БАШЕННЫЙ ЭКСКАВАТОР Российский патент 2005 года по МПК E02F3/54 

1. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к средствам перемещения грунта или добытого минерального сырья и может быть использовано, например, для подачи на переработку песков россыпных месторождений, разрабатываемых бульдозером.

II. УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известен башенный экскаватор, включающий машинную и хвостовую башни, несущий и тяговый канаты, лебедку и ковш (Шорохов С.М. Технология и комплексная механизация разработки россыпных месторождений. М.: Недра, 1973, с.259). Экскаватор работает следующим образом. С помощью лебедки и тягового каната перемещают ковш по натянутому между башнями несущему канату, загружают его грунтом вблизи хвостовой башни и разгружают у машинной башни. Недостатком устройства является ограниченная производительность, поскольку экскаватор не совершает полезной работы при возвращении ковша к месту загрузки.

Этого недостатка лишена принятая за прототип башенная скреперно-экскаваторная установка, включающая машинную (головную) и хвостовую (вспомогательную) башни, два отрезка несущего (ездового) каната, две ходовые тележки с двумя ковшами, две ветви тягового каната и две лебедки, установленные на машинной башне: основную и дополнительную. Оба отрезка несущего каната натянуты между башнями и с одной стороны неподвижно закреплены на хвостовой башне, а с противоположной стороны - на барабанах дополнительной лебедки. Обе ветви тягового каната с одной стороны замкнуты через два блока хвостовой башни, а с противоположной стороны закреплены на барабанах основной лебедки машинной башни (Авторское свидетельство СССР №853020, кл. Е 02 F 3/54, 1981). При работе один из ковшей устанавливают в зоне забоя, а второй - в зоне разгрузки, поэтому ковши выполняют рабочие ходы поочередно. В забой ковш опускают путем растормаживания барабанов основной и дополнительной лебедок. Включая барабан основной лебедки, заполняют ковш грунтом и перемещают его к месту разгрузки. Затем включением дополнительной лебедки и натяжением несущего каната ковш поднимают, в результате чего он опрокидывается режущей кромкой вниз и разгружается. Второй ковш в это время останавливается в зоне забоя, и все операции повторяются.

Достоинством прототипа является более высокая производительность, а недостатком - потребность в дополнительной мощности для привода дополнительной лебедки, а также сложность одновременного управления двумя лебедками. Последнее затрудняет автоматизацию работы экскаватора, весьма необходимую в связи с отсутствием возможности визуально контролировать загрузку ковша (из-за значительного расстояния между забоем и машинной башней). Кроме того, область применения прототипа ограничена разработкой достаточно ровных участков с однородными слабыми грунтами. Его, например, проблематично использовать не только для разработки россыпей горных долин, сложенных достаточно крепкими горными породами, но и для транспортирования к промывочному прибору песков, уже добытых бульдозером.

III. РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является уменьшение установленной и потребляемой мощности рабочих механизмов, упрощение управления экскаватором и автоматизация его работы, а также расширение области его применения.

Существенные признаки, характеризующие устройство.

1. Устройство содержит машинную башню с основной и дополнительной лебедками, хвостовую башню, два отрезка несущего каната, закрепленных на двух барабанах дополнительной лебедки, две ветви тягового каната, закрепленных на двух барабанах основной лебедки, и два ковша, подвешенных на несущих канатах с помощью двух ходовых тележек.

2. К хвостовой башне посредством гибкой связи прикреплена балка с возможностью качания в вертикальной плоскости, а два конца несущих канатов и два блока закреплены на концах этой балки и вместе с ветвями тягового каната, замкнутыми через блоки, также имеют возможность качания в указанной плоскости.

3. Каждый ковш снабжен двумя полозьями.

4. Подвеска задней части ковша к ходовой тележке выполнена шарнирной, а передней части - разъемной, с запирающим устройством.

5. Машинная башня содержит два переключателя направления хода ковшей.

Существенными признаками, отличительными от прототипа и притом неизвестными автору из литературы, являются признаки 2 и 3.

Признак 4, хотя и является отличительным, но возможно множество других вариантов фиксирования ковша в рабочем положении.

Признак 5 известен из литературы.

IV. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 показана схема башенного экскаватора, общий вид.

На фиг.2 - то же, вид сверху.

На фиг.3 - схема хвостовой башни, вид спереди.

На фиг.4 - ковш в рабочем положении, общий вид.

V. ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Заявляемое устройство не отличается большой сложностью и при использовании типовых узлов и деталей может быть изготовлено не только на заводе, но и в хорошо оборудованных мастерских.

Работоспособность устройства проверена автором при проведении испытаний изготовленного им действующего макета башенного экскаватора уменьшенного размера с вместимостью ковша 3 л.

Башенный экскаватор (фиг.1-3) содержит машинную башню 1, хвостовую башню 2, основную лебедку 3 с барабанами 4 и 5, дополнительную лебедку 6 с барабанами 7 и 8, балку 9, прикрепленную в ее средней части гибкой связью 10 к хвостовой башне 2, два отрезка несущего каната 11 и 12, закрепленных на концах балки 9, а с противоположной стороны - на барабанах 7 и 8 дополнительной лебедки 6, две ветви тягового каната 13 и 14, замкнутых через блоки 15, а с противоположной стороны закрепленных на барабанах 4 и 5 основной лебедки 3, две ходовые тележки 16 и 17 с ковшами 18 и 19.

Ходовые тележки 16 и 17 и ковши 18 и 19 имеют шарнирные соединения, включающие планки 20, попарно закрепленные по бокам крестовин 21 (фиг.4). Ходовые тележки 16 и 17 содержат также ролики 22, кронштейны 23, запирающие устройства 24 и рычаги 25. Каждый ковш содержит нож 26, полозья 27 и арку 28.

Машинная башня 1 содержит два переключателя направления хода ковшей (не показаны), предназначенные для автоматического выключения одного барабана основной лебедки и включения с задержкой в 1-2 с второго барабана этой лебедки.

Экскаватор работает следующим образом,

Основной принцип его действия заключается в том, что ковши, двигаясь по несущим канатам навстречу друг другу, поочередно зачерпывают пески в зоне загрузки (вблизи хвостовой башни) и разгружаются в зоне разгрузки (у машинной башни). Причем опускание ковшей для загрузки и опрокидывание их для разгрузки выполняется автоматически.

В период монтажа экскаватора, прежде чем с помощью лебедки 6 будут натянуты несущие канаты 11 и 12, бульдозер подготавливает в створе башен канаву, заглубляя ее в плотик россыпи на 1 м для последующей подачи в нее песков.

Начиная работу, устанавливают ковш 18 в зоне загрузки, а ковш 19 - в зоне разгрузки. При опускании ковша 18 на дно канавы 29 ходовая тележка смещена назад относительно ее положения, показанного на фиг.4. Поэтому нижняя часть запирающего устройства 24 соприкасается с аркой 28 ковша 18 и приподнимается под ее воздействием, а корпус тележки 16 ложится на арку 28. При включении барабана 4 основной лебедки 3 ходовая тележка 16 начинает двигаться вперед, а ковш 18 благодаря шарнирной подвеске доли секунды остается неподвижным. В результате кронштейн 23 входит под арку 28, а запирающее устройство 24 свободно опускается, предохраняя в дальнейшем ковш 18 от самопроизвольной разгрузки в случае его неожиданной остановки в процессе движения по несущему канату. В итоге ходовая тележка 16 и ковш 18 занимают взаимное положение, показанное на фиг.4, и начинают совместное движение.

Ковш 18, передвигаясь на полозьях 27 по навалу песков 30, в своем движении повторяет его рельеф, срезая при этом верхний слой, и постепенно заполняется. Продолжая движение вдоль наклонного несущего каната 11 ковш 18 отрывается от навала песков 30 и приближается к машинной башне 1. Здесь рычаг 25 входит в соприкосновение с элементами конструкции башни 1 и приподнимает запирающее устройство 24, а корпус тележки 16 входит в соприкосновение с переключателем направления хода ковша, в результате чего барабан 4 лебедки 3 и тележка 16 останавливаются. При этом ковш 18 продолжает движение вперед по инерции. В итоге арка 28 срывается с кронштейна 23, ковш 18 опрокидывается передней частью вниз и разгружается. Затем переключатель включает барабан 5 лебедки 3. Ковш 18 начинает обратное движение, а ковш 19, подошедший к зоне загрузки и опустившийся на дно канавы 30, начинает движение вперед и загружается.

Автоматическое опускание ковшей на дно канавы происходит благодаря наличию балки 9, под влиянием вертикальной составляющей сил, действующих на концы этой балки, при поочередном приближении к ней порожних и удалении загруженных ковшей. Полностью ковш ложится на дно канавы, а корпус тележки - на арку ковша в результате уменьшения натяжения несущих канатов, вызванного разгрузкой второго ковша у машинной башни. Такое выравнивание натяжения обоих канатов осуществляется также благодаря наличию балки 9 и способу крепления ее к хвостовой башне. За счет этого обеспечивается и разная высота перемещения загруженного и порожнего ковшей.

Отличия устройства от прототипа позволяют ему не только работать в автоматическом режиме, но и снизить расход энергии. Так, дополнительную лебедку 6 во время экскавации песков не включают. Требуется лишь одноразовое включение ее для регулирования длины несущих канатов при монтаже экскаватора после его перемещения на новую стоянку. Поэтому такая лебедка должна быть тихоходной и может иметь мощность привода на порядок ниже, чем у прототипа.

Снизить мощность привода основной лебедки в сравнении с прототипом позволяет наличие у ковшей полозьев. Они препятствуют заглублению ковша в навал песков всем корпусом, что усложнило бы его извлечение из навала после заполнения и потребовало бы для этого значительно более высокой мощности привода основной лебедки. При использовании прототипа в подобной ситуации потребуется одновременная работа обеих лебедок.

Приведенные выше сведения подтверждают возможность осуществления изобретения и получения существенного экономического эффекта в результате его внедрения в производство.

Изобретение относится к средствам перемещения грунта или добытого минерального сырья, позволяет снизить энергоемкость процесса и автоматизировать его, применить башенные экскаваторы для разработки россыпей в комплексе с другими машинами. Башенный экскаватор включает машинную башню с основной и дополнительной лебедками, хвостовую башню, два отрезка несущего каната, закрепленных на двух барабанах дополнительной лебедки, две ветви тягового каната, закрепленных на барабанах основной лебедки, и два ковша, подвешенных на несущих канатах с помощью двух ходовых тележек. Ковши снабжены полозьями. К хвостовой башне посредством гибкой связи прикреплена балка с возможностью качания в вертикальной плоскости. Два конца несущих канатов и два блока закреплены на концах этой балки и вместе с ветвями тягового каната, замкнутыми через блоки, также имеют возможность качания в указанной плоскости. Уменьшаются энергозатраты, повышается производительность экскаватора. 4 ил.

Башенный экскаватор, включающий машинную башню с основной и дополнительной лебедками, хвостовую башню, два отрезка несущего каната, закрепленных на двух барабанах дополнительной лебедки, две ветви тягового каната, закрепленных на барабанах основной лебедки, и два ковша, подвешенных на несущих канатах с помощью двух ходовых тележек, отличающийся тем, что ковши снабжены полозьями, а к хвостовой башне посредством гибкой связи прикреплена балка с возможностью качания в вертикальной плоскости, при этом два конца несущих канатов и два блока закреплены на концах этой балки и вместе с ветвями тягового каната, замкнутыми через блоки, также имеют возможность качания в указанной плоскости.