Скрепер с телескопическим ковшом Российский патент 2023 года по МПК E02F9/22 E02F3/65 

Изобретение относится к землеройной технике и, в частности, к скреперам с телескопическим ковшом.

Известен способ копания грунта скрепером с телескопическим ковшом, включающий последовательное заполнение задней и передней секций ковша (SU 926 168, E02F 3/64).

Недостаток скрепера, реализующего известный способ копания, заключается в усложненном управлении рабочим процессом. В процессе набора грунта машинист должен одновременно корректировать движение скрепера по курсу, регулировать высоту подъема передней заслонки, последовательно выглублять ковш для уменьшения толщины срезаемой стружки грунта и контролировать степень заполнения задней секции ковша для включения привода выдвижения. Поскольку ковш находится позади машиниста, а кроме того, закрыт от него передней заслонкой, то машинист вынужден непрерывно поворачивать голову вперед-назад, что затруднительно и утомительно. Кроме того, перемещение задней секции ковша за счет использования сил сопротивления передвижению задних колес, обусловливает неопределенное текущее положение секции и в результате создание дополнительного сопротивления наполнению ковша или неполное его заполнение.

Известен и другой скрепер с телескопическим ковшом, наиболее близкий к заявляемому изобретению по технической сущности и принятый заявителем в качестве прототипа (SU 1 244 241, E02F 3/65, 9/20). Во втором известном скрепере предлагается автоматическое перемещение задней секции ковша в зависимости от степени ее заполнения грунтом, определяемой по величине давления на тензометрический датчик давления, установленный на задней стенке.

Недостаток второго известного скрепера заключается в том, что датчик давления, установленный на задней стенке, не отражает степени заполнения задней секции ковша грунтом. По мере заполнения секции грунтом увеличиваются силы трения грунта по днищу и боковым стенкам, поэтому величина давления на датчик стабилизируется, хотя количество грунта в секции продолжает возрастать.

Это предопределяет неопределенное положение задней секции ковша и обусловливает увеличение сопротивления заполнению ковша грунтом или неполному его заполнению. Поэтому машинист вынужден использовать ручное управление всеми элементами рабочего процесса, что сохраняет недостатки во втором известном устройстве, отмеченные для первого известного устройства. Вследствие многочисленных элементов одновременного ручного управления рабочим процессом повышается утомляемость машиниста и снижается качество управления. Ручное управление задней секцией ковша ведет к увеличению сопротивления набору грунта и увеличению пути и времени набора, что увеличивает время рабочего цикла и снижает производительность. Ручное управление гидроприводом подъема ковша ведет к занижению или завышению толщины вырезаемой стружки, что также увеличивает время рабочего цикла и снижает производительность, а кроме того, увеличивает буксование движителя и связанные с ним дополнительные затраты энергии.

Целью предлагаемого изобретения является уменьшение или устранение недостатков известных технических решений. Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в автоматизации управления элементами рабочего процесса, такими как перемещение задней секции ковша после заполнения ее грунтом и последовательное выглубление ковша для уменьшения толщины срезаемой стружки по мере заполнения ковша. Технический результат – облегчение и упрощение управления рабочим процессом, повышение производительности и снижение затрат энергии.

Решение поставленной задачи и достижение технического результата обеспечивается тем, что скрепер с телескопическим ковшом, включающий базовую машину и шарнирно с ней соединенную раму рабочего оборудования, содержащего переднюю секцию ковша с передней заслонкой и телескопически в ней и на задней пневмо-оси установленную заднюю секцию ковша с гидроцилиндрами привода выдвижения и с задней выдвижной стенкой систему управления, включающую датчик давления и управляемый гидрораспределитель, снабжен дополнительным датчиком давления, электромагнитными реле, датчиками скорости, элементом сравнения, усилителем, конечным выключателем и светозвуковыми сигнализаторами. Первый датчик давления установлен в передней части на внутренней поверхности боковой стенки задней секции ковша и соединен электролинией последовательно через первый усилитель, контакты включателя и контакты конечного выключателя, установленного на гидроцилиндре привода задней секции ковша, с катушкой первого электромагнитного реле, контакты которого соединены с первым светозвуковым сигнализатором и с катушкой управления гидрораспределителя гидроцилиндров привода задней секции ковша. Второй датчик давления установлен в передней части внутри боковой стенки передней секции ковша и соединен электролинией со вторым светозвуковым сигнализатором. Датчики действительной и кинематической скорости соединены электролиниями с элементом сравнения, который через второй усилитель и выключатель соединен с катушкой второго электромагнитного реле, соединенного своими контактами с катушкой гидрораспределителя гидроцилиндров привода подъема ковша.

Предложенный скрепер с телескопическим ковшом отличается от прототипа совокупностью отличительных признаков, приведенных в отличительной части формулы изобретения. Так, датчик давления установлен в передней части боковой стенки задней секции ковша и обеспечивает автоматическое включение привода перемещения задней секции после заполнения ее грунтом. Датчики скорости обеспечивают автоматическое последовательное выглубление ковша по изменению соотношения действительной и кинематической скоростей базовой машины с ограничением коэффициента буксования движителей. Автоматизация управления элементами рабочего процесса снижает утомляемость машиниста и позволяет повысить производительность, и снизить затраты энергии.

На фиг. 1 изображен скрепер с телескопическим ковшом и электрогидравлическая схема управления в положении заполнения задней секции ковша, на фиг. 2 – ковш скрепера в период заполнения передней секции.

Скрепер с телескопическим ковшом содержит базовую машину 1 и шарнирно соединенную раму 2 рабочего оборудования в виде ковша с гидроцилиндрами 3 подъема и опускания, сообщенными с электроуправляемым гидрораспределителем 4. Ковш включает переднюю секцию 5 с передней заслонкой 6 и установленную телескопически, посредством направляющих 7 с роликами и балок 8, заднюю секцию 9 с гидроцилиндрами 10 привода раздвижения секций, сообщенных с электроуправляемым гидрораспределителем 11. Задняя секция 9 ковша посредством балок 8 соединена с задней пневмо-осью 12 и снабжена выдвижной стенкой 13 с гидроцилиндрами привода 14.

В передней части внутренней стороны боковой стенки задней секции 9 установлен датчик давления 15, соединенный электролинией последовательно через контакты 16 конечного выключателя 17, и включатель 18 с усилителем 19. Выход усилителя 19 соединен с катушкой первого электромагнитного реле 20, а контакты 21 его соединены со светозвуковым сигнализатором 22 и с катушкой управления гидрораспределителя 11. Катушки управления гидрораспределителя 11 соединены также с пультом 23 ручного управления. Датчик давления 24 установлен в передней части внутренней стороны боковой стенки передней секции 5 ковша и соединен электролинией со вторым светозвуковым сигнализатором 25. Светозвуковые сигнализаторы 22 и 25 установлены в кабине машиниста.

Датчик 26 действительной скорости и датчик 27 кинематической (теоретической) скорости соединены электролиниями с элементом сравнения 28, соединенным с вторым усилителем 29. Усилитель 29 через включатель 30 соединен с катушкой второго электромагнитного реле 31, а контакты 32 реле соединены с катушкой гидрораспределителя 4. Катушки управления гидрораспределителя 4 соединены также с пультом ручного управления 33.

Скрепер с телескопическим ковшом действует следующим образом.

В исходном положении скрепер неподвижен, задняя секция ковша 9 находится внутри передней секции 5 и удерживается гидроцилиндрами 10, золотники гидрораспределителей 4 и 11 занимают нейтральные позиции. Для начала рабочего цикла машинист приоткрывает переднюю заслонку 6, включает привод ходового оборудования базовой машины и пультом 33, в ручном режиме, заглубляет нож для срезания стружки максимально возможной толщины, в соответствии с видом и состоянием разрабатываемого грунта и тягово-сцепными свойствами движителей. Затем включателем 30 включает режим автоматического управления выглублением ковша. По мере заполнения задней секции ковша грунтом к составляющей сопротивления резанию добавляется и возрастает составляющая сопротивления заполнению, что увеличивает буксование ведущих колес. При достижении заданного коэффициента буксования, определяемого элементом сравнения 28 по соотношению измеряемой датчиком 27 кинематической скорости и датчиком 26 действительной скорости, элемент сравнения подает сигнал на усилитель 29. От усилителя 29 через включатель 30 питание поступает на катушку электромагнитного реле 31 и его контакты 32 включают гидрораспределитель 4 в позицию выглубления ковша. Ковш выглубляется, уменьшая толщину срезаемой стружки, величину составляющей сопротивления резанию и величину суммарного сопротивления ниже реализуемого тягового усилия. В результате буксование ведущих колес уменьшается и продолжается срезание грунта и заполнение задней секции. Такие периодические выглубления ковша в автоматическом режиме осуществляются несколько раз за время наполнения задней секции ковша грунтом.

По заполнении задней секции 9, грунт воздействует на датчик давления 15, который через замкнутые контакты 16 и 18 и через усилитель 19 включает электромагнитное реле 20. Контакты 21 реле замыкают цепь питания светозвукового сигнализатора 22 в кабине машиниста и катушку гидрораспределителя 11. Золотник гидрораспределителя сообщает поршневые полости гидроцилиндров 10 с гидронасосом, а штоковые с гидробаком, поэтому задняя секция ковша 9 выдвигается из передней секции 5 вместе с задней пневмо-осью 12. Выдвижение задней секции осуществляется под совместным действием гидроцилиндров 10 и сил сопротивления движению задних колес. После выдвижения задней секции контакты 16 конечного выключателя 17 размыкаются, катушка управления гидрораспределителя 11 обесточивается и задняя секция останавливается в положении, изображенном на фиг. 2.

При заполнении передней 5 секции ковша, машинист повторяет управляющие воздействия, описанные при заполнении задней секции, а именно в ручном режиме пультом 33 заглубляет нож на максимально возможную величину и включателем 30 включает режим автоматического управления выглублением ковша. По заполнении передней секции 5, грунт воздействует на датчик давления 24, включающий светозвуковой сигнализатор 25 в кабине машиниста. Машинист закрывает переднюю заслонку 6, поднимает ковш в транспортное положение и осуществляет перемещение грунта к месту отсыпки.

В процессе отсыпки грунта машинист поднимает на необходимую высоту переднюю заслонку 6, пультом 23 включает гидроцилиндры 10, перемещающие заднюю секцию 5 вперед, что обеспечивает разгрузку передней секции 5. После разгрузки передней секции включаются гидроцилиндры 14 привода задней выдвижной стенки 13 задней секции 9 ковша, и производится разгрузка задней секции.

Таким образом, предлагаемый скрепер с телескопическим ковшом в сравнении с прототипом обеспечивает существенное упрощение и облегчение управления рабочим процессом. Автоматическое управление перемещением задней секции ковша одновременно с облегчением управления позволяет увеличить наполняемость ковша и соответственно производительность. Автоматическое регулирование толщины вырезаемой стружки ограничивает величину буксования движителей и сохраняет максимально возможную скорость движения базовой машины в процессе набора грунта. Это сокращает время рабочего цикла и повышает производительность, а кроме того, снижаются затраты энергии на буксование, при одновременном облегчении и упрощении управления рабочим процессом, что снижает утомляемость машиниста и также способствует повышению производительности.

Изобретение относится к скреперам с телескопическим ковшом. Техническим результатом является упрощение управления рабочим процессом, повышение производительности и снижение затрат энергии. Скрепер включает базовую машину и шарнирно с ней соединенную раму рабочего оборудования, содержащего переднюю секцию ковша с передней заслонкой и телескопически в ней и на задней пневмо-оси установленную, заднюю секцию ковша с гидроцилиндрами привода выдвижения и с задней выдвижной стенкой. Также скрепер включает систему управления, включающую датчик давления и управляемый гидрораспределитель. Скрепер снабжен дополнительным датчиком давления, электромагнитными реле, датчиками скорости, элементом сравнения, усилителями, конечным выключателем и светозвуковыми сигнализаторами. Первый датчик давления установлен в передней части на внутренней поверхности боковой стенки задней секции ковша. Первый датчик соединен электролинией последовательно через первый усилитель, контакты включателя и конечного выключателя, установленного на гидроцилиндре привода задней секции ковша с катушкой первого электромагнитного реле. Контакты реле соединены с первым светозвуковым сигнализатором и с катушкой управления гидрораспределителя гидроцилиндров привода задней секции ковша. Второй датчик давления установлен в передней части внутри боковой стенки передней секции ковша и соединен электролинией со вторым светозвуковым сигнализатором. Датчики действительной и кинематической скорости соединены электролиниями с элементом сравнения, который через второй усилитель и выключатель соединен с катушкой второго электромагнитного реле, соединенного своими контактами с катушкой гидрораспределителя гидроцилиндров привода подъема ковша. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Скрепер с телескопическим ковшом, включающий базовую машину и шарнирно с ней соединенную раму рабочего оборудования, содержащего переднюю секцию ковша с передней заслонкой и телескопически в ней и на задней пневмо-оси установленную, заднюю секцию ковша с гидроцилиндрами привода выдвижения и с задней выдвижной стенкой, систему управления, включающую датчик давления и управляемый гидрораспределитель, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным датчиком давления, электромагнитными реле, датчиками скорости, элементом сравнения, усилителями, конечным выключателем и светозвуковыми сигнализаторами, причем первый датчик давления установлен в передней части на внутренней поверхности боковой стенки задней секции ковша и соединен электролинией последовательно через первый усилитель, контакты включателя и конечного выключателя, установленного на гидроцилиндре привода задней секции ковша с катушкой первого электромагнитного реле, контакты которого соединены с первым светозвуковым сигнализатором и с катушкой управления гидрораспределителя гидроцилиндров привода задней секции ковша, а второй датчик давления установлен в передней части внутри боковой стенки передней секции ковша и соединен электролинией со вторым светозвуковым сигнализатором, при этом датчики действительной и кинематической скорости соединены электролиниями с элементом сравнения, который через второй усилитель и выключатель соединен с катушкой второго электромагнитного реле, соединенного своими контактами с катушкой гидрораспределителя гидроцилиндров привода подъема ковша.

2. Скрепер с телескопическим ковшом по п.1, отличающийся тем, что светозвуковые сигнализаторы установлены в кабине машиниста.