Вибрационный рыхлитель Российский патент 2004 года по МПК E02F5/30 

Изобретение относится к землеройным машинам и может быть использовано при разработке прочных и мерзлых грунтов.

Известен рыхлитель для разработки прочных и мерзлых грунтов, содержащий базовую машину, навесную раму, рыхлительную стойку с зубом, смонтированную шарнирно на раме и связанную с последней через регулируемую пружинную систему (см., например, a.c. № 994650). В этом рыхлителе благодаря согласованию частоты колебаний стойки с зубом с частотой скола грунтовых элементов происходит снижение динамических нагрузок, передаваемых на базовую машину.

Однако рыхлители такого класса эффективны при использовании базовой машины высокой единичной мощности, обеспечивающей работу на значительных площадях. Работа машины в стесненных условиях или при использовании машины ограниченной мощности снижает эффективность применения рыхлителей данного класса.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению относится виброрыхлитель, включающий параллелограмную подвеску, на которой шарнирно закреплена, с помощью амортизаторов двухстороннего действия, стойка с рылительным зубом и жестко закрепленным на ней вибровозбудителем (см. а.с. № 1477854). В этом рыхлителе для повышения эффективности рыхления, за счет использования параметрического резонанса, стойка закреплена на параллелограмной подвеске посредством рабочей балки и шарнирно соединенной с ней качающейся рамы с вертикальными направляющими, в которых установлена стойка, при этом амортизаторы ориентированы в вертикальном направлении и установлены между рабочей балкой и качающейся рамой и между качающейся рамой и стойкой.

Рабочий орган известного рыхлителя представляет собой двухмассную механическую систему "качающаяся рама - стойка с рыхлительным зубом и вибровозбудителем". Поэтому настройка работы системы, имеющей две резонансные частоты, на оптимальный режим, обеспечивающий максимальное рассеяние энергии в разрушаемом грунте, требует более жестких условий, чем одномассная механическая колебательная система (см., например, книгу Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара. Л.: Машиностроение, 1976. - 320 с., стр. 164-167).

Кроме того, колебательное движение рабочего органа в вертикальном направлении не оказывает эффективного снижения динамических нагрузок, передаваемых на базовую машину, поскольку наибольшая составляющая усилия резания грунта направлена горизонтально и именно она определяет тяговое усилие базовой машины. При этом эффект вибрации разрушения грунта в направлении движения всегда больше, чем при поперечных колебаниях (см., например, книгу Баладинского В.Л. Динамическое разрушение грунтов. Киев: Киевский ун-т. - 1971. - 227 с., стр.30).

Предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность рыхления грунта за счет снижения динамических нагрузок, воздействующих на базовую машину и передачи их в зону разрушения грунта.

Сущность изобретения заключается в том, что вибрационный рыхлитель, включающий базовую машину, паралеллограмную подвеску, рабочую балку, упругий элемент, стойку с рыхлительным зубом и вибровозбудителем, снабжен дополнительной стойкой с рыхлительным зубом и вибровозбудителем, причем каждая из стоек рыхлителя снабжена шарнирной опорой, расположенной в верхней части стойки, и штангой, один конец которой закреплен на стойке, а другой шарниром присоединен к балке с возможностью качания штанг в плоскости, наклоненной под острым углом к поверхности земли в направлении движения базовой машины, а упругий элемент установлен между шарнирными опорами.

Использование дополнительной стойки с рыхлительным зубом и вибровозбудителем позволяет создавать концентраторы напряжений в объеме грунта, заключенном между зубьями рыхлителя и, тем самым, снизить тяговое усилие.

Снабжение каждой из стоек рыхлителя штангой, один конец которой закреплен на стойке, а другой шарниром присоединен к балке с возможностью качания штанг в плоскости, наклоненной под острым углом к поверхности земли в направлении движения базовой машины, позволяет максимально снизить передачу динамических нагрузок на базовую машину.

Снабжение стоек шарнирными опорами, расположенными в верхней их части, позволяет соединить стойки упругим элементом и обеспечить колебательное движение стоек с рыхлительными зубьями и вибровозбудителями в плоскости качания штанг в режиме согласования частот - частоты собственных колебаний механической системы с частотой вынужденных колебаний дебалансов вибровозбудителей. Это обеспечивает максимальную передачу энергии динамических нагрузок в грунт и минимальную на базовую машину.

В совокупности указанные преимущества предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяют увеличить передачу энергии динамических нагрузок в грунт, снизить их воздействие на базовую машину, уменьшить тяговое усилие.

На фиг.1 изображен вибрационный рыхлитель, общий вид; на фиг.2 - вид сверху на фиг.1; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2.

Рыхлитель включает базовую машину 1, параллелограмную подвеску 2, рабочую балку 3, соединенную шарнирно со штангами 4. С противоположной стороны штанг 4 закреплены стойки 5 с рыхлительными зубьями 6. В средней части стоек 5 установлены виброзбудители 7. В верхней части стоек 5 расположены шарнирные опоры 8, к которым присоединен упругий элемент 9. Между рабочей балкой и штангами установлены демпфирующие подушки 10.

Рыхлитель работает следующим образом. При ведении земляных работ рыхлительные зубья 6 внедряются в грунт за счет тягового усилия базовой машины. Усилие на режущей части зубьев 6 определяется статической пригрузкой упругого элемента 9 тяговым усилием базовой машины 1. Одновременно с этим, в результате синхронного вращения дебалансов вибровозбудителей 7, в зону разрушения грунта через стойки 5 передается динамическая составляющая усилия разрушения. Колебательное движение стоек 5, вызванное работой вибровозбудителей 7, передается на упругий элемент 9 через шарнирные опоры 8. В режиме согласования частоты вынужденных колебаний дебалансов вибровозбудителей 7 с частотой собственных колебаний механической системы "стойка с рыхлительным зубом, вибровозбудитель, штанга" происходит максимальная передача энергии вибровозбудителей в грунт и минимальная - на элементы базовой машины.

Благодаря применению дополнительной стойки 5 с рыхлительным зубом 6 и вибровозбудителем 7, в объеме грунта, заключенного между рыхлительными зубьями 6, создаются концентраторы напряжений, вызванные работой рыхлителя. Это снижает тяговое усилие базовой машины 1.

Демпфирующие подушки 10 обеспечивают устойчивую работу рыхлителя в неоднородной среде.

Применение предлагаемого рыхлителя позволяет повысить эффективность рыхления грунта за счет снижения тягового усилия и динамических нагрузок, воздействующих на базовую машину, и передачи их в зону разрушения грунта.

Изобретение относится к землеройным машинам и может быть использовано при разработке прочных и мерзлых грунтов. Вибрационный рыхлитель включает базовую машину, паралеллограмную подвеску, рабочую балку, упругий элемент, стойку с рыхлительным зубом и вибровозбудитель. Вибрационный рыхлитель снабжен дополнительной стойкой с рыхлительным зубом и вибровозбудителем. Каждая из стоек рыхлителя снабжена шарнирной опорой, расположенной в верхней части стойки, и штангой, один конец которой закреплен на стойке, а другой шарниром присоединен к балке с возможностью качания штанг в плоскости, наклоненной под острым углом к поверхности земли в направлении движения базовой машины. Упругий элемент установлен между шарнирными опорами. Повышается эффективность рыхления грунта. 3 ил.

Вибрационный рыхлитель, включающий базовую машину, паралеллограмную подвеску, рабочую балку, упругий элемент, стойку с рыхлительным зубом и вибровозбудитель, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной стойкой с рыхлительным зубом и вибровозбудителем, причем каждая из стоек рыхлителя снабжена шарнирной опорой, расположенной в верхней части стойки, и штангой, один конец которой закреплен на стойке, а другой шарниром присоединен к балке с возможностью качания штанг в плоскости, наклоненной под острым углом к поверхности земли в направлении движения базовой машины, а упругий элемент установлен между шарнирными опорами.