СКРЕПЕР
SCRAPER

Изобретение относится к землеройно-транспортной технике, а именно к скреперам, и может быть использовано в строительстве и в горной промышленности при выполнении земляных работ.
Известна конструкция скрепера, включающая базовый одноосный тягач, ковш, передний и задний гидромеханизмы подъема-опускания ковша, промежуточную раму между ковшом и задней осью, тяговую раму с двумя продольными балками, расположенными выше ковша (патент РФ №2188279, опубл. 27.08.2002. Бюл. №24).
Данная конструкция скрепера позволяет:
- увеличить удельную силу тяги скрепера из-за возможности увеличения ширины ковша за счет отсутствия продольных балок тяговой рамы по боковым стенкам ковша;
- уменьшить потери «шапки» грунта при транспортировке, поскольку продольные балки тяговой рамы играют роль дополнительных бортов;
- улучшить условия труда машиниста и условия работы двигателя из-за значительного уменьшения угла отклонения назад базового тягача при копании.
Недостатком этой конструкции является то, что без дополнительных интенсификаторов загрузки увеличить наполняемость ковша только за счет постановки заднего гидромеханизма подъема-опускания возможно лишь незначительно. Также существующие интенсификаторы загрузки, как правило, громоздки и занимают значительный полезный объем внутри ковша.
В качестве наиболее близкого аналога принята конструкция скрепера, включающая одноосный базовый тягач, ковш с ножом, заслонкой, задней стенкой, гидромеханизмы переднего и заднего подъема-опускания ковша, подъема-опускания заслонки, разгрузки ковша, промежуточную раму между задней осью и ковшом, тяговую раму с продольными балками, расположенными над ковшом, двух двуплечих рычагов, шарнирно-установленных на задней оси колес, при этом к верхним плечам присоединены два толкающих гидроцилиндра, а к нижним плечам присоединена промежуточная рама. На тяговой раме установлены гидроаккумуляторы с возможностью периодического подключения к ним толкающих гидроцилиндров и заднего гидромеханизма подъема-опускания ковша (патент РФ №2283923, опубл. 20.09.2006, Бюл.№26).
Данная конструкция скрепера позволяет:
- загружать более длинные ковши, чем у существующих скреперов, и с высоким коэффициентом заполнения;
- повысить производительность скрепера за счет более высокого коэффициента наполнения;
- устранить передачу значительной части мощности двигателя скрепера на привод интенсификатора и тем самым повысить эффективность работы скрепера в целом.
Недостатком этого скрепера является то, что при падении ковша значительная динамическая нагрузка приходится на штоки гидроцилиндров заднего гидромеханизма подъема-опускания ковша, а через них на всю конструкцию машины. Это снижает надежность машины.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение надежности, снижение потерь энергии, а следовательно, увеличение эффективности работы скреперов.
Поставленная задача достигается тем, что на продольных балках тяговой рамы по обе стороны ковша с ориентацией в вертикальной плоскости центра удара ковша при падении установлено по одному кронштейну с нижними уступами, а на боковых стенках ковша сверху, с ориентацией также в вертикальной плоскости центра удара, установлены выступы, на которых размещены демпфирующие гидроцилиндры с поршнями и штоками с возможностью контакта штоков демпфирующих гидроцилиндров при падении ковша с нижними уступами кронштейнов, при этом полости корпусов демпфирующих гидроцилиндров соединены гибкими трубопроводами с полостями корпусов вспомогательных гидроцилиндров, размещенных рядом и параллельно толкающим гидроцилиндрам и на пальцах шарниров крепления толкающих гидроцилиндров.
Согласно изобретению:
- скрепер оборудован кронштейнами, которые установлены на продольных балках тяговой рамы в вертикальной плоскости центра удара ковша при падении и имеют нижние уступы;
- на боковых стенках ковша сверху установлены выступы, также в вертикальной плоскости центра удара, на которых размещены демпфирующие гидроцилиндры;
- рядом и параллельно толкающим гидроцилиндрам установлены вспомогательные гидроцилиндры, которые закреплены на пальцах шарниров крепления толкающих гидроцилиндров;
- полости корпусов демпфирующих и вспомогательных гидроцилиндров соединены гибкими трубопроводами.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен скрепер сбоку в процессе копания; на фиг.2 - поперечный разрез (А-А) по ковшу, продольным балкам, кронштейнам и демпфирующим гидроцилиндрам; на фиг.3 - продольный разрез (В-В) по узлам крепления толкающих и вспомогательных гидроцилиндров; на фиг.4 - принципиальная гидравлическая схема соединения демпфирующих и вспомогательных гидроцилиндров.
Скрепер состоит из базового тягача 1, тяговой рамы 2 с поперечной балкой 3, продольными балками 4, ковша 5 с ножами 6, заслонки 7 с гидромеханизмом подъема-опускания 8, задней стенки 9, промежуточной рамы 10, двуплечих рычагов 11, установленных шарнирно на задней оси колес, переднего 12 гидромеханизма подъема-опускания ковша, заднего 13 гидромеханизма подъема-опускания ковша, толкающих гидроцилиндров 14, гидроаккумуляторов 15. На продольных балках 4 тяговой рамы 2 по обе стороны ковша 5 по вертикальной оси центра удара ковша жестко установлено по одному кронштейну 16 с нижними уступами 17. На боковых стенках ковша 5 сверху с ориентацией также в вертикальной плоскости оси центра удара жестко присоединены выступы 18, на которых размещено два демпфирующих гидроцилиндра 19, имеющих штоки 20 и поршни 21. Полости корпусов демпфирующих гидроцилиндров 19 соединены гибкими трубопроводами 22 с полостями корпусов вспомогательных гидроцилиндров 23. Вспомогательные гидроцилиндры 23 размещены рядом и параллельно толкающим гидроцилиндрам 14 и закреплены на пальцах 24 шарниров 25, где установлены и толкающие гидроцилйндры 14.
Скрепер работает следующим образом. Зарядку гидроаккумуляторов 15 осуществляют при спусках или движении по дорогам низкого качества, когда всю мощность двигателя по технике безопасности невозможно реализовать в скорость движения.
Процесс копания начинают с подъема заслонки 7 с помощью гидромеханизма 8. Одновременно с помощью переднего 12 гидромеханизма подъема-опускания передняя часть ковша 5 упускают вниз, ножи 6 входят в грунт и начинают срезать стружку, которая поступает внутрь ковша.
Когда ковш частично заполнен и дальнейшее продвижение грунта внутрь ковша затруднено, в работу включают задний гидромеханизм 13 подъема-опускания ковша, который периодически подключают к гидросистемам скрепера или гидроаккумуляторов 15. В этой стадии копания гидромеханизм 13, подключаясь к гидросистеме гидроаккумуляторов 15 (электрогидравлическая схема управления работой заднего гидромеханизма не показана), под давлением гидравлической жидкости, поступающей из гидроаккумуляторов в бесштоковую полость гидроцилиндров заднего гидромеханиза 13, заставляет совершать резкое (импульсное) падение ковша 5 вниз с ускорением движения задней части ковша не менее ускорения свободного падения. При таком импульсном движении ковша вниз, при одновременном поступательном движении скрепера вперед, грунт, заполнивший ковш, зависает над днищем, что способствует уменьшению сопротивления продвижению его в сторону задней стенки 9. Одновременно с импульсным движением ковша вниз к системе гидроаккумуляторов 15 подключают бесштоковые полости толкающих гидроцилиндров 14, при этом жидкость из гидроаккумуляторов создает импульс силового воздействия через штоки гидроцилиндров, двуплечие рычаги 11, промежуточную раму 10 на ковш 5, который проходит вперед, опережая скорость движения скрепера. При таком импульсном движении ковша вперед возникают условия ускоренному движению грунта внутрь ковша. Далее, заднюю часть ковша снова поднимают с помощью гидромеханизма 13, при этом гидромеханизм 13 и толкающие гидроцилиндры 14 подключают к гидросистеме скрепера, а штоки этих гидромеханизмов 13 и толкающих гидроцилиндров 14 входят внутрь корпусов. Затем циклы повторяют до полного заполнения ковша грунтом. В этой части работа скрепера не отличается от работы скрепера, взятого за аналог (патент РФ №2283923, опубл. 20.09.2006, Бюл. №26).
При каждом падении задней части ковша штоки 20 демпфирующих гидроцилиндров 19 входят в упор с нижними уступами 17 кронштейнов 16 и снижают ударную нагрузку на задние гидромеханизмы 13 подъема-опускания ковша. В этом случае поршни 21 демпфирующих гидроцилиндров 19 вытесняют гидравлическую жидкость из полостей демпфирующих гидроцилиндров и через гибкий трубопровод 22 подают ее в бесштоковые полости вспомогательных гидроцилиндров 23, при этом происходит сложение усилий на штоках вспомогательных гидроцилиндров 23 с усилиями на штоках толкающих гидроцилиндров 14 и импульс движения ковша вперед значительно возрастает. Происходит своего рода рекуперация энергии падающего ковша в энергию подачи его вперед.
После окончания процесса копания гидромеханизмом подъема-опускания 8 и заслонкой 7 закрывают ковш. С помощью переднего 12 и заднего 13 гидромеханизмов подъема-опускания ковш 5 переводят в транспортное положение.
Разгрузка ковша проходит принудительным способом с помощью задней стенки 9.
Таким образом, существенные признаки, отличающие скрепер от ближайшего аналога, позволяют получить следующий технический результат:
- снижение динамических нагрузок на штоки гидроцилиидров заднего гидромеханизма подъема-опускания ковша и тем самым повышение надежности машины;
- снижение потери энергии и увеличение эффективности работы скреперов.