рабочее оборудование одноковшового гидравлического экскаватора

Формула изобретения

1. Рабочее оборудование одноковшового гидравлического экскаватора, включающее рукоять, ковш и установленную между ними гидравлически управляемую трехшарнирную вставку, одна из частей которой является полноповоротной, отличающееся тем, что ось шарнира крепления трехшарнирной вставки к рукояти расположена в плоскости перемещения рукояти, а полноповоротная часть расположена между шарнирами крепления рукояти и ковша, при этом привод поворота ковша включает два гидроцилиндра и установленный между ними промежуточный рычаг поворота ковша, с возможностью последовательного силового воздействия на его заднюю стенку, причем первый из гидроцилиндров поворота ковша шарнирно связан с осью поворота ковша, являющейся также осью этого шарнира и с одним плечом промежуточного рычага, опорой которого является полноповоротная часть трехшарнирной вставки, а второе плечо промежуточного рычага шарнирно связано через второй гидроцилиндр поворота ковша с шарниром на задней стенке ковша, а гидроцилиндр поворота трехшарнирной вставки шарнирно связан с рукоятью с возможностью отклонения продольной оси этого гидроцилиндра в плоскости, параллельной плоскости поворота трехшарнирной вставки, и шарнирно с неполноповоротной частью трехшарнирной вставки, с возможностью отклонения ее продольной оси в плоскости поворота трехшарнирной вставки на угол до 90^o в каждую из двух сторон от среднего положения, при котором продольная ось трехшарнирной вставки, являющейся также осью полноповоротной части трехшарнирной вставки, является продолжением оси рукояти, а шток гидроцилиндра поворота трехшарнирной вставки при этом находится в среднем положении по отношению к его корпусу.

2. Рабочее оборудование по п. 1, отличающееся тем, что второй гидроцилиндр поворота ковша выполнен телескопическим.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к землеройным машинам, в частности к одноковшовым гидравлическим экскаваторам. Преимущественной областью использования изобретения является применение одноковшовых гидравлических экскаваторов при выполнении аварийных и аварийно-спасательных работ в составе специальных бригад, а также выполнение земляных работ в стесненных условиях городских строительных площадок при наличии многочисленных разветвленных сетей различных подземных коммуникаций.

Известно рабочее оборудование одноковшового гидравлического экскаватора (а.с. СССР № 1652445, кл. Е 02 F 3/28,1991), в котором имеется рукоять с двухшарнирной вставкой и шарнирно присоединенным к ней двухчелюстным ковшом, гидроцилиндр поворота двухшарнирной вставки, обеспечивающий односторонний поворот вставки с ковшом и гидроцилиндр поворота ковша с защитным кожухом, частично расположенными в полости ковша. Однако такое оборудование обладает офаниченными технологическими возможностями, обусловленными поворотом двухшарнирной вставки с ковшом на 90 только в одну сторону, что в ряде случаев, при выполнении земляных работ, потребует установку экскаватора на новое рабочее место. Также недостатком данного устройства является наличие проушин крепления гидроцилиндра поворота ковша не на задней стенке ковша, а на внутренней поверхности днища, что исключает возможность замены ковша на ковши других типов и объемов. Такая замена возможна только на ковши с аналогичным устройством привода их поворота при копании грунта способом поворота ковша.

Известны устройства по а.с. СССР № 377476, 675142, 848536, 1051166 и патентам США № 2496696, 2847134, 2927706, 3033394, 3135403, 3184867, 3231116, 3289866, 3396860 3700126, 3758941, 3871538, 3896950, 4042131, 4049139, 4274797, 4277899, 4639183, 4906161, 5242258, 5487230, 5607251, 5649377, 5671652, 6126216, 6269561, позволяющие расширить технологические возможности рабочего оборудования одноковшовых гидравлических экскаваторов путем изменения положения режущей кромки ковша при копании грунта. Однако известные устройства обладают ограниченными технологическими возможностями выполнения земляных работ в стесненных условиях городских строительных площадок, где имеются в наличии многочисленные сети подземных коммуникаций.

Наиболее близким к предложенному рабочему оборудованию одноковшового гидравлического экскаватора является коллекция гидравлического оборудования по патенту США № 6370801 US CL. 37/406,16.04.2002 (фиг.11А, 11В, 11С, 11D, 11Е, 11F). Известное устройство из коллекции гидравлического оборудования содержит рукоять, двухчелюстный ковш и установленную между ними с возможностью гидравлического управления трехшарнирную вставку, один из шарниров которой является полноповоротным, а шарнир крепления трехшарнирной вставки к рукояти обеспечивает возможность поворота вставки с ковшом в плоскости перемещения рукояти, а средний шарнир вставки обеспечивает возможность части вставки с полноповоротным шарниром и ковшом перемещаться в плоскости, перпендикулярной той плоскости, в которой перемещается рукоять, а к полноповоротной части полноповоротного шарнира с помощью проушин жестко закреплен двухчелюстный ковш.

Однако подобная конструкция рабочего оборудования одноковшового гидравлического экскаватора, позволяя в широком диапазоне менять в пространстве положение режущей кромки ковша, тем не менее дает возможность осуществлять копание грунта поворотом ковша (да и поворотом рукояти) только при определенных положениях режущей кромки ковша, а именно только тогда возможно эффективное копание и заполнение ковша, когда режущая кромка ковша и ось шарнира поворота ковша параллельны, т.е. лежат в одной плоскости. Данная конструкция позволяет реализовать в полной мере свои широкие технологические возможности только тогда, когда двухчелюстный ковш используется как захват, но захват, хотя и очень полезная функция ковша, но все же не основная.

Таким образом, недостатком известного рабочего оборудования является ограниченность технологических возможностей при копании грунта ковшом. Также недостатком данного рабочего оборудования является его низкая надежность, обусловленная тем, что при копании грунта способом поворота ковша, а именно этот способ является более рациональным и, следовательно, более предпочтительным, чем способ копания поворотом рукояти, усилие резание грунта на режущую кромку ковша передается от гидроцилиндра привода, расположенного на рукояти, через два шарнира, в том числе - средний шарнир, который обеспечивает поворот части вставки с ковшом в плоскости, перпендикулярной той плоскости, в которой перемещается сам ковш и полноповоротный шарнир. Эти два шарнира непосредственного участия в процессе копания не принимают, но усилия, возникающие при этом, воспринимают и передают полностью, что не может не сказаться отрицательно на их надежности, а в целом и на всем устройстве.

Задача изобретения - расширение технологических возможностей рабочего оборудования одноковшового гидравлического экскаватора при копании фунта способом поворота ковша с одновременным повышением надежности рабочего оборудования.

Технический результат - повышение эксплуатационных качеств, выражающихся в возможности осуществлять копание грунта способом поворота ковша при любом положении в пространстве режущей кромки ковша и одновременном увеличении ресурса работоспособности рабочего оборудования, т.е. повышения его надежности.

Это достигается тем, что в рабочем оборудовании одноковшового гидравлического экскаватора, содержащем рукоять, двухчелюстный ковш и установленную между ними с возможностью гидравлического управления трехшарнирную вставку, один из шарниров которой является полноповоротным, а шарнир крепления трехшарнирной вставки к рукояти обеспечивает возможность поворота вставки с ковшом в плоскости перемещения рукояти, а средний шарнир вставки обеспечивает возможность части вставки с полноповоротным шарниром и ковшом перемещаться в плоскости, перпендикулярной той плоскости, в которой перемещается рукоять, а к полноповоротной части полноповоротного шарнира с помощью проушин жестко закреплен двухчелюстный ковш - порядок размещения шарниров, расположения их осей и гидравлических приводов, обеспечивающих их подвижность, изменен.

Так, полноповоротный шарнир является средним шарниром по отношению к шарниру крепления вставки к рукояти и шарниру крепления ковша к самой вставке и делит трехшарнирну вставку на две части - неполноповоротную часть и полноповоротную часть. Неполноповоротная часть трехшарнирной вставки кроме шарнира крепления рукояти, обеспечивающего поворот всей вставки с ковшом в плоскости, перпендикулярной той плоскости, в которой перемещается рукоять, имеет также консольный рычаг с цапфой для шарнирной связи с проушиной гидроцилиндра привода поворота всей вставки с ковшом на угол до 90 в обе стороны от среднего положения, при котором продольная ось трехшарнирной вставки, являющейся также продольной осью среднего, полноповоротного шарнира, является также продолжением продольной оси рукояти, а сам гидроцилиндр привода поворота трехшарнирной вставки другой своей проушиной шарнирно связан с рукоятью с возможностью отклонения своей продольной оси в плоскости, параллельной плоскости поворота трехшарнирной вставки.

На неполноповоротной части вставки также размещается гидропривод полноповоротного шарнира, обеспечивающий поворот на 360° в любую сторону полноповоротной части вставки. Полноповоротная часть вставки кроме двух проушин крепления оси шарнира поворота ковша имеет также две консоли жестко связанных с этими проушинами. Между двух консолей размещается привод поворота ковша, состоящий из двух гидроцилиндров, установленных для силового воздействия на заднюю стенку ковша последовательно (тандемом) и связанных между собой промежуточным рычагом, ось поворота которого шарнирно закреплена на двух консолях. Промежуточный рычаг, кроме передачи усилия от одного гидроцилиндра поворота ковша к другому гидроцилиндру поворота ковша, меняет также направление действия этого усилия. Он как бы ломает пополам один необходимый, но достаточно длинный гидроцилиндр, что важно для уменьшения габаритов привода поворота ковша, с одной стороны, и достижения необходимого угла поворота ковша при копании грунта, с другой стороны, в предложенной конструкции рабочего оборудования одноковшового гидравлического экскаватора.

В качестве промежуточного рычага может использоваться как рычаг первого рода, так и рычаг второго рода. Выбор зависит от конкретных параметров рабочего оборудования, типоразмера базовой машины и способа подключения гидроцилиндров поворота ковша к гидравлической системе базовой машины. Первый из гидроцилиндров привода поворота ковша одной своей проушиной шарнирно связан с осью поворота ковша, являющейся также ось этого шарнира, а другой проушиной шарнирно связан с малым плечом промежуточного рычага, а большое плечо промежуточного рычага шарнирно связано с одной из проушин второго гидроцилиндра поворота ковша, а его вторая проушина шарнирно связана с задней стенкой ковша. В качестве второго гидроцилиндра поворота ковша в зависимости от типоразмера базовой машины и параметров рабочего оборудования может быть использован телескопический гидроцилиндр.

Такое техническое решение рабочего оборудования одноковшового гидравлического экскаватора обеспечивает необходимые и достаточные условия для реализации задачи изобретения - расширения технологических возможностей рабочего оборудования экскаватора при копании грунта поворотом ковша. Копание фунта становится возможным при любом положении в пространстве режущей кромки ковша, т.к. при любом положении последней всегда, в одной плоскости с ней лежит и всегда остается параллельной ей ось поворота ковша. Одновременно повышается надежность рабочего оборудования экскаватора, т.к. усилия, необходимые для копания фунта и создаваемые гидроцилиндрами поворота ковша, замыкаются в связях: режущая кромка ковша – днище ковша - задняя стенка ковша - гидроцилиндры привода поворота ковша с промежуточным рычагом поворота ковша - полноповоротная часть трехшарнирной вставки - ось поворота ковша, а шарнир поворота всей трехшарнирной вставки и полноповоротный шарнир дополнительных усилий, возникающих при копании фунта, не воспринимают.

На фиг.1 изображено рабочее оборудование одноковшового гидравлического экскаватора в сборке со штатным ковшом; на фиг.2 - то же, только в качестве сменного ковша установлен двухчелюстный ковш, имеющий в качестве привода подвижной передней челюсти ротационный гидравлический привод (по патенту США № 6370801, фиг.11А - 11F); на фиг.3 изображено то же, только вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.4 изображено то же, что и на фиг.3, только с отклонением продольной оси трехшарнирной вставки с ковшом на 90 от среднего положения в одну из двух возможных сторон; на фиг.5 изображено то же, что и на фиг.4, только с отклонением продольной оси трехшарнирной вставки с ковшом на 90 от среднего положения в противоположную сторону; на фиг.6 изображена трехшарнирная вставка в сборке с приводом поворота ковша в изометрической проекции.

Рабочее оборудование одноковшового гидравлического экскаватора содержит рукоять 1; штатный ковш 2; сменный двухчелюстный ковш 18 (на фиг.2); трехшарнирную вставку 3; неполноповоротную часть 4 трехшарнирной вставки 3; полноповоротную часть 5 трехшарнирной вставки 3; гидропривод 6 полноповоротной части 5 трехшарнирной вставки 3; продольную ось 7 рукояти 1; продольную ось 8 полноповоротной части трехшарнирной вставки 3; ось 9 шарнира крепления трехшарнирной вставки 3 к рукояти 1; ось 10 шарнира крепления штатного ковша 2 или сменного двухчелюстного ковша 18 к трехшарнирной вставке 3, она же ось 10 шарнира крепления одной из проушин первого гидроцилиндра 11 привода поворота штатного ковша 2 или сменного двухчелюстного ковша 18; опора 12 промежуточного рычага 13 привода поворота штатного ковша 2 или сменного двухчелюстного ковша 18; промежуточный рычаг 13 привода поворота штатного ковша 2 или сменного двухчелюстного ковша 18; второй гидроцилиндр 14 привода поворота штатного ковша 2 или сменного двухчелюстного ковша 18; гидроцилиндр 15 привода поворота трехшарнирной вставки 3; шарнир 16 крепления гидроцилиндра 15 привода поворота трехшарнирной вставки 3 к неполноповоротной части 4 трехшарнирной вставки 3; шарнир 17 крепления гидроцилиндра 15 привода поворота трехшарнирной вставки 3 к рукояти 1.

Рабочее оборудование одноковшового гидравлического экскаватора работает следующим образом.

При копании грунта поворотом ковша в варианте с рабочим оборудованием “обратная лопата” (фиг.1 и 2) в начале копания штоки гидроцилиндров 11 и 14 привода поворота ковша полностью втянуты, а промежуточный рычаг 13 привода поворота ковша занимает одно из двух возможных крайних положений, а именно то, которое определяется полностью втянутым штоком первого гидроцилиндра 11. При этом штатный ковш 2 (фиг.1) или сменный двухчелюстный ковш 18 (фиг.2) находится в крайнем правом положении. При копании способом поворота ковша шток первого гидроцилиндра 11 выдвигается, воздействуя на малое плечо промежуточного рычага 13 привода поворота ковша и заставляя его поворачиваться вокруг оси 12, при этом большое плечо промежуточного рычага 13 со вторым гидроцилиндром 14 также поворачивается. Одновременно с этим происходит выдвижение штока второго гидроцилиндра 14 привода поворота ковша, а промежуточный рычаг 13 занимает другое крайнее положение, которое определяется полностью выдвинутым штоком первого гидроцилиндра 11. Заполненный грунтом ковш с помощью рукояти и стрелы удаляется из забоя и перемещается в зону разгрузки. Затем рабочий цикл повторяется. Используя гидропривод 6 и поворачивая в любую сторону на нужный угол штатный ковш 2 (фиг.1) или сменный двухчелюстный ковш 18 (фиг.2) вокруг продольной оси 8 трехшарнирной вставки 3, можно разрабатывать траншеи и котлованы с любыми заданными углами откосов с высокой точностью, а повернув ковш на 180, получаем рабочее оборудование экскаватора с ковшом “прямая лопата”, где также наиболее рациональна разработка грунта способом поворота ковша. Работа привода поворота ковша в этом случае, как и в любом другом случае, аналогична работе привода поворота ковша в варианте с рабочим оборудованием экскаватора типа “обратная лопата”.

При повороте всей трехшарнирной вставки 3 с ковшом 2 в плоскости, перпендикулярной той плоскости, в которой перемещается рукоять (фиг.4 и 5), рабочее оборудование одноковшового гидравлического экскаватора работает следующим образом.

Шток гидроцилиндра 15 привода поворота трехшарнирной вставки 3 выдвигается начиная от среднего его (штока) положения по отношению к его же корпусу, при этом шарнир 17 его крепления к рукояти 1 обеспечивает возможность поворота продольной оси гидроцилиндра 15 в плоскости, параллельной той плоскости, в которой происходит поворот всей трехшарнирной вставки 3 с ковшом 2. При этом шток через шарнир 16 крепления гидроцилиндра к неполноповоротной части 4 трехшарнирной вставки 3 осуществляет поворот всей вставки с ковшом на угол до 90° в одну из двух возможных сторон поворота (фиг.4). В таком крайнем положении поворота вставки с ковшом продольная ось гидроцилиндра параллельна продольной оси 7 рукояти 1, а шток гидроцилиндра полностью выдвинут. При втягивании штока гидроцилиндра 15, происходит обратный ход (обратный поворот) всей трехшарнирной вставки 3 с ковшом 2 в исходное (среднее) положение. Если продолжить втягивать шток гидроцилиндра 15 привода поворота трехшарнирной вставки 3 до крайнего втянутого положения (фиг.5), при котором его продольная ось снова станет параллельной продольной оси 7 рукояти 1, то трехшарнирная вставка 3 с ковшом 2 повернется на угол до 90, но уже в другую из двух возможных сторон.

Предлагаемое рабочее оборудование одноковшового гидравлического экскаватора позволяет осуществлять копание поворотом ковша при любом его положении в пространстве, т.к. при любом положении в пространстве сохраняется параллельность режущей кромки ковша и оси его поворота. Кроме использования штатного ковша возможна установка двухчелюстных ковшей различных конструкций, гидромолота, различных захватов, буровых шнеков, гидрорезаков для резки бетона и арматуры и других специнструментов. Одноковшовый гидравлический экскаватор с предложенным рабочим оборудованием, имея набор перечисленных сменных инструментов, может эффективно использоваться при ликвидации последствий техногенных и природных аварий и катастроф, т.е. там, где по условиям установки базовой машины на рабочем месте имеются существенные ограничения, а выполнять работы необходимо при любом положении в пространстве рабочего органа.