ЗЕМЛЕСОСНЫЙ СНАРЯД И РАБОЧИЙ ОРГАН ЗЕМЛЕСОСНОГО СНАРЯДА

Полезная модель относится к гидромеханизации земляных работ и предназначена для подводной разработки грунта, песчано-гравийных материалов, а также для очистки водоемов от иловых отложений и может быть использована, преимущественно, для добычи сапропеля, а также для других мелиоративных работ.
Известен землесосный снаряд, по а.св. СССР №1199876, содержащий герметичный корпус, раму с грунтозаборным рабочим органом и погружным грунтовым насосом, напорный пульпопровод, привод подъема и опускания рамы, при этом напорный пульпопровод выполнен в виде силового элемента рамы, которая установлена в проеме П-образного корпуса.
Конструкция известного землесосного снаряда громоздка и металлоемка.
Известны зарубежные землесосные снаряды, например фирмы Maschinenbau A. und W Riedemann, ФРГ, выпустившей до 10 моделей земснарядов типа «Weri». Земснаряды предназначены для очистки заиленных и заросших каналов и водоемов. Эти землесосные снаряды имеют понтонный корпус, различные рабочие органы, различные конструкции стрел, оборудованы напорным трубопроводом и грунтовым насосом, преимущественно погружным, смонтированным на конце поворотной стрелы. Напорный трубопровод используется как основной несущий элемент стрелы. В некоторых конструкциях трубопровод находится выше крыши кабины и имеет жесткий консольный поворотный участок, поддерживаемый легким бортовым кронштейном.
Рабочий грунтозаборный орган землесосного снаряда расположен на конце поворотной стрелы и состоит из механического рыхлителя. В одном из вариантов -рыхлитель снабжен сменными ножами и приводится в действие при помощи цепной
передачи, что снижает надежность конструкции, создает трудности, как при эксплуатации, так и при обслуживании.
Известен землесосный снаряд МЗ-5 (3-5016), и его рабочий орган. Землесосный снаряд разработан для очистных и дноуглубительных работ на мелиоративных каналах и естественных несудоходных водоемах, добычи строительных материалов и других работ, предназначенных для разработки плавучими землесосными снарядами. (Митюшин Д.И. и др., Новый землесосный снаряд 3-5016 «Строитель»).
Землесосный снаряд содержит понтонный корпус, напорный пульпопровод с грунтовым насосом и рабочее грунтозаборное устройство, представляющее собой рыхлитель, выполненный в виде вращающегося кольца - заборника прямоугольного сечения. Гидропривод земснаряда и его рабочего органа включает гидронасос и гидроцилиндры поворота стрелы, дроссели с регуляторами, золотники с ручным и с дистанционным управлением, гидронасос и гидроцилиндр подъема стрелы и поворота рабочего органа, гидроцилиндр поворота рабочего органа, гидродвигатель рабочего органа, клапаны, золотники, краны управления, обеспечивающие работу земснаряда, его рабочего органа и лебедок в заданном режиме. [Обзор. Малогабаритные землесосные снаряды и агрегаты, перспективы их развития. ЦНИИ Стройдормаш, М., 1970. с.9-13.]
Известен землесосный снаряд «Berlin», предназначенный для очистки и разработки каналов. Земснаряд содержит понтонный корпус, напорный пульпопровод с грунтонасосом, рабочий орган в виде хоботового папильонажного устройства со сменными рыхлителями - фрезерным и гидрорыхлителем, наконечник которого имеет несколько сопел, расположенных вокруг всасывающего патрубка. (Упомянутый обзор, с.24-26). Специальной несущей рамы, на которой обычно располагается грунтозаборное устройство на земснаряде нет, для этой цели используется часть напорного трубопровода грунтонасоса и трубопроводы, подающие воду к гидрорыхлителю. Анкерные стяжки и поплавок, закрепленный между этими трубопроводами, обеспечивают жесткость конструкции. Привод фрезерного рыхлителя и грунтонасоса механический. Рабочий орган при помощи гидроцилиндров поворачивается влево и вправо от продольной оси земснаряда.
Гидроцилиндр подъема и опускания хобота - одностороннего действия и установлен на корпусе между двумя направляющими. Гидроцилиндр поворота хобота - двустороннего действия. В гидросхему включен золотник и запорные клапаны, обеспечивающие избежание произвольных перемещений хобота. Перемещение земснаряда вдоль прорези осуществляется двумя параллельно натянутыми тросами с помощью носовых и кормовых якорей. Барабаны, на которых натягиваются тросы, имеют ручной привод, что создает неудобства в работе с такой конструкцией и не обеспечивает автоматического изменения горизонта выработки, что снижает эффективность работы землесосного снаряда.
Задачей полезной модели является создание землесосного снаряда с повышенной эффективностью разработки донных отложений за счет оснащения его автоматическим приводом рабочего органа.
Выполнение задачи решается предлагаемыми техническими решениями. Землесосный снаряд содержит понтонный корпус, напорный пульпопровод с грунтовым насосом и рабочий орган, включающий закрепленный на пульпопроводе раструбный заборник, и гидропривод с силовыми гидроцилиндрами рабочих перемещений пульпопровода в вертикальной и горизонтальной плоскостях и тросовой лебедкой подъема и опускания рабочего органа, характеризующийся тем, что на заборнике по его нижней поверхности выполнена прорезь с контуром, повторяющим контур заборника, по кромкам которой образованы режущие пилообразные ножи с треугольным профилем и вершинами треугольников, ориентированных навстречу друг другу, смещенных относительно противоположных на 1/2 шага и отогнутых вниз под углом 15-20°, при этом всасывающий пульпопровод, несущий раструбный заборник, выполнен совмещенным с силовой рамой, снабжен вертикальным установочным, поворотно закрепленным посредством секторного кронштейна на корпусе земснаряда, участком, на котором размещен силовой гидроцилиндр перемещения всасывающего пульпопровода в вертикальной плоскости и закреплен поводок, кинематически связанный посредством толкателя с силовым гидроцилиндром перемещения всасывающего пульпопровода в горизонтальной плоскости.
Землесосный снаряд характеризуется тем, что конец штока силового гидроцилиндра перемещения пульпопровода в вертикальной плоскости посредством тросовой лебедки связан с балкой подъема-опускания всасывающего пульпопровода, совмещенного с силовой рамой.
Рабочий орган землесосного снаряда, содержащий закрепленный на пульпопроводе раструбный заборник и гидропривод с силовыми гидроцилиндрами рабочих перемещений пульпопровода в вертикальной и горизонтальной плоскостях и тросовой лебедкой подъема и опускания рабочего органа, характеризующийся тем, что на заборнике по его нижней поверхности выполнена прорезь с контуром, повторяющим контур заборника, по кромкам которой образованы режущие пилообразные ножи с треугольным профилем и вершинами треугольников, ориентированных навстречу друг другу, смещенных относительно противоположных на 1/2 шага и отогнутых вниз под углом 15-20°, при этом всасывающий пульпопровод, несущий раструбный заборник, выполнен совмещенным с силовой рамой и снабжен вертикальным установочным участком, на котором размещен силовой гидроцилиндр перемещения всасывающего пульпопровода в вертикальной плоскости и закреплен поводок, кинематически связанный посредством толкателя с силовым гидроцилиндром перемещения пульпопровода в горизонтальной плоскости.
Технический результат предложенного состоит в том, что разработан высокопроизводительный землесосный снаряд с автоматическим приводом рабочего органа, что гарантирует земснаряду расширение сферы применения, возможность работы в узких каналах и прорезях, болотных водоемах и т.д., при автоматическом перемещении рабочего органа с изменением горизонта выработки. Использование всасывающего пульпопровода в качестве основного элемента силовой рамы позволяет представить простую, со сниженной металлоемкостью, конструкцию рабочего органа, имеющего возможность упрощенного в обслуживании перемещения, посредством описанного в данной заявке привода, в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а выполнение заборника открытым - с прорезью - по нижней поверхности, дает возможность срезать разрабатываемый грунт кромками с ножами, что обеспечивает оптимальное поступление
грунта во всасывающий и далее напорный пульпопроводы, т.е., заданную производительность земснаряда.
Заявляемая полезная модель поясняется схематичными чертежами, где:
- на фиг.1 представлен общий вид земснаряда;
- на фиг.2 показан рабочий орган земснаряда;
- на фиг.3 - гидропривод рабочего органа;
- на фиг.4 - вид А и Б (на фиг.2) - представлен заборник с прорезью, оснащенный режущими ножами, выполненными определенным образом.
Землесосный снаряд содержит понтонный корпус 1, напорный пульпопровод 2 с грунтовым насосом 3, рабочий орган, включающий закрепленный на всасывающем пульпопроводе 4 раструбный заборник 5 и гидропривод 6 (фиг.3) с силовыми гидроцилиндрами 7, 8 рабочих перемещений пульпопровода в вертикальной и горизонтальной плоскости, соответственно, и тросовой лебедкой 9 подъема и опускания пульпопровода рабочего органа. Корпус 1 оснащен рубкой управления 10, папильонажными лебедками 11с якорями. На заборнике 5 по его нижней поверхности выполнена прорезь с контуром, повторяющим контур заборника, по кромкам которой образованы режущие пилообразные ножи 12 с треугольным профилем и вершинами треугольников, ориентированных навстречу друг другу, смещенных относительно противоположных на величину, равную 1/2 шага и отогнутых вниз под углом α=15-20°. Всасывающий пульпопровод 4, несущий раструбный заборник 5, выполнен совмещенным с силовой рамой 13, снабжен вертикальным установочным участком, 14, поворотно закрепленным посредством пространственного секторного кронштейна 15, приваренного к корпусу 1 земснаряда. На вертикальном участке 14 всасывающего пульпопровода размещен силовой гидроцилиндр 7 перемещения пульпопровода в вертикальной плоскости и закреплен поводок 16, кинематически связанный посредством толкателя 17 с силовым гидроцилиндром 8 перемещения пульпопровода в горизонтальной плоскости.
Конец штока силового гидроцилиндра 7 перемещения пульпопровода в вертикальной плоскости посредством тросовой лебедки 9 связан с балкой 18 подъема-опускания всасывающего пульпопровода, совмещенного с силовой рамой 13.
Привод (фиг.2) предлагаемого рабочего органа включает гидроцилиндр 8 его горизонтального перемещения, соединенный трубопроводами через трехпозиционный золотниковый распределитель 19, последовательно включенные дроссель 20, клапан давления 21 и фильтр 22 с регулируемым насосом 23, золотник распределителя 19 удлинен стержнем, на котором закреплены два ограничителя 24, 25, шток цилиндра 8 горизонтального перемещения всасывающего пульпопровода 4 с заборником 5, снабжен толкателем 17, взаимодействующим в крайнем левом положении с ограничителем 24, и толкателем 26 вспомогательного гидроцилиндра 27, а крайнем правом - с ограничителем 25 и толкателем 28 вспомогательного гидроцилиндра 29.
Поршневые полости гидроцилиндров 27, 29 сообщены с поршневой полостью гидроцилиндра 7 вертикального перемещения пульпопровода рабочего органа и через обратный клапан 30 с баком 31 подпитки. Штоковая полость гидроцилиндра 7 вертикального перемещения через распределитель 32 соединена с гидронасосом 23 и баком подпитки 31. На штоке гидроцилиндра 7 вертикального перемещения всасывающего пульпопровода установлен толкатель 33, взаимодействующий с концевыми включателями 34, 35.
Вспомогательные гидроцилиндры 27, 29 представляют собой гидроцилиндры одностороннего действия. Регулируемый насос 23 подключен к баку 36.
Работа земснаряда с представленным здесь рабочим органом, осуществляется следующим образом. Земснаряд самоходный. Рабочие перемещения земснаряда осуществляются с помощью троса и якоря от лебедки 11 с заданными наибольшим тяговым усилием на тросе и скоростью папильонирования. Земснарядом управляет один специалист с пульта управления. Управление земснарядом - дистанционное, с центрального пульта, находящегося в рубке. Имеются приборы дистанционного контроля.
При нахождении золотника распределителя 19 в правом положении рабочая жидкость из бака 36 насосом 23 через фильтр 22, настроенный клапан давления 21 и отрегулированный дроссель 20 подается в правую полость гидроцилиндра 8. Поршень гидроцилиндра 8 начнет перемещать справа налево шток гидроцилиндра, который, будучи связан с всасывающим пульпопроводом через поводок 16 (связь на рисунке не показана), приводит в движение всасывающий пульпопровод в горизонтальной плоскости. При этом рабочая скорость его перемещения определяется производительностью гидронасоса 23 и настройкой регулятора скорости - дросселем 20. Посредством дросселя 20 (изменяя его проходное сечение) устанавливается скорость перемещения всасывающего пульпопровода 4, настройка скорости перемещения которого определяется скоростью всасывания грунтового насоса 3 (на схеме не показан).
Дойдя до крайнего левого положения, шток гидроцилиндра 8 толкателем 17 нажмет на толкатель 26 вспомогательного гидроцилиндра 27, поршень этого гидроцилиндра, сжимая пружину, переместится влево и вытолкнет рабочую жидкость по трубопроводу «А» в поршневую полость гидроцилиндра 7. При этом шток гидроцилиндра 7 переместится вверх и через трособлочную систему опустит на необходимую величину, рабочий орган.
Одновременно толкатель 17 нажмет на ограничитель 24 и переключит золотник распределителя 19. Направление потока жидкости изменится, она начнет поступать в левую поршневую полость гидроцилиндра 8, а всасывающий пульпопровод начнет перемещаться в обратном направлении, при этом заборным элементом 5 данные, например, сапропелево-иловые отложения будут забираться с другого горизонта.
В крайнем правом положении за счет воздействия толкателя 17 на толкатель 28 вспомогательного гидроцилиндра 29, вновь порция жидкости поступит в гидроцилиндр 7, при этом рабочий орган опустится в вертикальной плоскости еще на один шаг, а воздействие толкателя 17 на ограничитель 25 переключит золотник 19 и направление движения всасывающего пульпопровода 4 изменится на обратный ход в горизонтальной плоскости. Далее цикл повторяется автоматически до тех пор, пока шток гидроцилиндра 7 не достигнет крайнего верхнего положения и толкатель 33, воздействуя на конечный
выключатель 34, переключит поток жидкости от распределителя 32. Теперь рабочая жидкость от насоса 23 под давлением поступит в штоковую полость гидроцилиндра 7 и опустит его, а из поршневой полости гидроцилиндр 7 жидкость выдавится в бак подпитки 31 по трубопроводу «Б». В крайнем нижнем положении толкатель 33 посредством конечного выключателя 35 переключит распределитель 32 в первоначальное положение. Разница в расходах покрывается объемом бака подпитки 31. При достижении поршнем гидроцилиндра 7 крайнего нижнего положения, всасывающий пульпопровод 4 поднимается и занимает исходное положение.
В этот момент оператор-машинист с помощью лебедки 9 опускает пульпопровод 4 до полного контакта заборного элемента 5 с донным отложением и автоматические циклы забора залежи повторяются.
Рабочая жидкость во вспомогательные гидроцилиндры 27, 29 поступает из дополнительного бака подпитки 31 через обратный клапан 30 и трубопроводы «А», «В» за счет подсоса поршнями гидроцилиндров при воздействии на них пружин.
Ограничители 24, 25 устанавливаются с возможностью изменения положения фиксации, а их расположение, в конечном счете, определяется углом поворота пульпопровода 4.
Выбор объема вспомогательных гидроцилиндров 27, 29 и шага перемещения штока силового гидроцилиндра 7 определяется толщиной срезаемого слоя залежи (массива). Из условий оптимальной работы режима всасывания толщина срезаемого слоя должна быть не более % диаметра трубы всасывания и соответственно на эту величину при крайних положениях должен опускаться рабочий орган.
Предлагаемая конструкция земснаряда и его рабочего органа позволяет автоматически при широком поле захвата производить забор донных отложений в определенном горизонте и дискретно изменять положение заборника 5 в вертикальной плоскости, что дает возможность разрабатывать массив слой за слоем. За счет использования предлагаемого конструктивного выполнения земснаряда с описанным рабочим органом существенно повысится производительность землесосных снарядов при
добыче различного сырья, например, сапропеля и при очистке водоемов от иловых отложений.
Достоинством предложения является, прежде всего, простота конструкции, легко поддающаяся автоматизация управления. За счет использования в качестве несущих конструкций отдельных частей всасывающего пульпопровода 4 снижена металлоемкость.
Предложенный рабочий орган может быть собран из штатных агрегатов без применения спецтехники и доступными средствами.