РАБОЧИЙ ОРГАН ДЛЯ РЫТЬЯ ТРАНШЕЙ И КАНАЛОВ Российский патент 1995 года по МПК E02F5/04 

Изобретение относится к землеройным машинам, в частности к рабочим органам для разработки мелиоративных каналов.

Известна землеройная машина для рытья траншей и каналов, рабочий орган которой включает ротор с ковшами и шнековые откосники, телескопически соединенные с рамой ротора [1].

Недостатком рабочего органа является выполнение транспортирующей поверхности на выгрузной части шнека в виде плоской спиральной ленты, у которой угол навивки спирали сопутствует сдвигу перемещаемого материала по грунту неподвижного забоя в сторону ковшей ротора, где он заталкивается также методом сдвига вновь поступающими порциями грунта в пространство между ковшами ротора. Перемещение грунта методом сдвига по поверхности такого же грунта, но неподвижного забоя, характеризуется высокой энергоемкостью процесса из-за большого коэффициента трения грунта по грунту.

Кроме этого, процесс бокового заталкивания грунта в ковши ротора осложняется частой встречаемостью перемещаемого грунта с боковыми стенками ковшей ротора, когда заталкиваемый грунт останавливается, в то время когда лентой шнека он продолжает подаваться. В результате происходит сжатие рыхлого грунта в пространстве между стенкой ковша и лентой шнека, на что также тратится энергия. Из-за зажатия грунта в практике эксплуатации машин с плоской лентой шнека нередки случаи поломки стоек последнего витка шнека.

Кроме вышеописанного, угол наклона ленты шнека в сумме с углом наклона вала шнека составляет в рабочем положении величину, превышающую численное значение прямого угла, что уменьшает объем сдвигаемого материала и усиливает сдвигающую и прижимающую силу, от чего снижается производительность и увеличивается сила трения перемещаемого грунта о грунт забоя, а в результате и энергоемкость рабочего процесса.

Известен также рабочий орган для рытья траншей и каналов, включающий ротор с ковшами и установленные с двух его сторон шнековые откосники, в нижней части каждого из которых закреплены лопасти с режущими элементами, причем лопасти установлены под углом, составляющим в сумме с углом наклона откосника к горизонту угол, больший угла трения грунта о лопасть [2].

Недостатком известного рабочего органа является низкая производительность, обусловленная пластинчатой (плоской) формой лопасти. Такая форма при подъеме удерживает небольшое количество грунта (см. фиг.4) и требует малой скорости движения, чтобы грунт не смог соскользнуть с плоской лопатки под действием центробежных сил.

Кроме того, пластинчатая форма лопасти не обладает захватывающими и формирующими свойствами, ее плоская форма сопутствует соскальзыванию под действием сил тяжести материала с поверхности лопасти и перемещению его в сторону неподвижного забоя, где перемещаемый грунт зажимается в зазоре между лопастью и забоем, в результате частицы грунта заклиниваются, отчего они истираются и перемалываются, на что требуется подвод дополнительной энергии.

Цель изобретения - повышение производительности рабочего органа за счет увеличения объема грунта, забираемого одной лопастью при одном обороте шнекового откосника и снижение энергоемкости за счет уменьшения сопротивления при заборе грунта.

Достигается это тем, что в рабочий орган, содержащий ротор с ковшами и установленные с двух его сторон шнековые откосники, в нижней части которых закреплены лопасти с режущим элементом, введено следующее изменение: каждая лопасть выполнена криволинейной с радиусом изгиба, равном половине расстояния от оси шнекового откосника до наиболее удаленной точки лопасти.

Кроме того, для обеспечения оптимальной производительности и энергоемкости глубина лопасти равна разности радиуса ее кривизны и диаметра шнека.

Выявленные отличия по сравнению с прототипом показывают, что заявляемое техническое решение отвечает критерию "новизна".

Отсутствие отличительных признаков не только в прототипе, но и в других известных устройствах в исследуемой и смежных с ней областях позволяет считать эти отличия "существенными".

На фиг.1 представлен рабочий орган, общий вид; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 - установка лопасти на шнеке; на фиг.4,5 - сечение лопасти с захваченным грунтом для известного и предлагаемого рабочих органов.

Рабочий орган для рытья траншей и каналов содержит ротор 1 с ковшами, отвальный транспортер 2 и установленные с двух сторон ротора под углом α к горизонту шнековые откосники 3. В нижней части каждого откосника закреплены лопасти 4 с режущими элементами 5 и стойкой 6. Лопасти выполнены в виде желоба и представляют собой часть цилиндрической поверхности, выполненной с радиусом R, равным половине расстояния от оси шнекового откосника до наиболее удаленной точки лопасти.

Лопасть на валу 7 шнека установлена так, что средняя линия СД рабочей поверхности лопасти 4, совпадающая с осью желоба, расположена под углом к оси вращения шнека β так, что этот угол в сумме с углом наклона откосника к горизонту α составляет угол, больший угла трения грунта о лопасть.

Глубина лопасти равна разности величины радиуса ее кривизны и диаметра шнека. Такая вогнутость лопасти обеспечивает формирование потока грунта при его движении без бокового зажима, т.к. такая глубина лопасти обеспечивает угол общего наклона боковых стенок больше угла внутреннего трения материала и грунт перемещается по изогнутой лопасти без заклинивания.

При уменьшении глубины лопасти начинает проявляться сжимающее действие на грунт боковых стенок. В результате грунт уменьшается в размере, уплотняется и прилипает к стенкам лопасти, скорость его движения и производительность снижаются. При увеличении радиуса кривизны уменьшается объем грунта, захватываемый за один оборот лопасти.

Рабочий орган работает следующим образом. Грунт разрабатывают откосниками 3 и режущими элементами 5, закрепленными на лопастях, и транспортируют лентой шнека к ротору 1. Лопасти 4 захватывают грунт, поднимают и перебрасывают его в ковш ротора 1, который в свою очередь поднимает его вверх и выгружает в отвальный транспортер 2. Затем грунт транспортером 2 отсыпают в отвал.

Выполнение лопасти криволинейной с радиусом, равным половине расстояния от оси шнекового откосника до наиболее удаленной точки лопасти, обеспечивает больший объем захватываемого и перебрасываемого грунта в ротор, что позволяет увеличить скорость движения землеройной машины и ее производительность. Выбор такой величины радиуса обеспечивает выполнение противоречивых требований с одной стороны накапливает максимальное количество грунта за один проход, а с другой - этот грунт высыпается из лопасти без залипания на ней. Расположение оси изгиба под углом β к оси шнека, который в сумме с углом α наклона шнека к горизонту составляет угол, больший угла внутреннего трения, обеспечивает при повороте шнека в положение, когда средняя линия рабочей поверхности лопасти располагается над осью шнека, свободную переброску грунта через обечайку в ковш ротора.

При расположении лопасти ниже вала шнека угол наклона ее рабочей поверхности к горизонту составляет разность углов α и β, значение которого значительно меньше угла внутреннего трения материала. Поэтому при таком положении лопасти перемещаемый лентой шнека материал останавливается и накапливается в средней части поверхности лопасти, не перемещаясь в сторону ковшей ротора. При этом грунт вместе с лопастью свободно без движения поднимается вверх до тех пор, пока угол наклона линии наибольшего ската не примет по отношению к горизонту значения, большие, чем угол внутреннего трения материала по лопасти, и тогда грунт начнет скользить в сторону ковшей ротора по линии наибольшего ската.

Изогнутая лопасть имеет меньшее сопротивление при заборе грунта, т.к. у нее угол забора δ имеет меньшее значение в сравнении с прямой лопастью, угол забора у которой составляет 90^о. В результате явления краевого эффекта будут иметь меньшие или равные значения при большем объеме захватываемого и перемещаемого грунта.

Использование: землеройные машины. Сущность изобретения: лопасть, расположенная в нижней части каждого откосника, выполнена криволинейной. При этом радиус равен половине расстояния от оси шнекового откосника до наиболее удаленной точки лопасти. Глубина лопасти равна раазности радиуса кривизны и диаметра шнека. Такое выплнение обеспечивает повышение производительности и снижение энергоемкости. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. РАБОЧИЙ ОРГАН ДЛЯ РЫТЬЯ ТРАНШЕЙ И КАНАЛОВ, включающий ротор с ковшами и установленные с двух сторон ротора шнековые откосники, в нижней части каждого из которых закреплена лопасть с режущими элементами, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и сокращения энергоемкости, каждая лопасть выполнена криволинейной радиусом, равным половине расстояния от оси шнекового откосника до наиболее удаленной точки лопасти. 2. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что глубина лопасти равна разности радиуса кривизны и диаметра шнека.