Ножевая система скрепера
KNIFE SCRAPER SYSTEM

Изобретение относится к землеройно-транспортным машинам, в частности к ножевым системам скреперов.
Широко известна ступенчатая ножевая система скрепера, имеющая подножевую плиту с прямыми или ступенчатыми ножами (Дорожные машины. Часть 1. Машины для земляных работ. Изд. 3-е, перераб. и доп. М., «Машиностроение», 1979 - (с. 275, рис. 117)). Ножевая система обладает высокой прочностью и жесткостью и позволяет разрабатывать грунт в условиях блокированного резания. Недостатком такой ножевой системы является ее высокая энергоемкость, особенно в заключительной стадии заполнения ковша. Это связано со значительной длиной режущей части ножевой системы.
Известен совковый режущий орган (Борисенков В.А., Кацин В.А. Исследование скрепера с совковым режущим органом. Журнал «Транспортное строительство», №12, 1972 - с. 50-51.), включающий режущие ножи, длина которых меньше ширины ковша, и подрезающие ножи. Совковый режущий орган обеспечивает в условиях блокированного резания эффективное заполнение ковша при уменьшенной энергоемкости копания, однако, его применение не позволяет осуществлять качественную планировку грунта в отвале (из-за значительного вылета ножей). Кроме того, применение ковша скрепера с совковым режущим органом должно сочетаться с использованием скреперов с обычными ступенчатыми ножами.
Известен ковш скрепера (Пат. 2467129 Российской Федерации, МПК E02F 3/64. Ковш скрепера / Нилов В.А., Летуновский К.П., Бударин Р.Э., Нилова В.И.; Заявитель и патентообладатель Воронежский государственный технический университет. №2010102451/03; заявл. 25.01.2010; опубл. 20.11.2012, Бюл. №32. 6 с.), у которого совковый режущий орган смонтирован на передней заслонке, имеющий привод. Такая конструкция получила наименование «Комбинированная ножевая система» (Нилов В.А., Федоров Е.В. Комбинированная ножевая система скрепера // Строительные и дорожные машины. - 2015. - №4 - с. 13-15). Комбинированная ножевая система позволяет разрабатывать грунт как полной, так и уменьшенной шириной резания и сохраняет высокие планирующие качества, не свойственные совковому режущему органу. Она обеспечивает заполнение ковша в условиях наименее энергоемкого свободного резания (когда резание боковыми ножами ковша или совкового режущего органа исключается) при высоком качестве забоя и отвала.
Выявленным недостатком такой комбинированной ножевой системы является просыпание набранного в ковш грунта (особенно в начальной стадии заполнения) через зазоры между боковыми стенками ковша, ступенчатой ножевой системой ковша и забоем.
Однако при полевых испытаниях скрепера с комбинированной ножевой системой оказалось, что заполнение его ковша в условиях свободного резания при определенной ширине резания ухудшается в области передней заслонки (Федоров Е.В. Обоснование применения комбинированной ножевой системы и усовершенствованного прицепного устройства скрепера: Автореферат дис.… канд. техн. наук. - Воронеж, - 2016, с. 14-15, рис. 12).
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является комбинированная ножевая система ковша скрепера (Пат. 2679328 Российской Федерации, МПК E02F 3/64. Комбинированная ножевая система ковша скрепера / Нилов В.А., Федоров Е.В.; Заявитель и патентообладатель Воронежский государственный технический университет. №2018108505; заявл. 07.03.2018; опубл. 07.02.2019, Бюл. №4. 6 с.), у которой перед передней заслонкой установлены поворотные щитки со щеками, ось поворота которых совмещена с осью поворота передней заслонки, и щеки размещены между внутренними стенками ковша скрепера и передней заслонкой.
Такая ножевая система исключает потери грунта при заполнении ковша в условиях свободного резания путем перекрытия зазоров поворотными щитками, однако она не обеспечивает полное заполнение передней части ковша в условиях свободного резания.
Изобретение направлено на улучшение заполнения ковша и особенно его передней части грунтом в условиях свободного резания. Это достигается тем, что что с внутренней стороны каждого поворотного щитка жестко присоединены правый и левый направляющий аппараты, для правого и левого направляющих аппаратов в передней заслонке выполнены вырезы, а сами поворотные щитки соединены поперечиной.
Сущность заявляемого устройства пояснена чертежами, где на фиг. 1 показан забой, подготовленный для разработки грунта в условиях свободного резания; на фиг. 2 приведено взаимодействие элементов устройства при нижнем положении поворотных щитков (вид спереди); фиг. 3 и 4 демонстрирует размещение элементов направляющего аппарата в прорезях передней заслонки; на фиг. 5 приведено взаимодействие элементов устройства при нижнем положении поворотных щитков (вид сбоку); на фиг. 6 и 7 приведено взаимодействие элементов устройства при верхнем положении поворотных щитков (виды спереди и сбоку соответственно).
Ножевая система скрепера включает ступенчатые ножи 1, переднюю заслонку 2, поворотные щитки 3, со щеками 4, правый 5 и левый 6 направляющие аппараты, вырезы 7 в передней заслонке 2, поперечину 8, фиксатор 9, шарниры 10 соединения передней заслонки 2, щек 4 с ковшом 11, гидроцилиндры 12 поворота передней заслонки 2.
Ножевая система скрепера работает следующим образом. Для разработки грунта в условиях наименее энергоемкого свободного резания необходимо подготовить забой, в котором скреперы с совковым режущим органом или ступенчатой ножевой системой выполняют проходы 1 и 2 (фиг. 1), отстоящие на расстояние, рациональное для разработки данного грунта в условиях свободного резания предлагаемой ножевой системой.
Оператор скрепера с предлагаемой ножевой системой устанавливает ступенчатые ножи 1 ковша 11 по оси участка 3 (фиг. 1), опускает ковш 11, выключает фиксатор 9 и поднимает переднюю заслонку 2. При этом поворотные щитки 3 под собственным весом занимают рабочее (нижнее) положение (фиг. 2 и 5), перекрывая боковые части ковша от просыпания набранного в ковш грунта, и устанавливают правый 5 и левый 6 направляющие аппараты (фиг. 3 и 4) в рабочее положение.
Далее оператор выполняет заполнение скрепера в условиях свободного резания обычным образом, заглубляя и выглубляя ковш 11. Правый 5 и левый 6 направляющие аппараты, ограничивая боковые перемещения срезанного грунта, обеспечивают формирование устойчивой и компактной грунтовой стружки, которая способна пробить толщу разрыхленного грунта, набранного в ковш 11. В результате улучшается заполнение ковша 11 грунтом, особенно в области передней заслонки 2.
После полного заполнения скрепера грунтом оператор выглубляет ковш 11 и гидроцилиндрами 12 закрывает переднюю заслонку 2. При этом поворотные щитки 3 остаются в нижнем положении (фиг. 6 и 7), а правый 5 и левый 6 направляющие аппараты входят в вырезы 7 (фиг. 3 и 4) в передней заслонке 2 и не мешают ее полному закрытию. При полном закрытии передней заслонки 2 срабатывает фиксатор 9 (фиг. 6), который в дальнейшем (при разгрузке ковша 11) удерживает за поперечину 8 поворотные щитки 3, обеспечивая их совместное с передней заслонкой 2 перемещение.
Транспортные операции и разгрузку ковша 11 от грунта оператор выполняет обычным образом. Разравнивание грунта предлагаемая ножевая система выполняет всей шириной ковша, что улучшает качество отвала.
Заявляемая конструкция ножевой системы обеспечивает разработку грунта в условиях наименее энергоемкого свободного резания при полном заполнении ковша, особенно в области передней заслонки, и практически без просыпания, набранного у ковш грунта.