Механизм поворота ковша гидравлического экскаватора
ROTARY MECHANISM OF HYDRAULIC EXCAVATOR BUCKET

Изобретение относится к землеройным машинам, в частности к механизмам поворота ковша гидравлических экскаваторов.
Известен механизм поворота ковша гидравлического экскаватора, заключающийся в шарнирном соединении непосредственно ковша и штока гидроцилиндра (Машины для земляных работ: Учебник для студентов вузов по специальности «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» / Д.П. Волков, В.Я. Крикун, П.Е. Тотолин и др.; Под общ. ред. Д.П. Волкова. - Машиностроение, 1992 - 448 с. (с. 147, рис. 8.1 и 8.2)). Недостатком такой конструкции является малый угол поворота ковша и неравномерное распределение усилия на кромке ковша при его работе.
Известен гидрофицированный привод поворота ковша одноковшовой машины (Пат. 2208095 Российской Федерации, МПК E02F 3/38. Гидрофицированный привод поворота ковша одноковшовой машины / А.Ю. Кобзов, П.Л. Коробка, Е.А. Перевощиков, В.В. Жмуров; Заявитель и патентообладатель Братский государственный технический университет, заявл. 19.11.2001; опубл. 10.07.2003), в котором передаточный механизм от гидроцилиндра к ковшу и рукояти выполнен из гидроцилиндров (один двустороннего действия), которые могут играть роль обычных тяг. В целом такое устройство позволяет повысить усилие на зубьях ковша и увеличить угол его поворота. Однако оно существенно изменяет угол резания и траекторию ковша при включении в работу двустороннего гидроцилиндра. Кроме того, такой гидрофицированный привод достаточно сложен и ненадежен в эксплуатации вследствие наличия в нем сразу двух гидроцилиндров, которые в большинстве случаев выполняют роль обычных механических тяг.
Известен гидрофицированный привод поворота ковша одноковшовой машины (Пат. 2440465 Российской Федерации, МПК E02F 3/38. Гидрофицированный привод поворота ковша одноковшовой машины / А.Ю. Кобзов, В.В. Жмуров, И.О. Кобзова; Заявитель и патентообладатель Братский государственный университет. №2010115720/03; заявл. 20.04.2010; опубл. 20.01.2012, Бюл. №2.), в котором соединение гидроцилиндра и ковша выполнено в виде винтового устройства, содержащего три штока с проушинами и муфту, снабженную правой и левой резьбами, а рычаг выполнен в виде винтового устройства, содержащего два штока с проушинами и муфту, а также снабженные правой и левой резьбами.
Такое устройство позволяет достаточно просто изменять угол резания, что необходимо при работе на грунтах различной прочности, однако не позволяет принципиально изменять распределение усилий на зубьях ковша по углу поворота в процессе копания в самом процессе заполнения ковша.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является рабочее оборудование экскаватора (Полезная модель RU 68538 U1, Рабочее оборудование экскаватора / А.И. Демиденко, Н.А. Гончаров; Заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)» № RU 2007122960/22 U; заявл. 18.06.2007; опубл. 27.11.2007) у которого тяга между ковшом и коромыслом выполнена в виде гидроцилиндра. Такое устройство позволяет кратковременно увеличивать усилие на зубьях ковша в процессе разработки грунта, при этом резко изменяется угол резания ковша и меняется его траектория ковша, что крайне отрицательно сказывается на энергоемкости его разработки.
Изобретение направлено на расширение области максимальных усилий на зубьях ковша по его углу поворота (увеличение усилия копания во второй фазе заполнения ковша грунтом). Это достигается тем, что ковш шарнирно соединен с рукоятью и тягой, при этом коромысло одним концом шарнирно соединено с гидроцилиндром привода и тягой, а другим концом установлено на рукояти в направляющих и снабжено приводом.
Сущность заявляемого устройства пояснена чертежами, где на фиг. 1 представлен привод при верхнем положении ковша (разгрузка обратной лопаты); на фиг. 2 зафиксирован момент постепенного увеличения усилия на зубьях ковша; фиг. 3 иллюстрирует момент, перемещения коромысла на новое положение, когда привод развивает максимальное усилие на зубьях ковша за счет работы гидроцилиндра привода; фиг. 4 показан момент работы привода с увеличенным усилия на зубьях ковша; на фиг. 5 представлен завершающий момент поворота ковша.
Механизм поворота ковша гидравлического экскаватора включает рукоять 1, ковш 2, гидроцилиндр привода 3, коромысло 4, тягу 5, гидроцилиндр 6 и направляющие 7.
Механизм поворота ковша гидравлического экскаватора работает следующим образом. Для разработки грунта оператор устанавливает все элементы механизма в исходное положение: гидроцилиндром 6 в направляющих 7 перемещает коромысло 4 влево до упора (фиг. 1), а гидроцилиндром привода 3 через тягу 5 и коромысло 4 поворачивает ковш 2 в крайнее верхнее положение.
Для разработки грунта поворотом ковша 2 относительно рукояти 1 оператор подает гидравлическую жидкость в бесштоковую полость гидроцилиндра привода 3, шток которого начинает перемещаться. Далее движение через коромысло 4 и тягу 5 передается ковшу 2, который поворачивается относительно рукояти 1 и выполняет разработку грунта (фиг. 2). В силу кинематики механизма поворота ковша 2 усилия на его зубьях сначала увеличиваются, а потом начинают уменьшаться. Уменьшение усилия на зубьях ковша 2 отрицательно сказывается на процессе его наполнения грунтом и снижает производительность экскаватора.
1
После того, как плечо h между коромыслом 4 и гидроцилиндром привода 3 начинает уменьшаться (примерно в этот же момент начинается уменьшение усилия на зубьях ковша 2), оператор гидроцилиндром 6 перемещает коромысло 4 в направляющих 7 в крайнее правое положение (фиг. 3). В результате увеличивается плечо h между гидроцилиндром привода 3 и коромыслом 4, что способствует увеличению усилия на зубьях ковша 2 и расширяет зону высоких значений усилий.
Заполнение ковша завершается обычным образом за счет выдвижения штока гидроцилиндра привода 3 при расширенной зоне высоких усилии на зубьях ковша 2 (фиг. 4), что способствует сокращению времени копания и позволяет разрабатывать более прочные грунты.
Предложенный механизм поворота ковша гидравлического экскаватора позволяет увеличивать зону высоких усилий на зубьях ковша во второй фазе его наполнения грунтом, что обеспечивает экскаватору увеличение производительности и позволяет разрабатывать белее прочные грунта.