Ковш экскаватора
EXCAVATOR BUCKET

Изобретение относится к области строительства и горнодобывающей промышленности, а именно к одноковшовым экскаваторам с оборудованием прямая лопата, погрузочным оборудованием, а также к фронтальным одноковшовым погрузчикам.
Известна конструкция конструкция ковша экскаватора, включающая соединенное с рукоятью днище, связанный с днищем посредством кронштейнов и шарниров козырек с боковыми стенками, дном и режущей кромкой и гидроцилиндры поворота козырька (авторское свидетельство СССР №766048, кл. E02F/40, 1975). Данная конструкция ковша позволяет уменьшить время разгрузки грунта, продолжительность рабочего цикла и тем самым повысить производительность и эффективность работы.
Однако такие ковши обладают существенным недостатком, заключающимся в том, что при открытии козырька, когда требуется преодолевать наибольшие сопротивления, работают штоковые полости гидроцилиндров, в которых усилия в 1,33...1,65 раза меньше, чем в поршневых полостях. Это обстоятельство ведет к увеличению массы гидроцилиндров и всего рабочего оборудования в целом.
Известно также изобретение (UA 39338U от 25.02.2009), которое представляет раскрывающийся ковш с козырьком. Козырек открывается гидроцилиндрами, установленными на днище ковша, при этом открывание происходит за счет давления масла в бесштоковых полостях гидроцилиндров. Однако в конструкции ковша данного изобретения штоки и частично корпусы гидроцилиндров входят внутрь ковша. Такое расположение гидромеханизмов неизбежно и быстро ведет к их повреждению и особенно при черпании породы с крупнообломочными включениями.
Известно изобретение (патент России №2555992, E02F 3/40. Опубл. 10.07.15. Бюл. №19) в котором конструкция ковша включает днище, козырек, гидроцилиндры, закрепленные на днище штоками вниз, проушины которых соединены поперечной штангой. В свою очередь, поперечная штанга шарнирно соединена с двумя направляющими, которые связаны посредством кронштейнов к козырьку ковша.
Данная конструкция позволяет уменьшить массу гидроцилиндров, поскольку открывание козырька осуществляется бесштоковыми полостями гидроцилиндров, а уменьшение массы гидроцилиндров дает возможность увеличить вместимость ковша и, следовательно, производительность.
Однако, наличие поперечной штанги, двух направляющих с проушинами усложняет и утяжеляет конструкцию ковша, требует выполнения прорезей в ребрах жесткости на днище ковша для прохода поперечной штанги, снижает эффект уменьшения массы гидроцилиндров от использования при открытии козырька бесштоковых полостей гидроцилиндров.
Известна конструкция раскрывающегося ковша (патент России №2704669, E02F 3/40. Опубл. 30.10.2019. Бюл. №31), который включает днище, козырек, гидроцилиндры поворота козырька, установленные со стороны нижней кромки днища штоками вверх, тяги, одноплечие рычаги поворота козырька, зубчатые колеса на ступицах рычагов на разных осях, образующие зубчатое зацепление.
Данная конструкция позволяет расширить технологические возможности работы экскаватора и следовательно повышение производительности за счет большого угла поворота ковша в процессе копания породы.
Однако большие динамические нагрузки на корпус ковша вызывают деформации днища и следовательно выход из строя зубчатых передач, выполненных по жесткой технологии.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является конструкция ковша, у которого днище, козырек, гидроцилиндры поворота козырька, закрепленные на днище штоками вверх, проушины штоков, соединенных шарнирно с ближайшими к днищу проушинами двуплечих рычагов, закрепленных шарнирно на осях, установлены жестко с помощью кронштейнов на днище, а удаленные от днища проушины двуплечих рычагов присоединены с помощью тяг шарнирно к проушинам на верхней кромке козырька ковша (патент России №2613399 RU, E02F 3/40. Опубл. 16.03.2017. Бюл. №8).
Данная конструкция позволяет уменьшить массу гидроцилиндров, поскольку подъем козырька осуществляется поршневыми полостями гидроцилиндров, а уменьшение массы гидроцилиндров дает возможность увеличить вместимость ковша и следовательно производительность.
Однако, несмотря на простоту конструкции, наличие приближенных к днищу плеч двуплечих рычагов увеличивает габариты всего гидромеханизма подъема-опускания козырька, препятствует осуществлению необходимого угла поворота всего ковша, а также требует расширения верхней кромки козырька с целью предотвращения поломки элементов гидромеханизма от падающих при копании кусков породы.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является уменьшение габаритов гидромеханизма подъема-опускания козырька в перпендикулярном и продольном к задней стенке днища ковша направлении с целью обеспечения необходимого угла поворота ковша относительно рукояти, повышения технологических возможностей процесса копания породы в забое посредством ковша, а также отсутствия необходимости расширения верхней кромки козырька с целью предотвращения поломки элементов гидромеханизма от падающих при копании крупнообломочных кусков породы.
Поставленная задача достигается тем, что ковш экскаватора, включающий днище, козырек, гидроцилиндры поворота козырька, установленные со стороны нижней кромки днища штоками вверх, тяги, рычаги поворота козырька, шарниры крепления козырька к днищу согласно изобретению отличающийся тем, что содержит четыре одноплечих рычага поворота козырька: два напорных и два тяговых, установленных попарно на одной поперечной оси, закрепленной жестко к днищу посредством упоров и болтов, параллельно задней стенке днища, при этом одноплечие напорные и тяговые рычаги установлены перпендикулярно поперечной оси, в каждом одноплечем рычаге вмонтированы концевые шарниры, соединенные с тягой, а также шаровые шарниры с шарами, в которых выполнены отверстия для размещения в них концов консольных пальцев траверсы, которая состоит из пустотелого стакана с закрепленными к нему с двух противоположных сторон жестко и соосно двух концов пальцев с концевыми упорными гайками, а между каждой парой одноплечих рычагов вкручены в поперечную ось по резьбе штыри, на свободные концы которых надеты пустотелые стаканы траверс с возможностью поворота относительно оси штырей, а также подъема и опускания траверс вдоль оси штырей.
Отличия от ближайшего аналога заключаются в ряде существенных признаков: усилия от штоков гидроцилиндров обеспечиваются рычагами, закрепленными на поперечной оси, установленной посредством кронштейнов на днище; передача момента и усилия с одного одноплечего рычага на другой происходит с помощью двух пальцев траверс, закрепленных на штырях жестко установленных в поперечной оси.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен ковш экскаватора, вид сбоку; на фиг.2 - вид А на днище ковша фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б по осям крепления одноплечих рычагов и штырей в положении пальцев, параллельном поперечной оси, на фиг.2.
Ковш экскаватора содержит днище 1, соединенное шарнирно с рукоятью 2, проушины 3 для гидромеханизма 4 поворота ковша. В верхней части днища 1 с внешней стороны боковых стенок 5 установлены кронштейны 7 с шарнирами 8 для соединения с верхней кромкой 9. К днищу 1 со стороны нижней кромки посредством кронштейнов 10 шарнирно закреплены гидроцилиндры 11 поворота козырька 6 со штоковой 12 и бесштоковой 13 полостями. К штокам 14 гидроцилиндров 11 шарнирно присоединены два одноплечих напорных рычага 15, установленные ступицами 16 на поперечной оси 17, закрепленной жестко посредством упоров 25 и болтов 26 к днищу 1. На ось 17 насажены два тяговых одноплечих рычага 19, соединенных тягой 18 и шарниром 20 с верхней кромкой 9 козырька 6. Между одноплечими напорными рычагами 15 и одноплечими тяговыми рычагами 19 в поперечную ось 17 вкручены по резьбе 27 штыри 24, на свободные концы 28 которых надеты траверсы 29, состоящие каждая из пустотелого стакана 23 и двух консольных пальцев 22 с концевыми упорными гайками 35, закрепленных соосно между собой и жестко к пустотелому стакану 23. Траверсы 29 имеют возможность поворота относительно оси штырей 24. В каждом напорном и тяговом одноплечем рычаге вмонтированы шаровые шарниры 21 с шарами 30, в которых выполнены отверстия для перемещения в них консольных пальцев 22 траверсы 29. Каждый шар 30 находится в контакте с двумя кольцами 32, внутренняя поверхность которых выполнена сферической с радиусом, равным радиусу шара, а также двух упорных кольцевых шайб 33 с винтами 34 для закрепления упорных кольцевых шайб 33 к обеим боковым плоскостям рычагов для удержания двух колец 32 в пазах рычагов. Тяговые одноплечие рычаги 19 содержат шарниры 31, соединенные с тягой 18, а тяга 18 соединена шарниром 20 с верхней кромкой 9 козырька 6. Ковш экскаватора работает следующим образом. Процесс копания и зачерпывания грунта не имеет отличий по сравнению с работой ковшей известных конструкций. Во время разгрузки ковша штоки 14 гидроцилиндров 11 выдвигаются и создают давление бесштоковыми полостями 13 на одноплечие напорные рычаги 15, которые поворачиваются посредством ступиц 16 относительно поперечной оси 17. При повороте напорных рычагов 15 происходит поворот шаров 30 в корпусах шаровых шарниров 21, а также поворот консольных пальцев 22 и траверсы 29 с пустотелым стаканом 23 относительно оси штырей 24. Поворот траверсы 29 вызывает поворот одноплечих тяговых рычагов 19 в противоположную сторону относительно поворота напорных рычагов 15 посредством и консольных пальцев 22 и шаровых шарниров 21 вмонтированных в тяговых рычагах 19. При разведении или сближении напорных и тяговых рычагов относительно друг друга траверса 29 имеет возможность подниматься или опускаться за счет продвижения пустотелого стакана 23 по штырю 24, как по направляющей.
Тяговые рычаги 19 через шарнир 31, тяги 18 и шарниры 20 на верхней кромке 9 козырька 6 обеспечивают подъем и опускание козырька 6, и следовательно, раскрытие или закрытие ковша. Закрытие козырька 6 происходит частично за счет силы тяжести и втягивания штоков 14 в корпуса гидроцилиндров 11.
Существенные признаки, отличающие ковш экскаватора от ближайшего аналога позволяют получить следующий технический результат:
уменьшение габаритов гидромеханизма раскрытия ковша в продольном и перпендикулярном днищу направлениях;
повышение надежности гидромеханизма раскрытия ковша при динамических нагрузках на рабочее оборудование за счет постановки шаровых шарниров;
снижение трудоемкости изготовления элементов механизма и уменьшение стоимости.