скрепер

Формула изобретения

Скрепер, включающий базовый одноосный тягач, ковш с ножом, заслонкой, задней стенкой, гидромеханизмы переднего и заднего подъема - опускания ковша, подъема - опускания заслонки, разгрузки ковша, промежуточную раму между задней осью и ковшом, цельную тяговую раму с хоботом, поперечной балкой, задней осью, бампером, продольными балками, расположенными выше ковша и параллельными в транспортном положении боковым стенкам ковша и соприкасающимся с ними, отличающийся тем, что гидроцилиндры заднего гидромеханизма подъема - опускания ковша закреплены шарнирно с одной стороны к проушинам на тяговой раме, а с другой - к проушинам ковша со стороны задней стенки; промежуточная рама закреплена шарнирно с одной стороны к проушинам ковша, а с другой - к нижним плечам двух двуплечих рычагов, установленных шарнирно на задней оси; между проушинами на тяговой раме и верхними плечами двуплечих рычагов размещены шарнирно два дополнительных гидроцилиндра; дополнительные гидроцилиндры и гидроцилиндры заднего гидромеханизма подъема - опускания ковша установлены с возможностью попеременного подключения к гидросистеме скрепера или к гидросистеме гидроаккумуляторов, расположенных на скрепере, а диаметры отверстий для прохода гидравлической жидкости в трубопроводах и распределителях в сливной магистрали из штоковых полостей гидроцилиндров заднего гидромеханизма подъема - опускания ковша выполнены из условия падения задней части ковша при подключении к гидроаккумуляторам с ускорением, равным ускорению свободного падения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к землеройно-транспортной технике, а именно к скреперам, и может быть использовано в строительстве и в горной промышленности при выполнении земляных и вскрышных работ.

Известна конструкция скрепера, состоящая из тяговой рамы с упряжными тягами, ковша, переднего и заднего гидромеханизмов подъема-опускания ковша (Патент США №3100355 кл.37-126, опубл.1963). Независимая работа переднего и заднего гидромеханизмов подъема-опускания ковша позволяет выполнять резкое зарезание ножа в грунт при клиновой и гребенчатой технологическим схемам копания без столкновения днища с грунтом. Недостатки этой конструкции скрепера, во-первых, в том, что не реализуется одно из главных преимуществ заднего расположения гидромеханизма подъема-опускания ковша, которое заключается в возможности убрать упряжные тяги и за счет этого увеличить ширину ковша и удельную силу тяги при копании. Во-вторых, при такой конструкции возникает большой угол откренивания назад одноосных тягачей (до 20°) из-за опускания передней части ковша при работе переднего гидромеханизма подъема-опускания ковша за счет движения задних колес скрепера по отрываемой ковшом траншее и за счет опускания задней части ковша при работе заднего гидромеханизма подъема-опускания ковша. Значительный крен тягача назад ухудшает условия работы машиниста, уменьшает клиренс, ухудшаются условия работы двигателя и т.д.

В качестве наиболее близкого аналога принята конструкция скрепера, включающая базовый одноосный тягач, ковш, передний и задний гидромеханизмы подъема-опускания ковша, гидромеханизм подъема-опускания заслонки, заднюю стенку с гидромеханизмом ее передвижения, гидромеханизм поворота скрепера, промежуточную раму между ковшом и задней осью, тяговую раму, которая выполнена цельной с хоботом, с задней осью, поперечной балкой, буфером, двумя продольными балками, расположенными выше ковша и имеющими два подкоса со стороны буфера (патент России, №2188279, опубл.27.08.2002. Бюл. №24).

Данная конструкция скрепера позволяет:

- увеличить удельную силу тяги из-за возможности увеличения ширины ковша за счет отсутствия упряжных тяг ковша по боковым стенкам ковша;

- уменьшить потери "шапки" грунта при транспортировке, поскольку продольные балки тяговой рамы играют роль дополнительных бортов;

- улучшить условия труда машиниста и условия работы двигателя из-за значительного уменьшения угла откренивания назад базового тягача при копании.

Недостатком этой конструкции является то, что без дополнительных интенсификаторов загрузки увеличить наполняемость ковша только за счет постановки заднего гидромеханизма подъема-опускания возможно лишь незначительно. Следует также учесть, что существующие интенсификаторы загрузки, как правило, громоздки и занимают значительный полезный объем внутри ковша.

Техническая задача изобретения - повышение эффективности работы скреперов.

Указанная задача решается тем, что гидроцилиндры заднего гидромеханизма подъема-опускания закреплены шарнирно с одной стороны к проушинам на тяговой раме, а с другой - к проушинам ковша со стороны задней стенки; промежуточная рама закреплена шарнирно с одной стороны к проушинам ковша, а с другой - к нижним плечам двух двуплечих рычагов, установленных шарнирно на задней оси; между проушинами на тяговой раме и верхними плечами двуплечных рычагов размещены шарнирно два дополнительных гидроцилиндра. Кроме того, дополнительные гидроцилиндры и гидроцилиндры заднего гидромеханизма подъема-опускания ковша установлены с возможностью попеременного подключения к гидросистеме скрепера или к гидросистеме гидроаккумуляторов, расположенных на скрепере, а диаметры отверстий для прохода гидравлической жидкости в трубопроводах и распределителях в сливной магистрали из штоковых полостей гидроцилиндров заднего гидромеханизма подъема-опускания ковша выполнены из условия падения задней части ковша при подключении к гидроаккумуляторам с ускорением, равным ускорению свободного падения.

Отличия от ближайшего аналога заключаются в ряде существенных признаков:

- скрепер оборудован гидроаккумуляторами, периодически включаемыми в период зачерпывания грунта;

- гидроцилиндры заднего гидромеханизма подъема-опускания ковша закреплены шарнирно к проушинам тяговой рамы и ковша;

- установлены дополнительные гидроцилиндры между проушинами на тяговой раме и верхними плечами двуплечих рычагов, размещенных шарнирно на задней оси скрепера;

- промежуточная рама присоединена к нижним плечам двуплечих рычагов, а не к задней оси скрепера.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен скрепер сбоку в транспортном положении, на фиг.2 - скрепер в плане, на фиг.3 - вид сбоку на ковш (схема рабочих движений ковша при зарезании ножа ковша в грунт), на фиг.4 - вид сбоку на ковш (схема рабочих движений ковша в процессе копания), на фиг.5 - вид сбоку на ковш (схема рабочих движений ковша в процессе подбора призмы волочения).

Скрепер состоит из базового тягача 1, к которому через седловой шарнир 2 закреплена тяговая рама 3, образованная путем сварки из хобота 4, поперечной балки 5 с кронштейнами 6, двух продольных балок 7, двух подкосов 8, задней оси 9 и бампера 10. К поперечной балке 5 через кронштейны 6 шарнирно прикреплен передний гидромеханизм 11 подъема-опускания передней части ковша 12.

Рабочее оборудование скрепера содержит заслонку 13, гидромеханизм подъема-опускания заслонки 14, заднюю стенку 15 с гидромеханизмом ее перемещения 16. На ковше 12 с днищем 17 установлен нож 18, проушины 19. На задней оси 9 шарнирно размещены два двуплечих рычага 20 с верхними 21 и нижними 22 плечами. На тяговую раму 3 со стороны подкосов 8 приварены проушины 23. Между проушинами 23 на тяговой раме и проушинами 19 ковша установлен задний гидромеханизм подъема-опускания ковша 24, а между проушинами 23 на тяговой раме и верхними плечами 21 на двуплечих рычагах 20 установлены дополнительные гидроцилиндры 25. Промежуточная рама 26 размещена шарнирно между проушинами 19 и нижними плечами 22 двуплечих рычагов 20. На тяговой раме 3 размещены гидроаккумуляторы 27.

Скрепер работает следующим образом. При спуске в карьер или движении по отвалам, когда скрепер по условиям техники безопасности и низкого качества дорог не может реализовать всю мощность двигателя в скорость перемещения, производится зарядка гидроаккумуляторов 27.

В начальный момент копания при одновременном подъеме заслонки 13 с помощью гидромеханизма 14 и опускании передней части ковша 12 из положения I в положение II (фиг.3), за счет работы переднего гидромеханизма 11 подъема-опускания ковша нож 18 ковша 12 зарезается в грунт и начинает срезать стружку, которая поступает внутрь ковша. После прохода скрепером расстояния, при котором задние пневмоколеса опускаются в отрытую ковшом 12 траншею, включают от гидросистемы скрепера задний гидромеханизм 24 подъема-опускания ковша. Гидромеханизм 24, за счет поворота промежуточной рамы 26 относительно шарниров ее крепления к нижним плечам 22 двуплечих рычагов 20, опускает заднюю часть ковша до положения, при котором днище 17 ковша становится параллельным поверхности срезаемого грунта или на 2...3° с завалом вниз задней части ковша относительно передней (из положения II в положение III, фиг.3). При таком движении ковш 12 поворачивается относительно шарниров в проушинах штоков гидроцилиндров переднего гидромеханизма 11, находящихся в запертом положении. В запертом положении находятся также и дополнительные гидроцилиндры 25.

При опускании передней и задней частей ковша сопротивление заполнению ковша грунтом при копании меньше, чем при положении днища 17 с наклоном в сторону ножа 18.

Во второй стадии копания, когда ковш частично заполнен и дальнейшее продвижение грунта внутрь ковша затруднено, в работу включают задний гидромеханизм 24 подъема-опускания ковша, который периодически подключается к гидросистемам скрепера или гидроаккумуляторов 27 (электрогидравлическая схема управления работой заднего гидромеханизма не показана). В этой стадии задний гидромеханизм 24, подключаясь к гидросистеме скрепера, поднимает заднюю часть ковша в положение II (фиг.3), а затем, переключаясь на гидросистему гидроаккумуляторов 27, под давлением гидравлической жидкости из гидроаккумуляторов в бесштоковую полость гидроцилиндров заднего гидромеханизма, заставляет совершать каждый раз резкое (импульсное) падение ковша 12 вниз в положение III (фиг.3) с ускорением движения задней части ковша не менее ускорения свободного падения. Для обеспечения движения вниз задней части ковша с ускорением свободного падения диаметры отверстий для прохода гидравлической жидкости в трубопроводах и распределителях в сливной магистрали из штоковых полостей гидроцилиндров заднего гидромеханизма подъема-опускания ковша увеличены. При таких импульсных движениях ковша вниз при одновременном поступательном движении вперед грунт, заполнивший ковш, зависает над днищем, что способствует уменьшению сопротивления продвижению его в сторону задней стенки 15. Кроме того, при импульсных движениях ковша 12 вниз режущая кромка ножа 18 внедряется в массив грунта на большую глубину, что способствует увеличению толщины срезаемой стружки и пробивной способности стружки внутрь грунта, заполнившего ковш. В данном случае с помощью гидроаккумуляторов 27 достигается так называемая гребенчатая (клевками) схема работы скрепера при копании. Режущая кромка ножа 18, с учетом поступательного движения скрепера и последующего подъема ковша с помощью заднего гидромеханизма 24 подъема-опускания ковша, движется по сложной траектории "АВ" (фиг.3).

Заключительной стадией копания является подбор образовавшейся призмы волочения. Для этой цели ковш 12 переводится с помощью переднего гидромеханизма 11 подъема-опускания ковша в положение V (фиг.4), при котором нож 18 выглубляется из грунта и находится на уровне дневной поверхности массива. Далее включаются в работу дополнительные гидроцилиндры 25, которые попеременно подключаются к гидросистемам скрепера или гидроаккумуляторов 27. При подключении дополнительных гидроцилиндров 25 к гидроаккумуляторам 27 жидкость из них поступает в бесштоковые полости гидроцилиндров и импульс силового воздействия через штоки гидроцилиндров, двуплечие рычаги 20, промежуточную раму 26 передается на ковш 12, который из положения V переходит в положение VI (фиг.5). При таком движении ковша режущая кромка ножа 18 движется по траектории "CD". Обратное движение ковша 12, более медленное, происходит за счет подключения штоковых полостей дополнительных гидроцилиндров 25 к гидросистеме скрепера. Обратное движение ковша наслаивается на поступательное движение скрепера. В связи с этим ковш 12 и его нож 18 продвигаются вперед медленно, а режущая кромка ножа опускается к дневной поверхности массива. Затем дополнительные гидроцилиндры снова подключаются к гидроаккумуляторам 27 и цикл повторяется. За несколько циклов импульсных движений ковша вперед производится подбор грунта в призме волочения в ковш и на этом процесс копания заканчивается. С помощью гидромеханизма подъема-опускания заслонки 14 ковш закрывается заслонкой 13, а затем с помощью переднего 11 и заднего 24 гидромеханизмов подъема-опускания переводится в транспортное положение I (фиг.3). Для избежания потери "шапки" грунта при транспортировке верхние кромки боковых стенок ковша подтягиваются вплотную к продольным балкам 7 тяговой рамы 3.

Разгрузка ковша проводится обычным путем с помощью задней стенки 15 под воздействием гидромеханизма 16.

Существенные признаки, отличающие скрепер от ближайшего аналога, позволяют получить следующий технический результат:

- отсутствие внутри ковша каких-либо интенсификаторов загрузки, занимающих его полезный объем и препятствующих, как правило, разгрузке грунта из ковша;

- возможность загружать более длинные ковши, чем у существующих скреперов, с высоким коэффициентом заполнения и, следовательно, повысить производительность скрепера;

- повысить заполняемость ковша скрепера также за счет полного подбора грунта в призме волочения;

- устранить отдачу значительной части мощности двигателя скрепера на привод интенсификатора загрузки и тем самым повысить эффективность работы скрепера в целом.