ПРОСЕИВАЮЩИЙ КОВШ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2025 года по МПК E02F3/40 

Область техники

Заявленная группа изобретений относится к землеройному рабочему оборудованию и предназначена для просеивания талых, мерзлых грунтов и других материалов, а также дробления твердых включений.

Уровень техники

Известен просеивающий, дробильный или перемешивающий ковш (Патент RU 2519141 C1, 10.06.2014, МПК: E02F 3/40). Устройство содержит донную пластину, боковые стенки и рабочие барабаны, которые расположены в задней части ковша, которые выполнены с возможностью вращения вокруг своих осей и которые при вращении просеивают, дробят или перемешивают материал в ковше и одновременно подают просеянный, раздробленный или перемешанный материал из ковша между рабочими барабанами или через них. Между фланцами рабочих барабанов могут быть закреплены различные типы дробящих зубьев, которые не показаны. К задней части боковых стенок присоединены кожухи механического привода и подшипников рабочих барабанов. Кожухи отделены от внутренней части ковша рамными пластинами, к которым могут быть присоединены корпуса подшипников рабочих барабанов. Рабочие барабаны имеют торцевые фланцы, расположенные со стороны рамной пластины, противоположной корпусу подшипников, непосредственно примыкающему к рамной пластине. Торцевые фланцы вращаются вместе с каждым рабочим барабаном, т.е. они присоединены к валу рабочего барабана. На внутренней стороне рамной пластины и/или внутренней стенки закреплен грязезащитный элемент, который проходит вблизи торцевых фланцев, таким образом, что, по меньшей мере, часть каждого торцевого фланца расположена между рамной пластиной и грязезащитным элементом. Грязезащитный элемент направляет обрабатываемый материал мимо зазора между торцевым фланцем и рамной пластиной. Грязезащитный элемент совместно используется с торцевыми фланцами рабочих барабанов и предотвращает прямое давление материала, действующее в зазоре между рамой и валом, а также образует совместно с торцевым фланцем лабиринтную конфигурацию. Таким образом, участок, который необходимо изолировать, подвергается только воздействию пыли. Эффект достигается за счет использования отдельного грязезащитного элемента, выполненного из износостойкой стали.

Еще одним известным техническим решением является дробильный ковш (Патент RU 2526662 C1, 27.08.2014, МПК: E02F 3/40), отличающийся повышенной усталостной прочностью. Дробильный ковш выполнен в виде ковша экскаватора или ковшового погрузчика и содержит донную плиту, боковые стенки и рабочие вальцы, которые установлены в задней части ковша с возможностью вращения на своей оси, при котором происходит дробление материала в ковше и одновременная подача раздробленного материала из ковша между рабочими вальцами или через них, а также содержащий кожухи для механического привода и подшипниковых опор рабочих вальцов, ограниченные каркасными панелями, выполненными с возможностью прикрепления обойм подшипников рабочих вальцов, каждый из которых содержит, по меньшей мере, один дробильный рабочий орган, который является сплошным элементом, присоединенным к рабочему вальцу с помощью сварного шва, проходящего по существу по всей длине вальца.

Вышеупомянутые аналоги обладают следующими недостатками: форма корпуса ковша не позволяет эффективно набирать грунт в ковш, не обеспечивается увеличение площади просеивания и вместимости ковша. Кроме того, выполнение привода роторов с одной стороны, что не позволяет равномерно распределить нагрузку на роторы и увеличивает износ механизмов привода.

В качестве ближайшего аналога выбран дробильный ковш (Патент RU 2812380 C1, 30.01.2024, МПК: E02F 3/40). Технический результат технического решения направлен на снижение коэффициента трения на детали, работающие под нагрузкой, а также в улучшении измельчения выбрасываемого материала. Дробильный ковш, с обеих боковых сторон которого установлены боковые укрепляющие пластины, содержит валы-вращатели, на которые установлены фрезы, гидромоторы, соединенные с валами-вращателями через цепи посредством двойных цепных шестерен. В боковых укрепляющих пластинах установлены упорные торцевые втулки, в которые вставлены валы-вращатели с упорными шариковыми механизмами скольжения, установленными в выполненные в валах-вращателях шарообразные торцевые проточки с глубиной, равной 1/3 диаметра упорного шара механизма скольжения. Валы-вращатели выполнены с фрезами, снабженными зубьями, а в задней части ковша выполнено отверстие выброса, в котором установлены заточенные ножи.

Известное изобретение имеет ряд существенных недостатков. Устройство не позволяет обеспечить равномерную нагрузку на валы, так как привод ведомого вала осуществляется только с одной стороны. Кроме того, устройство ввиду малой геометрической вместимости конструкции обладает низкой производительностью, а в зазоре между вращающимся валом и корпусом имеет место повышенный износ элементов корпуса ковша.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является устранение недостатков аналога.

Данная задача решается за счет достижения заявляемым изобретением технического результата, заключающегося в повышении эксплуатационных характеристик устройства, а именно: сокращении времени рабочего цикла, повышении эксплуатационной производительности и надежности конструкции.

Повышение эксплуатационных характеристик обеспечивается за счет применения рациональных значений длины и угла наклона днища, угла наклона задней стенки корпуса, что позволяет набирать грунт и другие материалы в ковш при минимальном перемещении ковша, увеличить геометрическую вместимость ковша и площадь просеивания, а также снизить энергоемкость процесса наполнения ковша грунтом.

Кроме того, осуществление двустороннего привода ведомых роторов за счет использования в качестве механизма привода двух гидромоторов с набором звездочек, цепей, дает возможность обеспечить равномерную нагрузку на роторы и элементы привода, что повышает надежность просеивающего ковша.

Указанный технический результат по первому варианту исполнения достигается тем, что в просеивающем ковше, содержащем корпус с укрепляющими боковыми пластинами, задней стекой и днищем, роторы с дисками, гидромоторы, установленные по обеим сторонам корпуса и соединенные с роторами посредством механизма цепного привода,

- угол наклона днища относительно радиуса окружности, проведенного из точки крепления ковша к режущей кромке днища, составляет 55°<α<65°, причем длина днища ограничена точками его пересечения с линией этой окружности,

- задняя стенка корпуса выполнена под углом 90°<β<120° относительно днища,

- механизм цепного привода включает ведущие звездочки, установленные на гидромоторах, ведомые звездочки, установленные на валах роторов, при этом приводные цепи соединяют ведущие и ведомые звездочки последовательно от гидромотора к первому ротору и далее от ротора к ротору.

Технический результат по второму варианту исполнения достигается тем, что в просеивающем ковше, содержащем корпус с укрепляющими боковыми пластинами, задней стенкой и днищем, роторы с дисками, гидромоторы, установленные по обеим сторонам корпуса и соединенные с роторами посредством механизма цепного привода,

- угол наклона днища относительно радиуса окружности, проведенного из точки крепления ковша к режущей кромке днища, составляет 55°<α<65°, причем длина днища ограничена точками его пересечения с линией этой окружности,

- задняя стенка корпуса выполнена под углом 90°<β<120° относительно днища,

- механизм цепного привода включает ведущие звездочки, установленные на гидромоторах, ведомые звездочки, установленные на валах роторов, при этом приводные цепи соединяют ведущие и ведомые звездочки последовательно от гидромотора к первому ротору и далее от ротора к ротору,

- при этом каждый ротор содержит механизм привода, включающий вал ротора, который вставлен в корпус подшипника, являющегося частью корпуса ковша, в корпус подшипника вставлен надетый на вал подшипник, зафиксированный дистанционными кольцами и дистанционной втулкой, и закрыт крышкой подшипника, дистанционная втулка прижата основанием надетой на вал фрикционной муфты, на которую надета ведомая звездочка, располагающаяся между двумя фрикционными дисками и зафиксированная установленными по очереди: крышкой, пружинной шайбой, стопорной шайбой и гайкой, при этом основание фрикционной муфты в сборке зафиксировано на валу ротора своими стопорной шайбой и гайкой, причем каждый ротор выполнен с возможностью стяжки после установки его в ковш с валом ротора при помощи болта.

Повышение эксплуатационных характеристик обеспечивается за счет применения рациональных значений длины и угла наклона днища, угла наклона задней стенки корпуса, что позволяет набирать грунт и другие материалы в ковш при минимальном перемещении ковша, увеличить геометрическую вместимость ковша и площадь просеивания, а также снизить энергоемкость процесса наполнения ковша грунтом.

Кроме того, осуществление двустороннего привода ведомых роторов за счет использования в качестве механизма привода двух гидромоторов с набором звездочек, цепей и других элементов дает возможность обеспечить равномерную нагрузку на роторы и элементы привода, что повышает надежность просеивающего ковша.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлен вид спереди просеивающего ковша, на фиг.2 - вид сбоку, на фиг.3 - вид сверху, на фиг.4 - вид сзади, на фиг. 5 - механизм привода роторов просеивающего ковша, на фиг. 6 - угол наклона задней стенки, на фиг.7 - расположение фрикционной муфты.

Указанные чертежи поясняются следующими позициями: 1 - корпус ковша, 2 - пластины укрепляющие, 3 - нож режущий, 4 - гребень верхний, 5 - гребень нижний, 6 - роторы с дисками, 7 - крышки коробки привода, 8 - переходная пластина, 9 - крышки ниши гидромоторов, 10 - ведущие звездочки гидромоторов, 11 - приводные цепи, 12 - оси роторов, 13 - ведомые звездочки, 14 - задняя стенка корпуса ковша, 15 - днище корпуса, 16 - окружность, описываемая режущей кромкой днища относительно точки крепления ковша, 17 - верхняя крышка корпуса, 18 - вал ротора, 19 - корпус подшипника, 20 - подшипник, 21 - дистанционная втулка, 22 - дистанционные кольца, 23 - крышка подшипника, 24 - фрикционная муфта, 25 - фрикционные диски, 26 - крышка, 27 - пружинная шайба, 28 - стопорная шайба, 29 - гайка, 30 - стопорная шайба, 31 - гайка, 32 - болт для стягивания ротора с валом.

Осуществление изобретения

Просеивающий ковш содержит корпус 1 с укрепляющими боковыми пластинами 2, режущий нож 3, гребень верхний 4, гребень нижний 5, роторы 6 с дисками, которые установлены в задней части корпуса 1 с возможностью вращения сонаправленно. По обеим сторонам корпуса 1 установлены гидромоторы. Каждый гидромотор соединен с ведущей звездочкой 10, которая при помощи цепной передачи вращает ведомую звездочку 13 и соответствующий ей ротор 6. Задняя стенка 14 корпуса 1 выполнена под углом 90°<β<120° относительно днища. Угол β наклона задней стенки 14 (угол между задней стенкой 14 и днищем 15) обеспечивает максимальную вместимость ковша при наибольшей площади просеивания. Угол α наклона днища 15 относительно радиуса окружности, проведенного из точки О крепления ковша к режущей кромке днища (точка А), составляет 55°<α<65°, причем длина днища 15 ограничена точками А и Б пересечения днища с линией этой окружности (фиг. 6). Угол α наклона днища обеспечивает рациональное значение угла резания 25-35° (Дорожные машины. Часть 1. Машины для земляных работ: учебник / Т.В. Алексеева [и др.]. - М.: Машиностроение, 1972. – 504 c.), что позволяет эффективно выполнять копание грунта с минимальной энергоемкостью.

Во втором варианте механизм привода роторов 6 снабжен фрикционной муфтой 24, зафиксированной на валу 18 ротора 6 стопорной шайбой 28 и гайкой 29, сопряженной с дистанционной втулкой 21, фиксирующей подшипник 20.

Порядок сборки механизма привода ротора 6 с фрикционной муфтой 24 следующий. Вал 18 вставляется в корпус подшипника 19, являющийся частью корпуса 1 ковша. На вал 18 надевается подшипник 20, который фиксируется дистанционной втулкой 21, дистанционными кольцами 22 и закрывается крышкой подшипника 23. Далее на вал 18 надевается фрикционная муфта 24, ведомая звездочка 13, располагающаяся между двумя фрикционными дисками 25. Узел муфты фиксируется крышкой 26, пружинной шайбой 27, стопорной шайбой 28 и гайкой 29. Затем сама муфта фиксируется на валу 18 при помощи стопорной шайбы 30 и гайки 31. Ротор 6 после установки его в ковш стягивается с валом 18 при помощи болта 32.

Работа просеивающего ковша

Процесс копания грунта ковшом одноковшового экскаватора может выполняться движением стрелы, рукояти или ковша отдельно, или совмещением движений этих элементов.

Гидромоторы, установленные по обеим сторонам корпуса, вращают прикрепленные к их осям ведущие звездочки 10. Через цепь 11 крутящий момент передается ведомой звездочке 13, соединенной с валом 18 ротора. Далее крутящий момент передается от каждой ведомой звездочки 13 до последующей при помощи цепей 11. Таким образом, крутящий момент от гидромоторов передается последовательно от ротора к ротору через отдельную цепную передачу с двух сторон, что позволяет равномерно распределить нагрузки и крутящий момент между роторами и механизмами их привода и тем самым повысить надежность ковша.

Заявленное изобретение обеспечивает минимальные габаритные размеры ковша при максимальной его вместимости и площади просеивания, что позволяет снизить металлоемкость и обеспечивает копание грунта по различным траекториям, в том числе при минимальном перемещении ковша, что, в свою очередь, сокращает время рабочего цикла и повышает эксплуатационную производительность, а рациональное значение угла резания позволяет снизить энергоемкость процесса копания грунта.

Предлагаемое устройство обеспечивает высокую производительность процесса просеивания грунта и других материалов, высокий ресурс элементов корпуса ковша и равномерную нагрузку на роторы и механизмы их привода.

Группа изобретений относится к землеройному рабочему оборудованию и предназначена для просеивания талых, мерзлых грунтов и других материалов, а также дробления твердых включений. Гидромоторы установлены по обеим сторонам корпуса ковша и соединены с роторами посредством механизма цепного привода, который включает ведущие звездочки, установленные на гидромоторах, ведомые звездочки, установленные на роторах, и приводные цепи соединяют ведущие и ведомые звездочки последовательно от гидромотора к первому ротору и далее от ротора к ротору. Угол наклона днища корпуса относительно радиуса окружности, проведенного из точки крепления ковша к режущей кромке днища, составляет 55°<α<65°, а длина днища ограничена точками его пересечения с линией этой окружности. Задняя стенка корпуса выполнена под углом 90°<β<120° относительно днища. В соответствии со вторым вариантом выполнения механизм привода роторов снабжен фрикционной муфтой, зафиксированной на валу ротора стопорной шайбой и гайкой, сопряженной с дистанционной втулкой, фиксирующей подшипник, установленный на валу. Технический результат: сокращение времени рабочего цикла, повышение эксплуатационной производительности и надежности конструкции. 2 н.п. ф-лы, 7 ил.

1. Просеивающий ковш, содержащий корпус с укрепляющими боковыми пластинами, задней стенкой и днищем, роторы с дисками, гидромоторы, установленные по обеим сторонам корпуса и соединенные с роторами посредством механизма цепного привода, отличающийся тем, что угол наклона днища относительно радиуса окружности, проведенного из точки крепления ковша к режущей кромке днища, составляет 55°<α<65°, причем длина днища ограничена точками его пересечения с линией этой окружности, задняя стенка корпуса выполнена под углом 90°<β<120° относительно днища, механизм цепного привода включает ведущие звездочки, установленные на гидромоторах, ведомые звездочки, установленные на валах роторов, при этом приводные цепи соединяют ведущие и ведомые звездочки последовательно от гидромотора к первому ротору и далее от ротора к ротору.

2. Просеивающий ковш, содержащий корпус с укрепляющими боковыми пластинами, задней стенкой и днищем, роторы с дисками, гидромоторы, установленные по обеим сторонам корпуса и соединенные с роторами посредством механизмом цепного привода, отличающийся тем, что угол наклона днища относительно радиуса окружности, проведенного из точки крепления ковша к режущей кромке днища, составляет 55°<α<65°, причем длина днища ограничена точками его пересечения с линией этой окружности, задняя стенка корпуса выполнена под углом 90°<β<120° относительно днища, механизм цепного привода включает ведущие звездочки, установленные на гидромоторах, ведомые звездочки, установленные на валах роторов, при этом приводные цепи соединяют ведущие и ведомые звездочки последовательно от гидромотора к первому ротору и далее от ротора к ротору, при этом каждый ротор содержит механизм привода, включающий вал ротора, который вставлен в корпус подшипника, являющегося частью корпуса ковша, в корпус подшипника вставлен надетый на вал подшипник, зафиксированный дистанционными кольцами и дистанционной втулкой, и закрыт крышкой подшипника, дистанционная втулка прижата основанием надетой на вал фрикционной муфты, на которую надета ведомая звездочка, располагающаяся между двумя фрикционными дисками и зафиксированная установленными по очереди: крышкой, пружинной шайбой, стопорной шайбой и гайкой, при этом основание фрикционной муфты в сборке зафиксировано на валу ротора своими стопорной шайбой и гайкой, причем каждый ротор выполнен с возможностью стяжки после установки его в ковш с валом ротора при помощи болта.