РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЭКСКАВАТОРА Российский патент 2002 года по МПК E02F5/30 E02F5/08 

Изобретение относится к землеройной технике и может быть использовано в горной промышленности при выполнении вскрышных работ в карьерах в зимний период года на мягких породах сезонного промерзания, а именно для разупрочнения мерзлых откосов путем нарезания щелей по высоте уступа.

Известно буровзрывное оборудование для разупрочнения промерзшего слоя откоса уступов, состоящее из буровых станков и взрывного оборудования. С помощью буровых станков бурят скважины со стороны рабочей площадки уступа параллельно поверхности откоса на определенном расстоянии друг от друга с последующей закладкой взрывчатых веществ и взрыванием (Справочник. Открытые горные работы / К.Н. Трубецкой, М.Г. Потапов и др. - М.: Горное бюро, 1994. С. 197-203).

Недостатком этого оборудования является значительная стоимость выполнения работ, связанная не только с содержанием складских помещений под взрывчатые вещества, эксплуатацией автотранспорта и буровых станков, оплатой работы бригады взрывников и буровиков, но и с тем, что, с целью полного разрушения промерзшего поверхностного слоя породы со стороны откоса, необходимо бурить скважины и закладывать большую массу взрывчатых веществ на всю высоту уступа.

Известны дискофрезерные экскаваторы, состоящие из базовой машины (трактора) и дисковой фрезы прицепной или навесной к базовой машине (Черкашин В.А. Разработка мерзлых грунтов. - Л.: Стройиздат, 1977. С. 154-157).

Недостатком таких экскаваторов является невозможность отрывать щели в мерзлой породе при угле наклона откоса уступа более 20^o.

В качестве наиболее близкого аналога принята конструкция рабочего оборудования гидравлического экскаватора, состоящая из шарнирно сочлененных стрелы и рукояти, шарнирно закрепленных на рукояти двух симметрично расположенных фрез с резцами, зачистной ковш и привод фрез (RU 15351 U1, Е 02 F 3/28, 10.10.2000).

Данная конструкция предназначена для послойного рыхления поверхностного слоя мерзлых и крепких пород в забоях высотой до 5...6 м с последующим зачерпыванием разрыхленной породы зачистным ковшом. Эта конструкция рабочего оборудования не обеспечивает нарезание узких и глубоких (до 2-2,2 м) щелей в поверхностном промерзшем слое породы откоса уступа. Кроме того, рабочее оборудование существующих строительных гидравлических экскаваторов с обратной (или прямой) лопатой не обеспечивает рыхление и зачерпывание породы с нижней и даже средней части поверхности откоса уступа высотой 15 м.

Цель изобретения - повышение эффективности разупрочнения откосов уступов высотой до 15 м, промерзших на глубину до 2...2,2 м за счет упрощения конструкции рабочего оборудования, уменьшения его веса и облегчения управления им.

Указанная цель достигается путем применения рабочего оборудования в виде закрепленной в корне шарнирно к поворотной платформе экскаватора двухбалочной с прямолинейным участком по всей длине стрелы, имеющей внутренние направляющие в каждой балке, и дисковой фрезы с механизмами ее вращения и перемещения, установленными на тележке с опорными катками, размещенными внутри направляющих и с возможностью перемещения вдоль стрелы. Кроме того, генератор питания электродвигателей механизмов вращения дисковой фрезы и перемещения ее вместе с тележкой вдоль стрелы размещен на поворотной платформе экскаватора со стороны противовеса с передачей электроэнергии механизмам по кабелям, расположенным на стреле.

Отличия от ближайшего аналога заключаются в ряде существенных признаков:
- для нарезания щелей в поверхностном промерзшем слое породы откоса уступа применена узкая дисковая фреза, установленная на тележке с опорными роликами;
- металлоконструкция рабочего оборудования состоит из двухбалочной стрелы с прямолинейным участком по всей длине для обеспечения перемещения тележки с дисковой фрезой и ее приводными механизмами внутри стрелы по направляющим;
- питание электродвигателей механизмов вращения и перемещение дисковой фрезы с тележкой вдоль стрелы осуществляется от генератора, установленного на поворотной платформе экскаватора со стороны противовеса, с передачей электроэнергии по кабелям, расположенным на стреле.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображено рабочее оборудование гидравлического экскаватора сбоку: положение I - рабочее; положение II -транспортное; на фиг.2 - вид Б на рабочее оборудование; на фиг. 3 - поперечный разрез А-А по дисковой фрезе, тележке и стреле; на фиг.4 - продольный разрез В-В по дисковой фрезе, тележке и части стрелы.

На гидравлическом экскаваторе 1 смонтировано рабочее оборудование, включающее стрелу 2 с прямолинейным участком 3 по всей длине, с направляющими 4 в прямолинейном участке. Стрела закреплена к поворотной платформе экскаватора шарнирами 5 и двумя гидроцилиндрами подъема-опускания 6. В направляющих прямолинейного участка стрелы смонтирована тележка 7 с опорными катками 8 в вертикальной и горизонтальной плоскостях. На тележке установлена дисковая фреза 9 с опорами 10 с механизмом вращения 11 дисковой фрезы и механизмом перемещения 12 дисковой фрезы и тележки вдоль стрелы. Механизм вращения дисковой фрезы содержит электродвигатель вращения 13, редуктор вращения 14 с приводным валом 15. Механизм перемещения дисковой фрезы с тележкой включает электродвигатель перемещения 16, редуктор перемещения 17 с выходной шестерней 18 и смонтированную на прямолинейном участке стрелы зубчатую рейку 19. Генератор 20 установлен на поворотной части гидравлического экскаватора, а электрокабели 21 питания электродвигателей на стреле.

Гидравлический экскаватор с рабочим оборудованием выполняет разупрочнение промерзшего откоса уступа следующим образом.

В исходном положении гидравлический экскаватор 1 располагается на расстоянии от бровки откоса, регламентируемом техникой безопасности (не менее 2-х метров), причем гусеницы (ходовые колеса) располагаются вдоль уступа. Стрела 2 с помощью гидроцилиндров подъема-опускания 6 из положения II переводится в положение I и ее прямолинейный участок 3 становится параллельным поверхности откоса. В исходном положении дисковая фреза 9 с тележкой 7 располагается в корневой части стрелы около шарнира 5. Последовательно включают генератор 20, приводимый в работу от главного двигателя гидравлического экскаватора, затем посредством электрокабелей 21 механизм вращения 11 и, наконец, механизм перемещения 12 дисковой фрезы 9. Электродвигатель вращения 13 через редуктор 14 и приводной вал 15 заставляет вращаться дисковую фрезу 9. Электродвигатель перемещения 16 через редуктор 17, выходную шестерню 18 и зубчатую рейку 19 осуществляет движение вниз тележки 7 с опорными катками 8 и дисковой фрезой 9. Дисковая фреза 9 при своем вращении осуществляет резание мерзлой породы по ходу движения тележки 7 и тем самым нормальная составляющая сопротивления резанию направлена в сторону откоса, что обеспечивает прижатие рабочего оборудования к откосу и снижение динамических нагрузок. При движении дисковой фрезы 9 с тележкой 7 сверху вниз собственный вес ее с механизмами и тележкой создает дополнительное усилие по преодолению сопротивлений резанию мерзлой породы зубьями фрезы. После прохода дисковой фрезы 9 сверху вниз в откосе образуется щель (траншея), равная ширине дисковой фрезы, и на глубину промерзания породы.

После прорезания щели в поверхности откоса дисковая фреза 9 возвращается в верхнее положение, а стрела 2 с помощью гидроцилиндров подъема-опускания 6 приподнимается от поверхности откоса. Гидравлический экскаватор 1 передвигается вдоль уступа карьера на расстояние менее ширины ковша карьерного экскаватора. Далее снова стрела 2 опускается на поверхность откоса и цикл по нарезанию новой щели в откосе повторяется.

После нарезания щелей в поверхности откоса на глубину промерзания породы или на 15...20% меньше, чем глубина промерзания, разупрочненный откос разрушается на блоки напорным или подъемным усилиями карьерного экскаватора.

При перемещениях гидравлического экскаватора 1 по рабочей площадке в транспортном режиме стрела 2 переводится в положение II.

Существенные признаки, отличающие рабочее оборудование гидравлического экскаватора от ближайшего аналога, позволяют получить следующий технический результат:
- появляется возможность разупрочнять откосы уступов высотой до 15 м с промерзанием породы на глубину до 2...2,5 м более дешевым механическим способом;
- снижается энергоемкость процесса нарезания щелей в мерзлой породе откоса уступа;
- упрощается управление рабочим оборудованием.

Изобретение относится к землеройной технике и может быть использовано в горной промышленности при выполнении вскрышных работ в карьерах в зимний период года на мягких породах сезонного промерзания, а именно для разупрочнения мерзлых откосов путем нарезания щелей по высоте уступа. Рабочее оборудование гидравлического экскаватора включает стрелу, гидроцилиндры подъема - опускания стрелы, фрезу и механизм ее вращения. Стрела выполнена двухбалочной с внутренними направляющими в каждой балке, с размещением в них тележки с опорными роликами. Фреза установлена на тележке, выполнена дисковой и имеет механизм перемещения вдоль стрелы. Генератор питания электродвигателей механизмов вращения дисковой фрезы и перемещения ее совместно с тележкой вдоль стрелы размещен на поворотной платформе экскаватора со стороны противовеса с передачей электроэнергии указанным механизмам по кабелям, расположенным на стреле. Снижается энергоемкость процесса нарезания щелей, упрощается управление рабочим оборудованием. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Рабочее оборудование гидравлического экскаватора, включающее стрелу, гидроцилиндры подъема - опускания стрелы, фрезу и механизм ее вращения, отличающееся тем, что стрела выполнена двухбалочной с внутренними направляющими в каждой балке, с размещением в них тележки с опорными роликами, при этом фреза установлена на тележке, выполнена дисковой и имеет механизм перемещения вдоль стрелы. 2. Рабочее оборудование гидравлического экскаватора по п.1, отличающееся тем, что генератор питания электродвигателей механизмов вращения дисковой фрезы и перемещения ее совместно с тележкой вдоль стрелы размещен на поворотной платформе экскаватора со стороны противовеса с передачей электроэнергии указанным механизмам по кабелям, расположенным на стреле.