ФРОНТАЛЬНЫЙ ПОГРУЗЧИК Российский патент 2004 года по МПК E02F9/22 

Изобретение относится к области строительных и дорожных машин, а именно к одноковшовым фронтальным погрузчикам.

Известен фронтальный погрузчик ТО-18 (Техническое описание и инструкция по эксплуатации ТО-18.00.000.ТО. - Минск: Полымя, 1976, с.199), содержащий шасси, погрузочное оборудование, гидропривод погрузочного оборудования. Такой гидропривод позволяет осуществлять черпание сыпучего материала совмещенным способом, при котором одновременно происходят два движения, поступательное движение шасси и поворот ковша. При этом траектория движения режущей кромки ножа днища ковша в штабеле, которая является определяющим фактором при заполнении ковша сыпучим материалом, зависит от его физико-механических свойств разрабатываемого материала. При прочих равных условиях в процессе черпания для различных материалов эти траектории различны. Известно, что черпание происходит с минимальными энергозатратами, если траектория движения режущей кромки ножа днища ковша параллельна естественному откосу штабеля разрабатываемого материала. Человек-оператор, управляющий рабочим процессом, не может обеспечить требуемую траекторию движения ковша. Возможен еще один вариант черпания совмещенным способом, когда при продолжающемся движении шасси погрузчика происходят кратковременные попеременные включения гидромеханизмов поворота ковша и подъема стрелы. При этом траектория движения режущей кромки ковша в штабеле имеет ступенчатый вид. Многократные попеременные включения золотников гидрораспределителя приводят к ухудшению динамических характеристик погрузчика, повышенной утомляемости человека-оператора, возрастанию времени рабочего цикла и, в конечном счете, к снижению производительности.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является одноковшовая погрузочная машина (Авторское свидетельство СССР №1071713, кл. Е 02 F 9/22, 1982), содержащая шасси с порталом, погрузочное оборудование и гидропривод управления этим оборудованием с датчиком глубины внедрения, установленным на внешней стороне боковой стенки ковша под углом естественного откоса штабеля разрабатываемого материала, гидротрансформатор, датчик крутящего момента, выполненный в виде упорного диска, расположенного на валу реактора и соединенного с золотником распределителя посредством подпружиненного толкателя. Датчик глубины внедрения выполнен из образующих между собой рабочую гидрополость корпуса и эластичной мембраны, при этом рабочая гидрополость связана гидролинией с сигнализатором давления, электрический контакт которого включен в электрическую цепь управления. При использовании этого технического решения в процессе черпания режущая кромка ножа днища ковша перемещается по траектории, соответствующей постоянному крутящему моменту, развиваемому турбиной гидротрансформатора.

Данное техническое решение имеет существенный недостаток, заключающийся в следующем. Траектория движения режущей кромки ножа днища ковша в процессе черпания не параллельна естественному откосу штабеля. Если траектория крутая (угол наклона касательной к траектории движения больше угла естественного откоса штабеля), то при черпании разработанный сыпучий материал осыпается под ковш. Если траектория пологая (угол наклона касательной к траектории движения меньше угла естественною откоса штабеля), то черпание сыпучего материала происходит с завышенными энергозатратами. И то и другое экономически невыгодно.

Таким образом, известные технические решения не обеспечивают черпание сыпучего материала с минимально необходимыми на этот процесс энергозатратами, что, в конечном счете, приводит к снижению производительности.

Задачей изобретения является снижение энергозатрат в процессе черпания и повышение производительности за счет обеспечения движения режущей кромки ножа днища ковша параллельно естественному откосу штабеля.

Указанный технический результат достигается тем, что фронтальный погрузчик, содержащий погрузочное оборудование, включающее шасси, портал, стрелу, ковш и основной гидропривод погрузочного оборудования, включающий стреловые и ковшовый цилиндры и гидроаппаратуру управления этим оборудованием с датчиком глубины внедрения, установленным на внешней боковой стенки ковша под углом естественного откоса штабеля разрабатываемого материала, усовершенствован введением неподвижно закрепленного на портале погрузчика дополнительного цилиндра, ролика, шарнирно закрепленного на штоке дополнительного цилиндра, гидронасоса, электрогидравлического золотника, золотника гидрораспределителя и неподвижно закрепленного на стреле непрерывно соприкасающегося с роликом корректирующего кулачка, профиль которого выполнен таким образом, что при повороте стрелы траектория движения режущей кромки ножа днища ковша параллельно откосу штабеля разрабатываемого материала, при этом штоковая полость дополнительного цилиндра постоянно связана со сливной гидролинией, поршневая полость этого цилиндра через гидролинии и каналы электрогидравлического золотника в исходном положении связана с гидронасосом, который через канал золотника гидрораспределителя связан со сливной гидролинией, поршневая и штоковая полости ковшового цилиндра связаны гидролиниями соответственно с электрогидравлическим золотником и золотником гидрораспределителя и в исходном положении заперты, а при черпании сыпучего материала поршневые полости дополнительного ковшового цилиндров связаны гидролиниями и каналом электрогидравлического золотника, при этом поршневая полость ковшевого цилиндра связана гидролиниями и каналом золотника гидраспределителя с гидронасосом, а штоковая полость ковшового цилиндра связана со сливной гидролинией.

Такое подключение дополнительного цилиндра, электрогидравлического золотника, золотника гидрораспределителя и гидронасоса при черпании сыпучего материала позволяет при одноразовом включении гидроаппаратуры управления вести режущую кромку ножа днища ковша по оптимальной траектории, которая параллельна естественному откосу штабеля разрабатываемого материала.

При таком движении происходит максимальное заполнение ковша разрабатываемым материалом с минимальными энергозатратами на этот процесс. Реализация предлагаемого технического решения позволяет осуществлять черпание с минимально необходимыми энергозатратами сыпучих материалов с различными физико-механическими характеристиками.

Действительно, величины углов α естественного откоса штабелей, разрабатываемых фронтальными погрузчиками сыпучих материалов, имеют значения от 35 до 45°. Исходя из этого условия профиль корректирующего кулачка требуется подобрать таким образом, чтобы траектория движения режущей кромки ножа днища ковша в штабеле была наклонена к опорной поверхности штабеля под углом 40°.

Таким образом, для данной модели погрузчика можно разработать только один корректирующий кулачок. При работе на штабелях с углами естественного откоса α<40° черпание сыпучего материала по энергозатратам будет несколько выше минимально необходимых из-за осыпания разработанного материала под ковш. Если α>40°, то энергозатраты на процесс черпания будут также несколько выше минимально необходимых из-за того, что уплотненное ядро из частиц сыпучего материала сохраняется на режущей кромки ножа днища ковша.

По сравнению с известными предлагаемое техническое решение имеет следующие преимущества: 1 - при одноразовом включении гидромеханизма погрузочного оборудования обеспечивается плавное, бесступенчатое регулирование движения ковша по заданной траектории; 2 - доработка основного гидропривода погрузочного оборудования фронтального погрузчика производится стандартными гидромеханизмами, которые широко распространены в строительном и дорожном машиностроении и соответствуют условиям эксплуатации; 3 - простота и надежность работы из-за небольшого количества подвижных деталей; 4 - по окончании черпания погрузочное оборудование находится в транспортном положении, за счет этого уменьшается время рабочего цикла и, следовательно, возрастает производительность.

Изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, где на фиг.1 приведен общий вид фронтального погрузчика в процессе черпания сыпучего материала; на фиг.2 показана схема подключения датчика глубины внедрения; на фиг.3 приведена принципиальная схема доработки типового гидропривода погрузочного оборудования.

Фронтальный погрузчик (фиг.1) содержит погрузочное оборудование, включающее шасси 1, портал 2, стрелу 3, ковш 4, основной гидропривод погрузочного оборудования, включающий стреловые и ковшовый 6 цилиндры и гидроаппаратуру управления этим оборудованием с датчиком глубины внедрения 7, установленным на внешней боковой стенке ковша 4 под углом α естественного откоса штабеля разрабатываемого материала. На портале 2 неподвижно закреплен дополнительный цилиндр 8 с роликом 9, шарнирно закрепленным на штоке дополнительного цилиндра. При этом на стреле 3 неподвижно закреплен корректирующий кулачок 10, профиль которого непрерывно соприкасается с роликом 9. Конструкция датчика глубины внедрения полностью соответствует техническому решению по а.с. №1071713, кл. Е 02 F 9/22, 1982.

Датчик 7 глубины внедрения режущей кромки ножа днища ковша в штабель сыпучего материала на глубину L_n (фиг.2) подключен гидролинией 11 к сигнализатору давления 12. Электрический контакт 13 сигнализатора давления включен в электрическую цепь. Подключение датчика глубины внедрения в электрическую цепь также полностью соответствует техническому решению, приведенному в а.с. № 1071713. Электрическая цепь содержит бортовой источник питания 14 и световой индикатор 15, который размещен в кабине погрузчика на панели приборов. Датчик 7 устанавливается таким образом, чтобы при внедрении ковша в штабель на начальную глубину L_n эластичная мембрана датчика входила в контакт с откосом штабеля разрабатываемого материала. В исходном положении, показанном на фиг.2, электрический контакт 13 сигнализатора давления 12 нормально разомкнут.

Усовершенствованный гидропривод (фиг.3) фронтального погрузчика содержит все гидромеханизмы основного гидропривода 16 фронтального погрузчика. На фиг.3 из этих гидромеханизмов показан только ковшовый цилиндр 6. Кроме этого, установлены гидронасос 17, электрогидравлический золотник 18 и золотник 19 гидрораспределителя с ручным управлением. На рукоятке золотника 19 гидрораспределителя установлен электрический переключатель 20. Электрическая цепь управления электрогидравлическим золотником 18 содержит бортовой источник питания 14 и контакт 21 электрического переключателя 20. В исходном положении, показанном на фиг.3, гидронасос 17 гидролинией 22, каналом золотника 19 гидрораспределителя связан с сливной гидролинией 23. Кроме этого, гидронасос 17 гидролинией 22, каналом электрогидравлического золотника 18 и гидролинией 24 связан с поршневой полостью дополнительного цилиндра 8. Штоковая полость этого цилиндра гидролинией 25 постоянно связана с сливной гидролинией 23. Поршневая полость ковшового цилиндра 6 гидролинией 26 и 27 связана соответственно с электрогидравлическим золотником 18 и золотником 19 гидрораспределителя. Штоковая полость ковшового цилиндра гидролинией 28 связана с золотником 19 гидрораспределителя. В исходном положении поршневая и штоковая полости ковшового цилиндра 6 заперты электрогидравлическим золотником 18 и золотником 19 гидрораспределителя.

Поршненая и штоковая полости ковшового цилиндра 6 подключены гидролиниями к основному гидроприводу погрузочного оборудования (на фиг.3 эти гидролинии не показаны). Это позволяет осуществлять управление поворотом ковша в обычном режиме, изложенном в соответствующей инструкции по эксплуатации погрузчика.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом черпания погрузочное оборудование находится в положении, показанном на фиг.1, а гидромеханизмы управления ковшом в положениях, показанных на фиг.2 и 3.

При черпании совмещенным способом ковш поступательным движением шасси погрузчика внедряется на начальную глубину L_n, равную 0,4-0,5 длины плоского днища ковша. В момент соприкосновения штабеля с эластичной мембраной датчика 7 глубины внедрения (фиг.2) рабочая жидкость по гидролинии 11 вытесняется в поршневую полость сигнализатора давления 12, который своим контактом 13 замыкает электрическую цепь питания светового индикатора 15. В результате этого в кабине человека-оператора, управляющего рабочим процессом, появляется сигнал о необходимости включения гидромеханизмов управления рабочим оборудованием. Используя полученный сигнал, человек-оператор отключает муфту сцепления и устанавливает фронтальный погрузчик на тормоза, затем одновременно включает золотник подъема стрелы в основном гидроприводе 16 и золотник 19 гидрораспределителя, на рукоятке которого установлен электрический переключатель 20. В результате этого электрический контакт 21 переключателя 20 замыкает электрическую цепь питания электрогидравлического золотника 18.

Таким образом, электрогидравлический золотник 18 и золотник 19 гидрораспределителя перемещаются в крайние нижние положения. При таком положении золотников 18 и 19 и золотника гидрораспределителя в основном гидроприводе погрузочного обрудования 16 одновременно происходят подъем стрелы и поворот ковша. Рабочая жидкость из гидронасоса 17 подводится к золотнику 19 гидрораспределителя и к электрогидравлическому золотнику 18. Через гидролинию 22, электрогидравлический золотник 18 и гидролинию 24 рабочая жидкость подводится в поршневую полость дополнительного цилиндра 8. Так как штоковая полость дополнительного цилиндра 8 через гидролинию 25 постоянно сообщена со сливом, то шток этого цилиндра выдвинут в верхнее положение и роликом 9 опирается на корректирующий кулачок 10. Рабочая жидкость из гидронасоса 17 через гидролинию 22 канала золотника 19 гидрораспределителя и гидролинию 27 подводится в поршневую полость ковшового цилиндра 6. Из штоковой полости ковшового цилиндра рабочая жидкость через гидролинию 28 и канал золотника 19 гидрораспределителя поступает в сливную гидролинию 23. Поршневые полости ковшового 6 и дополнительного 8 цилиндров сообщены между собой гидролиниями 24, 26 и каналом электрогидравлического золотника 18.

При подъеме погрузочного оборудования корректирующий кулачок 10, поворачиваясь вместе со стрелой 3, через ролик 9 воздействует на шток и, следовательно, на рабочую жидкость в поршневых полостях дополнительного 8 и ковшового 6 цилиндров. Профиль корректирующего кулачка 10 выполнен таким образом, что при одновременном подъеме стрелы и повороте ковша режущая кромка ножа днища ковша перемещается по траектории, параллельной естественному откосу штабеля сыпучего материала. Как это отмечалось ранее, профиль корректирующего кулачка рекомендуется выполнять таким образом, чтобы угол наклона касательной к траектории движения режущей кромки ножа днища ковша с опорной поверхностью штабеля равнялся 40°. При такой траектории обеспечивается черпание на всех сыпучих материалах, которые разрабатывает погрузчик, с энергозатратами, близкими к минимально необходимым.

По окончании процесса черпания человек-оператор отключает переключатель 20 и устанавливает золотник 19 гидрораспределителя в исходное положение. В результате этого электрогидравлический золотник 18 устанавливается в исходное положение, показанное на фиг.3.

Изобретение относится к области строительных и дорожных машин, а именно к одноковшовым фронтальным погрузчикам. Фронтальный погрузчик содержит погрузочное оборудование, включающее шасси, портал, стрелу, ковш, основной гидропривод погрузочного оборудования, включающий стреловые и ковшовый цилиндры и гидроаппаратуру управления этим оборудованием с датчиком глубины внедрения, установленным на внешней боковой стенке ковша под углом естественного откоса штабеля разрабатываемого материала. Он снабжен неподвижно закрепленным на портале погрузчика дополнительным цилиндром, роликом, шарнирно закрепленным на штоке дополнительного цилиндра, гидронасосом, электрогидравлическим золотником, золотником гидрораспределителя и неподвижно закрепленным на стреле непрерывно соприкасающимся с роликом корректирующим кулачком, профиль которого выполнен таким образом, что при повороте стрелы траектория движения режущей кромки ножа днища ковша параллельна откосу штабеля разрабатываемого материала. Штоковая полость дополнительного цилиндра постоянно связана со сливной гидролинией, поршневая полость этого цилиндра через гидролинии и каналы электрогидравлического золотника в исходном положении связана с гидронасосом, который через канал золотника гидрораспределителя связан со сливной гидролинией. Поршневая и штоковая полости ковшового цилиндра связаны гидролиниями соответственно с электрогидравлическим золотником и золотником гидрораспределителя и в исходном положении заперты. При черпании сыпучего материала поршневые полости дополнительного и ковшового цилиндров связаны гидролиниями и каналом электрогидравлического золотника. Поршневая полость ковшового цилиндра связана гидролиниями и каналом золотника гидрораспределителя с гидронасосом, а штоковая полость ковшового цилиндра связана со сливной гидролинией. Повышается производительность погрузчика. 3 ил.

Фронтальный погрузчик, содержащий погрузочное оборудование, включающее шасси, портал, стрелу, ковш, основной гидропривод погрузочного оборудования, включающий стреловые и ковшовый цилиндры и гидроаппаратуру управления этим оборудованием с датчиком глубины внедрения, установленным на внешней боковой стенке ковша под углом естественного откоса штабеля разрабатываемого материала, отличающийся тем, что он снабжен неподвижно закрепленным на портале погрузчика дополнительным цилиндром, роликом, шарнирно закрепленным на штоке дополнительного цилиндра, гидронасосом, электрогидравлическим золотником, золотником гидрораспределителя и неподвижно закрепленным на стреле непрерывно соприкасающимся с роликом корректирующим кулачком, профиль которого выполнен таким образом, что при повороте стрелы траектория движения режущей кромки ножа днища ковша параллельна откосу штабеля разрабатываемого материала, при этом штоковая полость дополнительного цилиндра постоянно связана со сливной гидролинией, поршневая полость этого цилиндра через гидролинии и каналы электрогидравлического золотника в исходном положении связана с гидронасосом, который через канал золотника гидрораспределителя связан со сливной гидролинией, поршневая и штоковая полости ковшового цилиндра связаны гидролиниями, соответственно, с электрогидравлическим золотником и золотником гидрораспределителя и в исходном положении заперты, а при черпании сыпучего материала поршневые полости дополнительного и ковшового цилиндров связаны гидролиниями и каналом электрогидравлического золотника, при этом поршневая полость ковшового цилиндра связана гидролиниями и каналом золотника гидрораспределителя с гидронасосом, а штоковая полость ковшового цилиндра связана со сливной гидролинией.