ЭКСКАВАТОР ШАГАЮЩИЙ

Полезная модель относится к горному машиностроению, в частности, к шагающим экскаваторам с трехопорным механизмом шагания.
Известен экскаватор шагающий (марка ЭШ 25.90), конструкция которого описана в книге «Горное оборудование Уралмашзавода» коллектива авторов: Г.Х. Бойко, А.В. Груздев и др., г. Екатеринбург, изд. «Уральский рабочий», 2003 г., стр. 24, 54-56.
Экскаватор содержит опорную раму, связанную с поворотной платформой и электрогидравлический механизм шагания с двумя комплектами идентичного оборудования, размещенными на поворотной платформе, каждый из которых включает шарнирно подвешенные к поворотной платформе гидроцилиндры шагания, представляющие собой гидроцилиндр подъема и гидроцилиндр тяги с кинематически связанными между собой и с опорным башмаком через шарнир штоками.
Следует отметить, что при перемещении экскаватор с трехопорным механизмом шагания опирается на заднюю (по направлению шагания) кромку опорной рамы и два башмака. В каждом цикле шагания выдвижение штоков гидроцилиндров подъема одновременно с втягиванием штоков гидроцилиндров тяги от двух насосов в каждом комплекте оборудования обеспечивает перемещение (перевалку) поворотной платформы и опорной рамы относительно башмаков, опирающихся на грунт. В данной области техники перемещение (перевалка) экскаватора, происходящая при одновременной работе гидроцилиндров тяги и гидроцилиндров подъема, называется совмещенным или «пологим» шаганием.
В каждом комплекте оборудования гидроцилиндры шагания гидравлически соединены сливными и напорными магистралями с гидробаком, двумя силовыми насосами, при этом каждый из гидроцилиндров шагания связан с соответствующим насосом, гидроблоком подъема и гидроблоком тяги, блоком гидроаппаратов с гидрораспределителем тяги и гидрораспределителем подъема. Гидроблок подъема предназначен для пропускания масла к штоковой полости гидроцилиндра подъема и дросселирования потока масла в обратном направлении, а гидроблок тяги - для пропускания масла к поршневой полости гидроцилиндра тяги и дросселирования потока масла в обратном направлении.
Каждый из двух блоков гидроаппаратов связан с объединенными в блок электромагнитными гидрораспределителями, которые, в свою очередь, связаны с насосом управления, предназначенным для подачи рабочей жидкости в полости управления гидрораспределителей подъема и тяги через указанные электромагнитные гидрорапре делите ли. Каждый из электромагнитных гидрорапрседелителей управляет соответствующим рабочим ходом штока подъемного и/или тягового гидрцилиндров каждого комплекта оборудования для обеспечения цикла шагания. Блок электромагнитных распределителей связан с блоком управления. Вход блока управления электрически соединен с датчиками положения штоков гидроцилиндров подъема и тяги и датчиками давления, а выход с полостью управления соответствующего электромагнитного гидрораспределителя, при этом датчики перемещения обеспечивают передачу управляющего сигнала об окончании рабочего хода штоков соответствующих гидроцилиндров подъема и гидроцилиндров тяги в цикле шагания, а датчики давления предназначены для передачи управляющего сигнала при достижении давления в напорных магистралях гидроцилиндров подъема критического значения, которое выбирается из условия подъема передней (по направлению шагания) кромки опорной рамы для одновременного выдвижения штоков гидроцилиндров подъема и втягивания штоков гидроцилиндров тяги, обеспечивающих перемещение поворотной платформы с опорной рамой в цикле шагания.
При использовании экскаватора шагающего выявляются некоторые недостатки.
Наличие двух насосов в каждом комплекте оборудования, приводимых в действие от одного и того же электродвигателя, во-первых, усложняет конструкцию, во-вторых, предопределяет применение насосов с валами различного направления вращения, следовательно, данная особенность приводит к увеличению номенклатуры используемых насосов в экскаваторе шагающем.
Компоновочное решение гидравлического механизма шагания с двумя насосами, приводимыми в движение от одного электродвигателя (в каждом комплекте оборудования) неприемлемо для экскаваторов с ограниченными размерами поворотной платформы, которые обусловлены, в частности, уменьшением объема ковша экскаватора.
Конструкция экскаватора, описанная в вышеуказанной книге, выбрана в качестве ближайшего аналога.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в расширении арсенала экскаваторов с трехопорным механизмом шагания с сохранением функции совмещенного шагания и достижением технического результата, заключающегося в оптимальной компоновке элементов экскаватора с точки зрения сохранения компактности устройства и в повышении степени унификации оборудования.
Указанная задача решается тем, экскаватор шагающий содержит опорную раму, поворотную платформу и электрогидравлический механизм шагания с двумя комплектами идентичного оборудования, каждый из которых включает шарнирно подвешенные к поворотной платформе гидроцилиндр подъема и гидроцилиндр тяги с кинематически связанными между собой и с опорным башмаком через шарнир штоками и гидравлически соединенные сливными и напорными магистралями с гидробаком, силовым насосом, гидроблоком подъема и гидроблоком тяги, блоком гидроаппаратов с предохранительным клапаном, гидрораспределителем тяги и гидрораспределителем подъема и установленным между указанными гидрораспределителями в прямом направлении обратным клапаном, причем гидроблок подъема предназначен для пропускания масла к штоковой полости гидроцилиндра подъема и дросселирования потока масла в обратном направлении, гидроблок тяги предназначен для пропускания масла к поршневой полости гидроцилиндра тяги и дросселирования потока масла в обратном направлении, каждый из указанных блоков гидроаппаратов соответствующих комплектов оборудования связан с объединенными в блок электромагнитными гидрораспределителями, которые, в свою очередь, связаны с насосом управления, предназначенным для подачи рабочей жидкости в полости управления гидрораспределителей подъема и тяги блоков гидроаппаратов через указанные электромагнитные гидрораспределители, каждый из которых управляет рабочим ходом соответствующего штока подъемного и/или тягового гидрцилиндров каждого комплекта оборудования для обеспечения цикла шагания, причем блок электромагнитных распределителей связан с блоком управления, вход которого электрически соединен с датчиками положения штоков гидроцилиндров подъема и тяги и датчиками давления, а выход - с полостью управления соответствующего электромагнитного гидрораспределителя, при этом датчики перемещения обеспечивают передачу управляющего сигнала об окончании рабочего хода штоков соответствующих гидроцилиндров подъема и гидроцилиндров тяги в цикле шагания, а датчики давления предназначены для передачи управляющего сигнала при достижении давления в напорных магистралях гидроцилиндров подъема критического значения, которое выбирается из условия подъема передней по направлению шагания кромки опорной рамы для одновременного выдвижения штоков гидроцилиндров подъема и втягивания штоков гидроцилиндров тяги, обеспечивающих перемещение поворотной платформы с опорной рамой в цикле шагания.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется следующим образом.
Использование в каждом комплекте оборудования одного силового насоса исключает необходимость в использовании насосов правого и левого вращения, предназначенных для соединения с одним электродвигателем. Так, один силовой насос в каждом комплекте оборудования гидравлически связан с обоими гидроцилиндрами шагания. Такое конструктивное решение приводит к повышению степени унификации оборудования экскаватора, исключает необходимость в дополнительных трубопроводах, предназначенных для соединения второго насоса с баком и соответствующим гидрораспределителем.
Таким образом, заявляемая совокупность признаков экскаватора с трехопорным механизмом шагания приводит к расширению линейки средств подобного назначения, приводящих к возможности компактного расположения элементов привода на поворотной платформе.
Исключив второй насос в каждом комплекте оборудования, для сохранения функции совмещенного шагания в устройство введены два обратных клапана (по числу комплектов оборудования); более точное место установки каждого обратного клапана - в соответствующем блоке гидроаппаратов между гидрораспределителем тяги и гидрораспределителем подъема в прямом направлении. Сохраняя принцип управления приводом для обеспечения совмещенного шагания, при выдаче датчиком давления сигнала о подъеме передней (по направлению шагания) кромки опорной рамы, каждый обратный клапан соединяет соответствующие напорные магистрали гидроцилиндров подъема и тяги с силовым насосом. При снижении давления в гидроцилиндре тяги до значения, необходимого для перемещения (перевалки) поворотной платформы с опорной рамой обратный клапан отсекает напорные магистрали гидроцилиндра подъема от силового насоса.
Наличие обратного клапана в каждом блоке гидроаппаратов не противоречит принципу создания компактного электрогидравлического механизма шагания, следовательно, не влияет на увеличение массогабаритных характеристик экскаватора.
Заявляемая полезная модель поясняется примером конкретного выполнения, раскрывающего вышеуказанные и другие особенности технического решения.
На чертеже (фиг.) представлен вид экскаватора шагающего сбоку с гидроцилиндром подъема, гидроцилиндром тяги и фрагмент гидравлической схемы, включающей один комплект оборудования, блок электромагнитных гидрораспределителей и блок управления.
Экскаватор с трехопорным механизмом шагания содержит поворотную платформу 1, соединенную с опорной рамой 2. Электрогидравлический механизм шагания включает два комплекта оборудования, каждый из которых расположен на поворотной платформе 1 по боковым сторонам экскаватора, опирающимся на опоры, выполненные в виде башмаков 3.
В каждый комплект оборудования входят: шарнирно подвешенные к поворотной платформе 1 гидроцилиндр 4 подъема и гидроцилиндр 5 тяги, при этом штоки гидроцилиндров 4, 5 кинематически связаны между собой и с соответствующим башмаком 3 через шарнир 6.
Гидроцилиндры 4, 5 подъема и тяги в двух комплектах идентичным образом гидравлически соединены сливными и напорными магистралями (на чертеже не обозначены) с силовыми насосами 7, гидробаками 8, гидроблоками 9 подъема, гидроблоками 10 тяги, двумя блоками 11 гидроаппаратов.
Каждый блок 11 гидроаппаратов содержит клапан 19 предохранительный, гидрораспределитель 12 подъема и гидрораспределитель 13 тяги, а также установленный между ними в прямом направлении обратный клапан 14.
В устройство введены также два обратных клапана 15, установленные в напорных магистралях силовых насосов для разделения последних.
Гидроблок 9 подъема предназначен для пропускания масла к штоковой полости гидроцилиндра 4 подъема и дросселирования потока масла в обратном направлении.
Гидроблок тяги 10 предназначен для пропускания масла к поршневой полости гидроцилиндра 5 тяги и дросселирования потока масла в обратном направлении.
Гидроблоки 9, 10 выполнены в виде обратных клапанов, шунтированных гидрораспределителем и дросселем (на чертеже позиции не показаны).
Управление подачей масла в гидроцилиндры 4, 5 подъема и тяги осуществляется с использованием блока 16 электромагнитных гидрораспределителей, связанным с насосом 17 управления.
Насос 17 управления предназначен для подачи рабочей жидкости в полости управления указанных гидрораспределителей 12, 13 подъема и тяги, каждый из которых управляет соответствующим рабочим ходом штока подъемного и/или тягового гидроцилиндров 4, 5 каждого комплекта оборудования для обеспечения цикла шагания.
Цикл шагания включает несколько последовательных положений гидроцилиндров 4, 5 и, соответственно, их штоков.
В начальном (первом) положении опорная рама 2 лежит на грунте, штоки гидроцилиндров 4, 5 максимально втянуты; башмаки 3 находятся в поднятом положении. В этом положении гидроцилиндры 4, 5 поддерживаются соответствующими средствами (на чертеже не показаны), связанными с поворотной платформой 1. В данной области техники такие средства называются захватами.
Во втором положении шток гидроцилиндра 5 тяги максимально выдвинут при максимально втянутом штоке гидроцилиндра 4 подъема, занимающего вертикальное положение, благодаря кинематической связи гидроцилиндров 4, 5. В данном положении осуществляется выдвижение («выброс») башмаков 3.
Третье положение характеризуется тем, что шток гидроцилиндра 5 тяги частично втянут из максимально выдвинутого положения, а шток гидроцилиндра 4 подъема частично выдвинут из максимально втянутого положения, причем гидроцилиндр 4 подъема занимает вертикальное положение. Так, в третьем положении происходит опускание башмаков 3 с последующим отрывом от поверхности грунта передней (по направлению шагания) кромки опорной рамы 2.
В четвертом положении шток гидроцилиндра 5 тяги максимально втянут при частично выдвинутом штоке гидроцилиндра 4 подъема, занимающего наклонное положение. Гидроцилиндр 4 подъема поворачивается относительно шарнира 6 и занимает наклонное положение.
Датчики перемещения (на чертеже не показаны) штоков гидроцилиндров 4, 5 установлены на поворотной платформе 1.
Датчики давления (на чертеже не показаны) установлены в напорных магистралях.
Блок электромагнитных гидрораспределителей 16 связан с блоком 18 управления, выполненным с возможностью приема сигнала от датчиков положения и датчиков давления и передачи управляющего сигнала от указанных датчиков.
Приведенный выше пример заявляемого устройства не исчерпывает возможные модификации экскаваторов с трехопорным механизмом шагания, содержащим два силовых насоса (по числу комплектов оборудования) и обратные клапаны в блоках гидроаппаратов. Например, конструкция такого экскаватора может включать связанный с напорной магистралью гидрораспрелелитель 20 соединения, которым управляет гидроклапан 21 с логической функцией ИЛИ. Такой гидрораспределитель 20 обеспечивает соединение напорных магистралей двух комплектов оборудования и соответственно их разделение при возрастании давления в напорных полостях гидроцилиндров 4, 5 подъема и тяги до значения давления настройки, определяемого из условия продавливания грунта при опускании башмаков 3.
Устройство работает следующим образом.
Для осуществления цикла шагания из первого во второе положение (после снятия гидроцилиндров 4, 5 с захватов и получения сигналов от датчиков положения) масло от насоса 17 управления поступает через соответствующий электромагнитный гидрораспределитель блока 16 в полости управления гидрораспределителей тяги 13 блоков гидроаппаратов И. Золотники гидрораспределителей тяги 13 переместятся, соединив штоковые и поршневые полости гидроцилиндров тяги 5 с напорными магистралями силовых насосов 7. Напорные магистрали объединены гирораспределителем соединения. Гидроцилиндры 5 подъема занимают вертикальное положение. Сигнал от датчика положения в крайнем положении штоков гидроцилиндров 5 тяги приводит к отключению задействованного электромагнитного гидрораспределителя блока 16. Экскаватор находится во втором положении в цикле шагания.
Для перехода экскаватора в третье положение осуществляется опускание опорных башмаков 3. Аналогичным образом масло от насоса 17 управления поступает через соответствующий электромагнитный гидрораспределитель блока 16 в полости управления гидрораспределителей 12 подъема блоков гидроаппаратов 11. Золотники гидрораспределителей подъема 12 переместятся, соединив штоковые и поршневые полости гидроцилиндров 4 с напорным магистралями силовых насосов 7.
Под действием давления масла в полостях гидроцилиндров подъема 4 и веса штока каждого гидроцилиндра 4 - башмаки 3 опускаются па грунт. Скорость опускания башмаков определяется настройкой дросселей гидроблоков 9 подъема. По мере продавливания грунта и нарастания давления масло, поступающее из поршневых магистралей гидроцилиндров 4 подъема через гидроклапан 21 под торец толкателя гидрораспределителя 20 соединения, - перемещает золотник во второе крайнее положение при достижении значения давления, определяемого из условия продавливания башмаками 3 грунта. Так, при продавливания грунта с давлением, превышающим 5 МПа двухпозиционные золотники гидроблоков подъема 9 перемещаются во второе крайнее положение, соединяя штоковые полости гидроцилиндров 4 подъема параллельно дросселям с поршневыми полостями, таким образом значительно снижая потери давления при подъеме.
Для перемещения поворотной платформы 1 с опорной рамой 2, т.е. для перехода экскаватора из третьего положения в четвертое, масло от насосов управления 17 подается к соответствующему электромагнитному гидрораспределителю блока 16, который управляет подачей масла к полостям управления гидрораспределителей 13 тяги. При этом золотники гидрораспределителей тяги 13 переместятся, соединив штоковые полости гидроцилиндров 5 тяги с напорными магистралями силовых насосов 7, а поршневые - со сливом. Поршни со штоками гидроцилиндров 5 тяги начинают втягиваться, перемещая поворотную платформу 1 с опорной рамой 2 при продолжающемся выдвижении штоков гидроцилиндров 4 подъема. При этом при снижении давления в штоковых полостях гидроцилиндров 5 тяги ниже давления, необходимого для продолжения подъема экскаватора, обратные клапаны 14 отсекают магистрали гидроцилиндров 4 подъема от силовых насосов 7 и напорных магистралей гидроцилиндров 5 тяги, предотвращая просадку экскаватора.
По окончании подъема поворотной платформы 1 с опорной рамой 2 срабатывают датчики положения, которые дают сигнал на отключение соответствующего электромагнитного гидрораспределителя блока 16, что предохраняет гидроцилиндры подъема 4 от излишнего выдвижения штоков или от так называемого «переподъема».
Цикл шагания завершен.
Таким образом, расширение перечня конструкций экскаваторов шагающих обеспечивается за счет реализации заявляемого устройства с рациональным (компактным) размещением оборудования на поворотной платформе, обладающего возможностью совмещения подъема и перемещения при шагании.