ЗЕМЛЕРОЙНО-ТРАНСПОРТНЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ПОСЛОЙНОЙ РАЗРАБОТКИ КАРЬЕРА Российский патент 2006 года по МПК E21C41/26 E21C47/06 E02D17/00 

Изобретение относится к землеройной технике, агрегатам, комплексам и машинам для разработки грунта, формирования карьеров, больших котлованов для гидротехнических сооружений или для строительства крупных объектов, а также при разработке месторождений.

Известен способ поэтапной отработки глубоких карьеров, включающий послойную выемку грунта с поэтапной отработкой каждого слоя, формирование спиралеобразного транспортного уступа на его откосе и эвакуацию грунта (см. патент RU № 2060390, Е 21 С 41/26, 1992). Этот способ разработки карьеров является наиболее прогрессивным из известных, однако его реализация требует использования более современной техники, обеспечивающей непрерывность технологического цикла при невысокой энергоемкости процессов разработки и эвакуации грунта.

Известна выемочно-погрузочная машина, включающая базовое шасси с отвалом и транспортирующее устройство (см. патент RU № 2018577, кл. Е 02 F 3/76, 1990). Данная машина предназначена для срезания отвалом небольшого слоя земли и его перегрузки с помощью транспортирующего устройства в бункер, а затем - в автомобиль. Такую машину неэффективно использовать при разработке глубоких и больших карьеров из-за ее низкой производительности.

Известна машина для послойной разработки грунта, включающая базовое шасси, цепной рабочий орган и эвакуатор грунта (см. патент RU № 2129193, кл. Е 02 F 5/06, 1997). Рабочий орган этой машины имеет более высокую производительность, чем отвальной рабочий орган, однако ее использование при разработке больших карьеров также нецелесообразно. При работе такая машина или ссыпает грунт в сторону от места разработки или в подъезжающий автомобиль. В первом случае требуется дополнительное оборудование для сбора и перегрузки грунта, а во втором - большое количество автомобилей, что делает процесс разработки карьера значительно дороже и более трудоемким.

Известно устройство для транспортирования грунта при отрывке котлованов, включающее отвальные секции и шнек с метателем для отбрасывания грунта к периферии котлована (см. патент RU № 2053331, Е 02 F 5/08, 1992). Известное устройство не может применяться при разработке больших и глубоких карьеров, т.к. не имеет средств для высокопроизводительной и непрерывной выемки грунта, а также предусматривает использование дополнительных независимых от основного агрегата средств для дальнейшей эвакуации грунта с места его разработки.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является «Экскавационно-погрузочный комплекс на основе драглайна», включающий базовое шасси, связанное с землеройным модулем и транспортно-перегрузочными устройствами вертикального и горизонтального перемещения грунта (см. патент RU № 2099475, Е 02 F 3/48, 1993). В известном техническом решении выбранный грунт сразу транспортируется системой вертикального и горизонтального перемещения за пределы разработки. Однако в известном устройстве не предусмотрено ведение непрерывной разработки грунта, грунт поступает порциями, что облегчает работу перегрузочной системы. При использовании рабочего органа с непрерывной разработкой грунта известный комплекс резко снизит свою производительность, а энергоемкость и трудоемкость всего комплекса будет настолько высока, что его использование при разработке глубоких карьеров станет нецелесообразным.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи повышения производительности землеройно-транспортного агрегата для послойной разработки карьеров, уменьшения его энергоемкости, упрощения конструкции всех входящих в него узлов, ускорения процесса разработки карьера, удешевления способа выемки грунта и его эвакуации из карьера, обеспечения непрерывности технологического цикла.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в землеройно-транспортном агрегате для послойной разработки карьера, включающем базовое шасси, связанное с землеройным модулем и транспортно-перегрузочными устройствами вертикального и горизонтального перемещения грунта, землеройный модуль выполнен в виде ковшового роторного барабана, установленного посредством вертикальных и горизонтальных шарниров, системы тяг и гидроцилиндров на базовом шасси с возможностью поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях и изменения длины вылета роторного барабана, и снабжено блоком транспортеров непрерывного действия, выполненным в виде горизонтального и наклонного шнеков и телескопической трубы, шарнирно связанной с транспортно-перегрузочным устройством горизонтального перемещения грунта, при этом горизонтальный шнек расположен внутри ковшового роторного барабана со смещением и параллельно оси барабана, и установлен перпендикулярно наклонному шнеку, нижний конец которого установлен под выходным торцом горизонтального шнека, а верхний конец наклонного шнека шарнирно связан с верхней секцией телескопической трубы, при этом транспортно-перегрузочное устройство горизонтального перемещения грунта выполнено в виде установленной на передвижной телескопической раме бесконечной ленты, выполненной с возможностью изменения протяженности транспортирования грунта посредством системы натяжных роликов, валы которых установлены на разной высоте с возможностью перемещения в специальных пазах телескопической рамы, имеющей отбортовку, при этом нижняя секция телескопической трубы снабжена поворотным шарниром, связанным с отбортовкой телескопической рамы и установленным с возможностью продольного перемещения поворотного шарнира относительно отбортовки, а транспортно-перегрузочное устройство вертикального перемещения грунта выполнено составным в виде набора бесконечных ковшовых лент, сопряженных друг с другом в местах перегрузки, а, кроме того, валы соседних натяжных роликов транспортно-перегрузочного устройства горизонтального перемещения грунта подпружинены в противоположных направлениях пружинами, расположенными в пазах телескопической рамы.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен землеройно-транспортный агрегат для послойной разработки карьера, на фиг.2 - базовое шасси с системами управления землеройно-транспортного агрегата, на фиг.3 - землеройный модуль, вид сбоку, на фиг.4 - землеройный модуль, вид А фиг.3, на фиг.5 - то же, вид Б фиг.4, на фиг.6 - транспортно-перегрузочное устройство агрегата, на фиг.7 - лента транспортно-перегрузочного устройства для горизонтального перемещения грунта, вид В фиг.6 со снятой телескопической рамой и без опор, на фиг.8 - телескопическая рама без отбортовок транспортно-перегрузочного устройства для горизонтального перемещения грунта на подвижных опорах.

Землеройно-транспортный агрегат для послойной разработки карьера включает базовое шасси 1, связанное с землеройным модулем 2 и транспортно-перегрузочными устройствами 3 и 4 вертикального и горизонтального перемещения грунта. Землеройный модуль 2 выполнен в виде ковшового роторного барабана 5, установленного на базовом шасси 1 с возможностью поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях и изменения длины вылета роторного барабана 5. Землеройный модуль 2 снабжен блоком транспортеров непрерывного действия, выполненным в виде горизонтального шнека 6, расположенного внутри ковшового роторного барабана 5 со смещением относительно его оси 7 и параллельно ей и установленного перпендикулярно наклонному шнеку 8, нижний конец 9 которого расположен под выходным торцом 10 горизонтального шнека 6, а также телескопическую трубу 11. Верхний конец 12 наклонного шнека 8 посредством шарнира 13 связан с верхней секцией 14 телескопической трубы 11. При этом нижний конец 15 телескопической трубы 11 посредством поворотного шарнира 16 связан с транспортно-перегрузочным устройством 4 горизонтального перемещения грунта.

Базовое шасси 1 может быть оснащено или колесами 17, или гусеницами 18. Для регулировки положения землеройного модуля 2 на базовом шасси расположена система тяг 19 и гидроцилиндров 20, 21, 22 и других, соединенных с землеройным модулем 2 посредством вертикальных и горизонтальных шарниров. Ковшовый роторный барабан 5 землеройного модуля 2, установленный на оси 7, представляет собой раму 23, на которой посредством креплений 24 закреплены ковши 25, оснащенные режущими элементами 26. Внутри барабана 5 над горизонтальным шнеком 6 закреплены скатные доски 27. Загрузочное окно 28 наклонного шнека 8 находится на его нижнем конце 9 и расположено под выходным торцом 10 горизонтального шнека 6. Для регулирования положения барабана 5 со шнеком 6, наклона оси 29 шнека 8 относительно линии горизонта и связанной с ним посредством шарнира 13 телескопической трубы 11 используются гидроцилиндры 20, 21 и 22. Горизонтальный шнек 6 охвачен кожухом 30, а наклонный шнек 8 расположен в кожухе 31, при этом вал 32 шнека 6 расположен перпендикулярно валу 33 шнека 8. Загрузочное окно 28 шнека 8 выполнено в верхней части кожуха 31 на нижнем конце шнека 8 под выходным торцом 10 шнека 6.

Телескопическая труба 11 включает верхнюю секцию 14, промежуточные секции 34 и нижнюю секцию 15, связанную посредством поворотного шарнира 16 с транспортно-перегрузочным устройством 4 горизонтального перемещения грунта, выполненным в виде расположенной на передвижной телескопической раме 35 бесконечной эластичной ленты 36, установленной на приводных валах 37 и поддерживающих роликах 38. Устройство 4 с бесконечной эластичной лентой 36 выполнено с возможностью изменения протяженности транспортирования грунта посредством системы натяжных роликов 39, валы 40 которых установлены на разной высоте с возможностью перемещения в специальных наклонных пазах 41 телескопической рамы 35 и подпружинены пружинами 42 поочередно сверху или снизу. Валы 43 поддерживающих роликов 38 установлены с возможностью горизонтального перемещения в пазах 44 рамы 35. Телескопическая рама 35 состоит из секций 45, связанных между собой подвижным соединением в виде слегка закругленных секторов 46, расположенных по краям секций 45, сопряженных между и оснащенных горизонтальными пазами 47 и пальцами 48. При этом пальцы 48 закреплены на секторах 46 в зоне пазов 47 и подпружинены пружинами 49. Расположение пазов 47 каждой секции 45 совпадает с расположением пальцев 48 на соседней секции 45. Рама 35 имеет продольные скатные доски 50 с отбортовкой 51, расположенные над лентой 36. Отбортовка 51 взаимодействует с поворотным шарниром 16 нижней секции 15 трубы 11. Отбортовка 51 одновременно служит для разворота шарнира 16 вокруг нее и для его продвижения вдоль нее. Скатные доски 50 с отбортовкой 51 имеют такую же телескопическую конструкцию, как и секции 45 телескопической рамы 35. Устройство 4 установлено на подвижных стойках 52, оснащенных колесами 53. Сектора 46 за счет своей закругленной формы имеют возможность небольшого разворота относительно стоек 52, выполняющих в данном случае роль вертикального шарнира. Поворотный шарнир 16, связанный с отбортовкой 51 скатной доски 50 телескопической рамы 35, установлен с возможностью продольного перемещения относительно отбортовки 51. Телескопическая рама 35 оснащена быстроразъемным механизмом сцепки (не показано) с шасси 1 агрегата.

В зоне перегрузки грунта с устройства 4 горизонтального перемещения грунта на устройство 3 вертикального перемещения грунта расположено захватывающее приспособление 54, жестко соединенное с устройством 3. Устройство 3 выполнено составным в виде набора бесконечных цепных ковшовых лент, шарнирно связанных между собой в местах перегрузки, и со скатной доской 55 в зоне перегрузки на отводящий транспортер 56.

Землеройно-транспортный агрегат для послойной разработки карьера располагают на дне 57 карьера таким образом, чтобы высота разрабатываемого слоя 58 была чуть меньше высоты захвата землеройного модуля 2. Устройство 4 располагают на дне 57 по его периметру, а места перегрузки грунта с одной бесконечной цепной ковшовой ленты устройства 3 на другую располагают на транспортных магистралях 59 карьера, образованных в каждом выбранном слое. Отводящий транспортер 56 располагают за периферией 60 карьера.

Землеройно-транспортный агрегат для послойной разработки карьера работает следующим образом.

В заранее намеченном месте начала разработки карьера располагают землеройный модуль 2 землеройно-транспортного агрегата. Разработку грунта ведут послойно. При выемке грунта из первого слоя формируют транспортную магистраль 59 на откосе карьера. Транспортная магистраль 59 обязательно укрепляют, исходя из расчетного срока ее эксплуатации. После того, как выбран первый слой, в образованный карьер на дно 57 спускают весь землеройно-транспортный агрегат. В каждом последующем слое транспортная магистраль 59 является непрерывным продолжением предыдущей.

При работе землеройного модуля 2 ковши 25 с режущими элементами 26 захватывают и поднимают грунт вверх, где он под собственной тяжестью просыпается между просветами рамы 23 на скатные доски 27 и горизонтальный шнек 6. Из выходного торца 10 шнека 6 грунт подают на наклонный шнек 8, в кожухе 31 которого на нижнем конце 9 имеется специальное загрузочное окно 28. Шнек 8 пересыпает грунт в шарнирно связанную с ним телескопическую трубу 11, по которой грунт направляют на устройство 4 его горизонтального перемещения. Телескопическая труба 11 шарнирной парой, состоящей из шарнира 16 и отбортовки 51 скатной доски 50, связана с устройством 4 горизонтального перемещения грунта. Трубу 11 можно при необходимости удлинять и менять ее наклон. Удлинение трубы 11 происходит за счет продвижения ее секций 14, 34 и 15 относительно друг друга при увеличении расстояния до землеройного модуля 2. Наклон трубы 11 регулируют гидроцилиндром 21, при этом достигается оптимальный угол наклона к горизонту для естественного скатывания грунта под собственным весом на ленту 36 устройства 4. Выбор оптимального угла наклона трубы 11 зависит от свойств конкретного грунта и погодных условий во время работы.

Перед началом разработки каждого нового слоя грунта в карьере телескопическую раму 35 соединяют быстроразъемным механизмом сцепки с шасси 1, а затем она растягивается на длину обрабатываемого участка при поступательном движении землеройного модуля 2 во время его работы без остановки на переналадку. При этом рама 35 устройства 4 вместе с эластичной лентой 36 может копировать рельеф периферии карьера, если он имеет закругленный вид, за счет поворотного механизма секций 46 относительно стоек 52. Концевой участок устройства 4, расположенный в зоне захватывающего приспособления 54 устройства 3, остается неподвижным, поэтому относительно него производят растягивание устройства 4 при движении землеройного модуля 2. Когда протяженность устройства 4 достигает оптимального значения, быстроразъемную сцепку отсоединяют от шасси 1 землеройного модуля 2. После этого землеройный модуль 2 связан с устройством 4 только посредством шарнира 16, имеющего возможность продольного перемещения относительно отбортовки 51 скатной доски 2 рамы 35. Далее при любом направлении движения землеройного модуля 2 грунт, поданный телескопической трубой 11 на ленту 36 устройства 4, транспортируют к захватывающему приспособлению 54 устройства 3 для вертикального перемещения грунта за пределы карьера.

В зоне перегрузки грунта с захватывающего приспособления 54 на устройство 3 грунт захватывают ковшами нижней цепной бесконечной ленты устройства 3 и перемещают вверх. Места шарнирного соединения бесконечных цепных лент устройства 3 расположены в зоне транспортной магистрали 59, здесь грунт перегружают с нижней ленты на вышерасположенную цепную бесконечную ленту устройства 3 и так до тех пор, пока грунт не попадет на отводящий транспортер 56. Количество бесконечных цепных лент устройства 3 зависит от количества выбранных слоев грунта в карьере. Шарнирное соединение лент между собой устройства 3 имеет быстросъемно-разъемную конструкцию (не показано).

Благодаря такой конструкции землеройно-транспортный агрегат для послойной разработки карьера работает практически без остановок, пока не заканчивается разработка слоя грунта. Его переналадка и начало разработки следующего слоя сведено к минимуму благодаря использованию легкоразборной конструкции всех соединений и сцепок, возможности изменения протяженности транспортирования грунта телескопической трубой 11 и устройством 4. Упрочненная конструкция землеройного модуля 2, роторного барабана 5 и его ковшей 25 с дополнительными режущими элементами 26 обеспечивает разработку практического любого трудноразрабатываемого грунта. Шнеки 6 и 8, а также телескопическая труба 11 обеспечивают непрерывное удаление грунта с места разработки к устройствам 4 и 3 для его горизонтального и вертикального перемещения. Эти усовершенствования дают возможность производить демонтаж и монтаж агрегата очень быстро, практически не останавливая процесс разработки и эвакуации грунта из карьера. Все элементы агрегата взаимосвязаны и обеспечивают слаженную бесперебойную высокопроизводительную работу. При работе агрегата исключается складирование грунта в карьере, использование дорогостоящих механизмов транспортировки грунта из карьера, таких как автомобиль. Все конструктивные элементы агрегата мобильны, просты и надежны при их эксплуатации. Агрегат можно использовать при формировании котлованов под строительство крупных объектов даже в населенных городах, а также при разработке любых карьеров разного назначения и разных месторождений.

Таким образом, заявленное изобретение решает техническую задачу повышения производительности землеройно-транспортного агрегата для послойной разработки карьеров, уменьшения его энергоемкости, упрощения конструкции всех входящих в него узлов, ускорения процесса разработки карьера, удешевления способа выемки грунта и его эвакуации из карьера, обеспечения непрерывности технологического цикла.

Изобретение относится к землеройной технике, агрегатам, комплексам и машинам для разработки грунта, формирования карьеров, больших котлованов для гидротехнических сооружений или для строительства крупных объектов, а также при разработке месторождений. Техническая задача - повышение производительности для послойной разработки карьеров, ускорение процесса разработки карьера, удешевление способа выемки грунта и его эвакуации из карьера, обеспечения непрерывности технологического цикла. Землеройно-транспортный агрегат для послойной разработки карьера включает базовое шасси, связанное с землеройным модулем и транспортно-перегрузочными устройствами вертикального и горизонтального перемещения грунт. Землеройный модуль выполнен в виде ковшового роторного барабана, установленного посредством вертикальных и горизонтальных шарниров, системы тяг и гидроцилиндров на базовом шасси с возможностью поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях и изменения длины вылета роторного барабана. Устройство снабжено блоком транспортеров непрерывного действия, выполненным в виде системы шнеков и телескопической трубы, шарнирно связанной с транспортно-перегрузочным устройством горизонтального перемещения грунта. При этом горизонтальный шнек расположен внутри ковшового роторного барабана со смещением и параллельно оси барабана и установлен перпендикулярно наклонному шнеку, нижний конец которого установлен под выходным торцом горизонтального шнека, а верхний конец наклонного шнека шарнирно связан с верхней секцией телескопической трубы. При этом транспортно-перегрузочное устройство горизонтального перемещения грунта выполнено в виде установленной на передвижной телескопической раме бесконечной ленты, выполненной с возможностью изменения протяженности транспортирования грунта посредством системы натяжных роликов, валы которых установлены на разной высоте с возможностью перемещения в специальных пазах телескопической рамы, имеющей отбортовку, при этом нижняя секция телескопической трубы снабжена поворотным шарниром, связанным с отбортовкой телескопической рамы и установленным с возможностью продольного перемещения поворотного шарнира относительно отбортовки. А транспортно-перегрузочное устройство вертикального перемещения грунта выполнено составным в виде набора бесконечных ковшовых лент, сопряженных друг с другом в местах перегрузки. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Землеройно-транспортный агрегат для послойной разработки карьера, включающий базовое шасси, связанное с землеройным модулем и транспортно-перегрузочными устройствами вертикального и горизонтального перемещения грунта, отличающийся тем, что землеройный модуль выполнен в виде ковшового роторного барабана, установленного посредством вертикальных и горизонтальных шарниров, системы тяг и гидроцилиндров на базовом шасси с возможностью поворота в вертикальной и горизонтальной плоскостях и изменения длины вылета роторного барабана, и снабжен блоком транспортеров непрерывного действия, выполненным в виде горизонтального и наклонного шнеков и телескопической трубы, шарнирно связанной с транспортно-перегрузочным устройством горизонтального перемещения грунта, при этом горизонтальный шнек расположен внутри ковшового роторного барабана со смещением и параллельно оси барабана и установлен перпендикулярно наклонному шнеку, нижний конец которого установлен под выходным торцом горизонтального шнека, а верхний конец наклонного шнека шарнирно связан с верхней секцией телескопической трубы, при этом транспортно-перегрузочное устройство горизонтального перемещения грунта выполнено в виде установленной на передвижной телескопической раме бесконечной ленты, выполненной с возможностью изменения протяженности транспортирования грунта посредством системы натяжных роликов, валы которых установлены на разной высоте с возможностью перемещения в специальных пазах телескопической рамы, имеющей отбортовку, при этом нижняя секция телескопической трубы снабжена поворотным шарниром, связанным с отбортовкой телескопической рамы и установленным с возможностью продольного перемещения поворотного шарнира относительно отбортовки, а транспортно-перегрузочное устройство вертикального перемещения грунта выполнено составным в виде набора бесконечных ковшовых лент, сопряженных друг с другом в местах перегрузки.2. Землеройно-транспортный агрегат для разработки карьера по п.1, отличающийся тем, что валы соседних натяжных роликов транспортно-перегрузочного устройства горизонтального перемещения грунта подпружинены в противоположных направлениях пружинами, расположенными в пазах телескопической рамы.