КОВШ ЭКСКАВАТОРА-ДРАГЛАЙНА Российский патент 1997 года по МПК E02F3/60 

Изобретение относится к землеройной технике, а более конкретно к сменному рабочему оборудованию экскаваторов-драглайнов, предназначенных для производства как вскрышных, так и добычных работ при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом.

Известен ковш экскаватора-драглайна, включающий боковые и заднюю стенку, днище с режущей кромкой, основные геометрические параметры которого (длина L, высота H и ширина B выбираются из соотношений

где E геометрическая емкость ковша, м³;
K коэффициент, учитывающий тип разрабатываемых грунтов (пород);
B ширина ковша, м;
H высота ковша, м.

Однако это техническое решение обеспечивает эффективность процесса копания и повышение производительности экскаватора-драглайна при условии, когда величина геометрической емкости ковша экскаватора-драглайна не превышает 10 м³. В случае, когда геометрическая емкость ковша экскаватора-драглайна более 10 м³, выбор основных параметров длина L, высота H, ширина B из указанных выше соотношений приводит к значительному уменьшению геометрической емкости ковша и, как следствие, к снижению производительности экскаватора-драглайна. Например, при экскавации глинистых пород экскаватором-драглайном ЭШ-20/90 выбор геометрических параметров ковша из данных соотношений при E 20 м³, K 0,85 и B/H 3,0 приводит к уменьшению геометрической емкости ковша на 30% При увеличении объема "шапки" грунта на 15 -20% за счет увеличения ширины ковша не позволяет компенсировать потери полезной емкости ковша.

Наиболее близким из известных технических решений по своей сущности и достигаемому результату является ковш экскаватора-драглайна, включающий заднюю, боковые стенки и днище с режущей кромкой (2).

В этом источнике длина ковша , а ширина ковша B к высоте боковых и задней стенок ковша H составляет 1,4.

Однако недостатком данного технического решения является повышенная металлоемкость ковша и значительные затраты энергии в процессе работы ковша экскаватора-драглайна.

Целью изобретения является упрощение конструкции, сокращение металлоемкости, энергозатрат, расширение функциональных возможностей и повышение производительности мощных экскаваторов-драглайнов.

Указанная цель достигается тем, что ковш экскаватора-драглайна, включающий заднюю, боковые стенки и днище с режущей кромкой, соотношение средней ширины ковша к средней высоте боковых и задней стенок ковша составляет 1,7 -2,4, а произведение средней высоты боковых и задней стенок ковша, средней ширины ковша и средней длины ковша 0,9 0,98 емкости ковша. При разработке песка произведение средней высоты боковых и задней стенок ковша, средней ширины ковша и средней длины ковша составляет 0,9 0,98 емкости ковша. При разработке глин произведение средней высоты боковых и задней стенок ковша, средней ширины ковша и средней длины ковша составляет 0,8 0,92 емкости ковша. При разработке скальных пород произведение средней высоты боковых и задней стенок ковша, средней ширины ковша и средней длины ковша составляет 0,75 0,85 емкости ковша, где
E геометрическая емкость ковша, м³;
B средняя ширина ковша, м;
H средняя высота боковых и задней стенок ковша, м;
L средняя длина ковша, м.

На фиг. 1 изображен общий вид ковша экскаватора-драглайна; на фиг.2 то же, вид сбоку; на фиг.3 то же, вид сверху; на фиг. 4 график изменения времени черпания ковша от величины отношения ширины к высоте боковых стенок.

Ковш экскаватора-драглайна включает заднюю стенку 1, боковые стенки 2 и днище 3 с режущей кромкой 4.

Параметры ковша определяют следующим образом.

Предварительно устанавливают требующуюся емкость ковша (E) в зависимости от типа разрабатываемых пород и величину концевой нагрузки, действующей на стрелу экскаватора (Φ) зависящей от веса самого ковша и находящегося в нем грунта
E = (0,23-0,48)Φ.
После этого устанавливают длину ковша по следующей зависимости:

Отношение ширины ковша B к высоте его стенок H и пределы уменьшения геометрической емкости ковша E в зависимости от типа разрабатываемых пород определяют по таблице.

Приняв конкретное значение коэффициента, характеризующего уменьшение геометрической емкости ковша для заданного типа разрабатываемых пород, а также значение величины B/H и выразив один из параметров B или H через другой, находят основные параметры ковша.

Предлагаемое техническое решение отличается от прототипа рядом существенных признаков, влияющих на достижение указанного выше технического эффекта, в связи с чем можно сделать вывод о его соответствии критерию изобретения "новизна".

По сравнению с прототипом предлагаемый ковш выполнен большей шириной при одинаковой фактической емкости (вместимости) и уменьшенной высоте боковых стенок за счет увеличения объема "шапки" 5 грунта и имеет меньшую площадь поверхности, а следовательно, и требует меньше металла на изготовление (при одинаковой толщине стенок).

Ковш предлагаемой конструкции, имеющей одинаковую вместимость с ковшом прототипом, характеризуется меньшим сопротивлением перемещению в процессе его заполнения грунтом.

Таким образом, по сравнению с прототипом затраты энергии, необходимые для заполнения ковша, будут меньше.

При работе экскаватора-драглайна с верхним черпанием зона пространственного перемещения ковша в верхней части забоя сокращается, что ведет к уменьшению длины пути копания.

Применение ковша заявленной конструкции позволит повысить эффективность и производительность работ при верхнем черпании в связи с уменьшением сил сопротивления копанию и длины пути заполнения по сравнению с ковшом базовой конструкции (прототипом).

Скорость перемещения ковша предложенной конструкции в процессе его заполнения грунтом не будет меньше, чем ковша прототипа, так как уменьшается сопротивление перемещению ковша это связано с тем, что сопротивление заполнению ковша пропорционально ширине ковша и квадрату высоты его боковых стенок.

С другой стороны с увеличением ширины и уменьшением высоты боковых стенок ковша предложенной конструкции увеличивается проходное сечение ковша и при прочих равных условиях это приводит к сокращению продолжительности заполнения ковша породой, снижению энергозатрат, увеличению производительности машины.

Использование предлагаемого ковша позволяет повысить эффективность работ по зачистке и планировке поверхности при экскавации грунта. Увеличенная ширина и уменьшенная высота стенок ковша сокращает намерзание и налипание грунта в процессе работ.

Считаем целесообразным указать на известность отношения ширины рабочего органа землеройной машины к его высоте в диапазоне от 1,8 до 2,4 см. кн. Н. Г. Домбровский "Строительные машины", 1976, с. 3,47. Однако соотношение этих параметров применено не к ковшу экскаватора-драглайна, а к скреперу, к характеристикам которого "длина" как таковая не применяется. Из приведенного источника не следует, что соотношение упомянутых величин каким-либо образом оказывает влияние на величину "шапки" грунта, что связано с принципиальными отличиями конструктивного исполнения ковша скрепера и ковша экскаватора-драглайна и их функциональных возможностей. Таким образом, нет оснований считать данный прием определения конструктивных параметров ковша известным из указанного источника информации.

Известные решения не направлены на увеличение полезной вместимости ковша при E 10 м³ и объема "шапки" грунта за счет увеличения его ширины, уменьшения высоты боковых и задней стенок при одновременном выполнении условия: H B L (0,75 -0,98) E, определяющего уменьшение величины геометрической емкости ковша в заданных пределах, зависящих от физико-механических свойств пород. Это позволит сделать вывод о соответствии предложения критерию изобретения "изобретательский уровень".

Предложенное техническое решение позволяет получить значительно большую по величине "шапку" 5 высотой H при угле естественного откоса грунта α (фиг. 1).

В соответствии с Разделом 2 Статьи 4 Закона Российской Федерации изобретению предоставляется правовая охрана, если оно является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо.

Данное техническое решение "Ковш экскаватора-драглайна" является новым, так как оно не известно из уровня техники.

Оно также имеет изобретательский уровень, так как для специалиста явным образом не следует из уровня техники.

Оно является и промышленно применимым, так как может быть использовано в области горной промышленности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом.

Существенными признаками данного технического решения признаются те, которые влияют на достигаемый технический результат, т.е. находятся в причинно-следственной связи с указанным результатом.

Такими признаками являются: соотношение средней ширины ковша к средней высоте боковых и задней стенок ковша составляет 1,7 2,4, а произведение средней высоты боковых и задней стенок ковша, средней ширины ковша и средней длины ковша составляет 0,75 0,98 емкости ковша. При разработке песка произведение средней высоты боковых и задней стенок ковша, средней ширины ковша и средней длины ковша составляет 0,9 0,98 емкости ковша. При разработке глин произведение средней высоты боковых и задней стенок ковша, средней ширины ковша и средней длины ковша составляет 0,8 0,92 емкости ковша. При разработке скальных пород произведение средней высоты боковых и задней стенок ковша, средней ширины ковша и средней длины ковша составляет 0,75 -0,85 емкости ковша.

Все вышеприведенные признаки, которые приведены и в формуле изобретения, в своей совокупности, позволяют упростить конструкцию, сократить металлоемкость, энергозатраты, расширить функциональные возможности и повысить производительность мощных экскаваторов-драглайнов.

Использование: ковши экскаватора-драглайна. Сущность изобретения: ковш экскаватора-драглайна содержит заднюю, боковые стенки и днище с режущей кромкой. Соотношение средней ширины ковша к средней высоте боковых и задней стенок ковша составляет 1,7 -2,4. Произведение средней высоты боковых и задней стенок ковша, средней ширины ковша и средней длины ковша составляет 0,75 - 0,98 емкости ковша. Это же произведение при разработке песка, глины или скальных пород составляет соответственно 0,9 -0,98, 0,8 -0,92 или 0,75 - 0,85 емкости ковша. 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

1. Ковш экскаватора-драглайна, включающий заднюю, боковые стенки и днище с режущей кромкой, отличающийся тем, что отношение средней ширины ковша к средней высоте боковых и задней стенок ковша составляет 1,7 2,4, а произведение средней высоты боковых и задней стенок ковша, средней ширины ковша и средней длины ковша составляет 0,75 0,98 емкости ковша. 2. Ковш по п. 1, отличающийся тем, что при разработке песка произведение средней высоты боковых и задней стенок ковша, средней ширины ковша и средней длины ковша составляет 0,9 0,98 емкости ковша. 3. Ковш по п. 1, отличающийся тем, что при разработке глин произведение средней высоты боковых и задней стенок ковша, средней ширины ковша и средней длины ковша составляет 0,8 0,92 емкости ковша. 4. Ковш по п. 1, отличающийся тем, что при разработке скальных пород произведение средней высоты боковых и задней стенок ковша, средней ширины ковша и средней длины ковша составляет 0,75 0,85 емкости ковша.