Землеройная машина
EARTHMOVING MACHINE

Изобретение относится к землеройным машинам и может найти применение при разработке мерзлых горных пород россыпных месторождений золота и других полезных ископаемых, а также в строительстве для разработки и перемещения грунта.
Известна землеройная машина, содержащая раму рабочего оборудования, соединенную передней частью шарнирно и гидроцилиндром с базовой машиной и задней частью с колесной опорой, рабочее оборудование в виде полозьев с лемехами, ковшового ротора и транспортера с приводами, отвал, установленный за ротором (SU a.c. 1281643 E02F 5/08).
Недостатком известной землеройной машины является низкая производительность и надежность, а также сложность управления рабочим процессом, что обусловлено изменчивым состоянием свойств разрабатываемой горной породы и характером рабочего процесса. Управляя рабочим процессом, машинист должен одновременно регулировать движением машины по курсу, регулировать положение рамы рабочего оборудования относительно базовой машины, углом развода лемехов и положением правого и левого полозьев. При разработке многолетнемерзлых горных пород в периоды оттаивания их свойства и состояние весьма изменчивы из-за наличия не оттаявших или частично оттаявших участков. Поэтому на лемеха и ротор действуют переменные нагрузки, величину которых машинисту определить практически очень трудно, также как и определить момент управляющего воздействия для выглубления или заглубления лемеха или ротора. В результате в одном случае лемеха срезают тонкий слой породы, что уменьшает производительность машины или во втором случае лемеха слишком заглублены, или взаимодействуют с трудно разрабатываемым участком, что снижает скорость передвижения, увеличивает продолжительность рабочего цикла и в конечном итоге также уменьшает производительность. А также может привести к поломке элементов рабочего оборудования. Кроме того, вследствие увеличения буксования движителей базовой машины возрастают затраты энергии. К подобным результатам приводит и фиксированное положение отвала, который в известном устройстве жестко прикреплен к полозьям.
Известна также, принятая заявителем в качестве прототипа, землеройная машина, содержащая раму рабочего оборудования, шарнирно и гидроцилиндром соединенную передней частью с базовой машиной и задней частью с колесной опорой, рабочее оборудование в виде полозьев с лемехами, ковшового ротора и транспортера с приводами, отвал, установленный за ротором (SU а.с. 1462864 E02F 5/08).
Во втором известном техническом решении, в отличии от первого, отвал, установленный за ротором, выполнен с возможностью изменения положения. Однако это изменение осуществляется винтовыми домкратами на остановках и не позволяет производить управление отвалом в течении рабочего процесса. Отвал, жестко прикрепленный к поперечной балке, соединяющей полозья, занимает неопределенное положение относительно опорной поверхности, вследствие перекоса при подъеме и опускании полозьев во время выполнения рабочего процесса. Это приводит к неизбежной потере существенной части породы из призмы волочения через образующиеся проемы между отвалом и опорной поверхностью. Поэтому практически все недостатки, приведенные для первого известного устройства, остаются и для прототипа. А именно, низкая производительность и надежность, сложность управления рабочим процессом и увеличенные затраты энергии.
Техническая задача, решаемая в предлагаемом изобретении, направлена на уменьшение или устранение отмеченных в известных технических решениях недостатков. Технический результат-повышение производительности и надежности землеройной машины, облегчение управления рабочим процессом.
Решение поставленной задачи и достижение технического результата обеспечивается тем, что землеройная машина, включающая раму рабочего оборудования, шарнирно и гидроцилиндром соединенную передней частью с базовой машиной и задней частью с колесной опорой, рабочий орган в виде полозьев с лемехами, ковшового ротора и транспортера с приводами, отвал, установленный за ротором, снабжена гидроцилиндрами привода отвала с гидрораспределителем, регулируемыми реле давления, регулируемыми гидродросселями, датчиком скорости, усилителем, гидроаккумулятором и регулируемым редукционным гидроклапаном.
Отвал соединен с поперечной балкой полозьев шарнирно и гидроцилиндрами привода, гидрораспределитель которых выполнен четырехпозиционным, с возможностью сообщения поршневых полостей с гидроаккумулятором и штоковых с гидробаком, в одной из позиций золотника, а гидроаккумулятор сообщен с гидронасосом, через регулируемый редукционный гидроклапан. Регулируемые реле давления сообщены через регулируемые гидродроссели с поршневыми полостями гидроцилиндров развода лемехов, а выходные электролинии управления соединены с катушками гидрораспределителей гидроцилиндров подъема полозьев. При этом датчик скорости базовой машины соединен выходными электролиниями через усилитель с катушками гидрораспределителя управления гидроцилиндром привода рамы рабочего оборудования.
Предложенная землеройная машина отличается от прототипа совокупностью отличительных признаков, приведенных в отличительной части формулы изобретения. Отвал снабжен приводом в виде гидроцилиндров, с возможностью сообщения с гидроаккумулятором и это обеспечивает постоянный прижим отвала по всей его длине к разрабатываемой породе с заданным усилием независимо от текущего положения полозьев. В результате предотвращается потеря породы, повышается производительность. Одновременно обеспечивается автоматическое управление приводом полозьев с лемехами в зависимости от величины сопротивления воспринимаемого лемехами и реле давления. Кроме того, осуществляется автоматическое управление приводом рамы рабочего оборудования при изменении скорости базовой машины, измеряемой датчиком скорости. В результате упрощается управление рабочим процессом, повышается производительность и надежность землеройной машины.
На фиг. 1 изображена землеройная машина - вид сбоку и система управления; на фиг. 2 - сечение А-А.
Землеройная машина содержит базовую машину 1, соединенную шарнирно и гидроцилиндром 2 с рамой 3 рабочего оборудования, которая задней частью опирается на колесную опору 4. Гидроцилиндр 2 сообщен гидролиниями с электроуправляемым гидрораспределителем 5, а его катушки управления соединены электролиниями с включателем 6 и датчиком скорости 7 базовой машины через усилитель 8 и выключатель 9. На раме 3 установлен ковшовый ротор 10 с приводом и подвешены опорные полозья 11, жестко соединенные передней поперечной балкой 12 и задней поперечной балкой 13. Опорные полозья 11 подвешены к раме 3 рабочего оборудования в задней части талрепами 14 и в передней части гидроцилиндрами 15, сообщенными гидролиниями с электроуправляемыми гидрораспределителями 16. В передней части полозьев 11 шарнирно установлены лемеха 17 с гидроцилиндрами 18 привода развода лемехов в горизонтальной плоскости. Полости гидроцилиндров 18 сообщены гидролиниями с электроуправляемым гидрораспределителем 19, при этом поршневые их полости дополнительно сообщены через регулируемые гидродроссели 20 с реле давления 21. Выходные электролинии управления реле давления 21 соединены через выключатель 22 с катушками управления гидрораспределителя 16, соединенными с включателем 23. Задняя поперечная балка 13 через раму 24 соединена сферическим шарниром 25 с рамой 3 рабочего оборудования. К балке 13 шарнирно прикреплен отвал 26 с гидроцилиндрами 27 привода. Гидроцилиндры 27 привода сообщены гидролиниями с четырехпозиционным гидрораспределителем 28, сообщенным с гидронасосом, гидробаком и гидроаккумулятором 29. Гидрораспределитель 28 выполнен с возможностью сообщения поршневых полостей гидроцилиндров 27 с гидроаккумулятором, в одной из позиций золотника, а гидроаккумулятор сообщен с гидронасосом через регулируемый редукционный гидроклапан 30. Для отгрузки породы установлен транспортер 31.
Землеройная машина действует следующим образом. Перед началом работы, машинист устанавливает рабочее оборудование в исходное положение, а именно, золотник гидрораспределителя 28 поднимает вверх, в позицию, сообщающую поршневые полости гидроцилиндров 27 привода отвала 26 с гидроаккумулятором 29. Это обеспечивает прижатие отвала к породе с заданным усилием независимо от положения полозьев 11. Усилие прижатия можно регулировать путем изменения величины зарядки гидроаккумулятора с помощью регулируемого редукционного гидроклапана 30. Сообразуясь с видом и состоянием разрабатываемой породы устанавливает угол развода полозьев 11 с помощью гидрораспределителя 19. Затем включает первую передачу движения базовой машины и производит заглубление ротора 10, используя гидроцилиндр 2 привода рамы 3 рабочего оборудования. С помощью гидрораспределителей 16 и гидроцилиндров 15 устанавливает глубину резания лемехов 17.
Далее рабочий процесс осуществляется автоматически и машинист управляет только движением машины по курсу. При встрече лемеха 17 с трудно разрабатываемым участком породы, например, частично оттаявшей, увеличивается воздействие породы на лемех, увеличивается давление рабочей жидкости в поршневой полости гидроцилиндра 18 и в сообщенном с ней реле давления 21. По достижении указанных величин воздействия и давления заданного предельного значения реле давления включает гидрораспределитель 16, золотник которого переключается в позицию, обеспечивающую подъем гидроцилиндром 15 лемеха 17. После прохождения трудноразрабатываемого участка и уменьшения воздействия породы на лемех он заглубляется. Реле давления 21 выполнено регулируемым и это позволяет регулировать и задавать величину воздействия и давления включения в соответствии с конкретными условиями эксплуатации, такими как вид, состояние породы и погодные условия. Регулируемый гидродроссель 20 выполняет функции фильтра и предотвращает включение реле давления при кратковременных случайных скачках давления рабочей жидкости.
В случае возрастания суммарного воздействия разрабатываемой породы на лемеха 17, ротор 10 и отвал 26 до величины, при которой замедляется движение базовой машины вследствие увеличения буксования движителей базовой машины, датчик скорости 7 включает гидрораспределитель 5 и гидроцилиндр 2 поднимает раму рабочего оборудования 3, выглубляя элементы рабочего оборудования. Датчик скорости 7 включает гидропривод подъема рамы 3, если действительная скорость базовой машины снижается на 7-10 процентов от кинематической скорости первой передачи, на которой производится работа, и это соотношение возможно регулировать. Возможно также и ручное управление рабочим процессом.
Таким образом, рабочий цикл землеройной машины содержит непрерывное вырезание оттаявшего слоя породы лемехами и образование валка перед ротором, захват породы ковшами и перемещение ее на транспортер. Одновременно ковши захватывают и перемещают породу из призмы волочения перед отвалом.
В сравнении с прототипом, предложенная землеройная машина обеспечивает повышение производительности за счет автоматического прижатия отвала по всей длине к породе с заданным усилием, независимо от положения полозьев, что предотвращает потери породы из призмы волочения. Одновременно существенно облегчается и упрощается управление рабочим процессом, за счет автоматизации управления заглублением лемехов, в зависимости от величины сопротивления и автоматизации управления приводом подъема рамы рабочего оборудования, в зависимости от изменения скорости базовой машины и коэффициента буксования движителей. Снижение буксования движителей обеспечивает повышение реальной средней скорости за рабочий цикл и соответственно повышение производительности, а кроме того, снижаются затраты энергии. Наконец необходимо отметить, что автоматизация управления элементами рабочего оборудования предотвращает возникновение перегрузок и возможность поломок, что повышает надежность машины.