КОВШ СКРЕПЕРА Российский патент 1997 года по МПК E02F3/64 

Изобретение относится к скреперам с ковшами интенсифицирующего действия, производящими активное копание грунта с последующим его транспортированием и активной ускоренной разгрузкой.

Аналогами предложенного технического решения служат объекты по авт. свид. [1, 2]
В а. с. [1] представлен ковш скрепера, у которого днище и задняя стенка скреплены между собой, образуя раму смонтированного на них интенсификатора, выполненного в виде наклонного относительно передних режущих ножей скребкового конвейера. Недостатком этого устройства является то, что интенсификация распространяется здесь только на набор грунта в ковш, не затрагивая предшествующий ему процесс резания грунта.

Указанный выше недостаток в значительной мере устранен в принятом нами в качестве прототипа а.с. [2] где представлен ковш скрепера, включающий переднюю, заднюю и опертые на колеса боковые стенки, шарнирно и с помощью гидроцилиндров соединенные с тяговой рамой, днище с режущими ножами, а также размещенные по всей его ширине и снабженные нижними шарнирами шнеки с их механизмами вращения и внутриковшового наклонного перемещения. В этом устройстве режущие элементы шнеков совместно с ножевой плитой срезают грунт, сочетая тем самым динамическое резание со статическим, после чего транспортируют срезанный грунт шнеками в ковш. При этом периодический наклон шнеков в вертикальной плоскости интенсифицирует процесс проникания грунта в разные зоны ковша. Однако размещение нижних шарниров шнеков на подножевой плите и наличие плоской передней стенки (заслонки), примыкающей снаружи к шнекам, суживает возможности интенсивного наполнения грунтом передней зоны ковша и не позволяет тем самым выполнять ковши большой геометрической емкости. Кроме того, в данном устройстве затруднена также и разгрузка ковша от грунта, которая осуществляется поворотом передней заслонки, выдвижением задней стенки и вращением шнеков, совмещаемым с их наклонным перемещением внутри ковша. При этом грунт, располагаемый в районе задней стенки ковша, должен принудительно быть вытолкнут, пройдя весь обратный путь опять через все днище до ножевого лотка.

Цель изобретения состоит в повышении эффективности использования предлагаемого устройства.

Указанная цель достигнута посредством того, что в ковше скрепера, включающем переднюю заслонку, заднюю стенку, опертые на шарнирно и с помощью гидроцилиндров соединенные с тяговой рамой, днище, а также снабженные механизмами вращения и размещенные по всей его ширине шнеки, которые, в отличие от прототипа, выполнены из двух секций, соединенных между собой под тупым углом посредством карданных шарниров, с расположением верхней секции шнеков внутри ковша и проходов шнеков нижней секции сквозь скрепленную с боковыми стенками заслонку, при оборудовании этих шнеков концевыми забурниками, опережающими плоские ножи, и шарнирно подвешенном к боковым стенкам и снабженном механизмом поворота днище.

Как нам представляется, все указанные выше отличительные признаки предложенного объекта являются новыми и ранее в подобных устройствах не встречающимися. А поскольку все эти элементы, ограничено связанные с остальными уже известными признаками, обеспечивают данному устройству его новое функционирование (что будет раскрыто нами ниже), можно полагать наличие в предложенном техническом решении его критерия "существенные отличия".

Предложенное устройство представлено на фиг.1-6. На фиг.1 показан боковой вид ковша скрепера в транспортном его положении с обнаженным внутренним шнековым устройством, что соответствует разрезу "а-а" на фиг.2, на которой изображен вид этого полуковша в плане. На фиг.3 и 4 показаны соответственно характерное сечение по "б-б" и вид по стрелке "А". На фиг.5 и 6 представлен боковой вид ковша скрепера соответственно в положении его копания и разгрузки. Устройство включает боковые стенки 1, скрепленные с передней заслонкой 2 и задней стенкой 3, а также размещенные по всей ширине ковша шнеки, выполненные из двух секций верхней 4 и нижней 5. Причем каждая пара секционных шнеков 4-5 (а их в данном случае взято шесть пар, но количество это может быть и иным) имеет внутренний карданный шарнир 6 (шарнир Гука), размещенный в средней зоне ковша. По условиям устойчивой работы карданных шарниров 6 угол между секционными шнеками 4-5 должен быть тупым и не меньше 100^o 110^o. Шнеки выполнены с групповым приводом: один двигатель 7 через зубчатый редуктор 8 кинематически связывает в данном случае три секции шнеков 4-5. При этом опорные части этого приводного устройства и верхних шнеков 4 размещены на поперечной плите 9, соединяющей две боковые стенки 1. Нижние шнеки 5 проходят через переднюю заслонку 2 и имеют концевые конические забурники 10 с закрепленными на них резцами, опережающими плоские ножи 11, скрепленные с боковыми стенками 1. Нижние шнеки 5 имеют опорные части 12, скрепленные с передней заслонкой 2 и подвешенные с помощью гидроцилиндров 13 к поперечной плите 14, соединяющей обе боковые стороны тяговой рамы 15, имеющей помимо гидроцилиндров 13 и шарнирную связь 16 с боковыми стенками 1 ковша, снабженного также плоским днищем 17, которое в транспортном положении агрегата закрывает пространство от тыльной части ножей 11 до нижней части задней стенки 3. При этом днище 17, для придания ему продольной жесткости, снабжено скрепленными с ним боковыми фланцевыми стенками 18 (внутренними по отношению к боковым стенкам 1), которые в свою очередь соединены с поперечной осью 19, проходящей через боковые стенки 1 и снабженной закрепленными с ней внешними рычагами 20, шарнирно связанными со штоками гидроцилиндров 21, установленных на боковых стенках 1 и служащих механизмом поворота днища 17. За задней стенкой 3 по всей ширине ковша установлены опорные колеса 22.

Работает предложенное устройство следующим образом. Из транспортного (фиг. 1-2) в положение копания (фиг.5.) ковш переводится выдвижением штоков гидроцилиндров 13. При этом боковые стенки 1 ковша со всеми скрепленными с ними конструктивными элементами начнут поворачиваться относительно шарниров 16 тяговой рамы 15. Все это осуществляется при поступательном перемещении скрепера и вращении шнеков 4 5 от приводных их устройств 7 8. Совокупное размещение шнековых забурников 10 относительно плоских ножей 11 выбирается таким, чтобы при максимальной толщине снимаемого грунта (в пределах 0,5 м) все резание его осуществлялось забурниками 10, а ножи 11 выполняли бы роль только подчистных элементов (фиг.5). Эффективность такого полностью динамичного резания грунта будет еще более повышаться выбранным попутным его фрезерованием (срезанный грунт идет в направлении тягового его подпора), а также неравномерностью вращения забурников, т. е. переменной скоростью резания, что, впрочем, является эффектом уже сопутствующим и определяемым известной кинематической вращения валов (в данном случае шнеков), связанных между собой карданными шарнирами. После срезания грунт поступает на нижние шнеки 5 и ими, не создавая существенной призмы волочения, проталкивается через отверстия в заслонке 2 в ковш (фиг.3), после чего заполняет вначале подшнековую (по отношению к шнекам 5) полость ковша, а затем начинает передаваться на верхние шнеки 4, лопастями которых разбрасывается одновременно в переднюю и заднюю ковшовые зоны. Интенсивность такого разбрасывания грунта к торцовым стенкам ковша желательно регулировать числом оборотов шнеков 4. Это проще всего сделать, имея высокомоментный гидродвигатель 7. После осуществления процесса копания и полного наполнения ковша грунтом его переводят с помощью гидроцилиндров 13 обратно в транспортное положение. Разгрузка грунта из ковша производится следующим образом. При реверсивном вращении шнеков 5 они сразу же начнут выбрасывать грунт из ковша. Однако интенсивность разгрузки грунта сразу же повысится воздействием гидроцилиндров 21 на рычаги 20 и, как следствие, поворотом днища 17 относительно оси 19, в результате чего полностью освободятся для просыпки грунта передняя и задняя ковшовые зоны. При этом поворот только днища 17 при неподвижной задней стенке 3 имеет определенные энергетические преимущества, поскольку позволяет грунту, находящемуся в верхней задней зоне, не перемещаясь совместно с днищем, сразу же покинуть ковш в освобождающееся от днища пространство под действием своей гравитации.

Технико-экономическое достоинство предложенного устройства состоит в повышении эффективности его использования, что проявляется в:
1) возможности интенсифицированного использования удлиненных скреперных ковшей повышенной емкости, поскольку размещение нижних концов (карданных шарниров) верхней секции шнеков в средней, а не в передней (как в прототипе) зоне ковша, позволяет существенно увеличить объем передней зоны ковша;
2) осуществлении преимущественно динамичного резания грунтов, причем более экономичным способом его попутного фрезерования, что позволяет вести разработку грунтов повышенной прочности, включая и мерзлые (но не липкие). Режущие плоские ножи служат в данном случае только в качестве подчищающих. Здесь следует заметить также то обстоятельство, что неравномерная скорость вращения шнековых забурников грунта еще более усиливает динамический эффект его разработки;
3) существенном уменьшении предназначенной призмы волочения грунта, еще не зашедшего в ковш. В данном случае срезанный грунт, попав на шнеки, сразу же принудительно заталкивается ими в ковш;
4) упрощении осуществления процессов наполнения и разгрузки ковша, ибо в обоих случаях отпадает необходимость маневрирования заслонкой и наклоном верхних шнеков, а использование подъема днища при работающих шнеках позволяет ускоренно производить принудительное опорожнение сразу же всех ковшовых зон;
5) конструктивном упрощении устройства, так как в предложенном объекте необходимо иметь только три механизма привода элементами ковша, а в прототипе таких механизмов пять.

6) возможности размещения за задней стенкой ковша по всей его ширине опорных колес, выполняющих одновременно роль уплотняющих рабочих органов.

Использование: скрепер с ковшами интенсифицирующего действия, производящими активное копание грунта с последующим его транспортированием и активной ускоренной разгрузкой. Сущность изобретения: устройство включает боковые стенки ковша, с которыми скреплены передняя заслонка и задняя стенка. В нижней части ковша размещено поворотное днище, открываемое посредством гидроцилиндров, а в передней и средней зонах ковша расположены шнеки, каждый из которых состоит из двух секционных частей - нижней и верхней, соединенных между собой посредством карданных шарниров и оборудованных приводом. При этом шнеки проходят сквозь переднюю заслонку и имеют концевые забурники, режущие элементы которых опережают подчистные ножи, скрепленные с боковыми стенками, опертыми на задние колеса и соединенными с тяговой рамой посредством шарниров и гидроцилиндров, обеспечивающих подъем и опускание всего ковша. При копании, когда ковш опущен до заглубления в грунт забурников, срезанный ими грунт поступает на шнеки и проталкивается ими через заслонку в ковш, после чего заполняет нижнюю часть ковша, затем поступает на верхние шнеки и разбрасывается ими по всем ковшовым зонам. Разгрузка ковша осуществляется реверсивным вращением его шнеков и поворотом днища. 6 ил.

Ковш скрепера, включающий днище, режущий нож, боковые стенки, переднюю и заднюю стенки, установленные по всей ширине ковша приводные загрузочные шнеки с валами, верхние концы которых связаны с приводом их вращения, а нижние закреплены в нижней части ковша, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости копания и повышения производительности, каждый шнек снабжен забурником и выполнен из верхней вертикальной и нижней наклонной секций, валы которых расположены в продольной вертикальной плоскости под тупым углом относительно друг друга, при этом свободные концы валов секции шнека посредством карданного шарнира соединены между собой, забурник установлен на нижнем конце вала нижней секции шнека, жестко с ним связан и расположен с опережением относительно режущего ножа, крепление нижнего конца шнека выполнено в виде цилиндрического подшипника, который смонтирован со стороны лобовой поверхности передней стенки и расположен между забурников и нижней лопастью нижней части шнека, днище ковша посредством фланцевых стенок шарнирно закреплено на боковых стенках ковша и имеет привод поворота.