Рабочий орган роторного экскаватора Российский патент 2023 года по МПК E02F3/18 E02F3/24 

Предлагаемое изобретение касается землеройного машиностроения и может быть использовано для разработки плотных и мерзлых грунтов.

Известно рабочее оборудование роторного экскаватора, включающее стрелу, колесо с ковшами, выполненное в виде диска с криволинейными пазами, число которых соответствует числу ковшей, шарнирно закрепленных на колесе и оснащенных роликами, перекатывающимися по неподвижному незамкнутому копиру (авторское свидетельство СССР № 261991, кл. Е 02F 3/24).

Однако при работе такого рабочего органа в зоне разгрузки ковши недостаточно очищаются.

Известен рабочий орган роторного экскаватора, включающий ротор с ковшами, которые шарнирно закреплены на обечайке имеют ролики для взаимодействия с неподвижно установленным на раме копиром (авторское свидетельство СССР № 244944, кл. Е 02F 3/24).

Однако при работе на плотных и мерзлых грунтах имеет большую удельную энергоемкость.

Вместе с тем существует рабочий орган более совершенный, чем упомянутые выше, защищенный авторским свидетельством СССР № 687191, кл. Е 02F 3/24. Его удельная энергоемкость существенно ниже, чем у них, за счет того, что ковшам сообщается колебательное движение. Именно этот рабочий орган является прототипом предлагаемого.

Рабочий орган-прототип экскаватора включает ротор с ковшами, шарнирно закрепленными на обечайке и имеющими ролики для взаимодействия с копиром, размещенным на раме со стороны забоя.

Работает рабочий орган-прототип следующим образом.

При вращении обечайки с ковшами относительно рамы ролики копируют поверхность невращающейся рамы.

При прохождении ковшей по забою они совершают колебания – периодически наезжают на выступы копира и ковш поворачивается вокруг оси крепления его к обечайке.

Надрезанный слой грунта отрывается, в результате чего его разрушение происходит от напряжения растяжения, которое в несколько раз меньше напряжения сжатия. При этом снижается удельная энергоемкость рабочего органа.

Последнее – важное достоинство рабочего органа-прототипа. Тем не менее рабочий орган по авторскому свидетельству СССР № 687191 имеет и большой недостаток: он не всегда снижает удельную энергоемкость в достаточной степени. Это обусловлено тем, что частота колебаний ковшей «жестко» зависит от скорости вращения обечайки. Профиль копира и указанная скорость частоту колебаний ковшей определяют однозначно.

Но при разработке разных грунтов частоту колебаний ковшей требуется регулировать в широких пределах. Прототип же этого не позволяет. При его использовании частоту можно регулировать только путем изменения скорости обечайки в узком диапазоне. Таким образом возникает проблема недостаточной ширины диапазона регулирования колебаний ковшей, из которой следует задача расширения этого диапазона.

Сформулированная проблема и вытекающая из нее задача могут быть решены путем придания копиру дополнительного независимого движения, которое создает колебания ковшей, суммируясь с движением обечайки относительно рамы.

В предлагаемом изобретении технически это обеспечивается за счет того, что рабочий орган роторного экскаватора, включающий ротор с ковшами, шарнирно закрепленными на обечайке и имеющими ролики для взаимодействия с копиром, размещенным на раме со стороны забоя, отличается от прототипа тем, что он снабжен двумя приводными звездочками со встроенными электродвигателями, жестко закрепленными на раме, и одной неприводной звездочкой, установленной на раме с возможностью радиального перемещения, при этом копир выполнен в виде втулочно-роликовой цепи, взаимодействующей со звездочками.

На фиг. 1 показана конструктивная схема предлагаемого рабочего органа экскаватора при работе его в забое. На фиг. 2 – разрез А–А, указанный на этой схеме.

Рабочий орган роторного экскаватора, включает ротор с ковшами 1, шарнирно закрепленными на обечайке 2 и имеющими ролики 3 для взаимодействия с копиром 4, размещенным на раме 5 со стороны забоя 6. Он снабжен двумя приводными звездочками 7 и 8 со встроенными электродвигателями, жестко закрепленными на раме 5, и одной неприводной звездочкой 9, установленной на раме 5 с возможностью радиального перемещения. При этом копир 4 выполнен в виде втулочно-роликовой цепи, взаимодействующей со звездочками 7, 8, 9.

Рама 5 выполнена в виде двух «щек» – пластин 10 и 11, между которыми расположено ее «тело» 12. Звездочки закреплены на осях 13, концы которых размещены и закреплены в «щеках» рамы на шпонках. При этом ось звездочки 9 размещена в пазу 14, имеющемся в щеках и закрепляется в нем болтами (на фиг. 1 и 2 они условно не показаны). Эта звездочка является натяжной (предназначена для натягивания цепи перед эксплуатацией экскаватора). Звездочки же 7 и 8 являются приводными. Они представляют собой «мотор-звездочки» со встроенными внутри них электродвигателями и выполнены по типу «мотор-колес», например, велосипедных или автомобильных. Цепь выполнена втулочно-роликовой и состоит их звеньев с поперечными цилиндрическими телами, соединенных между собой продольными пластинами. Цилиндры образуют выступы копира 4, а пластины соединяющие цилиндры по бокам, создают впадины копира.

При работе рабочего органа в забое обечайка 2 с ковшами 1 вращается относительно рамы 5. Ролики 3 наезжая на выступы щели заставляют ковши 1 поворачиваться относительно обечайки 2 и совершать колебания. Надрезанный слой грунта отрывается от массива грунта с меньшими энергозатратами, чем без колебаний. Происходит то же, что и при работе прототипа. Однако так это происходит при работе экскаватора с невращающимися мотор-звездочками 7 и 8. Когда они начинают вращаться (они приводятся во вращение в одну сторону), то цель копира 4 начинает перемещаться.

Ее перемещение изменяет частоту колебания ковшей. Если цепь движется так, что ее наружная ветвь перемещается в том же направлении, что и обечайка, частота колебаний ковшей уменьшается. Если в противоположную сторону, то увеличивается. За счет этого диапазон частот колебаний ковшей расширяется. Поскольку двигатели, встроенные в мотор-звездочки 7 и 8, регулируемые, все это дает возможность подбирать частоту колебаний ковшей в широком диапазоне в зависимости от категории грунта, разрабатываемого экскаватором, и в целом, более «гибко» и разнообразно.

В соответствии с изложенным, техническим результатом изобретения является снижение энергоемкости эксплуатации рабочего органа экскаватора при разработке более разнообразных грунтов (в частности с разной степенью липкости, твердости и мерзлости), чем прототип.

Изобретение относится к землеройным машинам и может быть использовано в траншейных и карьерных роторных экскаваторах. Технический результат - снижение энергоемкости эксплуатации рабочего органа экскаватора при разработке разнообразных грунтов, в частности с разной степенью липкости, твердости и мерзлости. Предлагаемый рабочий орган роторного экскаватора включает ротор с ковшами, шарнирно закрепленными на обечайке и имеющими ролики для взаимодействия с копиром, размещенным на раме со стороны забоя. Рабочий орган роторного экскаватора снабжен двумя приводными звездочками со встроенными электродвигателями, жестко закрепленными на раме, и одной неприводной звездочкой, установленной на раме с возможностью радиального перемещения. При этом копир выполнен в виде втулочно-роликовой цепи, взаимодействующей со звездочками. 2 ил.

Рабочий орган роторного экскаватора, включающий ротор с ковшами, шарнирно закрепленными на обечайке и имеющими ролики для взаимодействия с копиром, размещенными на раме со стороны забоя, отличающийся тем, что он снабжен двумя приводными звездочками со встроенными электродвигателями, жестко закрепленными на раме, и одной неприводной звездочкой, установленной на раме с возможностью радиального перемещения, при этом копир выполнен в виде втулочно-роликовой цепи, взаимодействующей со звёздочками.