РАБОЧИЙ ОРГАН КАНАЛОКОПАТЕЛЯ Российский патент 1994 года по МПК E02F3/06 E02F5/04 

Изобретение относится к устройству землеройной техники и может быть использовано в рабочих органах машин для рытья, углубления и очистки каналов в торфяных грунтах.

Известны рабочие органы, включающие шнек, на общей оси с которым смонтирован лопастной ротор-метатель, расположенный в кожухе с выкидным окном. Недостатком таких рабочих органов является невозможность работать в пнистых торфяных грунтах из-за отсутствия режущих элементов на спиралях шнека [1].

Известен рабочий орган, выбранный в качестве прототипа и содержащий коническую шнек-фрезу, ротор-метатель и напорный щит. Коническая форма шнека-фрезы обусловлена необходимостью открывать каналы трапецеидального сечения. С целью повышения эффективности работы шнек-фреза снабжена режущими элементами в виде кольцевых секторов, образующих своими режущими кромками непрерывные конические спирали [2]. Недостатком известной конструкции является неспособность прорезать пни в донной части канала из-за недостаточной окружной скорости - скорости резания в нижней части фрезы.

Целью изобретения является повышение эффективности работы рабочего органа конической шнек-фрезы на пнистых торфяных грунтах.

Достигается это тем, что шнек-фреза в известном рабочем органе выполняется из двух или более образующих единую коническую поверхность вращения шнеков. Причем частота вращения этих шнеков различна и выбирается, исходя из соответствия окружных скоростей режущих элементов (скоростей резания) диапазону значений, при которых происходит эффективный процесс фрезерования пеньевой древесины без увеличения энергоемкости работы шнека и ротора-метателя. Процесс фрезерования древесины начинается со значений скоростей резания более 10 м/с, до этих значений шнек-фреза древесину не прорабатывает. Но и увеличивать скорость резания выше 20 м/c неэффективно из-за значительного роста энергоемкости процессов транспортирования шнеком разработанного грунта из забоя и его разбрасывания по поверхности торфяной залежи ротором-метателем. Уложиться в пределы 10-20 м/c при целиковом шнеке невозможно. Технология строительства осушительной сети на торфяной залежи предусматривает строительство каналов с коэффициентом заложения откосов 0,25, глубиной 1,8 м и шириной по дну 0,2 м. Даже при поэтапном строительстве каналов с первоначальной глубиной 0,8-1,0 м соотношение большого и малого диаметров конического шнека, а соответственно и соотношение скоростей резания в плоскостях большого и малого диаметров шнека составит не менее 3,0.

Сопоставление с прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемый шнековый рабочий орган каналокопателя отличается тем, что его коническая шнек-фреза выполнена из нескольких расположенных на общей оси шнеков, каждый из которых вращается с такой частотой, которая обеспечивает оптимальный скоростной режим резания. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Анализ известных конструкций шнековых рабочих органов позволяет сделать вывод об отсутствии у них признаков, сходных с существующими отличительными признаками в заявляемом техническом решении и признать последнее соответствующим критерию "существенные отличия".

На чертеже показан шнековый рабочий орган, общий вид.

Рабочий орган содержит привод 1, кожух 2 лопастного ротора-метателя 3, верхний конус 4 (верхнюю шнек-фрезу), нижний конус (нижнюю шнек-фрезу) 5 и напорный кожух 6. Кожух 1 ротора-метателя 3 имеет окно для выброса грунта. Верхний и нижний конические шнеки 4 и 5 снабжены режущими элементами 7 с непрерывной режущей кромкой в пределах одного конуса. Кроме того, на конических спиралях режущих элементов дополнительно могут быть установлены пластинчатые ножи 8.

Работает шнековый рабочий орган следующим образом. В беспнистом горизонте спиралями вращающихся конических шнеков происходит срез грунта, который экскавируется витками нижнего, а затем верхнего шнеков к ротору-метателю и выбрасывается на поверхность залежи. В случае попадания в забое пня последний фрезеруется режущими элементами шнеков и измельченный вместе с грунтом также выбрасывается наверх. Процесс фрезерования пня обеспечивается приданием режущим элементам окружных скоростей от 10 до 20 м/c.

Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить эффективность работы на пнистых торфяных грунтах и расширить область применения шнековых рабочих органов. Машины с такими рабочими органами могут применяться не только на прочистке каналов, но и на их рытье и углублении на всех торфяных грунтах, в том числе с наличием пнистых включений.

Внедрить предлагаемое изобретение предполагается в том числе при модернизации каналоочистителя РК-ОА (5), параметры рабочего органа которого составят, например: Число шнеков 2 Малый диаметр нижнего шнека, м 0,2 Большой диаметр нижнего шнека, м 0,4 Высота нижнего шнека, м 0,4 Малый диаметр верхнего шнека, м 0,4 Большой диаметр верхнего шнека, м 0,6 Высота верхнего шнека, м 0,6 Частота вращения нижнего шнека, об/мин 960 Частота вращения верхнего шнека, об/мин 480
При таких параметрах окружные скорости режущих элементов (скорости резания) нижнего шнека составят 10,0-20,0 м/с. Скорости резания на верхнем шнеке - 10,0-15,0 м/c. Если частоту вращения шнеков сделать единую (установить целиковый шнек), то окружная скорость на верхних витках шнека и лопастях ротора-метателя достигнет 30,0 м/c при 10,0 м/с на нижних витках. Для резания древесины это вполне приемлемо, но из-за ухудшения режимов работы ротора-метателя и шнека как транспортера следует ожидать роста энергоемкости и падения производительности рабочего органа на 25-50%.

Использование: землеройная техника, а именно рабочие органы для рытья, углубления и очистки каналов. Сущность изобретения: рабочий орган каналокопателя включает коническую шнек-фрезу, верхняя часть которой соединена с ротором-метателем и кожухом. Шнек-фреза выполнена составной, по крайней мере, из двух образующих общую коническую поверхность шнеков. Последние установлены с возможностью вращения с различной частотой. Данное выполнение обеспечивает повышение эффективности работы на пнистых торфяных грунтах. 1 ил.

РАБОЧИЙ ОРГАН КАНАЛОКОПАТЕЛЯ, включающий коническую шнек-фрезу, верхняя часть которой соединена с ротором-метателем и кожухом, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности работы на пнистых торфяных грунтах, шнек-фреза выполнена составной по крайней мере из двух образующих общую коническую поверхность шнеков, установленных с возможностью вращения с различной частотой.