Шнековый рабочий орган машины непрерывного действия Советский патент 1990 года по МПК E02F5/04 

Фиг,

/

Изобретение относится к юрной, строительной и землеройной технике, в частности к рабочим органам землеройных .машин непрерывного действия для подрезки уступов при гидромеханизированной разработке грунта.

Цель изобретения - снижение энергоемкости процесса резания и повышение надежности работы.

На фиг. 1 изображен рабочий орган общий вид; на фиг. 2 - то же, разверка по конической йоверхности; на фиг. 3 - процесс подрезки слоя грунтового уступа предлагаемым рабочим iорганом; на фиг. 4 - шнек предлагаемого рабочего органа.

Рабочий орган включает вал 1 переменного сечения, на котором закреплена транспортирующая спиральная лента 2 с постоянным углом подъема о. и размещенными по периферии ее нера- бочей поверхности держателями с боковыми резцами 3. При этом резцы 3 расположены так, что их 1Ьежущие кромки параллельны конической поверхности с углом конусности 2 У , охватываю щей шнек-, образуют непрерывную ступенчатую линию резания, т.е. конец режущей кромки предьщущего резца 3 и начало режущей кромки последующего находятся на одном радиусе в плоскости, перпендикулярной продольной оси ОХ рабочего органа.

Кроме того, режущие кромки боковых резцов 3 консольно нависают впереди (по ходу вращения) транспортирующей поверхности спирали 2. Один конец рабочего органа снабжен фланцем 4, а на втором консольном конце размещены торцовые резцы 5.

Диаметры вала 1 и спирали 2 увели- чйваются по направлению от консольного, конца, а отношение их размеров, измеренных на концах рабочего органа, равны, т.е. конические поверхности, описывающие шнек и ступенчатый вал 1, имеют общие верпшну О и ось вращения ОХ. Вал 1 вьшолнен ступенчатым, что упрощает его изготовление. Каждая ступень вьтолнена из отрезков труб постоянного диаметра, длина которых равна соответствующему шагу спирали, что также упрощает изготовление рабочего органа при закреплении на валу 1 спирали 2, имекяцей, в связи с постоянным углом подъема ci и конусностью 2у , переменный ыаг, увеличива

с

IQ

J5

20 5 зо

др

35

ющийся в направлении от КОНСОЛЬЕЮГО конца.

Угол наклона конусности У принят равным углу наклона продольной оси рабочего органа, закрепленного на землеройной машине, в нижнем его рабочем положении относительно почвы забоя.

Спираль 2 в пространстве формируется вращением образующей вокруг оси ОХ с одновременным перемещением точки Oj( вдоль этой оси. Таким образом, пространственная конфигурация спирали 2 определяется расстоянием р от вершины конической поверхности О до текущей точки периферии спирали М и углом поворота |3 образующей относительно нулевого начального положения на консольном конце, шнека соответствующего точке А (фиг. 4). При этом р определяется из вьфаже- ния.

р ).

где г - радиус спирали на консольном конце шнека.

Это выражение получено из условия

.г п

5

постоянства угла подъема спирали txl (фиг. 2). При перемещении точки М из положения м в положение м ради- р поворачивается на угол dLP и получает приращение dp. Можно записать

dp р. tgo(. d(f, Отсюда, проинтегрировав, получим

р ро- ехр (tgo. (Cf -q))), где Ц) (|; + (i-O-lp ;

i - номер витка спирали;

t|)f, - полный угол развертки, рад.

Вьфазим Ц) через радиальный угол поворота (фиг. 4) образующей спирали ОуМ вокруг продольной оси Ov, исходя из того, что угол Срк на развертке соответствует радиальному углу В„ 2 и , отсюда

.p.

Но Cf. ОА 2 г, а ОА ,

sinj

отсюда

Ср„ 27. siny

Таким образом, ( М . sin V тывая это и что при О, имеем П ОА r/sin V , получим оконча - тельное выражение

Учи

ехр (tg о/- sinij-.p )

П --- Г sin у

Принцип работы предложенного рабо чего органа следующий.

Фланцем 4 рабочий орган присоединяется к приводу вращательно-посту- пательного движения. Затем он приводится во вращение и, совершая перемещение вдоль своей продольной оси, ка бур, внедряется в уступ. При этом торцовое 5 и частично боковые 3 резц рыхлят грунт, а спиральная лента 2, размещенная на валу 1, транспортирует его из скважины. После внедрения .на заданную глубину продольная подача прекращается и рабочему органу сообщается поперечная подача,, при которой боковыми резцами 3 сообщается поперечная подача, при которой боковыми резцами 3 в грунтовом уступе создается врубовая щель трапецеидального сечения. При отрыве подрезанного блока грунта от целика и его оседания верхняя и нижняя плоскости врубовой щели соприкасаются в линии, образуя в сечении незамкнутый треугольник, благодаря чему под действием силы тяжести блок грунта получает вращательное движение вокруг линии соприкосновения, тем самым оконча-. тельно отрывается от целика и разрушается при ударе о почву.

Учи

Режим резания боковых резцов 3 полублскированный, так как каждый предыдущий по ходу вращения резец 3 формирует для последующего одну свободную боковую стенку в грунте, благодаря наклонному положению их режущих кромок с углом наклона У , т.е параллельно образующим конической поверхности, охватывающей спираль 2 шнека..Кроме того, такое положение резцов 3 ведет к работе их в режиме косого резания, что также снижает величину силы резания на резце. Режущие части резцов 3 нависают впереди по ходу вращения транспортирующей поверхности- спирали 2, благодаря чему срезанный ими грунт сразу поступает на эту поверхность, не перемешиваясь между витками шнека, и выносится из врубовой щели.

15

02941

Постоянство угла подъема спирали t, выбранного по условиям достижения оптимальной производительности транспортирования отсутствия метания грунта на коническом шнеке, ведет к непостоянству шага спирали 2, увеличивая его в направлении закрепленного конца рабочего органа, что приводит 10 к увеличиван ьч) объемов секций шнека между соседними витками спирали 2. в .том же направлении, что и увеличение объема транспортирования из врубовой щели срезанного грунта.

Нагрузки, возникающие в процессе работы рабочего органа,(крутящий и изгибающий моменты) передаются на основной силовой элемент конструкции,

которым является вал 1, причем величина их увеличивается в направлении закрепленного конца. Переменное сечение вала 1 снижает разнрвду в напряжениях, возникающих в его материале в разных сечениях, т.е. делает, вал 1 равнопрочнымоВьшолнение его из отрезков труб длинами, равными соответствующим шагам спирали 2, упрощает изготовление шнека,- так как соединение спирали 2 и вала 1 может вьтол- няться по секциям, имеющим небольшие габариты и вес о

В связи с увеличивающимся объемом транспортируемого из врубовой щели срезанного грунта для пропорционального увеличения объемов секций шнека между соседними витками приняты равными отношения диаметров спирали 2. и вала 1, измеренные на концах рабочего органа. В геометрическом смысле это выражается тем, что конические поверхности, описьшающие вал 1 и спиг; |аль 2, имеют общую вершину О и ось вращения ОХ.

При подрезке грунтового уступа в его основании рабочий орган сохраняет плоскостность почвы забоя, так как его угол наклона конусности У в этом слуае равен углу наклона продольной оси (фиг. 3). ,

ормула изобретения

Ынековый рабочий орган машнны не- прерьшного Действия, включающий закрепленную на консольном валу непрерывную спиральную ленту постоянного угла подъема с рабочей и нерабочей поверхности, держатели с боковыми резцами, закрепленные на нерабочей поверхности, и образующие непрерывную линию резания, отличающий- с я тем, что, с целью снижения энергоемкости процесса резания и повышения надежности работы, вал выполнен ступенчатым, при этом диаметр спиральной ленты и вала выполнены увеличивающимися в направлении от консольного конца, а режущие кромки боковых резцов парал-пельны образующим конической поверхности проведенным через веришны витков спиральной ленты, причем длина ступеней вала равна соответствующему шагу спирали, а отношение диаметров вала и спирали на концевых участках рабочего органа равны.

Изобретение относится к горной, строительной и землеройной технике, в частности к рабочим органам землеройных машин. Цель - снижение энергоемкости процесса резания и повышение надежности работы. Шнековый рабочий орган включает закрепленную на консольном ступенчатом валу 1 непрерывную спиральную ленту (СЛ) 2 с постоянным углом подъема, с рабочей и нерабочей поверхностями. На периферии последней размещены держатели с боковыми резцами (Р) 3. Диаметр СЛ 2 и вала 1 выполнены увеличивающимися в направлении от консольного конца. Длина ступеней вала 1 равна соответствующему шагу СЛ 2, а отношение диаметров вала 1 и СЛ 2 на концевых участках рабочего органа равны. Режущие кромки боковых Р 3 параллельны образующим конической поверхности, проведенным через вершины витков СЛ 2. Торцовые Р 5 и частично боковые Р 3 рыхлят грунт, а СЛ 2 транспортирует его. Режущие части Р 3 нависают впереди по ходу вращения транспортирующей поверхности СЛ 2, благодаря чему срезанный ими грунт сразу поступает на транспортирующую поверхность СЛ 2, не перемешиваясь между витками шнека. 4 ил.

1 1

Фиг. I

иг.З

J

9аг.1