Способ копания грунта ковшом скрепера и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК E02F3/64 

Изобретение относится к способам копания грунтов землеройными машинами, преимущественно машинами с ковшовым рабочим органом, и может быть использовано при разработке грунтов скреперами. Известен способ копания грунта ковшом скрепера с прямыми ножами с изменением площади вырезаемого грунта за счет постепенного уменьщения глубины копания. Ширина копания в процессе набора грунта не изменяется р J. Существенным недостатком этого способа копания грунта является значительное уменьшение объема набираемого грунта по сравнению с возможным поскольку в конечной стадии заполнения глубина копания становится меньш оптимальной. Наиболее близким к предлагаемому является способ копания грунта ковшом скрепера с регулированием плоцади вырезаемого грунта за счет дискрет ного изменения ширины копания. При этом ковш.скрепера включает боковые и заднюю стенки, переднюю заслонку, днище, нож из жестко закреплен1 ой средней части и подвижных боковых частей и привод продольного перемещения последних. В соответствии с этим способом, в начальной стадии заполнения ковша, копание ведется всей его шириной, а рост сопротивлений на рабочем органе компенсируется только за счет постепенного уменьшения глубины копания. Для того, чтобы не допустить прекращения поступления грунта в ковш вследствие уменьшения глубины копания, в нужный момент осуществляется дискретное уменьшение ширины ковша. Переход к уменьшенной ширине копания сопровождается резким снижением сопротивления копанию. Для загрузки тягача на полную мощность после дискретного перехода к уменьшенной ширине копания требуется вновь увеличить глубину копания. Причем она в этом случае значительно прево.сходит оптимальную. Дальнейшее поддержание тягового баланса скрепера производится опять за счет постепенного уменьшения глубины копания f2. Способ копания грунта ковшом скре пера с дискретным регулированием ширины копания имеет следующий существенный недостаток. При его использовании изменение площади вырезаемого грунта осуществляется подавляющую часть времени заполнения ковша за счет уменьшения глубины копания как при работе полной, так и уменьшенной шириной копания. Дискретный переход к уменьшенной ширине копания дает возможность на некоторое время увеличить глубину копания, но не позволяет поддерживать ее постоянной и равной оптимальной величине, соответствующей максимальной эффективности процесса заполнения. Кроме того, :высокая динамика протекания переходного процесса затрудняет правильное управление заглублением ковша скрепе ра со стороны оператора. Цель изобретения - повышение производительности скрепера за счет уве личения объема набираемого в ковш грунта, сокращение пути и времени ко пания, а также расширение области эф фективного использования скрепера на грунтах различной прочности. Указанная цель достигается тем, что уменьшение длины ножа производят плавно при постоянной глубине резания. В устройстве, осуществляющем способ, боковые части ножа смонтированы на днище с возможностью поперечного возвратно-поступательного перемещени и имеют вертикальные подрезные ножи. Боковые части ножа могут быть смо тированы на днище посредством попере ных направляющих. На фиг. 1 - 3 изображена схема ко пания грунта скрепером в различных фазах; на фиг. - ковш скрепера, общий вид; на фиг. 5 - вид А на фиг. на фиг. 6 - сечение Б-Б на фиг.5; на фиг. 7 - сечение В-В на фиг.5; на фиг. 8 - вид Г на фиг. , Ковш скрепера включает в себя переднюю заслонку 1, заднюю стенку 2, боковые стенки 3 и днище k с ножом. .Нож состоит из средней неподвижной части 5 и двух боковых подвижных час тей 6, привод которых осуществляется гидроцилиндром 7, расположенным за неподвижной частью ножа 5. Неподвижная часть ножа 5 соединена с днищем посредством бруса 8, Подвижная боковая часть ножа 6 имеет вертикальный подрезающий нож 9, подвижную опору в виде листа 10 с двумя призматическими брусами 11, которые могут свободно перемещаться в горизонтальном направлении в специальных пазах 12 бруса 13. Боковые части ножа 6 связаны с опорой 10 при помощи ребер 14. По подвижных опор 10 имеются проушины 15, в которых пальцами 1б закреплены штоки 17 гидроцилиндра 7. Трубопроводы 18 и 19 гидроцилиндра 7 подключаются к гидросистеме скрепера. Брусы 8 и 13 расположены так, что выполненные в них пазы 12 образуют систему параллельных направляющих по всей ширине ковша и по ним могут перемещаться опоры 11 подвижных боковых частей ножей 6. Расположение гидроцилиндра 7 за основным ножом 5 исключает возможность кон,такта привода ножевой системы с разрабатываемым грунтом. Ножевая система работает следующим образом. При копании полной шириной ковша штоки 17 гидроцилиндра 7 полностью выдвинуты. Нагрузка от сил копания воспринимается неподвижной средней частью ножа 5 и подвижными боковыми частями ножа 6 и передается через опоры 11 на днище и боковые стенки 3. Для уменьшения ширины копания в трубопровод 18 подается под давлением жидкость, трубопровод 19 соединяется со сливным баком гидросистемы. В результате этого штоки 17 постепенно втягиваются внутрь гидроцилиндра 7 и сообщают горизонтальное боковое усилие через пальцы 16 и проушины 15 опорам 10 и 11 подвижных боковых частей ножа. Опоры 11 начинают скользить в направляющих 12. Часть длины боковых подвижных частей ножа 6 занимает место за неподвижной частью ножа 5 и исключается из процесса копания. В конце копания подвижные боковые части ножа 6 полностью находятся за непод-. вижной средней частью ножа 5 и не участвуют в работе. Копание ведется только неподвижной средней частью ножа 5, длина которой, значительно меньше ширины ковша. Таким образом достигается непрерывное уменьшение ширины копания при сохранении постоянной оптимальной глубины копания. Вертикальные подрезающие ножи 9 способствуют формированию потока грунта и предотвращают его просыпание по сторонам. Для перехода от уменьшенной к полной ширине копания в трубопровод 19 подается под давлением жидкость, а трубопровод 18 соединяется со сливным баком. Штоки 17 вытягиваются из гидроцилиндра 7 и подвижные боковые части ножа 6 выходят из-за неподвижной центральной части ножа 5. Применяя такой способ поддержания сопротивлений на рабочем органе на одном уровне, можно процесс копания производить на постоянной оптимальной глубине. Причем для сохра нения постоянной глубины копания не требуется дополнительная сила тяги, так как непрерывное увеличение сопротивления копанию по мерю набора грунта в ковш, компенсируется соответствующим непрерывным уменьшением ширины копания. Работа скрепера на постоянной оптимальной глубине в течение всего периода набора грунта снижает динамические нагрузки на машину, дает возможность быстрее или в большем объеме заполнить ковш грунтом при минимальных энергетических затратах. Предлагаемый способ поясняется схемой набора грунта в ковш скрепера По этой схеме изменение ширины копания осуществляется за счет различной длины ножевой системы скрепера. Ноже вая система состоит из трех частей, (средней неподвижной и двух боковых подвижных, которые могут заходить за среднюю часть ножа),Привод подвижных частей ножа может осуществляться, на пример, при помощи гидроцилиндров. Набор грунта начинается при полностью выдвинутых боковых частях ножа. В этом случае шири-на копания сов падает с шириной ковша, а глубина ко пания определяется силой тяги, приложенной к ковшу, и сопротивлением грунта резанию. Таким образом, начало копания в предлагаемом способе аналогично процессу, происходящему в обычных скреперах. С увеличением объема поступающего в ковш Грунта сопротивления на рабочем органе возрастают, а сила тяги ограничена сцепным весом тягач или максимальным крутящим моментом двигателя. Наступает момент, когда сила тяги оказывается меньше сопротивления копанию. Для продолжения процесса набора грунта осуществляется изменение площади вырезаемой стружки за счет плавного уменьшения ширины копания. Изменение ширины достигается постепенным движением боковых частей ножа внутрь средней. Таким образом, нагрузка на скрепер поддерживается равной силе тяги тягача и копание на оптимальной глубине. В конце заполнения, когда сопротивление копанию достигается максимальной величины, копание ведется при минимально возможной ширине, определяемой конструкцией ножевой системы. Использование предлагаемого способа копания грунта скрепером и устройства для -его осуществления обеспечивает по сравнению с известными увеличение объема набираемого грунта в ковш или сокращение пути и времени копания; уменьшение динамических нагру-зок на машину и улучшение управляемости процессом копания; расширение области эффективного использования скрепера, так как появляется возможность работать с различной шириной копания в зависимости от прочности грунтов. Формула изобретения 1.Способ копания грунта ковшом скрепера, включающий резание грунта ножом ковша и уменьшение длины ножа в процессе резания, отличающийся тем,что, с целью повышения производительности, уменьшение длины ножа производят плавно при постоянной глубине резания. 2.Устройство для осуществления способа по П.1, включающее боковые и заднюю стенки, переднюю заслонку, днище, нож из жестко закрепленной средней части и подвижных боковых частей и привод перемещения последних, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности, боковые части ножа смонтированы на днище с возможностью поперечного возвратно-поступательного перемещения. 3.Устройство по п.2, отличающееся тем, что боковые части ножа имедат вертикальные подрезные ножи. 79 . Устройство по пп. 2 и 3, о т личающееся тем, что боковые части ножа смонтированы на днище посредством поперечных направляющих. Источники информации, принятые во внимание при .экспертизе 39661 1.Домбровский Н.Г, и Гальперин М.И. Землеройно-транспортные машины. М.,19б5, с. 52. 2.Авторское свидетельство СССР J № , кл. Е 02 F З/б, 1973 (прототип).

( фиг. 1 Сраг.2 /Xx V /X4V/V х

y vs vxx y/vcv Фиг.З

g 7 (риг.Ц//vc NX/X vvx vфиг.б

ffU9.7 Вид Г

и

п п п

-А

Г9

18

фие.в