Одноковшовый экскаватор
SINGLE BUCKET EXCAVATOR

Изобретение относится к землеройной технике, а именно к одноковшовым экскаваторам, используемым в горном деле и в строительном производстве. Такие экскаваторы уже более ста лет применяют для выполнения земляных работ в строительстве и при добыче полезных ископаемых. Они непрерывно совершенствуются в течение всей своей долгой истории и тем не менее еще далеки от совершенства. Существенным недостатком одноковшовых экскаваторов является низкая производительность, обусловленная двумя факторами. Первый фактор заключается в том, что за каждый рабочий цикл набирается и перемещается небольшое количество грунта. Увеличить толщину вырезаемой стружки и объем ковша не позволяет возникновение большой внешней силы F, действующей на ковш и имеющей большое плечо до ребра опрокидывания экскаватора, что ведет к потере устойчивости. Второй фактор, ограничивающий производительность, заключается в большой продолжительности рабочего цикла. Время взаимодействия рабочего органа экскаватора с разрабатываемым грунтом, т.е, заполнение ковша, составляет около 20% от времени рабочего цикла. Остальное время это транспортные элементы рабочего цикла: подъем стрелы и поворот платформы; разгрузка ковша и обратный поворот, имеющей большую массу платформы, от места разгрузки к забою.
Известен экскаватор, содержащий неповоротную часть с ходовым оборудованием, поворотную платформу с силовой установкой и рабочим оборудованием в виде стрелы, рукояти и ковша с гидроприводами (CN 110397098 E02F 3/32). В известном экскаваторе величина опрокидывающего момента уменьшается и соответственно устойчивость увеличивается путем установки противовеса на заднюю часть стрелы. Однако величина уменьшения опрокидывающего момента весьма незначительна, поскольку величина внешней силы, действующей на ковш, существенно больше силы тяжести этого противовеса и плечо действия этой силы до ребра опрокидывания во много раз больше, чем плечо действия силы тяжести противовеса. Поэтому из условия сохранения устойчивости ограничивается толщина вырезаемой стружки, объем ковша и производительность.
Известен другой экскаватор, принятый заявителем в качестве прототипа, включающий неповоротную часть с ходовым оборудованием, поворотную платформу с силовой установкой, накопительным бункером и рабочим оборудованием в виде стрелы, рукояти и ковша с гидроприводами (RU 2709270 E02F 3/34). Второй известный экскаватор, в сравнении с первым, обеспечивает повышение производительности за счет сокращения длительности рабочего цикла, путем исключения времени поворота платформы и путем частичной автоматизации управления рабочим процессом.
Однако и для второго известного экскаватора, также как и для первого, отсутствует возможность увеличения толщины вырезаемой стружки и объема ковша, вследствие возрастания внешней силы F, действующей на ковш, при его взаимодействии с разрабатываемым грунтом, что ведет к потере устойчивости экскаватора. Поэтому и для второго известного экскаватора величина перемещаемого за один рабочий цикл грунта остается малой и ограничивает производительность.
Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении устойчивости экскаватора, увеличении толщины вырезаемой стружки, в увеличении емкости ковша и соответственно в увеличении объема грунта, набираемого и перемещаемого за один рабочий цикл.
Технический результат - повышение производительности.
Решение поставленной задачи и достижение технического результата обеспечивается тем, что одноковшовый экскаватор, содержащий неповоротную часть с ходовым оборудованием, поворотную платформу с силовой установкой, накопительным бункером и рабочим оборудованием в виде стрелы, рукояти и ковша с гидроприводами, снабжен транспортером и ходовой тележкой ковша с приводом подъема, которая установлена в рукояти, выполненной в виде опорной и направляющей рамы, и соединена шарнирно с ковшом и с механизмом подъема.
Предложенный одноковшовый экскаватор отличается от прототипа совокупностью отличительных признаков, приведенных в отличительной части формулы изобретения. Так рукоять в предложенном экскаваторе выполнена в виде опорной и направляющей рамы, которая при наборе грунта в ковш опирается на грунт и воспринимает нагрузку, действующую на ковш, разгружая стрелу и остальные части экскаватора. Тележка с ковшом движется в направляющей раме на катках, обеспечивая перемещение грунта на минимальное расстояние от забоя до транспортера, осуществляющего транспортирование грунта в накопительный бункер.
На чертеже изображен одноковшовый экскаватор.
Одноковшовый экскаватор содержит неповоротную часть 1 с ходовым оборудованием, поворотную платформу 2 с силовой установкой, накопительным бункером 3 и рабочим оборудованием. Накопительный бункер снабжен датчиком и указателями 4 объема грунта и механизмом разгрузки в виде подъемно-поворотного днища с гидроцилиндрами 5 привода. Гидроцилиндры 5 управляются дистанционно водителями транспортных средств, с помощью радиопульта. Рабочее оборудование включает стрелу 6 с гидроцилиндром 7 привода, рукоять 8 с гидроцилиндром 9 и ковш 10. Рукоять 8 шарнирно соединена со стрелой и выполнена в виде опорной и направляющей рамы. В нижней части рукоять имеет опорную пяту 11, которая опирается на поверхность грунта. Во внутренней части направляющей рамы установлена тележка 12 на катках 13. К тележке 12 на шарнире 14 установлен ковш 10 с кронштейном 15. На тележке 12 также установлен регулируемый гидроупор 16, выполненный в виде гидроцилиндра, шток которого имеет одностороннюю связь с ковшом 10. В верхней части рукояти 8 установлен механизм 17 подъема тележки 12, соединенный с ней гибкой связью 18. Механизм подъема может быть выполнен в виде лебедки, соединенной через управляемую муфту 19 с гидродвигателем 20. Управление механизмом подъема тележки осуществляется электроуправляемым гидрораспределителем 21, катушки управления которого соединены с пультом управления 22 и с реле времени 23, соединенного электролинией с путевым включателем 24. Путевой включатель 24 и ограничитель 25 поворота ковша, выполненный в виде ролика, установлены с возможностью изменения положения и фиксации. Транспортер 26 шарнирно прикреплен к рукояти 8 и опирается своей рамой на катки 27, установленные на стойках 28, закрепленных на поворотной платформе. В передней части транспортера установлена воронка 29.
Одноковшовый экскаватор действует следующим образом. В исходной позиции, изображенной на чертеже, рукоять 8 опущена и опирается пятой 11 на поверхность грунта, так же как и ковш 10. Угол резания задается машинистом в соответствии со свойствами разрабатываемого грунта с помощью регулируемого упора 16. Для начала рабочего цикла машинист пультом 22 включает привод 17 подъема тележки 1 2 с ковшом 10, а гидроцилиндром 9 привода рукояти задает толщину вырезаемой стружки. Тележка 12 с ковшом 10 поднимаются по направляющей рукояти, срезая грунт и наполняя ковш. После заполнения ковша и подъема его над верхней кромкой забоя кронштейн 15 ковша упирается в роликовый ограничитель 25 угла поворота, что вызывает поворот ковша относительно шарнира 14 при движении тележки 12 и его разгрузку через воронку 29 на транспортер 26. При повороте ковша на величину угла, обеспечивающую разгрузку ковша, тележка 12 воздействует на путевой включатель 24, который выключает привод подъема ковша и включает реле времени 23. Указанное положение ковша изображено на чертеже прерывистыми линиями. Реле времени через заданный интервал, достаточный для разгрузки грунта из ковша, выключает муфту 19 и отсоединяет лебедку от привода. Тележка 12 с ковшом 10 опускается, а ковш одновременно поворачивается относительно шарнира 14 под действием собственной силы тяжести в исходную позицию до упора 16. Из описания рабочего процесса видно, что большая внешняя сила F, возникающая в период набора грунта, также как и сила тяжести его и ковша воспринимаются рукоятью 8. Рукоять опирается на грунт и не передает указанные нагрузки на стрелу и на остальные части экскаватора.
Поэтому, в отличие от прототипа, предложенный экскаватор можно использовать для разработки грунтов высокой прочности, а также возможно срезать стружку грунта большей толщины и наполнять ковш большей емкости, а это существенно увеличивает производительность и расширяет эксплуатационные возможности экскаватора. Кроме того, обеспечивается снижение затрат энергии, поскольку в отличии от прототипа, в предложенном экскаваторе за каждый рабочий цикл при подъеме грунта поднимается только ковш, а рукоять и стрела неподвижны. Наконец можно отметить и то, что благодаря уменьшению массы и момента инерции рабочего оборудования, поднимаемого в течение рабочего цикла, возможно увеличить скорость движения и сократить продолжительность рабочего цикла и тем самым дополнительно увеличить производительность.
Остальные элементы рабочею процесса, такие как перемещение грунта транспортером 26 в накопительный бункер 3 и разгрузка его в транспортное средство не требуют управляющих воздействий машиниста. Водители транспортных средств, сообразуясь с указателем 4 объема грунта в бункере 3, подъезжают под разгрузочный лоток и дистанционным радиопультом включают гидроцилиндры 5 механизма разгрузки бункера, поднимающие конец днища на роликах.