрузок на ковши при их работе остается, а это оставляет возможность усталостных разрушений элементов закрепления ковшей. Во-вторых, даже при том, что ширина роторов с двухрядным расположением ковшей может быть больше, чем у роторов с однорядным их расположением (она может достигать 1800 мм), этого все равно бывает мало, т.к. под магистральные трубопроводы часто требуется разрабатывать траншеи шириной 2 и более метров. В подобных ситуациях на ковши рабочего органа экскаватора обычно устанавливают специальные уширители,  но они, позволяя разрабатывать траншеи нужной ширины, снижают надёжность работы экскаватора, т.к. они имеют свои элементы закрепления, испытывающие циклические нагрузки.
Таким образом, рассматривая описанный рабочий орган роторного экскаватора с двухрядным расположением ковшей в качестве прототипа предлагаемого, проблему, подлежащую решению предложением, можно сформулировать как недостаточно высокую надёжность прототипа.
Технически решение сформулированной проблемы предлагается обеспечить за счёт того, что рабочий орган роторного экскаватора, состоящий из ротора, выполненного в виде колеса диаметром D с приводом вращения, и ковшей, размещённых на колесе двумя параллельными кольцевыми рядами, каждый из которых содержит n ковшей, установленных с шагом πD⁄n, причём ковши первого ряда относительно ковшей второго ряда расположены с окружным смещением, отличается от прототипа тем, что он снабжен дополнительным кольцевым рядом n ковшей, размещенным между первым и вторым рядами ковшей, окружное смещение ковшей дополнительного ряда относительно ковшей первого ряда и ковшей второго ряда относительно ковшей дополнительного ряда выполнено равным πD⁄3n, передние режущие лезвия ковшей первого ряда выполнены с угловым наклоном α относительно оси ротора, передние режущие лезвия ковшей второго ряда выполнены с угловым наклоном β относительно оси ротора, передние режущие лезвия чётных ковшей дополнительного ряда относительно оси ротора выполнены с угловым наклоном γ, а передние режущие лезвия нечетных ковшей выполнены с угловым наклоном относительно оси ротора, определяемым соотношениями
α=γ=+arctg πD/(l*n), β=δ=-arctg πD/(l*n),
где
α – угловой наклон передних режущих лезвий ковшей первого ряда (град.);
γ – угловой наклон передних режущих лезвий четных ковшей дополнительного ряда (град.);
D – диаметр колеса ротора (мм);
l – ширина колеса ротора (мм);
β – угловой наклон передних режущих лезвий ковшей второго ряда (град.);
δ – угловой наклон передних режущих лезвий нечетных ковшей дополнительного ряда (град.).
На фиг. 1 показана схема расположения режущих лезвий ковшей рабочего органа – прототипа, на фиг. 2 – схема расположения режущих лезвий ковшей предлагаемого рабочего органа, на фиг. 3 – конструктивная схема предлагаемого рабочего органа.
Предлагаемый рабочий орган роторного экскаватора состоит из ротора, выполненного в виде колеса 1 диаметром D  и приводом вращения (на фиг. 3 привод условно не показан), вокруг которого двумя параллельными кольцевыми рядами 2 и 3 размещены ковши 4. Каждый ряд содержит n ковшей, установленных на колесе 1 с шагом πD/n. Между рядами 2 и 3 ковшей размещен дополнительный ряд 5 из n ковшей, также расположенных с шагами πD/n. Ковши ряда 5 (дополнительного ряда) относительно ковшей ряда 2 (первого ряда) и ковши ряда 3 (второго ряда) относительно ковшей ряда 5 (дополнительного ряда) смещены по окружности колеса 1 на величину πD/3n (одну третью часть шага). Передние режущие лезвия 6 ковшей ряда 2 (первого ряда) выполнены с угловым наклоном β относительно оси ротора (колеса 1), передние режущий лезвия 7 ковшей ряда 3 (второго ряда) выполнены с угловым наклоном β относительно оси ротора (колеса 1), передние режущие лезвия 8 чётных ковшей дополнительного ряда 5 относительно оси ротора выполнены с угловым наклоном γ, а передние режущие лезвия 9 нечетных ковшей дополнительного ряда 4 выполнены с угловым наклоном δ. При этом углы α, β, γ и δ определены из соотношений
α=γ=+arctg πD/(l*n), β=δ=-arctg πD/(l*n).