ОДНОКОВШОВЫЙ ЭКСКАВАТОР (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2003 года по МПК E02F3/32 E02F3/413 

Изобретение относится к землеройным машинам и может быть использовано как универсальный одноковшовый гидравлический экскаватор. Преимущественной областью использования заявляемого изобретения является применение одноковшовых гидравлических экскаваторов при строительстве и ремонте подземных трубопроводов, кабельных линий и подобных линейных сооружений, трассы которых проходят по землям различного хозяйственного назначения, а также при выполнении аварийных и аварийно-спасательных работ, т.е. там, где от землеройных машин требуется высокая мобильность при их доставке к месту проведения работ и универсальность на месте выполнения работ.

Известно рабочее оборудование экскаватора по патенту РФ 2164985 кл. Е 02 F 3/40, 10.04.2001, сочетающее функции ковша "обратной лопаты" и захвата. Недостатком данного рабочего оборудования является ограниченность применения только двумя указанными функциями, а также ограниченность осуществления возможности манипулировать захваченным грузом, поскольку усилие захвата создается гидроцилиндром поворота ковша, а для возможности выполнить манипуляцию остаются только два гидроцилиндра, это - привод стрелы и привод рукояти при неизменном положении самой машины. Также недостатком известного рабочего оборудования, имеющего привод, рукоять и ковш, выполненный из связанных с возможностью вхождения одна в другую секций, соединенных с приводом, является отсутствие возможности регулировать объем ковша при работе на грунтах различных категорий прочности, поскольку процесс копания осуществляется, как правило, поворотом ковша, и этим же гидроцилиндром, в данном случае, осуществляется процесс перемещения секций ковша. Известно рабочее оборудование экскаватора по патентам США 4519799, 5111602, 5553408, 5649377, 6120237, 6203267, 6209237, 6260294, однако такое оборудование используется только в качестве ковша "обратной лопаты", т.е. для копания грунта ниже уровня стоянки экскаватора и захвата. Известен ковш экскаватора, который используется только в качестве ковша "прямой лопаты" и "обратной лопаты", "Строительные и дорожные машины", 1988 г., 5, с.16 и 17. Известно рабочее оборудование экскаватора по патенту США 6237257, однако подобное оборудование, во всех вариантах исполнения, предназначено только для захвата разрыхленного грунта из отвалов и засыпки траншей.

Наиболее близким к предложенному является экскаватор с рабочим оборудованием по патенту РФ 1828155, кл. Е 02 F 3/28, 3/34, 3/00. 15.10.1994. "Способ разработки траншей одноковшовым экскаватором с рабочим оборудованием "обратная лопата" и одноковшовый экскаватор В.И. ЛИСИВЕНКО для его осуществления", в котором содержится базовая машина, стрела, рукоять с шарнирно закрепленным на ней двухсекционным ковшом, передняя секция которого посредством своих боковых стенок установлена с помощью жестких разъемных соединений в верхней части задней секции ковша посредством ее боковых стенок, имеющей поворотное днище со своим приводом и с установленной на поворотном днище режущей кромкой с зубьями, радиус поворота которых относительно шарнира крепления ковша к рукояти равен радиусу поворота передней секции ковша с ее режущей кромкой и зубьями, относительно того же шарнира, а сами зубья задней режущей кромки установлены вслед зубьям передней режущей кромки.

Задача изобретения - расширение функциональных и технологических возможностей известного экскаватора при уменьшении металлоемкости оборудования, т.е. использование его дополнительно в четырех вариантах исполнения.

Технический результат - повышение эксплуатационных качеств, выражающихся в использовании экскаватора кроме варианта с возможностью разрабатывать траншеи на плодородных грунтах с выполнением рекультивации плодородного слоя (гумуса), так и:
- в первом варианте, для выполнения такелажных и монтажных работ, т.е. в качестве экскаватора с захватом штучных грузов соответствующего габарита и массы;
- во втором варианте, для выполнения работ, связанных с захватом сыпучих грузов и обратной засыпкой траншей разрыхленным грунтом из отвалов минерального и плодородного грунтов на завершающем этапе выполнения рекультивации, т.е. в качестве экскаватора с ковшом грейфера;
- в третьем варианте, для разработки грунтов выше уровня стоянки экскаватора, т.е. в качестве экскаватора с ковшом "прямая лопата";
- в четвертом варианте, для повышения производительности экскаватора при разработке "слабых" и "легких" грунтов (I и II категорий прочности по методике ДорНИИ) ниже уровня стоянки машины, т.е. в качестве экскаватора, оборудованного ковшом "обратная лопата" с регулируемым объемом загрузки.

При реализации первого варианта одноковшового экскаватора это достигается тем, что в рабочем оборудовании известного экскаватора, содержащего базовую машину, стрелу, рукоять с шарнирно закрепленным на ней двухсекционным ковшом, передняя секция которого посредством своих боковых стенок установлена с помощью жестких разъемных соединений в верхней части задней секции ковша посредством ее боковых стенок, имеющей поворотное днище со своим приводом и с установленными на поворотном днище режущей кромкой с зубьями, радиус поворота которых относительно шарнира крепления ковша к рукояти равен радиусу поворота передней секции ковша с ее режущей кромкой и зубьями, относительно того же шарнира, а сами зубья задней режущей кромки установлены вслед зубьям передней режущей кромки - передняя секция ковша установлена в новое положение посредством своих боковых стенок с помощью жестких разъемных соединений в задней секции при посредстве ее боковых стенок и при открытом поворотном днище последней таким образом, что при закрытии поворотного днища задней секции ковша посредством его привода обеспечивается силовой контакт зубьев обеих режущих кромок. В первом варианте одноковшового экскаватора, при такой новой установке передней секции ковша между полностью открытом поворотным днищем задней секции и его режущей кромкой с зубьями и самой передней секцией с ее режущей кромкой и зубьями образуется пространство, куда может быть помещен любой предмет соответствующих габаритов и массы. При закрытии поворотного днища посредством его привода этот предмет жестко фиксируется и готов к перемещению в пространстве рабочей зоны экскаватора посредством привода стрелы, привода рукояти, и привода поворота ковша при неизменном положении самого экскаватора. Таким образом, реализуется заявленное расширение функциональных возможностей в части превращения экскаватора с ковшом "обратной лопаты" в экскаватор с захватом штучных грузов соответствующих габаритов и массы, т.е. появляется возможность использовать экскаватор на погрузочно-разгрузочных (такелажных) и монтажных работах. Возможность использования для манипуляции захваченным грузом привода стрелы, рукояти и самого ковша-захвата при независимом приводе, создающем усилие захвата, обеспечивает повышенную точность манипуляции грузом, что особо важно при монтажных работах, например, при ремонте крановых узлов на магистральных нефте-газо-продуктопроводов и т.п. работ. При силовом контакте зубьев обеих режущих кромок, обеспеченном приводом поворотного днища, образуются два проема между днищем и боковыми стенками установленной с помощью жестких разъемных соединений передней секцией ковша, а также ряд проемов между их режущими кромками и боковыми поверхностями зубьев, количество которых равно числу зубьев на одной из режущих кромок минус один зуб. Второй вариант одноковшового экскаватора реализуется при установке на поворотном днище по его боковым краям с внутренней стороны, с помощью жестких разъемных соединений двух соответствующих по форме боковых стенок таким образом, чтобы их свободные торцы плотно (без зазоров) смыкались с соответствующими торцами боковых стенок передней секции ковша при закрытом для данного случая поворотном днище, а образующиеся при этом ряд проемов на режущих кромках, число которых равно числу зубьев на одной из них минус один зуб, перекрыты двумя установленными на зубьях обеих режущих кромок с помощью жестких разъемных соединений, сплошными режущими кромками, длина которых равна ширине ковша, а ширина равна длине выступающих частей зубьев. Во втором варианте одноковшового экскаватора, при добавлении указанным образом к имеющемуся захвату двух боковых стенок и двух сплошных режущих кромок захват готов выполнять функции ковша грейфера. Таким образом, реализуется еще одно заявленное расширение функциональных возможностей, захват превращается в ковш грейфера для выполнения работ с сыпучими грузами и разрыхленным грунтом, например, при обратной засыпке траншей из отвалов минерального грунта, а там, где это необходимо, и из отвала плодородного грунта при завершения рекультивации, исключая на этом этапе применение таких машин, как бульдозер. В третьем варианте одноковшового экскаватора, при установке передней секции ковша посредством ее боковых стенок с помощью жестких разъемных соединений в задней секции ковша посредством ее боковых стенок с поворотом на 180^o вокруг продольной оси рукоятки стрелы, реализуется возможность использовать известный одноковшовый экскаватор, как машину оборудованную ковшом "прямой лопаты" для разработки грунтов выше уровня стоянки экскаватора. Таким образом, реализуется еще одна задача изобретения, а именно - расширение технологических возможностей известного экскаватора. Он может быть использован при строительстве и ремонте линейной части магистральных трубопроводов для разработки ближних естественных песчаных карьеров с целью доставки песка на трассу для выполнения мягкой песчаной подсыпки для исключения повреждения полимерных и иных изоляционных покрытий трубопроводов при их укладке, что предусматривается в специальных разделах проектной документации на отдельных участках трассы. В четвертом варианте одноковшового экскаватора, при установке на поворотном днище задней секции ковша с его внутренней стороны по двум боковым краям, с помощью жестких разъемных соединений соответственно двух дополнительных боковых стенок, которые имеют возможность контактировать с боковыми стенками самой задней секции при изменении положения поворотного днища посредством его привода, появляется возможность реализовать еще одно заявленное расширение технологических возможностей - т.е. применять экскаватор, как машину оборудованную ковшом "обратной лопаты" с регулируемым объемом загрузки. Реализация такой возможности целесообразна при разработки траншей на "легких" и "слабых" грунтах, что приведет к прямому повышению производительности экскаватора, а в условиях сооружения и ремонта линейно-протяженных объектов, какими и являются трассы различных трубопроводов, возможно наличие именно "легких" и "слабых" грунтов на отдельных участках трассы, т. е. использование предложенного экскаватора становится более эффективным при общем снижении металлоемкости оборудования.

На фиг.1 изображено универсальное рабочее оборудование первого варианта сборки экскаватора для захвата штучных грузов при силовом контакте зубьев обеих режущих кромок; на фиг.2 изображена съемная передняя секция ковша предложенного экскаватора; на фиг. 3 изображено рабочее оборудование первого варианта сборки экскаватора для захвата штучных грузов с зафиксированным грузом типа "труба"; на фиг.4 то же, только без груза; на фиг.5 изображено рабочее оборудование второго варианта сборки экскаватора с ковшом грейфера; на фиг. 6 изображена одна из двух съемных боковых стенок ковша грейфера в различных видах и сечении; на фиг.7 изображена одна из двух съемных, сплошных режущих кромок ковша грейфера; на фиг.8 изображено рабочее оборудование третьего варианта сборки экскаватора с ковшом "прямая лопата"; на фиг.9 то же, только в момент осуществления разгрузки ковша путем его опрокидывания над точкой разгрузки; на фиг.10 изображено рабочее оборудование четвертого варианта сборки экскаватора с ковшом "обратная лопата" с регулируемым объемом загрузки при переменном номинальном значении объема ковша; на фиг.11 - то же, только сечение в плоскости В-В на фиг.10; на фиг. 12 - то же, только при максимальном объеме загрузки ковша.

Одноковшовый экскаватор в сборке захвата штучных грузов содержит рукоять 1, заднюю секцию ковша 2, шарнир 10 с помощью которого ковш закреплен на рукояти, привод 8 поворота ковша, переднюю секцию ковша 3 с ее режущей кромкой и зубьями 4, жесткие разъемные соединения 9, с помощью которых передняя секция своими боковыми стенками крепится на боковых стенках задней секции ковша при открытом поворотном днище 5, привод 7 поворотного днища, режущую кромку и зубья 6 поворотного днища 5. Одноковшовый экскаватор в варианте с ковшом грейфера содержит те же конструктивные элементы, а также две дополнительные боковые стенки 11, установленные с помощью жестких разъемных соединений 13 на поворотном днище 5, и две сплошные режущие кромки 12, установленные с помощью жестких разъемных соединений 14 на зубьях 4 передней секции 3 и зубьях 6 поворотного днища 5. Одноковшовый экскаватор в варианте сборки с ковшом "прямая лопата" содержит рукоять 1, заднюю секцию 2 ковша, шарнир 10 с помощью которого ковш закреплен на рукояти, привод 8 поворота ковша, переднюю секцию ковша 3 с ее режущей кромкой и зубьями 4, жесткие разъемные соединения 9 с помощью которых передняя секция своими боковыми стенками крепится на боковых стенках задней секции ковша, причем поворотное днище задней секции ковша и его привод удалены, а сама передняя секция 3 установлена в новом положении с поворотом на 180^o вокруг продольной оси рукояти 1. Одноковшовый экскаватор в варианте сборки с ковшом "обратная лопата" с регулируемым объемом загрузки содержит рукоять 1, заднюю секцию ковша 2, шарнир 10, с помощью которого ковш закреплен на рукояти, привод 8 поворота ковша, поворотное днище 5, режущую кромку и зубья 6 поворотного днища, две дополнительные боковые стенки 15, жесткие разъемные соединения 13, с помощью которых две дополнительные стенки 15 крепятся на поворотном днище 5, привод поворотного днища 7. Передняя секция ковша удалена.

Одноковшовый экскаватор и его варианты работают следующим образом.

В сборке захвата штучных грузов - (фиг.1, фиг.3, фиг.4) при начале захвата груза поворотное днище 5 с помощью привода 7 полностью открыто, а расстояние между зубьями 4 и 6 является максимальным. Захват подводится и размещается над грузом таким образом, что груз оказывается между поворотным днищем 5 и передней секцией ковша 3. Затем с помощью привода 7 создается усилие зажима груза. Далее захваченный груз может быть перемещен в любую точку рабочей зоны экскаватора с помощью привода стрелы, привода рукояти, привода 8 поворота ковша и привода поворота самого экскаватора на 360^o. Освобождение захваченного груза происходит при открытии поворотного днища 5 посредством его привода 7.

В сборке ковша грейфера - (фиг.5) при начале захвата сыпучего груза или разрыхленного грунта ковш полностью открыт, т.е. расстояние между режущими кромками 12 на поворотном днище 5 и передней секцией ковша 3 является максимальным, что обеспечивается приводом 7 поворотного днища 5. Ковш размещается над отвалом разрыхленного грунта таким образом, что часть его оказывается в пространстве между поворотным днищем 5 с его сплошной режущей кромкой 12 и боковыми стенками 11 и передней секцией 3 ковша с ее сплошной режущей кромкой 12. С помощью привода 7 поворотное днище 5 закрывается. Захваченная часть разрыхленного грунта готова для перемещения в любую точку рабочей зоны экскаватора. Разгрузка грейферного ковша осуществляется при открытии ковша путем перемещения поворотного днища 5 с помощью его привода 7.

В сборке ковша "прямая лопата" - (фиг.8, фиг.9), ковш подводится к забою и усилием привода 8 поворота ковша осуществляется процесс копания грунта, при этом шток привода 8 поворота ковша втягивается. Заполненный ковш готов к перемещению в любую точку рабочей зоны экскаватора. Над точкой разгрузки ковша шток привода 8 поворота ковша выдвигается, а ковш опрокидывается, освобождаясь для следующего рабочего цикла.

В сборке ковша "обратная лопата" с регулируемым объемом загрузки - (фиг. 10, фиг. 11, фиг.12) процесс копания грунта осуществляется поворотом ковша при помощи привода 8 поворота ковша. При копании шток привода 8 поворота ковша выдвигается. Процесс изменения объема ковша происходит путем перемещения поворотного днища 5 с помощью его привода 7. Объем ковша может изменяться от номинального значения до максимального, например от номинального значения 1 м³ до максимального 1,5 м³. При увеличении объема ковша поворотное днище 5 открывается, а пространство между последним и боковыми стенками задней секции 2 ковша перекрывается двумя съемными, дополнительными стенками 15, установленными на поворотном днище 5 с помощью жестких разъемных соединений 13. Разгрузка ковша возможна в двух вариантах: - ближняя точка разгрузки, через днище и дальняя точка разгрузки путем поворота ковша.

Предлагаемый одноковшовый экскаватор и его варианты позволяют использовать одну и ту же машину в качестве экскаватора оборудованного захватом штучных грузов соответствующих габаритов и массы; в качестве экскаватора с ковшом для захвата сыпучих грузов, т.е. в качестве грейферного ковша; в качестве экскаватора с ковшом "прямая лопата" и в качестве экскаватора с ковшом "обратная лопата" с регулируемым объемом загрузки, а при необходимости и в качестве экскаватора с ковшом для разработки траншей на плодородных грунтах с выполнением рекультивации плодородного слоя.

Изобретение относится к землеройным машинам и может быть использовано на одноковшовых гидравлических экскаваторах. Одноковшовый экскаватор с рабочим оборудованием "обратная лопата" содержит базовую машину, стрелу, рукоять с шарнирно закрепленным на ней двухсекционным ковшом, передняя секция которого посредством своих боковых стенок установлена с помощью жестких разъемных соединений в верхней части задней секции при посредстве ее боковых стенок и имеющей поворотное днище со своим приводом и с установленной на поворотном днище режущей кромкой с зубьями, радиус поворота которых относительно шарнира крепления ковша к рукояти равен радиусу поворота передней секции ковша с ее режущей кромкой и зубьями, относительно того же шарнира, а сами зубья режущей кромки задней секции установлены вслед зубьев режущей кромки передней секции. При открытом поворотном днище задней секции ковша передняя секция его посредством своих боковых стенок установлена в задней секции посредством ее боковых стенок с помощью жестких разъемных соединений с возможностью обеспечения силового контакта зубьев обеих режущих кромок при посредстве привода поворотного днища задней секции ковша. На самом поворотном днище, с внутренней стороны, по его боковым краям, установлены с помощью жестких разъемных соединений две боковые стенки, а на зубьях обеих режущих кромок с помощью жестких разъемных соединений установлены сплошные режущие кромки, при силовом контакте которых свободные торцы обеих боковых стенок плотно контактируют с соответствующими свободными торцами боковых стенок передней секции ковша. Передняя секция ковша посредством своих боковых стенок установлена в задней секции посредством ее боковых стенок с помощью жестких разъемных соединений с поворотом на 180^о вокруг продольной оси рукояти стрелы. На поворотном днище ковша с внутренней стороны, по его боковым краям, установлены с помощью жестких разъемных соединений две боковые стенки, которые установлены с возможностью контактирования с боковыми стенками ковша при перемещении поворотного днища посредством его привода. Повышается производительность экскаватора. 4 с.п. ф-лы. 12 ил.

1. Одноковшовый экскаватор с рабочим оборудованием "обратная лопата", содержащий базовую машину, стрелу, рукоять с шарнирно закрепленным на ней двухсекционным ковшом, передняя секция которого посредством своих боковых стенок установлена с помощью жестких разъемных соединений в верхней части задней секции при посредстве ее боковых стенок и имеющей поворотное днище со своим приводом и с установленной на поворотном днище режущей кромкой с зубьями, радиус поворота которых относительно шарнира крепления ковша к рукояти равен радиусу поворота передней секции ковша с ее режущей кромкой и зубьями, относительно того же шарнира, а сами зубья режущей кромки задней секции установлены вслед зубьев режущей кромки передней секции, отличающийся тем, что при открытом поворотном днище задней секции ковша передняя секция его посредством своих боковых стенок установлена в задней секции посредством ее боковых стенок с помощью жестких разъемных соединений с возможностью обеспечения силового контакта зубьев обеих режущих кромок при посредстве привода поворотного днища задней секции ковша. 2. Одноковшовый экскаватор с рабочим оборудованием "обратная лопата", содержащий базовую машину, стрелу, рукоять с шарнирно закрепленным на ней двухсекционным ковшом, передняя секция которого посредством своих боковых стенок установлена с помощью жестких разъемных соединений в верхней части задней секции при посредстве ее боковых стенок и имеющей поворотное днище со своим приводом и с установленной на поворотном днище режущей кромкой с зубьями, радиус поворота которых относительно шарнира крепления ковша к рукояти равен радиусу поворота передней секции ковша с ее режущей кромкой и зубьями, относительно того же шарнира, а сами зубья режущей кромки задней секции установлены вслед зубьев режущей кромки передней секции, отличающийся тем, что при открытом поворотном днище задней секции ковша передняя секция его посредством своих боковых стенок установлена в задней секции посредством ее боковых стенок с помощью жестких разъемных соединений с возможностью обеспечения силового контакта зубьев обеих режущих кромок при посредстве привода поворотного днища задней секции ковша, а на самом поворотном днище, с внутренней стороны, по его боковым краям, установлены с помощью жестких разъемных соединений две боковые стенки, а на зубьях обеих режущих кромок с помощью жестких разъемных соединений установлены сплошные режущие кромки, при силовом контакте которых свободные торцы обеих боковых стенок плотно контактируют с соответствующими свободными торцами боковых стенок передней секции ковша. 3. Одноковшовый экскаватор с рабочим оборудованием "обратная лопата", содержащий базовую машину, стрелу, рукоять с шарнирно закрепленным на ней двухсекционным ковшом, передняя секция которого посредством своих боковых стенок установлена с помощью жестких разъемных соединений в верхней части задней секции при посредстве ее боковых стенок, отличающийся тем, что передняя секция ковша посредством своих боковых стенок установлена в задней секции посредством ее боковых стенок с помощью жестких разъемных соединений с поворотом на 180^o вокруг продольной оси рукояти стрелы. 4. Одноковшовый экскаватор с рабочим оборудованием "обратная лопата", содержащий базовую машину, стрелу, рукоять с шарнирно закрепленным на ней ковшом, имеющим боковые стенки и поворотное днище со своим приводом и с установленной на поворотном днище режущей кромкой с зубьями, отличающийся тем, что на поворотном днище ковша с внутренней стороны, по его боковым краям установлены с помощью жестких разъемных соединений две боковые стенки, которые установлены с возможностью контактирования с боковыми стенками ковша при перемещении поворотного днища посредством его привода.