Рыхлительное устройство для экскаватора Российский патент 2024 года по МПК E02F5/30 E02F5/32 

Область техники

Предлагаемое в качестве изобретения техническое решение относится к многофункционального рабочему оборудованию для экскаваторов, предназначенному для разрушения, корчевания, рыхления скальных, мерзлых и других грунтов в суровых условиях эксплуатации, и применяется в основном при производстве земляных работ, а также в дорожно-строительном производстве и в горнодобывающей промышленности.

Уровень техники

В существующем уровне техники известны различные технические решения, например, из RU 191991 U1, дата публикации 29.08.2019, известно рыхлительное орудие, объединенное с рукоятью включающее стрелу, рукоять, посадочное место для зуба и средний гидроцилиндр, причем стрела шарнирно соединена с рукоятью, один конец корпуса среднего гидроцилиндра шарнирно соединен со стрелой, и другой конец среднего гидроцилиндра шарнирно соединен с рукоятью, нижняя часть рукояти имеет крестообразную форму, и посадочное место для зуба выполнено на нижнем конце рукояти.

Также в CN 103669452 B, дата публикации 15.07.2015, раскрыта конструкция стрелы и рукояти экскаватора, имеющие корпуса полой конструкции, а также присоединяемый к рукояти рыхлитель, при этом полость корпуса рукояти заполнена наполнителем, который загружается внутрь без возможности дальнейшего его извлечения.

Общим недостатком решений существующего уровня техники является их недостаточная эффективность в виду пониженных эксплуатационных характеристик.

Технический результат заявленного изобретения заключается в расширении арсенала технических средств, повышении прочности, износостойкости и работоспособности при работе на мерзлых грунтах, высокой ремонтопригодности, а также простоты и надежности эксплуатации как самого рыхлительного устройства, так и экскаватора в целом.

Раскрытие сущности

Указанный технический результат обеспечивается при реализации рыхлительного устройства для экскаватора, которое состоит из стрелы коробчатой конструкции и многофункциональной рукояти, приводимой в действие гидроцилиндром рукояти или экскаватора, при этом многофункциональная рукоять состоит из верхней коробчатой части с приварными усиливающими пластинами, содержащей сыпучий наполнитель, загружаемый в нее через окно с герметичной крышкой, и нижней части когтевидной формы, с приварным адаптером, оборудованным быстросменной коронкой, причем поверхность нижней части когтевидной формы выполнена многослойной за счет фиксации со всех ее сторон защитных износостойких пластин и футеровочных элементов, на каждой из боковых поверхностей стрелы, в месте её присоединения к стреловым гидроцилиндрам экскаватора установлен палец, с зафиксированным к нему усиливающим кронштейном в виде изогнутых ребер жесткости, другая сторона которого приварена к боковой поверхности стрелы, и фиксация стрелы и многофункциональной рукояти выполнена посредством плавающего пальца, позволяющего предотвратить закусывание стрелы и многофункциональной рукояти при работе на больших нагрузках, установленного в запрессованные втулки, и фиксируемого с обеих сторон, посредством крышек и крепежных элементов, или посредством пальца, используемого в соединении стрела - рукоять экскаватора, с фиксацией его крышкой и ригелем под палец.

При этом гидроцилиндр рукояти или экскаватора зафиксирован на стреле и многофункциональной рукояти.

При этом стрела выполнена длиной от 4500 мм до 6500 мм.

При этом износостойкие пластины выполнены из листовой стали толщиной от 10 мм до 50 мм.

При этом футеровочные элементы выполнены из листовой стали, в форме кнопок Ø40÷Ø60 мм, и Г-образных элементов, высота которых составляет 80÷240 мм, а ширина 65÷200 мм.

При этом усиливающий кронштейн содержит платики, ригель, косынки, балки и проушину, соединенные между собой посредством сварки, фиксируемый ригелем к пальцу на боковой поверхности стрелы.

При этом в качестве сыпучего наполнителя используется гранулированный оксид железа размерами фракций 0,2÷1,0 мм или дроби стальной литой номером 0,5 - 3,2.

Краткое описание сопроводительных фигур

Конструктивные особенности группы изобретений поясняются на фиг. 1-2:

фиг. 1 – основные конструктивные узлы рыхлительного устройства;

фиг. 2 – конструктивное выполнение основных соединительных узлов рыхлительного устройства.

Осуществление изобретения

Заявленное в качестве изобретения рыхлительное устройство для экскаватора (фиг. 1) состоит из стрелы 1, многофункциональной рукояти 2, которая приводится в действие гидроцилиндром 3. Гидроцилиндр 3 фиксируется на стреле 1 и многофункциональной рукояти 2. В качестве гидроцилиндра 3 может быть установлен как гидроцилиндр рукояти, параметры которого соответствуют параметрам основного (штатного) гидроцилиндра базовой машины – экскаватора, так и основной (штатный) гидроцилиндр базовой машины – экскаватора, что обеспечивает взаимозаменяемость указанной детали – гидроцилиндра и простоту эксплуатации оборудования в целом.

Стрела 1 выполнена коробчатой конструкции, при этом ее длина уменьшена относительно длины основного (штатного) рабочего оборудования экскаватора, и составляет от 4500 мм до 6500 мм. Длина стрелы применяемого рыхлительного устройства, для установки его на базовую машину – экскаватор, определяется в зависимости от модели базовой машины и вида работ, производимых устройством.

Многофункциональная рукоять 2 состоит из верхней коробчатой части 4, содержащей сыпучий наполнитель, и нижней части 5 когтевидной формы. В качестве сыпучего наполнителя используется гранулированный оксид железа размерами фракций 0,2÷1,0 мм или дробь стальная литая номером 0,5 - 3,2. Сыпучий наполнитель загружается во внутреннюю полость верхней части рукояти 4 через окно 6 с герметичной крышкой. Данная конструкция рукояти обеспечивает возможность добавлять/выгружать наполнитель, тем самым изменяя общий вес многофункциональной рукояти 2, в зависимости от выполняемого вида работ (в том числе повышенной сложности, например, при работе на мерзлых грунтах, требующих использования рыхлительного устройства большего веса). В нижней части 5 когтевидной формы рукояти 2 приварен адаптер 7, оборудованный быстросменной коронкой, передняя грань которой выполнена заостренной формы. Адаптер 7 имеет аналоговую для большинства оборудования форму, что делает максимально удобным его эксплуатацию в части замены быстросменной коронки. На поверхности верхней коробчатой части 4, в местах её соединений с гидроцилиндром рукояти и стрелы, приварены усиливающие пластины 16, для повышения прочности соединения узлов устройства. На поверхности нижней части рукояти 5 зафиксированы со всех её сторон защитные износостойкие пластины 8 и футеровочные элементы 9. Износостойкие пластины 8 выполнены из листов высокопрочной износостойкой стали S690 (НВ450) EN 10204-3.1 толщиной от 10 мм до 50 мм, а футеровочные элементы 9 из износостойкой стали S690 (НВ450) EN 10204-3.1 в форме кнопок Ø40÷Ø60 мм и Г-образных элементов, высота которых составляет 80÷240 мм, а ширина 65÷200 мм. За счет многослойного исполнения нижней части рукояти 5 с защитными износостойкими пластинами 8 и футеровочными элементами 9 обеспечивается её повышенная защита и прочность при проведении работ на мерзлых грунтах, при этом общая ширина нижней части 5 с присоединенными к ней износостойкими элементами составляет от 140 до 400 мм.

Многофункциональность рукояти 2 обусловлена возможностью решать, посредством её использования, несколько задач: 1 – рыхление, за счет врезания коронки в грунт, 2 - разламывание кусков породы телом многофункциональной рукояти, 3 - корчевание путем врезания нижней части когтевидной формы в породу.

Верхняя коробчатая часть рукояти 4 изготовлена из листов конструкционной низколегированной стали толщиной от 10 до 195 мм, и ее ширина составляет от 120 до 1000 мм, а нижняя часть рукояти 5 из низколегированной стали 09Г2С ГОСТ 19281 толщиной от 80 мм до 195 мм.

Для фиксации узлов рыхлительного устройства, в местах соединения гидроцилиндра 3 со стрелой 1 и стрелы 1 со стреловыми гидроцилиндрами экскаватора, размещены пальцы 11 и 12 соответственно (конструктивное исполнение представлено на фиг. 2), которые обеспечивают жесткую фиксацию узлов, а в соединении стрела 1 - многофункциональная рукоять 2 используется плавающий палец 13, устанавливаемый в запрессованные втулки 10, жестко закрепленный крышками 14 (на фиг. 2, вид В-В), ограничивающими его выход из втулок 10, и крепежными деталями. Плавающий палец 13, за счет своей конструкции, позволяет предотвратить закусывание основных узлов (стрелы 1 и многофункциональной рукояти 2) при их работе на больших нагрузках, что позволяет обеспечить надежность и простоту эксплуатации, а также снижает износ сопрягаемых деталей, поскольку обеспечивает более тщательную смазку в соединении. В альтернативном варианте исполнения рыхлительного устройства, в соединении стрела 1 - многофункциональная рукоять 2, также может быть установлен штатный палец, применяемый в соединении стрела-рукоять экскаватора, при этом его фиксация во втулке осуществляется посредством крышки и ригеля под штатный палец.

На каждой из боковых поверхностей стрелы 1, в точке ее присоединения к стреловым гидроцилиндрам экскаватора, зафиксировано по одному усиливающему кронштейну 15 в виде изогнутых ребер жесткости (фиг. 2 вид Б-Б). Конструкция усиливающего кронштейна 15 представлена на фиг. 2, вид Г, и содержит платики 17, ригель 18, косынки 19, балки 20 в виде с-образной сварной конструкции, и проушину 21, соединенные между собой посредством сварки. Одной своей стороной, а именно балкой 20 с приварными косынками 19, усиливающий кронштейн 15 приварен к поверхности стрелы 1, а его другая сторона зафиксирована посредством ригеля 18 к пальцу 12. Конструктивное исполнение узла присоединения стрелы 1 к стреловым гидроцилиндрам экскаватора, реализованное с усиливающими кронштейнами 15, в которых сваренные между собой косынки 19 и балки 20, выполненные изогнутой формы, по своей сути, являются ребрами жесткости, позволяет обеспечить в предлагаемом техническом решении уменьшение нагрузок, передаваемых от стреловых гидроцилиндров базовой машины – экскаватора, что, в свою очередь, обеспечивает надежность эксплуатации как самого рыхлительного устройства, так и экскаватора в целом.

Сборка рыхлительного устройства осуществляется следующим образом.

В месте соединения стрелы 1 и гидроцилиндра 3 (см. фиг.1 разрез А-А) устанавливается гидроцилиндр 3 и фиксируется пальцем 11. В усиливающие кронштейны 15, содержащие сваренные между собой два платика 17, ригель 18, две косынки 19, две балки 20, представляющие собой с-образную сварную конструкцию, и проушины 21, и приваренные с обеих сторон к боковым поверхностям стрелы 1 (см. фиг.1 разрез Б-Б) устанавливается палец 12 для присоединения стреловых гидроцилиндров экскаватора. После этого выполняется сборка многофункциональной рукояти 2: в месте соединения стрелы 1 и рукояти 2 запрессовываются втулки 10, устанавливается адаптер 7 с быстросменной коронкой, привариваются защитные износостойкие пластины 8, 16 и футеровочные элементы 9. Далее многофункциональную рукоять 2 в сборе присоединяют к стреле 1 и фиксируют пальцем 13, закрепляют с обеих сторон крышками 14 и крепежными деталями.

Рыхлительное устройство навешивается на базовую машину вместо основного стандартного рабочего оборудования, при этом подключение гидроцилиндра осуществляется к одному основному (штатному) гидрораспределителю базовой машины – экскаватора, и не требует дополнительного переоборудования, что позволяет максимально быстро менять рыхлительное устройство (специальное рабочее оборудование) на основное и обратно, а его функционирование обеспечивается усилиями базовой машины, на котором оно установлено.

Присоединение рыхлительного устройства к экскаватору допускает несколько альтернативных вариантов его исполнения:

- по первому варианту - на стрелу рыхлительного устройства устанавливается гидроцилиндр рукояти, соответствующий параметрам основного (штатного) гидроцилиндра базовой машины - экскаватора;

- по второму варианту, вместо гидроцилиндра рукояти рыхлительного устройства устанавливается основной (штатный) гидроцилиндр базовой машины – экскаватора, при этом, для фиксации его к стреле используются основные (штатные) пальцы экскаватора, используемые для присоединения основного (штатного) гидроцилиндра рукояти в экскаваторе.

Также, дополнительно, предусмотрен вариант, когда в месте соединения стрелы и многофункциональной рукояти, взамен плавающего пальца, устанавливается штатный палец стандартной базовой машины – экскаватора, с использованием для его фиксации крышки и ригеля под штатный палец. Таким образом, совокупность вышеуказанных конструктивных особенностей позволяет обеспечить простоту эксплуатации рыхлительного устройства.

Особенность выполнения рыхлительного устройства из конструкционной низколегированной стали для сварных конструкций, которая отличается высокой климатической выносливостью и прочностью, ведет к облегчению веса устройства, а фиксация износостойких пластин и футеровочных элементов, выполненных из листов высокопрочной износостойкой стали, на нижней части когтевидной формы многофункциональной рукояти, обеспечивает работоспособность при экстремальных нагрузках, а также прочность и высокую ударную вязкость рыхлительного устройства, при этом, гидроцилиндры рыхлительного устройства обеспечивают необходимый запас прочности, без необходимости увеличения их размеров, что позволяет эффективно использовать распределенную скорость и мощность, и, таким образом, врезание адаптера с быстросменной коронкой в мерзлый грунт осуществляется под действием усилия в гидроцилиндрах машины и веса многофункциональной рукояти, который можно регулировать посредством догрузки/выгрузки сыпучего наполнителя, через окно с герметичной крышкой, что гарантирует рыхлительному устройству надежное сопротивление трещинам и продлевает срок его эксплуатации. Объем производства работ при использовании рыхлительного устройства в 1,5 раза больше, чем работой бульдозером, глубина разрыхления составляет более 2 м, в то время, как бульдозером - от 0,4 до 1,5 м, при этом маневренность базовой машины с рыхлительным устройством, являющимся специальным рабочим оборудованием, особенно на малых площадях, лучше, чем бульдозеров.

Таким образом, в конструкции заявленного изобретения реализованы более совершенные технические решения, позволяющие обеспечить расширение арсенала технических средств, повышение прочности, износостойкости и работоспособности при работе на мерзлых грунтах, высокой ремонтопригодности, а также простоты и надежности эксплуатации как самого рыхлительного устройства, так и экскаватора в целом.

Заявленное изобретение состоит из стандартных для этой области техники материалов и элементов, взаимосвязанных определенным образом, и может быть использовано в промышленности, ввиду чего изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Следует понимать, что после рассмотрения специалистом приведенного описания с примером осуществления предлагаемого изобретения, для него станут очевидными другие изменения, модификации и варианты реализации изобретения. Таким образом, все подобные изменения, модификации и варианты реализации, а также другие области применения, не имеющие расхождений с сущностью настоящего изобретения, следует считать защищенными настоящим изобретением в объеме прилагаемой формулы.

Изобретение относится к многофункционального рабочему оборудованию для экскаваторов, предназначенному для разрушения, корчевания, рыхления скальных, мерзлых и других грунтов в суровых условиях эксплуатации, и применяется в основном при производстве земляных работ, а также в дорожно-строительном производстве и в горнодобывающей промышленности. Технический результат – расширение арсенала технических средств, повышение прочности, износостойкости и работоспособности при работе на мерзлых грунтах, высокая ремонтопригодность и надежность эксплуатации. Рыхлительное устройство для экскаватора состоит из стрелы коробчатой конструкции и многофункциональной рукояти, приводимой в действие гидроцилиндром рукояти или экскаватора. При этом многофункциональная рукоять состоит из верхней коробчатой части с приварными усиливающими пластинами, содержащей сыпучий наполнитель, загружаемый в нее через окно с герметичной крышкой, и нижней части когтевидной формы с приварным адаптером, оборудованным быстросменной коронкой. Причем поверхность нижней части когтевидной формы выполнена многослойной за счет фиксации со всех её сторон защитных износостойких пластин и футеровочных элементов, на каждой из боковых поверхностей стрелы в месте её присоединения к стреловым гидроцилиндрам экскаватора установлен палец с зафиксированным к нему усиливающим кронштейном в виде изогнутых ребер жесткости, другая сторона которого приварена к боковой поверхности стрелы, и фиксация стрелы и многофункциональной рукояти выполнена посредством плавающего пальца, позволяющего предотвратить закусывание стрелы и многофункциональной рукояти при работе на больших нагрузках, установленного в запрессованные втулки и фиксируемого с обеих сторон посредством крышек и крепежных элементов, или посредством пальца, используемого в соединении стрела - рукоять экскаватора, с фиксацией его крышкой и ригелем под палец. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Рыхлительное устройство для экскаватора, состоящее из стрелы коробчатой конструкции и многофункциональной рукояти, приводимой в действие гидроцилиндром рукояти или экскаватора, при этом многофункциональная рукоять состоит из верхней коробчатой части с приварными усиливающими пластинами, содержащей сыпучий наполнитель, загружаемый в нее через окно с герметичной крышкой, и нижней части когтевидной формы с приварным адаптером, оборудованным быстросменной коронкой, причем поверхность нижней части когтевидной формы выполнена многослойной за счет фиксации со всех её сторон защитных износостойких пластин и футеровочных элементов, на каждой из боковых поверхностей стрелы в месте её присоединения к стреловым гидроцилиндрам экскаватора установлен палец с зафиксированным к нему усиливающим кронштейном в виде изогнутых ребер жесткости, другая сторона которого приварена к боковой поверхности стрелы, и фиксация стрелы и многофункциональной рукояти выполнена посредством плавающего пальца, позволяющего предотвратить закусывание стрелы и многофункциональной рукояти при работе на больших нагрузках, установленного в запрессованные втулки и фиксируемого с обеих сторон посредством крышек и крепежных элементов, или посредством пальца, используемого в соединении стрела - рукоять экскаватора с фиксацией его крышкой и ригелем под палец.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что гидроцилиндр рукояти или экскаватора зафиксирован на стреле и многофункциональной рукояти.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что стрела выполнена длиной от 4500 мм до 6500 мм.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что износостойкие пластины выполнены из листовой стали S690 (НВ450) толщиной от 10 мм до 50 мм.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что футеровочные элементы выполнены из листовой стали S690 (НВ450) в форме кнопок ∅40÷60 мм и Г-образных элементов, высота которых составляет 80÷240 мм, а ширина 65÷200 мм.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что усиливающий кронштейн содержит платики, ригель, косынки, балки и проушину, соединенные между собой посредством сварки, фиксируется ригелем к пальцу на боковой поверхности стрелы.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что в качестве сыпучего наполнителя используется гранулированный оксид железа размерами фракций 0,2÷1,0 мм или в виде дроби стальной литой номером 0,5-3,2.