РОТОРНЫЙ ТРАНШЕЙНЫЙ ЭКСКАВАТОР Российский патент 1995 года по МПК E02F5/08 

Изобретение относится к землеройным машинам непрерывного действия.

Известны роторные траншейные экскаваторы на пневмоколесном ходу [1]
Обычно в качестве базы используется готовый тягач с шарнирно сочлененной рамой и приводом на все четыре колеса. Такие тягачи имеют большую или выше средней мощность (350-150 л. с. ), которая реализуется за счет повышения скорости передвижения. У землеройной машины непрерывного действия 95% мощности идет на привод рабочего органа при малой мощности на привод хода и большом тяговом усилии. Экскаваторы на пневмоколеcном ходу с использованием готового базового тягача создаются для траншей небольшого сечения (0,6-0,8 х 1,2-1,5 м). При копании в талых грунтах установленная мощность не может быть реализована из-за недостаточной геометрической производительности ротора (его выносной способности), при работе же на тяжелых или мерзлых грунтах колесный тягач не в состоянии, несмотря на то, что все 4 колеса ведущие, обеспечить необходимое тяговое усилие, возникающее при разработке таких грунтов. Таким образом, такая машина не может реализовать установленную мощность и, как следствие, неэкономична и дорога.

Кроме того, при ведущих задних колесах задний ведущий мост не позволяет разместить рабочий орган между колесами и его приходится смещать назад. В связи с этим для перевода его в транспортное положение, чтобы обеспечить равновесие машины, создается специальный механизм, надвигающий рабочий орган на тягач. Это усложняет конструкцию навески и особенно привода ротора, что снижает надежность и удорожает все изделие. Шарнирно сочлененные колесные тягачи со всеми ведущими колесами имеют колеса одинакового диаметра. Поэтому при повороте складывании трактора безразлично, где расположен горизонтальный продольный шарнир, между передней полурамой и промежуточным кронштейном или наоборот, между промежуточным кронштейном и задней полурамой. Потому что горизонтальный шарнир, выполненный в виде удлиненной цилиндрической конструкции типа труба в трубе и имеющий увеличенный размер по длине, в обеих вариантах не приводит к удлинению тягача-трактора в целом. В то же время в связи с тем, что от задней поворачивающейся в плане относительно вертикальных шарниров части конструкции тягача-трактора должна идти обратная связь к рулевому управлению гидроцилиндрами поворота, расположение горизонтального шарнира в передней полураме приведет при качании вдоль продольной оси передней части тягача относительно задней из-за неровностей рельефа к излому тяг обратной связи.

В случае же использования в качестве базы тягача-трактора с увеличенными по диаметру задними колесами расположение удлиненного цилиндрического горизонталь- ного шарнира на задней полураме приведет к необоснованному удлинению всей базы и машины в целом, снижению ее маневренности и проходимости.

Таким образом, известен роторный траншейный экскаватор, на базе готового шарнирно-сочлененного трактора-тягача, включающий тягач на пневмоколесном ходу, переднюю и заднюю полурамы с промежуточным и вертикальными и горизонталь- ными шарнирами, имеющий навесной рабочий орган с рамой и механизмом его подъема и элементы трансмиссии.

Данное изобретение решает задачу создания роторного траншейного экскаватора на пневмоколесном ходу на базе колесного трактора небольшой мощности, у которого обеспечивается рациональное соответствие мощности, тяги и размеров отрываемой траншеи, благодаря чему достигается оптимальная экономичность и стоимость машины. В качестве базы берется 4-колесный трактор небольшой мощности (80-100 лс.), у которого снимаются передние колеса. Экскаватор имеет следующие особенности. К заднему мосту, установленному на задние ведущие колеса тягача-трактора, смонтирована передняя полурама, соединенная вертикальными шарнирами с промежуточным кронштейном, который связан горизонтальным шарниром с задней полурамой. При этом рабочий орган снабжен вертикальной рамой, связанной посредством горизонтального шарнира с задней полурамой, а также кареткой, установленной с возможностью перемещения по вертикальной раме посредством гидроцилиндра. Каретка шарнирно связана нижней частью с рамой рабочего органа, а верхней посредством жесткой растяжки со свободным концом рамы рабочего органа. При этом вертикальная рама с кареткой и рамой рабочего органа установлены с возможностью поворота относительно полурамы и наклона вперед посредством гидроцилиндров. Гидроцилиндры имеют фиксированное и плавающее положение и соединены с вертикальной рамой и смещенными вперед кронштейнами задней полурамы. Задняя полурама снабжена прикреп- ленными к ней с помощью правого и левого кронштейнов и консольных осей задними опорными колесами, между которыми расположен рабочий орган. Кронштейны имеют в передней части шарниры и установлены с возможностью поворота вместе с опорными колесами посредством цилиндров, закрепленных к задней полураме и кронштейнам ее. Горизонтальная шарнирная связь промежуточного кронштейна с задней полурамой выполнена в виде цилиндрической втулки, имеющей кронштейны с проушинами. На ее цилиндрическую часть установлено прикрепленное к ней плоское кольцо, расположенное между кольцевой проточкой перемычки задней полурамы и замковым кольцом, прикрепленным к перемычке. При этом по периферии внутреннего плоского кольца размещены ролики. Задняя полурама имеет рычаг с расширяющимся зевом, который установлен с возможностью охвата при повороте посредством цилиндра пальца верхнего вертикального шарнира передней полурамы и промежуточного кронштейна для блокировки горизонтального шарнира. При этом полости цилиндров, поднимающих задние опорные колеса, соединены параллельно с полостью цилиндра, произво- дящего посредством рычага с расширяющимся зевом фиксацию горизонтального шарнира. А в магистрали цилиндра подъема задних опорных колес размещен дроссель.

На фиг. 1 изображен экскаватор в рабочем положении; на фиг. 2 то же, в транспортном положении экскаватора; на фиг. 3 узел I на фиг. 1 (передняя полурама, промежуточный кронштейн и задняя полурама в разрезе); на фиг. 4 вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 5 вид по стрелке Б на фиг. 1.

Тягач-трактор 1 установлен на задние колеса 2. Благодаря этому увеличивается нагрузка на колеса, увеличивается сцепной вес и реализуется большее тяговое усилие, к заднему мосту тягача трактора прикреплена передняя полурама 3. Вертикальные шарниры 4, вокруг которых с помощью гидроцилиндров 5 производят поворот передней части конструкции с ведущими колесами 2 и всей силовой установкой относительно задней части с неприводными колесами 6, задней полурамой 7 и рабочим органом 8 экскаватора. Промежуточный кронштейн 9 соединен вертикальными шарнирами с передней полурамой и горизонтальным шарниром с задней полурамой. По вертикальной раме рабочего органа 10 каретка 11 имеет возможность перемещения вместе с прикрепленным к ней рабочим органом с помощью гидроцилиндра 12. Рама 13 рабочего органа связана с нижней частью каретки 11. Жесткая растяжка 14 идет от задней части рамы рабочего органа к каретке. Пальцы 15 соединяют вертикальную раму с задней полурамой, вокруг которых имеется возможность поворота и наклона вертикальной рамы вместе с кареткой и рамой рабочего органа 13 с помощью гидроцилиндров 16. Гидроцилиндры 16 прикреп- лены вверху к проушинам 17 вертикальной рамы и внизу к смещенным вперед кронштейнам 18 задней полурамы. Цилиндры 16 имеют фиксированное и плавающее положения. Задние неприводные колеса 6 с помощью консольных осей 19 и правого и левого кронштейнов 20 прикреплены к задней полураме 7. Между колесами 6 размещен рабочий орган 8. Кронштейны 20 задних опорных неприводных колес 6 имеют в передней части шарниры 21 с возможностью поворота вместе с задними опорными колесами с помощью гидроцилиндров 22. Колеса поднимаются вверх и отрываются от опорной поверхности. Гидроцилиндры 22 соединены пальцами с задней полурамой 7 и кронштейнами колес 20. Горизонтальная шарнирная связь промежуточного кронштейна 9 с задней полурамой выполнена в виде цилиндрической втулки 23, имеющей кронштейны с проушинами 24, в которые вставлены вертикальные пальцы 4. На цилиндрическую часть втулки 23 установлено прикрепленное к ней плоское кольцо 25. Оно расположено между кольцевой проточкой перемычки 26 задней полурамы и замковым кольцом 27, прикрепленным к перемычке 26. По периферии внутреннего плоского кольца 25 размещены ролики 28. К задней полураме 7 сверху шарнирно прикреплен рычаг 29 с расширяющимся зевом, который с помощью гидроцилиндра 30 при повороте охватывает палец 4 верхнего вертикального шарнира передней полурамы 3 и промежуточного кронштейна 9, блокируя горизонтальный шарнир. При этом полости цилиндра 22, поднимающих задние опорные колеса, соединены параллельно с плоскостью цилиндра 30, производящего посредством рычага с расширяющимся зевом 29 фиксацию горизонтального шарнира. Рабочий орган имеет заднюю опору 31. В магистрали цилиндра подъем опорных колес 22 размещен дроссель.

Базовый тягач-трактор, опирающийся только на задние приводные колеса, имеет увеличенный сцепной вес и как следствие увеличенную тягу и проходимость. Если навестить роторный рабочий орган на соответствующий ему по мощности и классу обычный четырехколесный трактор с передними управляемыми колесами, то вследствие большой нагрузки сзади и потери необходимого сцепления передних колес с грунтом, машина становится неуправляемой и при копании не тягач будет определять направление движения машины, а рабочий орган будет тянуть ее в произвольную сторону. Нерациональность использования серийных, мощных тракторов с ломающейся рамой и всеми 4-мя ведущими колесами в качестве базы роторного экскаватора отражена в первой части описания.

При работе силовая установка и ведущие колеса 2 осуществляют тяговое усилие и перемещение экскаватора. От силовой установки с помощью ряда передач осуществляется привод рабочего органа-ротора.

Ведущие колеса 2, имея увеличенный сцепной вес, обеспечивают устойчивое заданное направление движения экскаватора при копании. Поддержание или изменение направления движения осуществляется за счет поворота с помощью цилиндров 5 передней полурамы вместе с ведущими колесами и силовой установкой 1 и 2 вокруг шарниров 4 задней полурамы 7 вместе с вертикальной рамой 10 и рабочим органом 8.

Опирание на все четыре опорных колеса (ведущие 2 и неприводные 6) при изменении рельефа местности обеспечивается за счет наличия горизонтального продольного шарнира между промежуточным кронштейном 9 и задней полурамой 7. При этом промежуточный кронштейн, выполненный в виде цилиндрической втулки 23 вместе с кронштейнами 24 и прикрепленным к ней плоским кольцом 25 поворачивается относительно перемычки 26 задней полурамы 7 и прикрепленного к ней замкового кольца 27, перекатываясь при этом по роликам 28.

Таким образом, достигается при наличии передних колес увеличенного диаметра и задних колес меньшего диаметра достаточный угол поворота передней и задней полурам относительно друг друга без увеличения длины тягача за счет того, что горизонтальный продольный шарнир между полурамами выполнен не в виде цилиндрической типа труба в трубе удлиненной схемы, а за счет плоской, минимальной по длине конструкции.

Рабочий орган 8 вместе с рамой рабочего органа 13 и жесткой задней растяжкой 14 для перевода из рабочего положения в транспортное и обратно прикреплен к каретке 11, которая с помощью гидроцилиндра 12 перемещается по вертикальной раме 10. Кроме того, для получения необходимого клиренса осуществляется второе движение наклон вертикальной рамы вперед вместе с кареткой и рабочим органом вокруг пальцев 15 с помощью цилиндров 16, прикрепленных к вертикальной раме и вынесенным вперед 18 кронштейнам задней полурамы.

Таким образом, при осуществлении поворота-излома тягача вся система навески рабочего органа, включающая сам рабочий орган, вертикальную раму, каретку и управляющие их движением цилиндры поворачиваются вместе с задней полурамой.

При тягаче, имеющем четыре точки опоры на грунт, рабочий орган должен быть соединен с тягачом свободно, шарнирно, с тем, чтобы при копании он опирался с помощью задней опоры 31 на дно траншеи разгружая тем самым тягач. Поскольку задняя растяжка 14 жесткая и образует жесткий треугольник из рамы рабочего органа 13, каретки 11 и жесткой растяжки 14, для обеспечения шарнирного соединения рабочего органа с тягачом в этом случае цилиндр 16 наклона вертикальной рамы 10 устанавливается в плавающее положение.

В тех случаях, когда сцепного веса и след тяги передних ведущих колес может оказаться недостаточно, для того, чтобы увеличить их сцепной вес и тягу, задние неприводные консольные колеса 6 с помощью цилиндров 22 и кронштейнов 20 поднимаются и схема опирания экскаватора получается 3-х опорная передние ведущие колеса и щит задней опоры 31 рабочего органа на дне траншеи. В этом случае цилиндр наклона вертикальной рамы устанавливается в фиксированное положение, жесткая задняя растяжка обеспечивает жесткость всей схемы. Кроме того, в связи с консольно расположенным транспортером и другими случайными опрокидывающими нагрузками в этом случае происходит опережающее перемещение шарнирно прикреплен- ного рычага 29 с расширяющимся зевом, благодаря чему он охватывает палец 4 верхнего вертикального шарнира передней полурамы 3 и промежуточного кронштейна 9, блокируя тем самым горизонтальный шарнир. Поскольку рычаг имеет расширяющийся зев, он успевает захватить начавший перемещаться в сторону палец 4, а цилиндр управления рабочим рычагом, соединенный параллельно с цилиндром, поднимающим задние опорные колеса, начнет перемещаться с опережением, поскольку в линии подачи масла в цилиндры подъема колес установлен дроссель.

Консольное расположение задних неприводных колес, подвешенных на кронштейнах 20, оставляет свободным простран- ство между ними и позволяет расположить рабочий орган ближе к тягачу, создавая уравновешенную, устойчивую схему в транспортном положении, позволяя осуществить простой, надежный механизм подъема и опускания рабочего органа и простую трансмиссию его привода.

Таким образом, создается сбалансированная, рациональная по массе, мощности и стоимости конструкция для малых размеров трубопроводов, обеспечивающая прокладку траншей для газификации многочисленных местных потребителей.

Использование: землеройная техника, в частности роторные траншейные экскаваторы на пневмоколесном ходу на базе трактора. Сущность изобретения: изобретение позволяет увеличить тягу, устойчивость машины, упростить конструкцию за счет установки трактора на задние колеса, введения двух шарнирно-соединенных полурам, дополнительных неприводных колес, которые могут в рабочем положении подниматься, размещения рабочего органа между колесами, введения малогабаритного по длине горизонтального продольного шарнира соединения полурам и механизма подъема рабочего органа, состоящего из вертикальной рамы, каретки, задней жесткой растяжки и гидроцидлиндров перемещения каретки и наклона вертикальной рамы и закрепленных всех вместе на задней полураме. 5 ил.

РОТОРНЫЙ ТРАНШЕЙНЫЙ ЭКСКАВАТОР, включающий тягач на пневмоколесном ходу, переднюю и заднюю полурамы с промежуточным кронштейном и вертикальными и горизонтальными шарнирами, навесной рабочий орган с рамой и механизмом его подъема и элементы трансмиссии, отличающийся тем, что к заднему мосту, установленному на задние ведущие колеса тягача, смонтирована передняя полурама, соединенная вертикальными шарнирами с промежуточным кронштейном, связанным горизонтальным шарниром с задней полурамой, при этом рабочий орган снабжен вертикальной рамой, связанной посредством горизонтального шарнира с задней полурамой, и кареткой, установленной с возможностью перемещения по вертикальной раме посредством гидроцилиндра, шарнирно связанной нижней частью с рамой рабочего органа, а верхней посредством жесткой растяжки со свободным концом рамы рабочего органа, при этом вертикальная рама с кареткой и рамой рабочего органа установлены с возможностью поворота относительно полурамы и наклона вперед посредством гидроцилиндров, имеющих фиксированное и плавающее положение и соединенных с вертикальной рамой и смещенными вперед кронштейнами задней полурамы, которая снабжена прикрепленными к ней с помощью правого и левого кронштейнов и консольных осей задними опорными колесами, между которыми расположен рабочий орган, причем кронштейны имеют в передней части шарниры и установлены с возможностью поворота вместе с опорными колесами посредством цилиндров, закрепленных к задней полураме и ее кронштейнам, при этом горизонтальная шарнирная связь промежуточного кронштейна с задней полурамой выполнена в виде цилиндрической втулки, имеющей кронштейны с проушинами и на цилиндрическую часть которой установлено прикрепленное к ней плоское кольцо, расположенное между кольцевой проточкой перемычки задней полурамы и замковым кольцом, прикрепленным к перемычке, а по периферии внутреннего плоского кольца размещены ролики, при этом задняя полурама имеет рычаг с расширяющимся зевом,который установлен с возможностью охвата при повороте посредством цилиндра пальца верхнего шарнира передней полурамы и промежуточного кронштейна, для блокировки горизонтального шарнира, при этом полости цилиндров, поднимающих задние опорные колеса, соединены параллельно с полостью цилиндра, производящего посредством рычага с расширяющимся зевом фиксацию горизонтального шарнира, а в магистрали цилиндра подъема задних опорных колес размещен дроссель.