СКРЕПЕР С ГАЗОВОЙ СМАЗКОЙ КОВША Российский патент 2021 года по МПК E02F3/64 

Изобретение относится к землеройной технике и может найти применение в скреперах.

Известен скрепер с газовой смазкой ковша, содержащий базовую машину, ковш с гидроприводом, гидроаккумулятор, газовый ресивер, коллектор и источник сжатого газа (SU а.с. 1305264 E02F 3/64, 9/22).

Недостаток известного скрепера заключается в том, что он имеет ограниченные функциональные возможности не позволяющие снизить большое сопротивление, возникающее при разгрузке ковша. Кроме того, он имеет низкую надежность вследствие сложности системы создания давления воздуха в ресивере, содержащей компрессор с приводом от дополнительного гидродвигателя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению и принятый за прототип, является скрепер с газовой смазкой ковша, содержащий базовую машину, ковш с гидроприводом, включающий заднюю выдвижную стенку с гидроприводом и боковые стенки с секционным газовым коллектором, сообщенным с источником сжатого газа через управляемые пневмоклапаны (SU а.с. 1401114 E02F 3/64).

Второй известный скрепер снабжен секционным газовым коллектором, установленным на боковых стенках ковша с целью уменьшения сопротивления разгрузки ковша, однако и он имеет недостатки. Первый из них_, это низкая надежность и большие бесполезные затраты сжатого газа. Механическая система управления пневмоклапанами, соединяющими секции газового коллектора с источником газа, не зависит от положения задней выдвижной стенки в ковше при ее выдвижении относительно секций коллектора. Эта система управления содержит дополнительный гидроцилиндр привода, соединенный с гидроцилиндром задней выдвижной стенки и зависит от величины давления в этом гидроцилиндре. Однако величина давления в поршневой полости гидроцилиндра привода стенки весьма изменчива и зависит от многих факторов, например, от вида и состояния грунта, от степени заполнения ковша и других. Поэтому пневмоклапаны и секции коллектора оказываются открытыми и бесполезно расходуют сжатый газ и соответственно энергию, когда задняя выдвижная стенка их миновала и переместилась в переднюю часть ковша. Кроме того, механическая часть системы управления пневмоклапанами крайне не надежна, учитывая тяжелые условия работы с обилием пыли, грунта и влаги. Наконец, и для привода компрессора в известном скрепере необходимы дополнительные затраты энергии.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности и снижение затрат энергии.

Данный технический результат достигается тем, что скрепер с газовой смазкой ковша, содержащий базовую машину, ковш с гидроприводом, включающий заднюю выдвижную стенку с гидроприводом и боковые стенки с секционным газовым коллектором, сообщенным с источником сжатого газа, через управляемые пневмоклапаны, снабжен гидроаккумулятором, редукционным гидроклапаном, реле давления и датчиками перемещения и объема грунта в ковше, обратными пневмоклапанами, пневмодросселями и пневмоцилиндром, при этом пневмоклапаны, соединяющие секции газового коллектора с ресивером, выполнены электроуправляемыми и их катушки управления соединены электролиниями с контактами датчика объема грунта, установленного на задней выдвижной стенке и сдатчиками перемещения, расположенными на корпусе гидроцилиндра привода задней стенки, на штоке которого закреплена шторка-замыкатель. Источник сжатого газа выполнен в виде пневмоцилиндра, прикрепленного корпусом к раме и штоком к ковшу, а полости его сообщены через воздушный фильтр и впускные обратные пневмоклапаны с атмосферой и через напорные обратные пневмоклапаны и регулируемые пневмодроссели с ресивером. Гидрораспределитель привода ковша сообщен с гидроаккумулятором и выполнен четырехпозиционным с возможностью соединения последнего с полостями подъема гидроцилиндров ковша в одной из позиций золотника.

В предложенном скрепере, в отличие от прототипа, управление пневмоклапанами электрическое от датчиков перемещения, установленных на корпусе гидроцилиндра привода задней выдвижной стенки и это обеспечивает четкое определение ее положение относительно секций газового коллектора, что повышает надежность и исключает бесполезный расход сжатого газа и соответственно снижает расход энергии. Расход энергии снижается также за счет использования кинетической энергии колебаний рабочего оборудования для накачки ресивера в процессе транспортирования грунта к месту отсыпки и на пути возвращения к месту набора.

На фиг. 1 изображен скрепер с газовой смазкой ковша и схема управления.

Скрепер с газовой смазкой ковша содержит базовую машину 1, ковш с гидроприводом в виде гидроцилиндра 2 и четырехпозиционного гидрораспределителя 3, сообщенного с напорной и сливной гидролиниями и с гидроаккумулятором 4. На боковых стенках 5 ковша установлены несколько секций газового коллектора 6 и каждая секция сообщена через электроуправляемый пневмоклапан 7 с газовым рессивером 8. Задняя выдвижная стенка 9 ковша имеет гидропривод в виде гидроцилиндров 10 и гидрораспределителя 11. На корпусе гидроцилиндра 10 установлены датчики перемещения 12, например, магнитные щелевые, соединенные электролиниями с катушками управления пневмоклапанов 7, а на штоке гидроцилиндра 10 закреплена шторка-замыкатель 13. С катушками управления пневмоклапанов 7, также, соединен электролиниями замыкатель 14 на реле давления 15, сообщенного гидролинией с поршневой полостью гидроцилиндра 10. Кроме того, упомянутые катушки управления пневмоклапанов 7 соединены электролиниями с контактами датчика 16 объема грунта в ковше. Этот датчик закреплен на внутренней стороне задней выдвижной стенки 9 и выполнен в виде гибкой упругой трубки с расположенными внутри токопроводящими контактами и шинкой, соединенной электролинией с путевым включателем 17.

Параллельно гидроцилиндру 2 привода ковша, установлен в качестве поршневого компрессора, пневмоцилиндр 18, полости которого через фильтр 19 и впускные обратные пневмоклапаны 20 и 21 сообщены с окружающее средой, а через регулируемые гидродроссели 22 и 23 и напорные обратные пневмоклапаны 24 и 25, сообщены с газовым ресивером 8. На ресивере 8 установлен предохранительный пневмоклапан 26, а на гидроаккумуляторе 4 редукционный гидроклапан 27, обеспечивающий заданную величину давления начальной зарядки и гидроклапан 28.

Скрепер с газовой смазкой действует следующим образом.

Изображенный на фиг. 1 скрепер с газовой смазкой ковша находится в нерабочем положении. Пневмоклапаны 7 выключены и перекрывают пневмолинии, сообщающие секции газового коллектора 6 с ресивером 8. Контакты датчиков перемещения 12 замкнуты, но питание на катушки управления пневмоклапанов 7 не поступает, поскольку разомкнуты контакты замыкателя 14 реле давления 15, контакты датчика 9 объема грунта и контакты путевого включателя 17.

Рассмотрим явления, возникающие при наборе грунта в ковш скрепера. С началом движения скрепера и заглубления ножа в грунт, замыкаются контакты путевого включателя 17, соединяющие токопроводящую шинку датчика объема грунта 16 с источником электропитания. Гидроклапан 28 включается и блокирует гидроаккумулятор 4, что обеспечивает точность управления подъемом ковша. Срезаемый ножом грунт перемещается по днищу и начинает заполнять заднюю часть ковша. При заполнении ковша грунтом до определенного уровня, он оказывает давление на упругий и эластичный датчик 16 объема грунта и замыкает нижний контакт с шинкой, что обеспечивает питание катушки управления пневмокапрана 7, его открытие и подачу сжатого газа из ресивера 8 в заднюю секцию газового коллектора 6. По мере заполнения ковша грунтом происходит последовательное замыкание и верхних контактов датчика 16 и последовательное соединение остальных секций газового коллектора с ресивером. Это облегчает заполнение ковша грунтом и увеличивает производительность за счет большей наполняемости ковша. После заполнения ковша грунтом, он поднимается гидроцилиндрами 2 в транспортное положение, и контакты путевого включателя 17 размыкаются, обесточивая шинку датчика 16 и катушки управления пневмоклапанов 7, которые перекрывают поступление сжатого газа к секциям коллектора 6. Катушка управления гидроклапана 28 также обесточиваются и он разблокирует гидролаккумулятор 4.

Рассмотрим транспортную фазу рабочего процесса скрепера. При подъеме ковша в транспортное положение, величина давления рабочей жидкости в штоковых полостях гидроцилиндров 2 и в гидроаккумуляторе 4 определяется величиной внешней нагрузки, то есть силой тяжести ковша с грунтом. Поэтому, переключение золотника гидрораспределителя 3 подъемом вверх в крайнюю позицию, обеспечивается уравновешивание силы тяжести рабочего оборудования скрепера и грунта, гидроцилиндрами 2, сообщенными штоковыми полостями с гидроаккумулятором 4. Гидроаккумулятор 4 образует упругую связь между базовой машиной 1 и рабочим оборудованием. Во время перемещения скрепера к месту отсыпки грунта на довольно большое, до 2500 метров, расстояние по неровной опорной поверхности, и благодаря этой упругой связи, возникают колебания рабочего оборудования с грунтом, относительно базовой машины. Поршень пневмоцилиндра 18 совершает соответствующие перемещения вверх и вниз. Пусть, например, поршень пневмоцилиндра 18 движется вниз, тогда поршневая его полость, через воздушный фильтр 19 и впускной обратный пневмоклапан 21, сообщается с окружающей средой и заполняется воздухом, а штоковая полость через напорный обратный пневмоклапан 24 и регулируемый пневмодроссель 22 сообщается с газовым ресивером 8, обеспечивая его заполнение сжатым воздухом. Аналогично осуществляется зарядка ресивера и при движении поршня вверх через обратный пневмоклапан 25 и пневмодроссель 23. Таким образом, обеспечивается зарядка рессивера 8, за счет использования кинетической энергии колебаний рабочего оборудования скрепера, при его перемещении к месту отсыпки грунта. Это снижает затраты энергии, а кроме того, уменьшает амплитуду колебаний скрепера и позволяет повысить скорость перемещения, а следовательно сократить продолжительность рабочего цикла и увеличить производительность. Демпфирующие свойства возможно устанавливать путем регулирования площади проходного сечения пневмодросселей 22 и 23.

По приезде к месту отсыпки грунта, гидрораспределителем 11 включаются гидроцилиндры 10 привода задней выдвижной стенки 9. В поршневой полости гидроцилиндра 10 и в реле давления 15 увеличивается давление рабочей жидкости, поэтому замыкатель 14 замыкает контакты, обеспечивая включение всех пневмоклапанов 7 и сообщение всех секций пневмоколлектора 6 с газовым ресивером 8, что существенно снижает величину сопротивления движению грунта в ковше при его разгрузке. При проходе задней выдвижной стенки 9 задней секции газового коллектора 6, шторка-замыкатель 13 размыкает контакты заднего датчика перемещения 12, обесточивает катушку управления пневмоклапана 7, соединяющего эту секцию с ресивером 8. Подача сжатого газа в секцию прекращается. Подобным образом происходит последовательное отключение остальных секций газового коллектора при движении задней выдвижной стенки в переднюю часть ковша. Момент отключения секций газового коллектора можно регулировать путем перемещения и фиксации датчиков 12.

После выгрузки грунта задняя выдвижная стенка 9 возвращается в исходное положение гидроцилиндрами 10 и поскольку поршневые полости гидроцииндров и реле давления 15 сообщаются с гидробаком, то замыкатель 14 размыкают контакты, обесточивая катушки управления всех пневмоклапанов 7, несмотря на замыкание контактов датчиков перемещения 12, шторкой-замыкателем 13. Применение электрической системы управления элементами газовой смазки обеспечивает четкое и своевременное отключение секций газового коллектора при перемещении грунта задней выдвижной стенкой, что повышает надежность работы и снижает расход сжатого газа, обеспечивая экономию энергии.

Разгрузив ковш, его поднимают в транспортное положение для чего золотник гидрораспределителя 3 переключают вверх в крайнюю позицию, в которой гидроцилиндры 2 и гидроаккумулятор 4 уравновешивают силу тяжести рабочего оборудования скрепера. Поэтому и на обратном пути к месту набора грунта осуществляется подзарядка газового ресивера, аналогичным выше описанным способом, за счет использования кинетической энергии колебаний рабочего оборудования относительно базовой машины.

Таким образом, применение предложенного скрепера с газовой смазкой ковша, в сравнении с прототипом, позволяет повысить при разгрузке ковша надежность и снизить затраты энергии. Это обеспечивается за счет четкого и надежного отключения, пройденных задней выдвижной стенкой, секций газового коллектора путем использования электрического управления пневмоклапанами, сообщающих секции газового коллектора с газовым рессивером. Затраты энергии также снижаются за счет использования кинетической энергии колебаний рабочего оборудования для зарядки газового рессивера на транспортном режиме скрепера. Кроме того, обеспечивается расширение функциональных возможностей системы газовой смазки, путем использования газового коллектора на боковых стенках ковша для снижения сопротивления его наполнению, что позволяет повысить наполняемость ковша и увеличить производительность.

Изобретение относится к землеройной технике и может найти применение в скреперах. Техническим результатом является повышение надежности за счет использования электроуправляемых пневмоклапанов и снижение затрат энергии путем использования кинетической энергии колебаний рабочего оборудования для запаса воздуха в ресивере. Технический результат достигается тем, что скрепер с газовой смазкой ковша содержит базовую машину, ковш с гидроприводом, включающий заднюю выдвижную стенку с гидроприводом и боковые стенки с секционным газовым коллектором, сообщенным с ресивером через управляемые пневмоклапаны, при этом он снабжен гидроаккумулятором, редукционным гидроклапаном, датчиками давления, перемещения и объема грунта в ковше, обратными пневмоклапанами, регулируемыми пневмодросселями и пневмоцилиндром, при этом пневмоклапаны выполнены электроуправляемыми и их катушки управления соединены электролиниями с контактами датчика объема грунта, установленного на задней выдвижной стенке и с контактами датчиков перемещения, расположенными на корпусе гидроцилиндра привода задней выдвижной стенки, на штоке которого закреплена шторка-замыкатель, причем источник сжатого газа выполнен в виде пневмоцилиндра, прикрепленного корпусом к раме, штоком к ковшу и полости его сообщены через воздушный фильтр и впускные обратные пневмоклапаны с окружающей средой, а через напорные обратные пневмоклапаны и регулируемые пневмодроссели с ресивером, при этом гидрораспределитель привода ковша сообщен, через управляемый гидроклапан, с гидроаккумулятором и выполнен четырехпозиционным с возможностью соединения последнего с полостями подъема гидроцилиндров ковша. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Скрепер с газовой смазкой ковша, содержащий базовую машину, ковш с гидроприводом, включающий заднюю выдвижную стенку с гидроприводом и боковые стенки с секционным газовым коллектором, сообщенным с ресивером через управляемые пневмоклапаны, отличающийся тем, что он снабжен гидроаккумулятором, редукционным гидроклапаном, датчиками давления, перемещения и объема грунта в ковше, обратными пневмоклапанами, регулируемыми пневмодросселями и пневмоцилиндром, при этом пневмоклапаны выполнены электроуправляемыми и их катушки управления соединены электролиниями с контактами датчика объема грунта, установленного на задней выдвижной стенке и с контактами датчиков перемещения, расположенными на корпусе гидроцилиндра привода задней выдвижной стенки, на штоке которого закреплена шторка-замыкатель, причем источник сжатого газа выполнен в виде пневмоцилиндра, прикрепленного корпусом к раме, штоком к ковшу и полости его сообщены через воздушный фильтр и впускные обратные пневмоклапаны с оружающей средой, а через напорные обратные пневмоклапаны и регулируемые пневмодроссели с ресивером, при этом гидрораспределитель привода ковша сообщен, через управляемый гидроклапан, с гидроаккумулятором и выполнен четырехпозиционным с возможностью соединения последнего с полостями подъема гидроцилиндров ковша.

2. Скрепер с газовой смазкой ковша по п. 1, отличающийся тем, что датчик объема грунта выполнен в виде гибкой упругой трубки, с размещенными внутри контактами и токопроводящей шинкой.

3. Скрепер с газовой смазкой ковша по п. 1, отличающийся тем, что датчики перемещения установлены на корпусе гидроцилиндра привода задней выдвижной стенки с возможностью перемещения и фиксации.