Ковш землеройной машины

Предлагаемая полезная модель относится к области дорожной и строительной техники и может быть использована в машинах типа экскаваторов, в особенности, при копании твердых и мерзлых грунтов.
Ковши, аналогичные предлагаемому, известны. Таковы, например, выполненные в соответствии с Авторским свидетельством СССР №403821, Кл. Е 02 F 5/30, содержащие вибраторы, прикрепленные к днищу, вызывающие колебания днища, в результате которых грунт в ковше разрыхляется, что препятствует его уплотнению и облегчает заполнение ковша. Недостатком подобных ковшей является то, что сам процесс копания они практически не облегчают, энергия вибраторов расходуется в них в основном на колебания массивного ковша и большой массы грунта в нем, и только незначительная часть передается зубьям, разрушающим грунт.
Более эффективным является ковш экскаватора с вибрирующими зубьями, защищенный Авторским свидетельством СССР №611975, Кл. Е 02 С 3/40, принятый нами за прототип. Насколько можно судить по описанию и приложенному к нему чертежу, указанный ковш включает в себя днище, заднюю и боковые стенки и зубья, жестко закрепленные на стержнях, представляющих собой сердечники магнитострикционных вибраторов. Стержни установлены на днище ковша параллельно его боковым стенкам в опорах продольного скольжения с антифрикционными прокладками и снабжены обмотками возбуждения. Когда в обмотки подается переменный ток, создающий переменное магнитное поле, длина стержней-сердечников изменяется. Зубья совершают колебания, с большой частотой воздействуют на грунт и облегчают его разрушение.
Несмотря на то, что ковш-прототип существенно эффективнее обеспечивает копание грунта, чем ковши-аналоги, он также имеет недостатки. Главными из них являются два: во-первых, зубья прототипа совершают синусоидальное движение, а потому сила удара их о грунт в конце их движения весьма мала; во-вторых, изменения длины стержней-сердечников также малы, и это тоже не способствует обеспечению значительной силы удара зубьев о грунт.
Проблемой, решаемой предлагаемой полезной моделью, является увеличение силы удара зубьев ковша о грунт, что должно способствовать улучшению режима разрушения грунта и облегчению копания грунта экскаватором.
Технически решение сформулированной проблемы обеспечивается за счет того, что ковш землеройной машины, включающий днище, заднюю и боковые стенки и зубья, жестко закрепленные на стержнях, установленных на днище параллельно боковым стенкам в опорах продольного скольжения с возможностью осевой вибрации, отличается от прототипа тем, что он снабжен кулачковым валом, закрепленным на днище и в боковых стенках в опорах вращения, приводом вращения, кинематически связанным с валом, каждый стержень выполнен с выступом, взаимодействующим с одним из кулачков вала, и снабжен пружиной, одним концом опирающейся на заднюю стенку, а другим – на поверхность стержня, перпендикулярную его оси, при этом профиль кулачка выполнен в виде архимедовой спирали.
На фиг. 1. показана конструктивная схема предлагаемого ковша (фрагмент, иллюстрирующий устройство механизма, создающего вибрацию зубьев), на фиг. 2 – сечение А–А; иллюстрирующее взаимное расположение элементов механизма, создающего вибрацию.
Предлагаемый ковш землеройной машины, включает днище 1, заднюю 2 и боковые 3 стенки и зубья 4, жестко закрепленные на стержнях 5, установленных на днище 1 параллельно боковым стенкам в опорах продольного скольжения 6 с возможностью осевой вибрации.
Он снабжен кулачковым валом 7, закрепленным на днище 1 и в боковых стенках 3 в опорах вращения 8 (опора вала на днище условно не показана), приводом вращения 9, кинематически связанным с валом 7, каждый стержень 5 выполнен с выступом 10, взаимодействующим с одним из кулачков 11 вала, и снабжен пружиной 12, одним концом опирающейся на заднюю стенку 2, а другим – на поверхность стержня 5, перпендикулярную его оси, при этом профиль кулачка 11 выполнен в виде архимедовой спирали.
Привод 9, показанный на фиг. 2, представляет собой плоский электродвигатель (например, с дисковым печатным ротором), соединенным с валом 7 напрямую, но может представлять собой и двигатель в обычном исполнении, соединенный с валом 7 через зубчатую передачу. В любом случае, привод 9 связывается с валом 7 кинематически. Для того чтобы защитить стержни 5 и сопряженные с ними элементы, установленные на днище 1 ковша, ковш может быть снабжен защитным щитком 13. Аналогичные защитные щитки при необходимости могут быть установлены с торцов приводов 9.
В процессе эксплуатации ковша, привод 9 вращает вал 7 по часовой стрелке. Кулачки 11, воздействуют на выступы 10, заставляют стержни 5 плавно перемещаться в сторону задней стенки 2 ковша, сжимая пружины 12. Совершив оборот, кулачки 11 освобождают от нажатия выступы 10 и стержни под действием пружин 12 резко перемещают стержни и связанные с ними зубья 4 в направлении грунта. Движение зубьев получается не по синусоидальному закону, а по пилообразному. Диапазон вибрации определяется профилем кулачков 11, сила удара – пружиной 12. Частота ударов определяется скоростью вращения привода 9. В результате энергия удара зубьев о грунт может быть в 10–20 раз больше, чем у прототипа.
Увеличение энергии удара представляет собой технический результат предложения, обеспечивающий существенное облегчение разрушения грунта, копаемого экскаватором, что весьма важно при копании твердых и мерзлых грунтов.