Защитный узел рукояти рабочего органа землеройной машины (варианты) Российский патент 2024 года по МПК E02F3/28 E02F3/38 E02F9/24 

Изобретение относится к землеройным машинам, в частности к рукояти рабочего органа экскаватора, снабженной защитным узлом, предназначенным для предохранения нижней части рукояти экскаватора от чрезмерного воздействия на нее зачерпнутого ковшом сыпучего или кускового груза.

Известно устройство рукояти экскаватора Hitachi, нижняя часть которой со стороны ковша снабжена жестко прикрепленной к ней плоской защитной накладкой (Hitachi Zaxis ZX210H экскаватор гусеничный, http://www.specautopartner.ru/tehnika/opisanie/hitachi-zx210h/; A Hitachi Construction & Mining products publication., 2019, стр. 6. http://themarvlandshortsalegroup.com/pdfy39034_breakout_default_spring2019_single_1r_032719.pdf).

Однако данная плоская защитная накладка не является достаточно прочной, чтобы защитить нижнюю часть рукояти экскаватора со стороны ковша от продавливания зачерпнутым сыпучим или кусковым материалом. К тому же сжатие сыпучего или кускового материала между нижней плоской частью рукояти и ковшом приводит не только к большому давлению на нижнюю часть рукояти со стороны указанного материала, но и вызывает значительные радиальные нагрузки в шарнирных соединениях привода поворота ковша, что приводит к их ускоренному износу.

Известны также устройства рукояти экскаваторов Hyundai 210LC-7А и CAT 374D L, нижние части которых со стороны ковша снабжены прикрепленной к ним защитными накладками, выполненными с ребрами жесткости (https://www.basworld.com/vehicles/used/translations-translations-hyundai-2017-track-70119487#&gid=l &pid=2;

https://s7d2.scene7.com/is/content/Caterpillar/C633458, стр. 9, 12).

Известные устройства рукояти с накладками вышеуказанных экскаваторов обладают следующими недостатками. При работе машины в момент поворота ковша в сторону рукояти кусковой материал попадает между ребрами жесткости защитной накладки и удерживается ими, не имея возможности сдвинуться в сторону от рукояти. Сжатие сыпучего или кускового материала между нижней частью рукояти и ковшом приводит к большому давлению на нижнюю часть рукояти со стороны указанного материала и вызывает значительные радиальные нагрузки в шарнирных соединениях привода поворота ковша, что приводит к их ускоренному износу. Кроме этого, известная защитная накладка с ребрами жесткости существенно увеличивает массу рукояти, что также отрицательно сказывается на работе рабочего оборудования экскаватора.

Известна рукоять ковша экскаватора, выполненная с защитным узлом, содержащем защитную пластину и множество защитных ребер, размещенных на указанной пластине (патент Российской Федерации на изобретение RU 2619478, опубл. 16.05.2017. Патентообладатель: Deere & Company (US)). Указанная пластина выполнена с одним или более профилями с постоянным сечением в передней части пластины и с изменяющимся сечением, ведущим к передней части пластины.

Однако и это известное устройство обладает недостатками, перечисленными в вышеприведенных случаях, а именно, при сжатии сыпучего или кускового материала между нижней частью рукояти и ковшом возникает большое давление на нижнюю часть рукояти со стороны прижимаемого материала, что вызывает значительные радиальные нагрузки в шарнирных соединениях привода поворота ковша и приводит к их ускоренному износу. Такая защитная накладка с ребрами жесткости тоже существенно увеличивает массу рукояти, что отрицательно сказывается на работе рабочего оборудования экскаватора.

Известно устройство рукояти ковша экскаватора, нижняя часть которой со стороны ковша снабжена прикрепленной к ней защитной накладкой с ребрами жесткости, крайние из которых выполнены со скосами, позволяющими частично сдвигать сыпучий и кусковой материал в стороны от рукояти (патент Японии на изобретение JP 2001271371 A, опубл. 2001.10.05. Патентообладатель: HITACHI CONSTRUCTION MACHINERY).

При этом известное устройство обладает следующими недостатками. Кусковой материал, попадая между ребрами жесткости, удерживается ими без возможности перемещения в сторону от рукояти. Давление со стороны материала на нижнюю часть рукояти увеличивает нагрузку на рукоять, вызывая соответственно большие радиальные нагрузки в шарнирных соединениях привода поворота ковша, что приводит к их ускоренному износу. Известная защитная накладка с ребрами жесткости, как и в предыдущих случаях, существенно увеличивает массу рукояти, что отрицательно сказывается на работе рабочего оборудования экскаватора.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является устройство защитного узла рукояти ковша экскаватора фирмы Tony's Engineering: Perth, Western Australia (http://tonvsengineering.com.au/pages/arm-protection.htm).

Рукоять ковша экскаватора в данном случае снабжена защитным узлом, содержащим две плоскостные защитные накладки, сочлененные друг с другом и закрепленные в нижней часть рукояти экскаватора с возможностью снятия. При работе экскаватора они первыми воспринимают давление со стороны сыпучего или кускового материала и тем самым защищают нижнюю часть рукояти от продавливания. Накладки можно легко снять, выровнять и установить обратно.

Недостатком данного устройства защитного узла рукояти является то, что под воздействием сжатого между ковшом и нижней частью рукояти сыпучего или кускового материала плоскостные защитные накладки подвержены деформации, при этом в образовавшихся впадинах происходит застревание указанного материала без возможности смещения в сторону от рукояти. Как было отмечено ранее, сжатие сыпучего или кускового материала между нижней частью рукояти и ковшом приводит к увеличению давления на нижнюю часть рукояти со стороны ковша и вызывает большие радиальные нагрузки в шарнирных соединениях привода поворота ковша, что приводит к их ускоренному износу.

Задачей изобретения является создание защитного узла рукояти рабочего органа землеройной машины, конструкция которого позволит уменьшить давление на нижнюю часть рукояти со стороны прижатого к ней ковшом сыпучего или кускового материала, что соответственно приведет к снижению радиальных нагрузок в шарнирных соединениях привода поворота ковша и увеличению срока службы рабочего оборудования в целом.

Технический результат решения поставленной задачи заключается в снижении давления на нижнюю часть рукояти, сохранение геометрической формы нижней части рукояти и незначительное увеличение ее массы, повышение долговечности шарнирных соединений привода поворота рабочего органа - ковша.

Указанный технический результат достигается следующим образом и имеет несколько вариантов исполнения.

По первому варианту рукоять рабочего органа землеройной машины снабжена защитным узлом, закрепленным в нижней ее части.

Защитный узел выполнен в виде объемной накладки в форме трехгранной призмы, одна грань которой размещена вдоль нижней части рукояти, а две другие грани образуют гребень. Объемная накладка по первому варианту выполнена с законцовками пирамидальной формы, расположенными с одной или обеих ее сторон, а грани, образующие гребень, выполнены вогнутыми или выпуклыми.

По второму варианту рукоять рабочего органа землеройной машины снабжена защитным узлом, закрепленным в нижней ее части. Защитный узел выполнен в виде объемной накладки в форме трехгранной пирамиды, одна из граней которой размещена вдоль нижней части рукояти, а две другие грани образуют нисходящий гребень и выполнены вогнутыми или выпуклыми.

По третьему варианту рукоять рабочего органа землеройной машины снабжена защитным узлом, закрепленным в нижней ее части. Защитный узел выполнен в виде объемной накладки в форме соединенных основаниями трехгранных пирамид, образующих в плане ромбообразную фигуру с гребнем в форме ломаной линии. Грани, образующие гребень, выполнены вогнутыми или выпуклыми.

Объемная накладка защитного узла может быть выполнена из сплошного твердого материала методом литья, а также может быть тонкостенной и полой, выполненной из стального листа посредством его раскроя и последующей сварки или методом штамповки или 3D-печати, при этом полость объемной накладки может содержать перемычки или ребра жесткости, придающие дополнительную жесткость накладке или быть заполнена пенометаллом.

Заявляемое изобретение поясняется следующими чертежами.

Фиг. 1 - общий вид рукояти экскаватора с защитным узлом, выполненного по варианту 1, в рабочем положении;

Фиг.2.1, 2.2, 2.3 - представляют собой формы защитного узла по варианту 1;

Фиг. 3.1, 3.2 - представляют собой формы защитного узла по варианту 2;

Фиг. 4 - представляет собой форму защитного узла по варианту 3;

Фиг. 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 - представляют собой альтернативные формы поперечного сечения защитного узла.

Фиг. 6 - показан защитный узел в работе при раздвижении в стороны прижимаемого к рукояти сыпучего или кускового материала.

Рукоять 1 экскаватора удерживает ковш 2 посредством пальца 3. Поворотный механизм ковша 2, состоящий из тяги 4 ковша 2, рычагов 5 и ковшевого гидроцилиндра 6, поворачивают ковш 2 и удерживают его в заданном положении (фиг.1). Защитный узел 7, представляющий собой объемную накладку, выполненную по любому из представленных вариантов 1-3, крепиться к нижней части рукояти 1 экскаватора с помощью резьбовых соединений, сварки, пазов, крепления лентами и др. Ковш 2 во время выемки сыпучего или кускового материала 8 удерживает и прижимает указанный материал 8 к защитному узлу 7 (фиг.1).

Первый вариант защитного узла 7 выполнен в виде объемной накладки в форме трехгранной призмы 9 (фиг.2.1, 2.2, 2.3), одна грань которой размещена вдоль нижней части рукояти 1, а две другие грани 10 образуют выступающий гребень 11, при этом законцовки 12 защитного узла 7 размещены с одной из сторон призмы 9 или с обеих ее сторон и выполнены пирамидальной формы, а грани 10, образующие гребень 11, выполнены вогнутыми или выпуклыми (фиг.5.1, 5.2, 5.3).

По второму варианту защитный узел 7 выполнен в виде объемной накладки в форме трехгранной пирамиды, одна грань 13 которой размещена вдоль нижней части рукояти 1, а две другие грани 14 образуют нисходящий гребень 15 (фиг.3.1, 3.2), которые выполнены вогнутыми или выпуклыми (фиг.5.1, 5.2, 5.3).

По третьему варианту защитный узел выполнен в виде объемной накладки в форме соединенных основаниями трехгранных пирамид 16 и 17, образующих в плане ромбообразную фигуру с гребнем 18 в форме ломаной линии (фиг.4). Грани трехгранных пирамид 16 и 17 выполнены вогнутыми или выпуклыми (фиг.5.1, 5.2, 5.3)

Объемная накладка защитного узла 7 может быть выполнена из сплошного твердого материала методом литья (фиг.5.4). Также объемная накладка защитного узла 7 может быть выполненной тонкостенной и полой (фиг.5.1, 5.2) из стального листа, посредством его раскроя и последующей сварки или методом штамповки, или 3D-печати. Полость 20 объемной накладки может содержать перемычки или ребра жесткости или быть заполнена твердым структурированным или ячеистым материалом (фиг.5.3), например, пенометаллом 19, что позволяет придать объемной накладке дополнительную жесткость (на фиг.5.2 не показано).

Принцип работы защитного узла 7 заключается в следующем: во время выемки сыпучего или кускового материала 8 ковш 2 под действием элементов поворотного механизма ковша - пальца 3, тяги 4, рычагов 5, ковшевого гидроцилиндра 6 и рукояти 1 внедряется в материал 8, забирая его часть, и поворачивается вокруг оси вращения пальца 3. Чтобы перенести сыпучий или кусковой материал 8 без потерь и выгрузить его в заданное место оператор старается сохранять горизонтальное расположение ковша 3. При этом ковш 3 прижимает сыпучий или кусковой материал 8 к защитному узлу 7 рукояти 1 (фиг.1 и фиг.6). Защитный узел гребнем 11 по первому варианту или гребнем 15 по второму варианту или гребнем 18 по третьему варианту раздвигает сыпучий или кусковой материал 8 в стороны посредством своих наклонных граней, что приводит к уменьшению давления на нижнюю часть рукояти 1 и сохранению ее геометрической формы (фиг.6). При этом также снижается радиальная нагрузка на палец 3 и шарниры поворотного механизма ковша 2, что соответственно снижает скорость их износа и повышает долговечность рабочего оборудования экскаватора в целом.

При выемке мелкодисперсных или подобных им сыпучих материалов, когда такие материалы не оказывают существенного давления на нижнюю часть рукояти 1 защитный узел 7 при условии крепления его к нижней части рукояти экскаватора 1 с помощью резьбовых соединений, пазов, крепления лентами может быть демонтирован, а по мере необходимости при работе с другими материалами установлен на рукоять 1.

Группа изобретений относится к землеройным машинам, в частности к вариантам рукояти рабочего органа экскаватора, снабженной защитным узлом, предназначенным для предохранения нижней части рукояти экскаватора от чрезмерного воздействия на нее зачерпнутого ковшом сыпучего или кускового груза. Технический результат - снижение давления на нижнюю часть рукояти, сохранение геометрической формы нижней части рукояти и незначительное увеличение ее массы, повышение долговечности шарнирных соединений привода поворота рабочего органа - ковша. Защитный узел, закрепленный на рукояти рабочего органа землеройной машины, выполнен в виде объемной накладки в форме трехгранной призмы, одна грань которой размещена вдоль нижней части рукояти, а две другие грани образуют гребень, выполненной с законцовками пирамидальной формы, расположенными с одной или обеих ее сторон. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Защитный узел, закрепленный на рукояти рабочего органа землеройной машины, отличающийся тем, что выполнен в виде объемной накладки в форме трехгранной призмы, одна грань которой размещена вдоль нижней части рукояти, а две другие грани образуют гребень, выполненной с законцовками пирамидальной формы, расположенными с одной или обеих ее сторон.

2. Защитный узел по п. 1, отличающийся тем, что грани трехгранной призмы, образующие гребень, выполнены вогнутыми или выпуклыми.

3. Защитный узел, закрепленный на рукояти рабочего органа землеройной машины, отличающийся тем, что выполнен в виде объемной накладки в форме трехгранной пирамиды, одна из граней которой размещена вдоль нижней части рукояти, а две другие грани образуют нисходящий гребень.

4. Защитный узел по п. 3, отличающийся тем, что грани, образующие гребень, выполнены вогнутыми или выпуклыми.

5. Защитный узел, закрепленный на рукояти рабочего органа землеройной машины, отличающийся тем, что выполнен в виде объемной накладки в форме соединенных основаниями трехгранных пирамид, образующих в плане ромбообразную фигуру с гребнем в форме ломаной линии.

6. Защитный узел по п. 5, отличающийся тем, что грани, образующие гребень, выполнены вогнутыми или выпуклыми.

7. Защитный узел по пп. 1-6, отличающийся тем, что накладка выполнена из сплошного твердого материала методом литья.

8. Защитный узел по пп. 1-6, отличающийся тем, что накладка выполнена тонкостенной и полой из стального листа посредством его раскроя и последующей сварки или методом штамповки, или 3D-печати.

9. Защитный узел по п. 8, отличающийся тем, что полость накладки содержит перемычки или ребра жесткости.

10. Защитный узел по п. 8, отличающийся тем, что полость накладки заполнена пенометаллом.

11. Защитный узел по пп. 1-10, применяемый на экскаваторе.