УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАГРУЗКИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ПОЛУЖИДКИМ НАВОЗОМ Российский патент 1994 года по МПК B66F9/02 B60P1/48 

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству.

Известно самозагружающееся средство для транспортирования и разбрасывания полужидкого навоза, несущее на базовой транспортной машине качающуюся в вертикальной плоскости стрелу и свободно подвешенный на ней ковш, заполняемый принудительным утапливанием в материал путем силового опускания стрелы и волочения в материале посредством перемещения всего агрегата.

В отличие от грейферных ковшей, теряющих жидкую фракцию навоза через неплотности между створками грейфера и самопроизвольно опоражнивающихся при неполном смыкании створок в результате попадания между ними твердых включений в виде соломистой массы подстилки и остатков корма, неизбежно присутствующих в навозе, поворотный ковш, представляющий цельную полость, обеспечивает полный захват всех фракций навоза.

Известное погрузочное устройство, смонтированное на базовой транспортной машине, конструктивно просто и имеет малый вес. Однако несовершенство заполнения и разгрузки свободно подвешенного ковша обуславливают большую длительность цикла работы (40 с - по данным фирмы) из-за потерь времени на волочение ковша путем перемещения всего агрегата с последующим возвращением в исходное положение и малую глубину выемки материала (1,82 м) из-за короткой стрелы, поскольку ковш при подходе стрелы к верхнему положению разворачивается на выгрузку путем взаимодействия с неподвижными упорами и устанавливается над стрелой, а общая высота агрегата ограничивается нормами на габариты транспортных машин. Кроме того, примененный способ заполнения ковша обуславливает установку стрелы только сзади агрегата, что, в свою очередь, вызывает неудобство работы при загрузке и дополнительные потери времени, так как при выработке материала агрегат должен менять позиционные установки последовательными заездами задним ходом к фронту разработки материала, а не двигаясь вдоль фронта.

Известно также погрузочное устройство, содержащее стрелу с поворотным ковшом на конце, два блока, установленных соответственно на стреле и корпусе устройства в зоне крепления стрелы, через которые пропущена огибающая их тяга, подведенная концом к серьге, вместе с контактирующим с ней упором смонтированной на боковине ковша, и поворотное звено, к которому подсоединены два тяговых органа для подъема стрелы, связанных противоположными концами со стрелой и корпусом устройства.

Причем поступательные перемещения порожнего и груженого ковша при качаниях стрелы осуществляются взаимодействием тяги с блоками и серьги с упорами, а развороты ковша при черпании материала на всех уровнях ямы и разгрузке - путем втягивания на постоянную длину и отпускания тяги, огибающей блоки.

Способность к работе известного устройства со стационарных положений исключает потери времени в цикле на маневрирование агрегата, а ускоренное опускание стрелы непрерывно действующим механическим приводом дополнительно уменьшает время цикла, в итоге составляющее 9...12 с.

Характер заполнения ковша материалом допускает не только заднюю, но и боковую установку стрелы на транспортном агрегате, что обеспечивает удобство заездов и продвижение вдоль фронта разработки без потерь времени на подъезды в поперечном направлении к фронту работы.

Однако из-за больших габаритов и веса механического привода применение известного погрузочного устройства на самозагружающемся транспортном агрегате малоэффективно.

Цель изобретения: снижение веса и достижение компактности погрузочного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что огибающая блоки тяга подсоединена концом к гидроцилиндру на корпусе устройства, на котором шарнирно установлено поворотное звено, причем одним или двумя тяговыми органами подъема стрелы служат гидроцилиндры.

Кроме того, в гидравлическую магистраль к штоковым полостям гидроцилиндров подъема стрелы включен обратный клапан, за которым обе подводящие магистрали гидроцилиндров соединены между собой управляемым обратным клапаном с линией управления со стороны поршневой магистрали.

На фиг. 1 изображено устройство самозагрузки на транспортном средстве, вид сбоку; на фиг. 2 - вариант выполнения тяговых органов подъема стрелы устройства для самозагрузки; на фиг. 3 - принципиальная гидравлическая схема включения гидроцилиндров подъема стрелы.

Качающаяся стрела 1, несущая на конце поворотный ковш 2, шарниром 3 подсоединена к корпусу 4 устройства, совмещенному с емкостью 5 для навоза. К корпусу 4 шарнирно подсоединены гидроцилиндр 6 поворота ковша 2 и гидроцилиндр 7 подъема стрелы 1, шарниром 8 связанный с поворотным звеном 9, которое в свою очередь шарнирно установлено на корпусе 4. Стрела 1 тяговым органом в варианте тяги 10 (фиг. 2) или второго гидроцилиндра 11 подъема стрелы (фиг. 1) шарнирно связана с поворотным звеном 9. Шток гидроцилиндра 6 соединен с концом гибкой тяги 12, проведенной через блоки 13 и 14, смонтированные соответственно на корпусе устройства и на стреле. Другим концом гибкая тяга 12 подсоединена к серьге 15, шарнирно присоединенной к боковине ковша 2, на которой смонтирован упор 16 для контакта с серьгой 15.

Для варианта с двумя гидроцилиндрами подъема стрелы (фиг. 1) второй гидроцилиндр 11 гидравлически включен параллельно с гидроцилиндром 7. Для обоих вариантов (фиг. 1 и 2) в магистраль 17 к штоковой полости цилиндра 7 установлен обратный клапан 16 с направлением пропуска масла к гидроцилиндру 7. Обе подводящие магистрали за обратным клапаном 18 соединены между собой управляемым обратным клапаном 19 с подключением линии управления 20 к поpшневой магистрали 21 (фиг. 3). Дроссель 22 может быть отдельно введенным элементом или условно обозначать суммарное гидравлическое сопротивление проходу масла.

Сущность работы устройства для самозагрузки состоит в том, что ковш 2 при зачерпывании и выгрузке материала совершает развороты за счет втягивания и отпускания тяги 12 на полный ход штока гидроцилиндра 6, который с помощью ручного управления фиксируется в крайних положениях в процессе переноса груженого ковша в горизонтальном положении и порожнего ковша в вертикальном положении, причем эти поступательные перемещения ковша, совершаемые при качаниях стрелы, обеспечивается только взаимодействием тяги 12 с блоками 13 и 14 и серьги 15 с упором 16 при неподвижном штоке гидроцилиндра 6, к которому подсоединен другой конец тяги 12. Для этого нужно чтобы поддерживалось равенство плеч действия натяжения в ветвях тяги 12, сходящих с блока 14 относительно шарнира 3 стрелы и шарнира соединения стрелы с ковшом, что достигается размещением блока 13 и блока 14 на корпусе 4 и на стреле 1 и серьги 15 с упором 16 на боковине ковша 2.

Для схемы фиг. 1 стрела 1 с элементами 7, 9, 11 представляет собой механическую систему с 2 степенями свободы (независимое перемещение штоков гидроцилиндров 7 и 11). На основе принципа наименьшего действия (принципа Гамильтона) под действием внешних сил - груза в ковше и сил давления масла в гидроцилиндрах 7 и 11 - последовательность втягивания штоков этих гидроцилиндров при подъеме стрелы с груженым ковшом должна быть такой, чтобы в любой промежуток времени работа внешних сил была минимальной. Эту закономерность проще иллюстрировать на частном случае при совмещении шарнира поворотного звена 9 с шарниром 3 поворота стрелы, как показано на фиг. 1. Тогда при одинаковых диаметрах гидроцилиндров 7 и 11, гидравлически включенных параллельно, втягиваться будет тот цилиндр, у которого линия тяги действует на большем плече относительно шарнира 3 (создает больший момент). Но как усматривается из схемы фиг. 1, для верхних положений стрелы плечи обоих цилиндров малы, а для нижних положений каждое из плеч (или одно из них) велико, - плечи "а" и "в". Поэтому сначала будет втягиваться цилиндр 11, вызывая в штоке цилиндра 7 усилие большее, чем то, которое может создать сила давления масла, из-за того, что плечо цилиндра 7 меньшее, а потому его шток будет выдвинут до упора в дно цилиндра 7. В случае, когда плечи действия обоих цилиндров равны - эти плечи "в" для случая выстраивания цилиндров в одну линию - втягивание обоих цилиндров должно быть одновременным и одинаковым.

Вариант фиг. 2 представляет для стрелы 1 с элементами 7, 9, 10 механическую систему с одной степенью свободы, положения которой определяются перемещением штока цилиндра 7. Совмещение шарнира 3 стрелы и шарнира поворотного звена 9 для этого случая не имеет смысла, поскольку стрела 1 с элементами 9 и 10 в кинематическом отношении образуют замкнутый треугольник, поворачивающийся как одно целое вокруг шарнира 3, что приводит к тривиальной схеме прямого соединения стрелы 1 с гидроцилиндром 7, не обеспечивающей выгодной закономерности поворотов стрелы.

Однако нетрудно показать, что для разделенных положений шарниров поворота стрелы 1 и звена 9 подъем стрелы будет убыстряться по мере приближения шарнира 8 к шарниру 3 при повороте звена 9. Для этого нужно, чтобы шарнир качания звена 9 располагался впереди шарнира 3 качания стрелы 1, как показано на фиг. 2.

Опускание стрелы с поpожним ковшом происходит при запирании слива масла со стороны штоковых полостей цилиндров 7 и 11 (или только 7 для схемы фиг. 2) обратным клапаном 18 и сообщении между собой штоковых и поршневых полостей через управляемый обратный клапан 19 (гидрозамок) с подачей давления на линию управления 20 этого клапана со стороны магистрали 21 к поршневым полостям, которая переключается на подачу масла.

Холостой ход опускания стрелы совершается быстро за счет малой подачи масла, необходимого только для вытеснения штоков цилиндров подъема стрелы (или штока одного цилиндра для схемы фиг. 2), объем которых мал, что сокращает время цикла. Рабочий ход подъема стрелы с груженым ковшом произойдет за существенно большее время в результате заполнения маслом существенно большего объема штоковых полостей цилиндров 7 и 11 (или только 7 для фиг. 2), подаваемым по магистрали 17. Обратный клапан 18 при этом открыт в сторону подачи масла. Управляемый обратный клапан 19 закрыт из-за отсутствия давления на линии управления 20, т.к. поршневая магистраль 21 переключена на слив. Существенно большее время рабочего хода стрелы, чем холостого, с выгодным перераспределением скоростей подъема стрелы приводит к равномерной загрузке привода. А быстрое опускание стрелы сокращает время рабочего цикла.

При отсутствии в гидравлической схеме обратных клапанов 18, 19 продолжительность опускания стрелы будет большей, чем продолжительность подъема, так как на подъем стрелы будут работать штоковые полости цилиндров, а на опускание поршневые полости, объем которых больше. Кроме того, на опускание стрелы при работе поршневых полостей гидроцилиндрами будут реализовываться большие усилия, что разработки малосвязных сред является излишним и может привести к разрушению покрытия дна ямы при силовом опускании стрелы.

Дроссель 22 вводится в случае, если при опускании стрелы под действием собственного веса скорость выдвижения штоков цилиндров 7 и 11 (или только 7) превысит скорость, обусловленную подачей масла, тогда давление в подающей магистрали 21 и в линии управления 20 может снизиться настолько, что управляемый обратный клапан 19 на некоторый момент закроется, пока давление на подаче масла опять не восстановится. При включении и выключении клапана 19 движение стрелы будет прерывистым. Если же сопротивление гидравлических коммуникаций будет достаточным для создания подпора, поддерживающего давление управления, то дроссель 22 излишен.

После встречи свободно подвешенного режущей кромкой вниз при отпущенной тяге 12 ковша 2 с поверхностью разрабатываемого материала возможны два режима заполнения ковша:
а) штоковые и поршневые полости цилиндров 7 и 11 (или только 7 для фиг. 2) сообщаются со сливом, - ковш внедряется в материал под действием собственного веса и веса стрелы,
б) к поршневым полостям подается давление, на ковш действует дополнительное усилие заглубления, вызванное усилием выдвижения штока, равным произведению площади поперечного сечения штока на давление подаваемого масла (так как кинематически цилиндры 7 и 11 соединены последовательно, то площади их штоков не суммируются, но берется большая из площадей, если штоки разного сечения).

С заглублением ковш 2 разворачивается в горизонтальное положение, зачерпывая материал, в результате втягивания гибкой тяги 12 гидроцилиндром 6 на полный ход его штока. При подходе стрелы к верхнему положению за счет втягивания штоков цилиндров 7 и 11 или только 7 для схемы фиг. 2 выдвигается на полный ход шток цилиндра 6, ковш под действием собственного веса и веса груза поворачивается на разгрузку материала в емкость 5. После опорожнения ковша при подаче масла в магистраль 21 стрела со свободно висящим на ней ковшом опускается до входа ковша в материал. Дальше цикл повторяется.

Использование: в сельском хозяйстве. Сущность изобретения: устройство содержит шарнирно закрепленную на основании стрелу с ковшом. На основании шарнирно закреплено поворотное звено, соединенное тяговыми элементами со стрелой и с основанием. На основании, в зоне крепления стрелы, и на стреле смонтированы блоки, огибаемые гибкой тягой. Один конец тяги закреплен на гидроцилиндре, шарнирно закрепленном на основании. Второй конец тяги соединен с серьгой, которая шарнирно закреплена на ковше и при подъеме ковша поворачивается до упора, установленного на нем. Тяговый элемент, соединяющий поворотное звено со стрелой, может быть выполнен как в виде тяги постоянной длины, так и в виде гидроцилиндра, а другой из указанных тяговых элементов выполнен в виде гидроцилиндра. Кроме того, основание устройства может быть образовано рамой загружаемого транспортного средства. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАГРУЗКИ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ПОЛУЖИДКИМ НАВОЗОМ, содержащее основание, шарнирно закрепленные на нем стрелу, несущую смонтированный на ее конце поворотный ковш, и поворотное звено, соединенное тяговыми элементами соответственно со стрелой и основанием, и блоки, смонтированные на стреле и на основании в зоне крепления стрелы и огибаемые гибкой тягой, один конец которой соединен с серьгой, шарнирно закрепленной на ковше и контактирующей при подъеме ковша с закрепленным на нем упором, отличающееся тем, что оно снабжено гидроцилиндром, одним концом шарнирно закрепленным на основании, второй конец гидроцилиндра соединен со вторым концом гибкой тяги, а тяговый элемент, соединяющий поворотное звено с основанием, выполнен в виде гидроцилиндра. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что тяговый элемент, соединяющий поворотное звено со стрелой, выполнен в виде гидроцилиндра. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что основание образовано рамой разгружаемого транспортного средства.