Модернизация рабочего оборудования одноковшового экскаватора ЭО – 4124

Укороченный Патентный поиск Приложение А.docx

ИНЖЕНЕРНАЯ ГУСЕНИЧНАЯ МАШИНА НА БАЗОВОМ ТАНКОВОМ ШАССИ (патент №2283467)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Автор(ы):Беляков Владимир Федорович (RU)
Дордин Лев Николаевич (RU)
Мишин Владимир Иванович (RU)
Пшевлоцкий Леонид Альфонсович (RU)
Шумаков Игорь Константинович (RU)
Яковлев Виктор Борисович (RU)
Патентообладатель(и): Федеральное государственное унитарное предприятие Конструкторское бюро транспортного машиностроения (RU)
Адрес для переписки:644020 г.Омск Красный пер. 2 1152 ФГУП КБТМ патентный отдел
На выдвижной секции стрелы выполнен гусек на конце выступающей части которого размещены проушины с осью на которой установлен экскавационный ковш и зуб-рыхлитель размещенный под экскавационным ковшом с возможностью обеспечения раздельной или совместной работы путем образования захватно-клещевого рабочего органа. На боковых стенках выдвижной секции выполнены кронштейны в проушинах которых закреплены два короткоходных гидроцилиндра связанных с зубом-рыхлителем через рычажный механизм с образованием привода для разворота и фиксации зуба-рыхлителя в заданном диапазоне углов. В боковых стенках опорной секции стрелы со стороны выдвижной секции выполнены фигурные вырезы для размещения гидроцилиндров привода поворота зуба-рыхлителя при переводе стрелы из рабочего в транспортное положение.
Ковши (или другие рабочие инструменты) таких экскаваторов крепятся на стреле выполняемой в виде манипулятора состоящего из одной-двух секций и рукояти на которой непосредственно устанавливается ковш или другой рабочий инструмент.
Для расширения возможностей экскаваторов при работе на тяжелых грунтах экскаватор может оборудоваться зубом-рыхлителем см. например российский патент 2059764 кл. Е 02 F 532 ([3]) который может быть использован как отдельный рабочий инструмент для предварительного разрушения перемещаемого грунта например смерзшегося так и совместно с экскавационным ковшом образуя захватно-клещевой орган см. [2] стр.175-177 рис.183 для захвата и перемещения грузов размеры которых не позволяют размещаться в экскавационном ковше. При этом захватно-клещевой орган имеет возможность захватывать например балки шпалы и т.п. предметы расположенные горизонтально относительно поверхности земли или с небольшим наклоном относительно ее. В экскаваторе экскавационный ковш и зуб-рыхлитель снабжены каждый индивидуальным приводом с исполнительным гидроцилиндром обеспечивая подвижность того и другого рабочего инструмента относительно друг друга.
Технический результат достигаемый изобретением заключается:
- в обеспечении возможности образования на телескопической стреле захватно-клещевого рабочего органа за счет установки зуба-рыхлителя на выдвижной секции с рычажным механизмом в его приводе размещенном в габаритах указанной секции;
- в обеспечении возможности использования экскаваторной стрелы в качестве грузоподъемного крана.
Анализ отличительных признаков инженерной гусеничной машины на шасси базового танка показал что:
- выполнение гуська на конце выдвижной секции стрелы позволяет выполнить на конце выступающей его части развитые проушины под оси для установки рычажных механизмов и экскавационного ковша с зубом-рыхлителем с размещением последнего под экскавационным ковшом; тем самым обеспечивается возможность раздельной работы экскавационного ковша и зуба-рыхлителя или их совместная работа путем образования малогабаритного захватно-клещевого рабочего органа используемого например при разборе завалов и заграждений;
- закрепление в проушинах кронштейнов на боковых стенках выдвижной секции стрелы короткоходных гидроцилиндров связанных с зубом-рыхлителем через рычажный механизм служит образованию привода для разворота и фиксации зуба рыхлителя в заданном диапазоне углов обеспечивая развитие необходимого рабочего усилия захвата;
На внешнем конце выдвижной секции 25 стрелы выполнен гусек 31 см. также фиг.8 на конце выступающей части которого выполнены проушины с осью 32 на которой шарнирно установлены экскавационный ковш 33 и зуб-рыхлитель 34 расположенный под экскавационным ковшом. Поворот ковша 33 при его работе относительно оси 32 (поворот ковша в плоскости стрелы 23) осуществляется короткоходовым гидроцилиндром 35 установленным в полости выдвижной секции 25 через трехзвенный рычажный механизм 36. Поворот зуба-рыхлителя 34 при его работе относительно оси 32 (поворот зуба-рыхлителя 34 относительно ковша 33) осуществляется двумя короткоходовыми гидроцилиндрами 37 фиг.9 установленными на боковых стенках "ж" вдоль выдвижной секции 25 корпуса которых закреплены на осях 38 в проушинах кронштейнов 39 приваренных на стенках "ж". Штоки гидроцилиндров 37 связаны через рычажный механизм 40 с зубом-рыхлителем 34 осуществляя при подаче рабочей жидкости в полости гидроцилиндра поворот зуба-рыхлителя. При этом соотношение плеч у рычага 41 механизма 40 выбрано таким образом что при коротком ходе штока гидроцилиндра 37 поворот зуба-рыхлителя осуществляется в заданном необходимом для работы диапазоне углов примерно соответствующем диапазону углов поворота экскавационного ковша 33.
Использование независимого привода (независимых гидроцилиндров 35 и 37) позволяет регулировать расстояние между экскавационным ковшом 33 и зубом-рыхлителем 34 обеспечивая возможность их раздельной работы или совместной работы с образованием захватно-клещевого рабочего органа для использования например при разборе завалов и заграждений.
Упомянутый зуб-рыхлитель 34 может использоваться как самостоятельный рабочий инструмент например для разрыхления мерзлого грунта после его установки гидроцилиндрами 37 в рабочее положение. При этом симметричное расположение гидроцилиндров 37 относительно стрелы исключает возможность ее несимметричного нагружения при работе.
В транспортном положении инженерной ВГМ зуб-рыхлитель 34 располагается над стрелой как показано на фиг.1 экскавационный ковш 33 максимально развернут к зубу-рыхлителю 34 обеспечивая наименьшие продольные габариты машины и повышая ее маневренность.
Работа инженерной гусеничной машины.
Для работы экскавационного ковша его гидроцилиндром 35 отворачивают от стрелы а зуб-рыхлитель 34 гидроцилиндрами 37 отводят к стреле. При этом положении экскавационный ковш 33 готов к работе прямой лопатой обладая возможностью вести землеройные работы с помощью гидроцилиндров 22 и 35 на высоких откосах (в том числе карьерные работы) либо загребая грунт в зоне гуська 31 выдвижной секции стрелы.
Инженерная машина по п.1 отличающаяся тем что опорная секция стрелы установлена в портале с обеспечением возможности вращения механизмом ротации в условиях ее осевого нагружения при работе экскавационным ковшом или захватно-клещевым рабочим органом.
ОДНОКОВШОВЫЙ ЭКСКАВАТОР (ВАРИАНТЫ)
Автор(ы):Лисивенко М.А.
Патентообладатель(и):Лисивенко Михаил Алексеевич
Лисивенко Анастасия Владимировна
Лисивенко Дина Андреевна
Лисивенко Владимир Иванович
Адрес для переписки:117036 Москва пр-т 60-летия Октября 3118 к.2 кв.11 М.А.Лисивенко
Изобретение относится к землеройным машинам и может быть использовано на одноковшовых гидравлических экскаваторах. Одноковшовый экскаватор с рабочим оборудованием "обратная лопата" содержит базовую машину стрелу рукоять с шарнирно закрепленным на ней двухсекционным ковшом передняя секция которого посредством своих боковых стенок установлена с помощью жестких разъемных соединений в верхней части задней секции при посредстве ее боковых стенок и имеющей поворотное днище со своим приводом и с установленной на поворотном днище режущей кромкой с зубьями радиус поворота которых относительно шарнира крепления ковша к рукояти равен радиусу поворота передней секции ковша с ее режущей кромкой и зубьями относительно того же шарнира а сами зубья режущей кромки задней секции установлены вслед зубьев режущей кромки передней секции. При открытом поворотном днище задней секции ковша передняя секция его посредством своих боковых стенок установлена в задней секции посредством ее боковых стенок с помощью жестких разъемных соединений с возможностью обеспечения силового контакта зубьев обеих режущих кромок при посредстве привода поворотного днища задней секции ковша. На самом поворотном днище с внутренней стороны по его боковым краям установлены с помощью жестких разъемных соединений две боковые стенки а на зубьях обеих режущих кромок с помощью жестких разъемных соединений установлены сплошные режущие кромки при силовом контакте которых свободные торцы обеих боковых стенок плотно контактируют с соответствующими свободными торцами боковых стенок передней секции ковша. Передняя секция ковша посредством своих боковых стенок установлена в задней секции посредством ее боковых стенок с помощью жестких разъемных соединений с поворотом на 180о вокруг продольной оси рукояти стрелы. На поворотном днище ковша с внутренней стороны по его боковым краям установлены с помощью жестких разъемных соединений две боковые стенки которые установлены с возможностью контактирования с боковыми стенками ковша при перемещении поворотного днища посредством его привода. Повышается производительность экскаватора. 4 с.п. ф-лы. 12 ил.
Изобретение относится к землеройным машинам и может быть использовано как универсальный одноковшовый гидравлический экскаватор. Преимущественной областью использования заявляемого изобретения является применение одноковшовых гидравлических экскаваторов при строительстве и ремонте подземных трубопроводов кабельных линий и подобных линейных сооружений трассы которых проходят по землям различного хозяйственного назначения а также при выполнении аварийных и аварийно-спасательных работ т.е. там где от землеройных машин требуется высокая мобильность при их доставке к месту проведения работ и универсальность на месте выполнения работ.
На фиг.1 изображено универсальное рабочее оборудование первого варианта сборки экскаватора для захвата штучных грузов при силовом контакте зубьев обеих режущих кромок; на фиг.2 изображена съемная передняя секция ковша предложенного экскаватора; на фиг. 3 изображено рабочее оборудование первого варианта сборки экскаватора для захвата штучных грузов с зафиксированным грузом типа "труба"; на фиг.4 то же только без груза; на фиг.5 изображено рабочее оборудование второго варианта сборки экскаватора с ковшом грейфера;
Одноковшовый экскаватор в сборке захвата штучных грузов содержит рукоять 1 заднюю секцию ковша 2 шарнир 10 с помощью которого ковш закреплен на рукояти привод 8 поворота ковша переднюю секцию ковша 3 с ее режущей кромкой и зубьями 4 жесткие разъемные соединения 9 с помощью которых передняя секция своими боковыми стенками крепится на боковых стенках задней секции ковша при открытом поворотном днище 5 привод 7 поворотного днища режущую кромку и зубья 6 поворотного днища 5. Одноковшовый экскаватор в варианте с ковшом грейфера содержит те же конструктивные элементы а также две дополнительные боковые стенки 11 установленные с помощью жестких разъемных соединений 13 на поворотном днище 5 и две сплошные режущие кромки 12 установленные с помощью жестких разъемных соединений 14 на зубьях 4 передней секции 3 и зубьях 6 поворотного днища 5. Одноковшовый экскаватор в варианте сборки с ковшом "прямая лопата" содержит рукоять 1 заднюю секцию 2 ковша шарнир 10 с помощью которого ковш закреплен на рукояти привод 8 поворота ковша переднюю секцию ковша 3 с ее режущей кромкой и зубьями 4 жесткие разъемные соединения 9 с помощью которых передняя секция своими боковыми стенками крепится на боковых стенках задней секции ковша причем поворотное днище задней секции ковша и его привод удалены а сама передняя секция 3 установлена в новом положении с поворотом на 180o вокруг продольной оси рукояти 1. Одноковшовый экскаватор в варианте сборки с ковшом "обратная лопата" с регулируемым объемом загрузки содержит рукоять 1 заднюю секцию ковша 2 шарнир 10 с помощью которого ковш закреплен на рукояти привод 8 поворота ковша поворотное днище 5 режущую кромку и зубья 6 поворотного днища две дополнительные боковые стенки 15 жесткие разъемные соединения 13 с помощью которых две дополнительные стенки 15 крепятся на поворотном днище 5 привод поворотного днища 7. Передняя секция ковша удалена.
Одноковшовый экскаватор с рабочим оборудованием "обратная лопата" содержащий базовую машину стрелу рукоять с шарнирно закрепленным на ней двухсекционным ковшом передняя секция которого посредством своих боковых стенок установлена с помощью жестких разъемных соединений в верхней части задней секции при посредстве ее боковых стенок и имеющей поворотное днище со своим приводом и с установленной на поворотном днище режущей кромкой с зубьями радиус поворота которых относительно шарнира крепления ковша к рукояти равен радиусу поворота передней секции ковша с ее режущей кромкой и зубьями относительно того же шарнира а сами зубья режущей кромки задней секции установлены вслед зубьев режущей кромки передней секции отличающийся тем что при открытом поворотном днище задней секции ковша передняя секция его посредством своих боковых стенок установлена в задней секции посредством ее боковых стенок с помощью жестких разъемных соединений с возможностью обеспечения силового контакта зубьев обеих режущих кромок при посредстве привода поворотного днища задней секции ковша.
Одноковшовый экскаватор с рабочим оборудованием "обратная лопата" содержащий базовую машину стрелу рукоять с шарнирно закрепленным на ней двухсекционным ковшом передняя секция которого посредством своих боковых стенок установлена с помощью жестких разъемных соединений в верхней части задней секции при посредстве ее боковых стенок отличающийся тем что передняя секция ковша посредством своих боковых стенок установлена в задней секции посредством ее боковых стенок с помощью жестких разъемных соединений с поворотом на 180o вокруг продольной оси рукояти стрелы.
РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЭКСКАВАТОРА (патент № 2164985)
Автор(ы):Сергеева Н.Д.
Патентообладатель(и):Брянская государственная инженерно-технологическая академия
Адрес для переписки:241037 г.Брянск пр. Ст. Димитрова 3 БГИТА
Изобретение относится к рабочему оборудованию экскаватора. Рабочее оборудование экскаватора содержит привод рукоять и ковш установленный на рукояти и выполненный с возможностью вхождения одна в другую секций шарнирно соединенных с приводом посредством двуплечих рычагов и тяг. Внутренняя секция снабжена захватом с проушинами. Проушины захвата соединены с другими тягами а внутренняя секция закреплена на захвате жестким разъемным соединением. Захват выполнен по профилю задней стенки внутренней секции. Повышаются эксплуатационные качества. 1 з.п.ф-лы 2 ил.
Изобретение относится к землеройным машинам в частности к одноковшовым гидравлическим экскаваторам.
Известен рабочий орган экскаватора (а. с. СССР N 1008362 кл. E 02 F 340 1982) в котором имеется рукоять с гидроцилиндрами управления и ковш с режущими элементами соединенный с рукоятью гидроцилиндром поворота и осью на которой установлены с возможностью поворота рыхлительные зубья рукоять снабжена шарнирно установленными двуплечими рычагами одни концы которых соединены посредством шарнирных тяг с рыхлительными зубьями а другие - с гидроцилиндром поворота и посредством дополнительной тяги - с ковшом.
Однако такое оборудование используется преимущественно для улучшения заполнения ковша при разработке плотных грунтов и не позволяет применить его в качестве захвата.
Задача изобретения - расширение функциональных возможностей ковша экскаватора.
Технический результат - повышение эксплуатационных качеств выражающихся в использовании оборудования как для разработки грунтов так и для такелажных работ.
Это достигается тем что в рабочем оборудовании экскаватора содержащем привод рукоять и ковш установленный на рукояти и выполненный с возможностью вхождения одна в другую секций шарнирно связанных с приводом посредством двуплечих рычагов и тяг внутренняя секция снабжена захватом с проушинами при этом проушины захвата соединены с другими тягами а внутренняя секция крепится на захвате жестким разъемным соединением. Кроме того захват выполнен по профилю задней стенки внутренней секции.
Оборудование содержит рукоять 1 ковш состоящий из внешней 2 и внутренней 3 секций которые шарнирно закреплены на общей оси 4. На рукояти 1 шарнирно закреплены двуплечие рычаги 5 на концах которых имеются шарнирные тяги 6 и 7 соединенные с проушинами 8 внешней секции 2 и проушинами 9 внутренней секции 3 с захватом 10 соответственно. Секция 3 закреплена на захвате 10 жестким разъемным соединением 11.
Гидроцилиндры привода 12 установлены на рукояти 1 и их штоки связаны с рычагами 5 со стороны крепления шарнирных тяг 7. Оси крепления двуплечих рычагов 5 на рукояти 1 расположены ближе к тягам 7.
Рабочее оборудование экскаватора содержащее привод рукоять и ковш установленный на рукояти и выполненный с возможностью вхождения одна в другую секций шарнирно соединенных с приводом посредством двуплечих рычагов и тяг причем одни из тяг шарнирно соединены с проушинами внешней секции отличающееся тем что внутренняя секция снабжена захватом с проушинами при этом проушины захвата соединены с другими тягами а внутренняя секция закреплена на захвате жестким разъемным соединением.
Рабочее оборудование по п.1 отличающееся тем что захват выполнен по профилю задней стенки внутренней секции.

Патентный поиск Приложение А.docx

ИНЖЕНЕРНАЯ ГУСЕНИЧНАЯ МАШИНА НА БАЗОВОМ ТАНКОВОМ ШАССИ (патент №2283467)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Автор(ы):Беляков Владимир Федорович (RU)
Дордин Лев Николаевич (RU)
Мишин Владимир Иванович (RU)
Пшевлоцкий Леонид Альфонсович (RU)
Шумаков Игорь Константинович (RU)
Яковлев Виктор Борисович (RU)
Патентообладатель(и): Федеральное государственное унитарное предприятие Конструкторское бюро транспортного машиностроения (RU)
Адрес для переписки:644020 г.Омск Красный пер. 2 1152 ФГУП КБТМ патентный отдел
В инженерной гусеничной машине опорно-поворотное устройство установлено в носовой части шасси сбоку от рубки и размещено в бронированном корпусе консольно закрепленном на рубке и выполненном в виде низкопрофильного прямого цилиндра с днищем по форме шарового сегмента. В сегменте со стороны рубки выполнен проем для размещения привода поворота несущей платформы. Верхняя часть портала выполнена цилиндрической формы и снабжена механизмом ротации стрелы. На выдвижной секции стрелы выполнен гусек на конце выступающей части которого размещены проушины с осью на которой установлен экскавационный ковш и зуб-рыхлитель размещенный под экскавационным ковшом с возможностью обеспечения раздельной или совместной работы путем образования захватно-клещевого рабочего органа. Стенка выдвижной секции расположенная с противоположной стороны от гуська дополнительно оснащена грузозахватной крюковой подвеской для строповки грузов. На боковых стенках выдвижной секции выполнены кронштейны в проушинах которых закреплены два короткоходных гидроцилиндра связанных с зубом-рыхлителем через рычажный механизм с образованием привода для разворота и фиксации зуба-рыхлителя в заданном диапазоне углов. В боковых стенках опорной секции стрелы со стороны выдвижной секции выполнены фигурные вырезы для размещения гидроцилиндров привода поворота зуба-рыхлителя при переводе стрелы из рабочего в транспортное положение. Изобретение расширяет функциональные возможности машины и повышает защищенность опорно-поворотного устройства. 5 з.п. ф-лы 12 ил.
Изобретение относится к инженерным машинам выполненным на шасси военно-гусеничных машин (ВГМ) в частности танковом и может быть использовано для подъема и перемещения грузов перемещения и планировки грунтов прокладывания колонных путей и содержания военных дорог проделывания проходов в завалах невзрывных заграждениях и зонах разрушений в условиях ведения боевых действий а так же в условиях чрезвычайных ситуаций.
Известен ряд инженерных машин (экскаваторов) оборудованных устройствами для экскавации и перемещения грунтов см. описание полезной модели к патенту №33134 кл. 7 Е 02 F 300 ([1]) или кн. Беркман И.Л. Ранеев А.В. РейшА.К. Одноковшовые строительные экскаваторы М. "Высшая школа" 1986 г. ([2]) стр.8-11; рис.5 9. Для повышения подвижности на слабонесущих грунтах или грузоподъемности экскаваторы устанавливаются на гусеничное шасси а для повышения мобильности в особенности в целях применения в строительстве экскаваторы устанавливаются на колесное шасси. При этом оба вида экскаваторов могут работать с оборудованием предназначенным для экскавации прямой или обратной лопатой. Для экскаваторов разработано универсальное оборудование элементы которого в зависимости от монтажа могут преобразовываться с образованием как прямой так и обратной лопаты см. [2] стр.128-129 рис.130 (а б) а также могут оборудоваться иными строительным или специальным рабочими инструментами рис.130 (в-д).
Ковши (или другие рабочие инструменты) таких экскаваторов крепятся на стреле выполняемой в виде манипулятора состоящего из одной-двух секций и рукояти на которой непосредственно устанавливается ковш или другой рабочий инструмент.
Для расширения возможностей экскаваторов при работе на тяжелых грунтах экскаватор может оборудоваться зубом-рыхлителем см. например российский патент 2059764 кл. Е 02 F 532 ([3]) который может быть использован как отдельный рабочий инструмент для предварительного разрушения перемещаемого грунта например смерзшегося так и совместно с экскавационным ковшом образуя захватно-клещевой орган см. [2] стр.175-177 рис.183 для захвата и перемещения грузов размеры которых не позволяют размещаться в экскавационном ковше. При этом захватно-клещевой орган имеет возможность захватывать например балки шпалы и т.п. предметы расположенные горизонтально относительно поверхности земли или с небольшим наклоном относительно ее. В экскаваторе экскавационный ковш и зуб-рыхлитель снабжены каждый индивидуальным приводом с исполнительным гидроцилиндром обеспечивая подвижность того и другого рабочего инструмента относительно друг друга.
Для использования в боевых условиях или условиях чрезвычайных ситуаций связанных например с радиационным загрязнением такие машины непригодны по причине отсутствия защиты от средств поражения и узкой специализации по применению например отсутствии возможности использования при подъеме и перемещении грузов пригодных к строповке.
Следует отметить что имеются бронированные узкоспециализированные машины например "Аварийно спасательная машина" по российскому патенту №2137701 кл.6 В 66 С 2336 ([4]) или "Инженерная машина разграждения" по российскому патенту №2072088 кл. 6 F 41 Н 1300 ([5]) способные захватывать длинномерные предметы. Однако именно узкая специализация таких машин и отсутствие возможности работы по перемещению грунта являются факторами сдерживающими их использование.
Известна также германская инженерная бронированная машина "Pionierpanzer 3" выполненная на шасси танка "Леопард-2" см. например журнал "Soldat und Technik" август 2004 г. стр.30-33 ([6]) пригодная к применению в боевых условиях или условиях чрезвычайных ситуаций в связи с наличием бронированного защищающего экипаж от средств поражения корпуса.
Применение на данной машине рабочего органа в виде стрелы-манипулятора (сходной по конструкции с рассмотренной в источнике [2]) состоящей из двух секций и рукояти на которой устанавливается в качестве рабочего инструмента экскавационный ковш не позволяет применять такую машину в стесненных условиях поскольку для работы стрелы - манипулятора требуется расширенная в вертикальной плоскости свободная зона перед корпусом.
Последний недостаток отсутствует у принятой за прототип по большинству существенных признаков американской самоходной установки (военной гусеничной инженерной машины) для проделывания проходов в противотанковых заграждениях - "Гризли" см журнал "Зарубежное военное обозрение" №8 2002 г. вкладка между стр.32 и 33 ([7]). В качестве шасси данной машины использовано бронированное шасси танка "Абрамс". Вместо башни на шасси танка смонтирована бронированная надстройка в которой располагается экипаж. В числе инженерного оборудования данной машины установлена стрела телескопического типа с коробчатым поперечным сечением по форме равнобедренного треугольника на конце которой в качестве рабочего инструмента шарнирно установлен экскавационный ковш с приводом от гидроцилиндра обеспечивающего возможность выполнения землеройных работ прямой и обратной лопатой. Стрела выполнена двухсекционной с неподвижной и выдвижной секцией и установлена вдоль борта на опорно-поворотном устройстве установленном в цилиндрической надстройке вынесенной в носовую часть корпуса и размещенной перед рубкой экипажа. Следует отметить что треугольное коробчатое сечение телескопической стрелы с верхним расположением угла является весьма рациональным для восприятия вертикальных нагрузок характерных при работе экскавационным ковшом обеспечивая минимальный вес стрелы. Телескопическое выполнение стрелы позволяет вести землеройные работы используя с одной стороны практически полную пространственную зону перед корпусом машины с другой стороны обеспечивая возможность работы в ограниченном для манипуляций телесном угле пространства перед корпусом шасси.
Однако на инженерной ВГМ "Гризли" не в полной мере используются возможности телескопической стрелы с экскавационным ковшом.
Перемещается выдвижная секция по вращающимся роликам закрепленным на корпусе опорной секции через подшипники качения. Для перемещения используется механизм выдвижения (телескопирования) расположенный внутри выдвижной секции стрелы и выполненный в виде длинноходового гидроцилиндра связанного одной стороной с опорной секцией другой стороной с проушинами выдвижной секции. Опорная секция установлена неподвижно в осевом направлении в верхней цилиндрической части портала (цилиндре портала) стрелы и обеспечена возможностью вращения механизмом ротации на подшипниках скольжения относительно центральной оси цилиндра портала. При этом от выпадения из цилиндра портала опорная секция удерживается взаимодействием торцевых поверхностей портала и опорной секции образующих подпятник скольжения. Механизм ротации позволяет обеспечить поворот стрелы и связанного с ней экскавационного ковша (или иного землеройного оборудования) в любое положение относительно горизонта необходимое для работы что позволяет производить планировочные работы обеспечивая заданные углы отвалов и откосов например в дорожном строительстве. Такой перевод экскавационного ковша из одного рабочего положения в другое всегда производится в нерабочем положении экскавационного ковша при отсутствии осевой нагрузки на подпятники портала стрелы поскольку в рабочем положении имеет место высокий уровень трения в подпятнике скольжения из-за действия направленной вдоль стрелы составляющей от рабочей нагрузки. Для преодоления трения скольжения при наличии осевой нагрузки в рассматриваемом устройстве потребовался бы во-первых значительно более мощный привод для осуществления поворота а во-вторых потребовалось бы увеличение габаритов (и массы) конструкции во исключение поломок экскавационного оборудования включая механизм ротации.
Экскавационный ковш применяемый в качестве рабочего инструмента экскаватора планировщика ЭО 43212 (или иной рабочий инструмент из числа показанного в источнике [8]) установлен на выдвижной секции стрелы шарнирно и снабжен приводом от короткоходового гидроцилиндра обеспечивающего поворот ковша к стреле или его отворот от стрелы.
Возвращаясь к инженерной машине-прототипу следует отметить развитость проекции цилиндрической надстройки и опорно-поворотного устройства в целом что отрицательно сказывается на его защищенности от кинетических средств поражения отсутствие в стреловом оборудовании механизма ротации обеспечивающего поворот ковша или всей телескопической стрелы относительно продольной оси как без нагрузки так и под нагрузкой что ограничивает возможности использования экскавационного оборудования и является недостатком прототипа. Кроме того возможности такой инженерной машины ограничены по применению для разборки завалов и заграждений в сравнении с экскаватором оборудование которого содержит дополнительный инструмент например зуб рыхлитель установленный с возможностью образования захватно-клещевого рабочего органа. В то же время прямое перенесение известного технического решения по установке зуба-рыхлителя из стрелы манипулятора (см. [3] стр.175-177) в телескопическую стрелу не представляется возможным из-за существенно меньших поперечных габаритов выдвижной секции в сравнении с рукоятью стрелы манипулятора ограничивающих возможности размещения на выдвижной секции как исполнительных органов так и приводов к ним.
Для инженерной машины также целесообразно обеспечить возможность вращения стрелы механизмом ротации при наличии рабочих нагрузок действующих вдоль стрелы. При этом форма выполнения поперечного сечения стрелы не должна быть треугольной (из условия обеспечения примерно одинакового уровня равнопрочности поперечного сечения стрелы при любом возможном приложении поперечных сил на стрелу при работе стрелового оборудования). Наиболее оптимальной с этих позиций может быть круглая или квадратная (коробчатая) форма поперечного сечения.
Таким образом недостатки военной гусеничной инженерной машины-прототипа заключаются в ограниченных функциональных возможностях стрелового оборудования и недостаточно высокой защищенности узлов опорно-поворотного устройства от средств поражения.
Задачей настоящего изобретения является разработка военной гусеничной инженерной машины с расширенными функциональными возможностями работы стрелового оборудования и повышенной защищенностью опорно-поворотного устройства от средств поражения.
Технический результат достигаемый изобретением заключается:
- в повышении отражающей способности бронированного корпуса к средствам поражения за счет предложенного выполнения формообразующей поверхности корпуса опорно-поворотного устройства;
- в понижении потребной мощности в механизме ротации на вращение стрелы в условиях рабочих нагрузок действующих вдоль стрелы за счет уменьшения трения в подпятнике портала;
- в обеспечении возможности образования на телескопической стреле захватно-клещевого рабочего органа за счет установки зуба-рыхлителя на выдвижной секции с рычажным механизмом в его приводе размещенном в габаритах указанной секции;
- в обеспечении возможности использования экскаваторной стрелы в качестве грузоподъемного крана.
Поставленная задача решается тем что в инженерной гусеничной машине на шасси базового танка содержащей корпус установленную над корпусом бронированную рубку для размещения экипажа и механизмов машинного отделения опорно-поворотное устройство с несущей платформой и гидравлическим приводом ее поворота установленный на платформе портал телескопическую двухсекционную стрелу коробчатой формы включающую опорную секцию и выдвижную секцию снабженную гидроцилиндром телескопирования и экскавационным ковшом с гидроцилиндром привода согласно изобретению опорно-поворотное устройство установлено в носовой части шасси сбоку рубки и размещено в бронированном корпусе консольно закрепленном на рубке и выполненном в виде низкопрофильного прямого цилиндра с днищем по форме шарового сегмента снабженного со стороны рубки проемом для размещения привода поворота несущей платформы а верхняя часть опоры портала выполнена цилиндрической формы и снабжена механизмом ротации стрелы при этом на выдвижной секции стрелы выполнен гусек на конце выступающей части которого размещены проушины с осью на которой установлен экскавационный ковш и зуб-рыхлитель размещенный под экскавационным ковшом с возможностью обеспечения раздельной или совместной работы путем образования захватно-клещевого рабочего органа для использования например при разборе завалов и заграждений притом стенка выдвижной секции расположенная с противоположной стороны от гуська дополнительно оснащена грузозахватной крюковой подвеской для строповки грузов а на боковых стенках выполнены кронштейны в проушинах которых закреплены два короткоходных гидроцилиндра связанных с зубом-рыхлителем через рычажный механизм с образованием привода для разворота и фиксации зуба-рыхлителя в заданном диапазоне углов а в боковых стенках неподвижной секции стрелы со стороны выдвижной секции выполнены фигурные вырезы для размещения гидроцилиндров привода поворота зуба-рыхлителя при переводе стрелы из рабочего в транспортное положение.
При этом наилучший результат достигается если:
- опорная секция стрелы установлена в портале с обеспечением возможности вращения стрелы механизмом ротации в условиях ее осевого нагружения при работе экскавационным ковшом или захватно-клещевым рабочим органом;
- у нижнего торца выдвижной секции стрелы на внешней стороне стенок установлены накладки с возможностью ограничения прогиба стрелы (вертикальных перемещений выдвижной секции относительно опорной) при работе стрелового оборудования с минимальным вылетом стрелы причем накладки выполнены из материала с низким коэффициентом трения например из бронзы или из высокопрочного материала например стали с антифрикционным покрытием например дисульфит-молибденовым на поверхности накладок;
- в основании опорной секции стрелы выполнена кольцевая дорожка а в полости опоры портала установлены ролики с возможностью качения по кольцевой дорожке при этом в стенке портала выполнены окна для установки роликов закрытые жестко закрепленными на стенках опоры портала крышками упомянутые крышки снабжены цапфами а ролики установлены на цапфах через подшипники качения или шарнирные подшипники.
Анализ отличительных признаков инженерной гусеничной машины на шасси базового танка показал что:
- установка опорно-поворотного устройства в носовой части шасси сбоку рубки и закрепление его консольно на рубке повышает обзорность оператору и улучшает условия управления стреловым оборудованием;
- установка опорно-поворотного устройства в бронированном корпусе выполненном в виде низкопрофильного прямого цилиндра с днищем по форме шарового сегмента повышает его защищенность от средств поражения;
- выполнение со стороны рубки проема в стенках рубки и корпуса опорно-поворотного устройства с внутренним размещением привода вращения несущей платформы обеспечивает высокий уровень защиты привода от средств поражения;
- выполнение верхней части портала по форме цилиндра позволяет встроить в портал механизм ротации стрелы а установка механизма ротации стрелы расширяет функциональные возможности по применению стрелового оборудования;
- выполнение гуська на конце выдвижной секции стрелы позволяет выполнить на конце выступающей его части развитые проушины под оси для установки рычажных механизмов и экскавационного ковша с зубом-рыхлителем с размещением последнего под экскавационным ковшом; тем самым обеспечивается возможность раздельной работы экскавационного ковша и зуба-рыхлителя или их совместная работа путем образования малогабаритного захватно-клещевого рабочего органа используемого например при разборе завалов и заграждений;
- закрепление в проушинах кронштейнов на боковых стенках выдвижной секции стрелы короткоходных гидроцилиндров связанных с зубом-рыхлителем через рычажный механизм служит образованию привода для разворота и фиксации зуба рыхлителя в заданном диапазоне углов обеспечивая развитие необходимого рабочего усилия захвата;
- оснащение выдвижной секции грузозахватной крюковой подвеской для строповки грузов с размещением ее на стенке выдвижной секции с противоположной стороны от гуська позволяет использовать инженерную гусеничную машину в качестве грузоподъемного крана;
- выполнение в боковых стенках опорной секции стрелы со стороны выдвижной секции фигурных вырезов обеспечивает приемлемые габариты инженерной гусеничной машины по продольным размерам за счет сокращения транспортной длины стрелы путем размещения гидроцилиндров привода поворота зуба-рыхлителя в упомянутых вырезах при переводе стрелы из рабочего в транспортное положение;
- установка опорной секции стрелы в портале с обеспечением возможности вращения стрелы механизмом ротации без нагрузки и в условиях ее осевого нагружения при работе экскавационным ковшом или захватно-клещевым рабочим органом направлено на повышение эффективности разборки инженерной машиной препятствий в виде завалов разрушенных строений и т.п. а также понижение потребной мощности в механизме ротации уменьшение трения и износовых процессов в портале и опорной секции стрелы. Конструктивная реализация данной идеи обеспечена тем что в основании опорной секции стрелы выполнена кольцевая дорожка а в полости портала установлены ролики с возможностью качения по кольцевой дорожке при этом в стенке портала выполнены окна для установки роликов закрытые жестко закрепленными на стенках портала крышками упомянутые крышки снабжены цапфами а ролики установлены на цапфах через подшипники качения или шарнирные подшипники причем выполнение в стенке цилиндрической опоры портала лючков с крышками и закрепление подшипников через цапфы на крышках лючков позволяет обеспечить возможность сборки усовершенствованного механизма ротации;
- установка у нижнего торца выдвижной секции стрелы на внешней стороне стенок накладок служит образованию ограничителей прогиба стрелы при вылете ее близком к минимальному.
- выполнение накладок из материала с низким коэффициентом трения например из бронзы обеспечивает низкий уровень потерь мощности на взаимодействие накладок при перемещении выдвижной секции стрелы относительно опорной; эквивалентное решение достигается выполнением накладок из высокопрочного материала например стали с антифрикционным покрытием например дисульфит-молибденовым на поверхности накладок.
Сущность изобретения поясняется чертежами где показано:
- на фиг.1 - вид сбоку на левый борт инженерной ВГМ в ее транспортном положении;
- на фиг.2 - вид сверху на инженерную ВГМ;
- на фиг.3 - разрез по опорно-поворотному устройству кранового оборудования (разрез по А-А на фиг.1);
- на фиг.4 - вид на установку привода опорно-поворотного устройства инженерной ВГМ (вид Б на фиг.2 на котором платформа опорно-поворотного устройства и стреловое оборудование условно не показаны);
- на фиг.5 - вид на стреловое оборудование инженерной ВГМ стрела поднята;
- на фиг.6 - разрез по опоре качения выдвижной секции стрелы (вид В на фиг 7);
- на фиг.7 - продольный разрез стрелы по порталу и опорной секции (разрез по Г-Г на фиг.2);
- на фиг.8 - продольный разрез стрелы по выдвижной секции (разрез по Д-Д на фиг.2);
- на фиг.9 - вид сверху на рабочие органы стрелового оборудования в увеличенном масштабе (вид Е на фиг.5);
- на фиг.10 - установка крюковой подвески на стреле;
- на фиг.11 - продольный разрез стрелы по нижнему торцу выдвижной секции (вид И на фиг.7);
- на фиг.12 - поперечный разрез по опоре портала (вид К на фиг.7 на разгрузочное устройство механизма ротации);
Инженерная ВГМ см. фиг.1 и 2 выполнена на базовом (принятом в качестве базового для семейства ВГМ) танковом шасси 1 содержащем корпус 2 оборудованный бронированной рубкой 3 установленной над корпусом вместо танковой башни. В передней части рубки размещены люк 4 механика водителя а также люки 5-7 других членов экипажа машины в средней части корпуса 2 размещено машинное отделение 8. ВГМ снабжена бульдозерным 9 и стреловым оборудованием 10 установленным с возможностью поворота на опорно-поворотном устройстве 11. Опорно поворотное устройство 11 содержит несущую платформу 12 и опору поворотную 13 установленную в корпусе 14 см. также фиг.3 и 4 выполненном снаружи по форме броневого низкопрофильного цилиндра (цилиндрического кольца) "а" плавно переходящего в бронированное днище "б". Днище "б" корпуса 14 для наилучшего противодействия (рекошетирования) кинетическим поражающим средствам выполнено по форме шарового сегмента. Корпус 14 консольно закреплен на рубке внутренняя полость корпуса 14 соединена с внутренним пространством рубки проемом "в" в котором установлен привод поворота несущей платформы включающий гидромотор 15 и редуктор 16. Такое выполнение корпуса обеспечивает защиту опоры поворотной 13 и устройств 15 и 16 от воздействия кинетических поражающих средств.
Платформа 12 см. также фиг.5 оборудована кронштейнами 17 для шарнирного закрепления портала 18. Верхняя часть "г" портала 18 выполнена в виде полого цилиндра. Нижняя часть портала 18 снабжена кронштейнами 19 связанными осями 20 с кронштейнами 17 платформы образуя шарнирное крепление и кронштейнами 21 шарнирно связанными с гидроцилиндрами 22 служащими для наклона стрелы 23 в вертикальной плоскости путем изменения наклона портала.
Стрела 23 телескопическая выполнена двухсекционной содержащей опорную секцию 24 установленную в портале 18 и выдвижную секцию 25 установленную внутри (в полости) опорной секции 24 с возможностью возвратно-поступательного перемещения в ней на роликах 26 опор качения 27 см. фиг.6. Обе секции стрелы выполнены коробчатой формы с поперечным прямоугольным сечением.
Поворот в портале 18 опорной секции 24 относительно своей продольной оси осуществляется в цилиндрических опорах скольжения "д" и "е" см. фиг.7 с помощью двух механизмов 28 ротации с приводом от гидромоторов 29 установленных на портале 18 и взаимодействующих с зубчатым колесом 30 связанным с опорной секцией 24.
На внешнем конце выдвижной секции 25 стрелы выполнен гусек 31 см. также фиг.8 на конце выступающей части которого выполнены проушины с осью 32 на которой шарнирно установлены экскавационный ковш 33 и зуб-рыхлитель 34 расположенный под экскавационным ковшом. Поворот ковша 33 при его работе относительно оси 32 (поворот ковша в плоскости стрелы 23) осуществляется короткоходовым гидроцилиндром 35 установленным в полости выдвижной секции 25 через трехзвенный рычажный механизм 36. Поворот зуба-рыхлителя 34 при его работе относительно оси 32 (поворот зуба-рыхлителя 34 относительно ковша 33) осуществляется двумя короткоходовыми гидроцилиндрами 37 фиг.9 установленными на боковых стенках "ж" вдоль выдвижной секции 25 корпуса которых закреплены на осях 38 в проушинах кронштейнов 39 приваренных на стенках "ж". Штоки гидроцилиндров 37 связаны через рычажный механизм 40 с зубом-рыхлителем 34 осуществляя при подаче рабочей жидкости в полости гидроцилиндра поворот зуба-рыхлителя. При этом соотношение плеч у рычага 41 механизма 40 выбрано таким образом что при коротком ходе штока гидроцилиндра 37 поворот зуба-рыхлителя осуществляется в заданном необходимом для работы диапазоне углов примерно соответствующем диапазону углов поворота экскавационного ковша 33.
Использование независимого привода (независимых гидроцилиндров 35 и 37) позволяет регулировать расстояние между экскавационным ковшом 33 и зубом-рыхлителем 34 обеспечивая возможность их раздельной работы или совместной работы с образованием захватно-клещевого рабочего органа для использования например при разборе завалов и заграждений. Поскольку стрела 23 в транспортном (походном) положении инженерной гусеничной машины не должна значительно увеличивать продольные габариты машины выдвижная секция 25 должна максимально возможно заходить в опорную секцию 24. Чтобы этому не препятствовала установка зуба-рыхлителя и его привода в боковых и нижней стенках опорной секции 24 выполнен фигурный вырез "и" для размещения упомянутых кронштейнов 39 и гидроцилиндров 37 привода зуба-рыхлителя 34 что позволило уменьшить общую длину стрелы 23 в транспортном положении.
Наличие фигурного выреза "и" в опорной секции 24 стрелы привело к несимметричному расположению опор 27. Так опоры (27) "к" и "л" на верхней стороне опорной секции 24 оказались разнесенными на большее расстояние чем опоры "м" и "н" на нижней стороне опорной секции. Однако как это будет показано ниже при описании работы инженерной ВГМ такое уменьшение в целом не ухудшило эффективность работы стрелового оборудования.
На выдвижной секции 25 стрелы стенка расположенная с противоположной стороны от гуська (верхняя стенка) оснащена кронштейном 42 на котором смонтирована легкосъемная грузозахватная крюковая подвеска 43 для строповки грузов см. также фиг.10. Благодаря этому стреловое оборудование инженерной ВГМ может использоваться как крановое оборудование дополнительно расширяя эксплуатационные возможности.
Упомянутый зуб-рыхлитель 34 может использоваться как самостоятельный рабочий инструмент например для разрыхления мерзлого грунта после его установки гидроцилиндрами 37 в рабочее положение. При этом симметричное расположение гидроцилиндров 37 относительно стрелы исключает возможность ее несимметричного нагружения при работе.
Перемещение выдвижной секции 25 стрелы производится длинноходовым гидроцилиндром 44 (гидроцилиндром телескопирования) связанным одним концом с шарнирной подвеской 45 установленной в выдвижной секции другим концом - с шарнирным кронштейном 46 закрепленным внутри опорной секции в ее начале. Для обеспечения нормального перемещения выдвижной секции 25 по роликам 26 опор 27 между поверхностью качения роликов и наружной поверхностью стенок выдвижной секции стрелы назначается технологический зазор т (см. фиг.6) компенсирующий погрешности изготовления конструкции и деформацию стрелы под нагрузкой и исключающий различного рода заклинивания.
Наличие технологического зазора т вызывает под нагрузкой вертикальные перемещения выдвижной секции относительно опорной особенно значительные в зоне торца "п" см. фиг.11 с возможным нежелательным контактом поверхностей секций. Для ограничения указанных перемещений и снижения трения в зоне возможного контакта у торца выдвижной секции установлены накладки 47 выполненные из материала с низким коэффициентом трения например бронзовые. При значительных контактных напряжениях накладки могут быть выполнены из высокопрочного материала например стали с антифрикционным покрытием на взаимодействующих поверхностях например дисульфит-молибденовым нанесенным на поверхность "р".
В нижней части портала 18 выполнены лючки (окна) "с" см. фиг.12 закрытые крышками 48 жестко связанными с корпусом портала болтовым соединением. В центральной части каждой крышки закреплена цапфа 49 которая при установке крышки размещается в полости портала. На конце цапфы 49 через подшипник 50 установлен ролик 51 с необходимым конструктивным зазором к между кольцевой дорожкой "т" опорной секции 24 стрелы и наружной поверхностью ролика 51. Тем самым в портале образовано разгрузочное устройство механизма ротации.
В транспортном положении инженерной ВГМ зуб-рыхлитель 34 располагается над стрелой как показано на фиг.1 экскавационный ковш 33 максимально развернут к зубу-рыхлителю 34 обеспечивая наименьшие продольные габариты машины и повышая ее маневренность.
Следует отметить что в стреловом оборудовании инженерной гусеничной машины могут применяться и ранее упомянутые сменные рабочие органы например планировочный ковш или отвал что придаст возможность машине прокладывать колонные пути и обеспечивать содержание дорог в том числе военных.
Работа инженерной гусеничной машины.
Благодаря применению танкового гусеничного высокопроходимого шасси обладающего противорадиационной противохимической и противоснарядной защитой экипаж машины может работать в боевых условиях а также в условиях чрезвычайных ситуаций например при авариях связанных с радиационным заражением местности. При применении машины в условиях обстрела опорно-поворотное устройство и его привод как внешние рабочие элементы устранение поражения которых осуществить наиболее сложно надежно защищены броневым корпусом 14.
Перед использованием стреловое оборудование разворачивается на опорно-поворотном устройстве располагаясь перед рубкой. Стрела с помощью гидроцилиндра 22 устанавливается в необходимое рабочее положение. Для работы экскавационного ковша его гидроцилиндром 35 отворачивают от стрелы а зуб-рыхлитель 34 гидроцилиндрами 37 отводят к стреле. При этом положении экскавационный ковш 33 готов к работе прямой лопатой обладая возможностью вести землеройные работы с помощью гидроцилиндров 22 и 35 на высоких откосах (в том числе карьерные работы) либо загребая грунт в зоне гуська 31 выдвижной секции стрелы.
Для работы экскавационного ковша 33 обратной лопатой стрела 23 с помощью механизма ротации 28 разворачивается вокруг своей оси на 180°. В таком положении стрелового оборудования экскавационный ковш 33 готов к работе по рытью траншей котлованов и т.п. Наряду с гидроцилиндрами 22 и 35 в такой работе для заполнения ковша применяется движение назад выдвижной секции 25 гидроцилиндром 44 телескопирования.
При работе машины например при разборе завала или заграждения возникает необходимость вытаскивать из грунта или искусственного основания обломки строительных конструкций или длинномерные предметы (балки рельсы и т.п.). В ряде случаев необходимо предварительно ослабить их закрепление (защемление) путем "расшатывания". Для таких случаев используется захватно-клещевой рабочий орган который образуют путем совместного или раздельного поворота друг к другу зуба рыхлителя 34 и экскавационного ковша 33. При этом обломки конструкций или длинномерные предметы защемляются между лопатой экскавационного ковша 33 и зубом-рыхлителем. В том случае если длинномерный предмет располагается под углом к горизонту захватно-клещевой рабочий орган образует захват в таком же наклонном положении с помощью механизма ротации.
При выполнении работ захватно-клещевым рабочим органом (или экскавационным ковшом 33 в режиме обратной лопаты) в том числе при разборе лесных или городских завалов когда требуется втягивать выдвижную секцию стрелы в опорную секцию с одновременным поворотом ее вокруг оси механизмом ротации действующие вдоль оси стрелы высокие нагрузки замыкаются на ролики 51. Тем самым в предлагаемом изобретении обеспечен малый уровень величины трения качения между кольцевой дорожкой "т" опорной секции 24 стрелы и роликами 51 что позволяет эффективно использовать мощность механизмов ротации для поворота стрелы.
При необходимости проведения такелажных работ машина может использоваться как гусеничный подъемный кран благодаря крюковой подвеске 43.
При работе стрелового оборудования в особенности с минимальным вылетом выдвижной секции стрелы одностороннее расположение выдвижной секции относительно роликов 26 роликовых опор 27 приводит к исчерпанию технологического зазора т с образованием углового смещения (перекоса) оси выдвижной секции относительно теоретической оси стрелы. Установка накладок 47 на внешней стороне стенок выдвижной секции стрелы сохраняет технологический зазор т препятствуя упомянутому перекосу. Однако в таких случаях имеет место скольжение накладок 47 о внутренние поверхности стенок опорной секции 24. Выполнение накладок из материала с низким коэффициентом трения например из бронзы или из высокопрочного материала с антифрикционным покрытием на взаимодействующих со стенками неподвижной секции поверхностях снижает уровень трения в этой зоне обеспечивая нормальную работу стрелового оборудования.
Следует так же отметить что в процессе разработки грунта на экскавационный ковш действуют усилия резания под воздействием которых выдвижная секция стрелы опирается на ролики 26 опор "к" и "м" (27). Эти же опоры воспринимают нагрузку и при работе стрелы с грузозахватной крюковой подвеской 43 в качестве грузоподъемного устройства. А поскольку опоры "к" и "м" разнесены на максимально возможное расстояние в габаритах стрелы то влияние фигурного выреза "и" необходимого для размещения кронштейнов 39 и гидроцилиндров 37 практически не сказывается на нагруженности стрелового оборудования.
Таким образом изобретением решена поставленная задача а именно расширены функциональные возможности работы инженерной гусеничной машины и ее стрелового оборудования а также повышена защищенность опорно-поворотного устройства от средств поражения.
Инженерная гусеничная машина на шасси базового танка содержащая корпус установленную над корпусом бронированную рубку для размещения экипажа и механизмов машинного отделения опорно-поворотное устройство с несущей платформой и гидравлическим приводом ее поворота установленный на платформе портал телескопическую двухсекционную стрелу коробчатой формы включающую опорную секцию и выдвижную секцию снабженную гидроцилиндром телескопирования и экскавационным ковшом с гидроцилиндром привода отличающаяся тем что опорно-поворотное устройство установлено в носовой части шасси сбоку от рубки и размещено в бронированном корпусе консольно закрепленном на рубке и выполненном в виде низкопрофильного прямого цилиндра с днищем по форме шарового сегмента снабженного со стороны рубки проемом для размещения привода поворота несущей платформы а верхняя часть портала выполнена цилиндрической формы и снабжена механизмом ротации стрелы при этом на выдвижной секции стрелы выполнен гусек на конце выступающей части которого размещены проушины с осью на которой установлен экскавационный ковш и зуб-рыхлитель размещенный под экскавационным ковшом с возможностью обеспечения раздельной или совместной работы путем образования захватно-клещевого рабочего органа для использования например при разборе завалов и заграждений причем стенка выдвижной секции расположенная с противоположной стороны от гуська дополнительно оснащена грузозахватной крюковой подвеской для строповки грузов а на боковых стенках выдвижной секции выполнены кронштейны в проушинах которых закреплены два короткоходных гидроцилиндра связанных с зубом-рыхлителем через рычажный механизм с образованием привода для разворота и фиксации зуба-рыхлителя в заданном диапазоне углов при этом в боковых стенках опорной секции стрелы со стороны выдвижной секции выполнены фигурные вырезы для размещения гидроцилиндров привода поворота зуба-рыхлителя при переводе стрелы из рабочего в транспортное положение.
Инженерная машина по п.1 отличающаяся тем что опорная секция стрелы установлена в портале с обеспечением возможности вращения механизмом ротации в условиях ее осевого нагружения при работе экскавационным ковшом или захватно-клещевым рабочим органом.
Инженерная машина по п.1 отличающаяся тем что у нижнего торца выдвижной секции стрелы на внешней стороне стенок установлены накладки с возможностью ограничения прогиба стрелы при вылете ее близком к максимальному.
Инженерная машина по п.2 отличающаяся тем что в основании опорной секции стрелы выполнена кольцевая дорожка а в полости портала установлены ролики с возможностью качения по кольцевой дорожке при этом в стенке портала выполнены окна для установки роликов закрытые жестко закрепленными на стенках портала крышками упомянутые крышки снабжены цапфами а ролики установлены на цапфах через подшипники качения или шарнирные подшипники.
Инженерная машина по п.3 отличающаяся тем что накладки выполнены из материала с низким коэффициентом трения например из бронзы.
Инженерная машина по п.3 отличающаяся тем что накладки выполнены из высокопрочного материала например стали с антифрикционным покрытием например дисульфит-молибденовым на поверхности накладок.
АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНАЯ МАШИНА (патент № 2137701)
Автор(ы):Немировский П.И.
Патентообладатель(и): Акционерное общество открытого типа "Машиностроительный завод "Арсенал
Адрес для переписки:195009 Санкт-Петербург ул.Комсомола 13 АООТ МЗ "Арсенал" Канеру В.Ф.
Изобретение относится к спасательным средствам используемым для разборки завалов и перемещения обломков разрушенных сооружений в зонах катастроф. Сущность изобретения: аварийно-спасательная машина содержащая шасси поворотную стойку на которой шарнирно закреплена стрела и приводные гидроцилиндры из которых одни взаимодействуют со стрелой а другие - с поворотной стойкой снабжается поворотной платформой которая установлена на шасси складывающейся поддерживающей опорой с ходовым устройством например в виде двуногого шагающего механизма и манипулятором с основанием установленным на упомянутой опоре и соединенным с концом стрелы. 4 з.п. ф-лы 8 ил.
Настоящее изобретение относится к спасательным средствам используемым для разборки завалов и перемещения обломков разрушенных сооружений и конструкций при спасении людей в зонах техногенных и природных катастроф.
Известен трубоукладчик который может быть использован в качестве аварийно-спасательной машины для разборки завалов и перемещения обломков разрушенных сооружений и конструкций при спасении людей. Он содержит шасси с рамой крановую стрелу шарнирно соединенную с ней поддерживающую опору регулируемой длины со штангой ее фиксации причем поддерживающая опора шарнирно соединена с рамой посредством упомянутой штанги с образованием вместе со штангой стрелой и рамой параллелограммного механизма при этом штанга выполнена регулируемой длины (см. авторское свидетельство SU N 1039860 B 66 C 2336 опубликованное в Бюллетене изобретений N 33 от 07.09.1983 г.).
Однако использование такого известного устройства в чрезвычайных ситуациях ограничено из-за малых размеров его рабочей зоны которая определяется размерами крановой стрелы способной совершать только качательные движения в вертикальной плоскости. Кроме того способность трубоукладчика перемещать обломки разрушенных сооружений и конструкций зависит от возможностей его шасси передвигаться по местности что в большинстве аварийных ситуаций бывает невозможно осуществить.
Известны грузоподъемные краны в том числе на самоходном шасси которые могут быть использованы в качестве аварийно- спасательной машины. Они содержат стрелу способную совершать качательные движения в вертикальной плоскости и поворачиваться в горизонтальной плоскости вместе с поворотной платформой. Кроме того возможно использование поддерживающей опоры (См. Подъем и перемещение грузов. По ред. 3. Б. Хараса М.: Стройиздат 1987 (Справочник строителя) с. 75-197).
Однако такие известные машины трудно и опасно использовать для разборки завалов в районах аварий т.к. строповка обломков-грузов неправильной формы чрезвычайно затруднена и сопряжена с пребыванием рабочего-строполя в непосредственной близость к разрушенному объекту.
Эта машина имеет увеличенную рабочую зону в частности за счет возможности опускания ковша на глубину 4 м на расстоянии до 15 м что отсутствовало в предыдущих известных машинах.
Однако и такая машина не может быть использована с большой эффективностью для разборки завалов так как в ее наборе сменных рабочих органов отсутствует универсальный захват с несколькими степенями подвижности что характерно для манипуляционного оборудования наилучшим образом соответствующего назначению аварийно- спасательной машины а также из-за ограниченной плоскостью качания стрелы рабочей зоны.
В качестве прототипа выбран известный лесопогрузчик фирмы "ВАЛМЕТ" который может быть использован в качестве аварийно-спасательной машины для разборки завалов в районах аварий и имеет наибольшее число общих признаков с заявляемым изобретением.
Он содержит шасси со стрелой которая шарнирно соединена с поворотной стойкой приводные гидроцилиндры из которых одни взаимодействуют со стрелой а другие - с поворотной стойкой и установлены на шасси а также захват с основанием в виде поворотной плиты которая шарнирно соединена с концом стрелы причем при транспортном положении стрелы упомянутые гидроцилиндры имеют минимальную свою длину при этом приводной гидроцилиндр стрелы стрела поворотная стойка и шасси соединены шарнирно образуя четырехзвенный механизм (См. Проспект "ВАЛМЕТ" Лесопогрузчик 1510 1982 Приложение 2).
Этот известный лесопогрузчик способен опускать захват ниже уровня стоянки шасси за счет разворота основания захвата.
Однако и прототип не может быть эффективно использован для разборки завалов в районах аварий имеющих сложный рельеф местности поскольку для захвата объекта манипулирования лесопогрузчик "ВАЛМЕТ" как любой фронтальный погрузчик должен подъехать вплотную к объекту причем захват объекта возможен только в плоскости качания стрелы.
Анализ известного научно-технического уровня показывает что для разборки завалов и перемещения обломков технологического оборудования зданий транспортных средств и других инженерных сооружений и конструкций в районе аварий могут применяться различные машины: подъемные краны лесопогрузчики экскаваторы трубоукладчики способные поднимать и перемещать груз. Однако если они имеют узкую специализацию обусловленную конструкцией рабочего органа: ковша захвата крюка и ограниченную по размерам и грузоподъемности рабочую зону причем расширение рабочей зоны у таких машин путем традиционных технических решений например увеличением вылета стрелы вступает в противоречие с обеспечением их устойчивости от опрокидывания и приводит к увеличению габаритов и массы шасси а повышение грузоподъемности стрелы посредством применения поддерживающей опоры под стрелой вступает в противоречие с обеспечением маневренности машины в районе аварии особенно в месте непосредственного завала.
Задачей настоящего изобретения является создание новой аварийно-спасательной машины обладающей большой рабочей зоной и высокой грузоподъемностью на максимальном вылете стрелы при одновременной маневренности и способности работать в районах аварий со сложным рельефом местности имеющей возвышенности впадины узкие проходы а также с сохранением компактности в транспортном положении.
Поставленная задача решена тем что в известной аварийно-спасательной машине содержащей шасси поворотную стойку на которой шарнирно закреплена стрела приводные гидроцилиндры из которых одни взаимодействуют со стрелой а другие - с поворотной стойкой согласно настоящему изобретению введены поворотная платформа которая установлена на шасси складывающаяся поддерживающая опора с ходовым устройством и манипулятор с основанием которое установлено на этой опоре и соединено с концом стрелы посредством стабилизатора обеспечивающего плоскопараллельное перемещение манипулятора в рабочей зоне а поворотная стойка и приводные гидроциллндры шарнирно соединены с поворотной платформой причем основание манипулятора соединено шарнирно со стабилизатором с возможностью поворота в плоскости перпендикулярной плоскости качания стрелы.
Возможно что стрела выполнена телескопической и при транспортном положении ее приводной гидроцилиндр имеет длину больше минимальной своей длины но меньше - максимальной.
Возможно что в качестве складывающейся поддерживающей опоры с ходовым устройством применено шагающее опорное устройство.
Может быть что шагающее опорное устройство выполнено в виде двуногого механизма.
Так же может быть что двуногий механизм соединен с основанием манипулятора которое соединено со стабилизатором посредством двух шарнирных управляемых разъемных соединений расположенных на торцевой части стабилизатора причем расстояние между продольными осями ног упомянутого механизма равно расстоянию между осями указанных двух шарнирных управляемых разъемных соединений.
Такое новое техническое решение всей своей новой совокупностью существенных признаков позволяет создать аварийно - спасательную машину которая имеет большую рабочую зону развивает максимальную грузоподъемность во всей рабочей зоне и может выполнять спасательные работы на местности со сложным рельефом в условиях нагромождения обломков разрушенных сооружений.
Это достигается за счет того что манипулятор с опорой смонтирован на конце стрелы и благодаря наличию поддерживающей опоры с ходовым устройством может занять устойчивое положение и перемещаться по местности одновременно с поворотом стрелы и поворотной платформы перемещая оперативно захваченный обломок сооружения или конструкции в стороны от завала освобождая доступ к пострадавшим от аварии.
Кроме того наличие стрелы выполненной телескопической и ее приводного гидроцилиндра который имеет длину больше минимальной своей длины но меньше максимальной при транспортном положении стрелы позволяет наклонять стрелу глубоко вниз опуская манипулятор с поддерживающей опорой и ходовым устройством на дно котлована трещины оврага и располагая его там в устойчивом положении.
Анализ научно-технической и патентной информации произведенный авторами и заявителем а также сравнение с прототипом показывает что предлагаемое изобретение новое т.к. авторам и заявителю неизвестна заявляемая совокупность существенных отличительных признаков.
Однако отдельные отличительные признаки известны но с другой совокупностью существенных признаков. Например для повышения устойчивости подъемного крана применяют поддерживающую опору которую подставляют под конец стрелы (См. аналоги). В нашем случае это свойство опоры сохранено но ей приданы и другие а именно: перемещать груз захваченный манипулятором в сторону от завала и быть транспортабельной самой стрелой что кстати отсутствует у известных опор располагаемых на конце стрелы.
Известно что в подъемных кранах используется телескопическая стрела. Конструкция указанной стрелы позволяет увеличить рабочую зону проигрывая в грузоподъемности.
В нашем случае телескопическая стрела используется как средство доставки манипулятора с основанием которое установлено на поддерживающей опоре с ходовым устройством к объекту манипулирования т.е. свойство транспортировщика и грузоподъемника одновременно.
Таким образом настоящее изобретение отвечает критерию "изобретательский уровень" так как оно объединило альтернативные технические машины взяв от них только положительные свойства исключив отрицательные с которыми положительные свойства находились в противоречии.
Промышленное применение настоящего изобретения обосновывается чертежом и ниже приведенным описанием изобретения.
Сущность настоящего изобретения поясняется чертежами где:
фиг. 1 - аварийно-спасательная машина в транспортном положении;
фиг. 2 - основные рабочие положения аварийно-спасательной машины;
фиг. 3 - вид сбоку на манипулятор с основанием установленным на складывающейся поддерживающей опоре с ходовым устройством например в виде двуногого механизма;
фиг. 4 - вид сбоку на двуногий механизм при развороте на пяте одной из ног;
фиг. 5 - вид спереди на двуногий механизм по фиг.4;
фиг. 6 - вид сверху на основание манипулятора присоединенного к стабилизатору;
фиг. 7 - вид сверху на основание манипулятора повернутое вокруг шарнирного управляемого разъемного соединения со стабилизатором;
фиг. 8 - вид возможного варианта складывающейся поддерживающей опоры с ходовым устройством.
Предлагаемая аварийно-спасательная машина содержит шасси 1 например либо гусеничное либо пневмоколесное (фиг.12) на котором установлена поворотная платформа 2.
На поворотной платформе 2 шарнирно закреплены поворотная стойка 3 и приводные гидроцилиндры 4. Конец поворотной стойки 3 шарнирно соединен со стрелой 5 выполненной телескопической и с одним из приводных гидроцилиндров 4. Другой приводной гидроцилиндр 4 шарнирно соединен со стрелой 5 и при транспортном положении последней имеет длину большую минимальной своей длины но меньшую - максимальной то есть он имеет " - запас рабочего хода позволяющий опустить конец телескопической стрелы ниже уровня стоянки шасси.
Причем этот приводной гидроцилиндр 4 вместе со стрелой 5 поворотной стойкой 3 и поворотной платформой 2 образует четырехзвенный механизм что позволяет включением приводного гидроцилиндра поворотной стойки изменять угол между поворотной стойкой и стрелой при переводе рабочего оборудования машины из транспортного положения в рабочее не расходуя на указанную операцию запас хода приводного гидроцилиндра стрелы.
На конце стрелы 5 расположен манипулятор 6 с основанием 7 которое установлено на складывающейся поддерживающей опоре 8 с ходовым устройством например колесного типа (фиг. 1 и 8) и соединено с концом стрелы 5 посредством стабилизатора 9 обеспечивающего плоскопараллельное перемещение манипулятора 6 в рабочей зоне (фиг. 2). Причем это основание 7 манипулятора шарнирно соединено со стабилизатором 9 с возможностью поворота в плоскости перпендикулярной плоскости качания стрелы 5 (фиг. 67). Причем в качестве складывающейся поддерживающей опоры с ходовым устройством может быть применено шагающее опорное устройство например в виде двуногого механизма 10 (фиг. 1 2) имеющего две ноги 11 со стопами 12 и пятой 13 (фиг.3).
В этом случае основание манипулятора 7 соединено со стабилизатором 9 посредством двух шарнирных управляемых разъемных соединений активная часть которых - защелки 14 расположены на торцевой части стабилизатора 9 а пассивная часть - оси 15 закреплены в основании 7 (фиг. 6 7).
Стабилизатор 9 представляет собой коробчатую металлоконструкцию внутри которой размещен гидроцилиндр 16 предназначенный для поворота основания 7 относительно стабилизатора 9 и которая шарнирно соединена с концом стрелы 5 и с приводным гидроцилиндром 17 соединенным также шарнирно со стрелой 5 (фиг. 8.).
Благодаря стабилизатору 9 при любом положении стрелы 5 основание 7 манипулятора содержащего плечевое звено 18 кистевое звено 19 и универсальный захват 20 (фиг.3) ориентировано относительно опорной поверхности под постоянным углом что необходимо для нормальной работы манипулятора и шагающего опорного устройства машины.
Настоящая аварийно-спасательная машина работает следующим образом.
К месту проведения аварийно-спасательных работ машина доставляется своим ходом с помощью шасси 1 (фиг.1). В исходном (походном) положении телескопическая стрела 5 сложена стойка 3 повернута в крайнее заднее положение опорное (шагающее) устройство 10 сложено и опирается на лобовой лист шасси 1.
Для проведения работ манипулятор 6 с помощью поворотной платформы 2 поворотной стойки 3 и телескопической стрелы 5 перемещается к месту выполнения операции (фиг. 2) причем за счет исходного запаса рабочего хода " (фиг. 1) который имеет один из приводных гидроцилиндров 4 в исходном положении манипулятор 5 может быть перемещен выше или ниже уровня стоянки шасси (фиг. 2 изображены тонкими линиями).
Необходимое положение манипулятора 6 относительно объекта манипулирования осуществляется с помощью поворота основания 7 относительно стабилизатора 9 который в свою очередь может поворачиваться относительно телескопической стрелы 5 (фиг. 6 7 8).
За счет разворота стабилизатора 9 с помощью приводного гидроцилиндра 16 шагающее опорное устройство 10 ориентируется к опорной поверхности под необходимым углом. При этом манипулятору 6 обеспечивается стабилизатором 9 плоскопараллельное перемещение в рабочей зоне гарантирующее ему устойчивое рабочее положение на любом рельефе поверхности рабочей зоны (фиг.2).
При необходимости поворота манипулятора 6 в плоскости перпендикулярной плоскости качания стрелы 5 одна из защелок 14 (фиг.7) выводится из зацепления с соответствующей осью 15 и с помощью гидроцилиндра 16 основание манипулятора 7 разворачивается относительно стабилизатора 9 вокруг второй оси 15. Учитывая что расстояние H1 между осями 15 равно расстоянию H2 между продольными осями ног 11 двуногого механизма (фиг. 5) то точка опоры манипулятора на грунт (центр пяты 13) лежит при повороте манипулятора на продолжении оси 15.
Значительное увеличение силовых параметров манипулятора обеспечивается за счет опорного шагающего устройства 10 обеспечивающего силовую разгрузку телескопической стрелы 5 от вертикальной составляющей усилия на захвате 19 (фиг. 3). Для этого ноги 11 с помощью своих приводных гидроцилиндров опираются на опорную поверхность в зоне проведения операций. Стопы 12 и пяты 13 обеспечивают необходимый контакт ног 11 с опорной поверхностью.
Универсальный захват 20 с помощью кистевого 19 и плечевого 18 звеньев перемещается к объекту проведения операций. Подъем груза может осуществляться как за счет поворота звеньев 18 и 19 так и за счет сгибания-разгибания ног 11.
Перемещение груза в зоне опорного устройства осуществляется с помощью разворота основания манипулятора 7 вокруг оси 15 (фиг. 5) и соответствующей пяты 13 с помощью приводного гидроцилиндра 16.
При этом для обеспечения поворота другая нога 11 приподнимается а стопа 12 опорной ноги занимает приподнятое положение (фиг. 4).
При необходимости перемещения груза на более значительное расстояние т. е. в пределах зоны обметания телескопической стрелы 5 используется шагающее устройство. За счет сгибания-разгибания ног 11 и стоп 12 шагающее устройство обеспечивает перемещение груза синхронно перемещениям телескопической стрелы 5 поворотной стойки 3 и разворотом платформы 2.
Описанное устройство аварийно-спасательной машины обеспечивает перемещение грузов и разрушение металлических и других конструкций с приложением усилий не ограниченных условиями устойчивости шасси 1 во всем рабочем диапазоне действия телескопической стрелы 5.
Таким образом предлагаемая аварийно- спасательная машина обладает высокой маневренностью особенно при наличии шагающего опорного механизма; имеет большую грузоподъемность в любой точке рабочей зоны; обладает компактностью конструкции и способна перемещаться по поверхности с грузом что в известных машинах невозможно осуществить.
Аварийно-спасательная машина содержащая шасси поворотную стойку с шарнирно закрепленной на ней стрелой и приводные гидроцилиндры одни из которых взаимодействуют со стрелой а другие - с поворотной стойкой отличающаяся тем что она снабжена поворотной платформой установленной на шасси складывающейся поддерживающей опорой с ходовым устройством и манипулятором с основанием установленным на складывающейся поддерживающей опоре и соединенным с концом стрелы посредством стабилизатора для обеспечения плоскопараллельного перемещения манипулятора в рабочей зоне при этом поворотная стойка и приводные гидроцилиндры шарнирно соединены с поворотной платформой а основание манипулятора соединено шарнирно со стабилизатором с возможностью поворота в плоскости перпендикулярной плоскости качания стрелы.
Аварийно-спасательная машина по п.1 отличающаяся тем что стрела выполнена телескопической и при транспортном ее положении приводной гидроцилиндр взаимодействующий со стрелой имеет запас рабочего хода.
Аварийно-спасательная машина по п.1 отличающаяся тем что складывающаяся поддерживающаяся опора с ходовым устройством выполнена в виде шагающего опорного устройства.
Аварийно-спасательная машина по п.3 отличающаяся тем что шагающее опорное устройство выполнено в виде двуногого механизма.
Аварийно-спасательная машина по п.4 отличающаяся тем что двуногий механизм соединен с основанием манипулятора которое соединено со стабилизатором посредством двух шарнирно управляемых разъемных соединений расположенных на торцевой части стабилизатора причем расстояние между продольными осями ног упомянутого механизма равно расстоянию между осями указанных двух шарнирно управляемых разъемных соединений.
ИНЖЕНЕРНАЯ МАШИНА РАЗГРАЖДЕНИЯ (патент № 2072088)
Автор(ы):Кондратович А.А.
Список документов цитированных в отчете о поиске: 1. Инженерная машина разграждения ПИР-2.- М.: Воениздат 1990.
Изобретение относится к средствам преодоления заграждений и препятствий в частности лесных и каменных завалов. Инженерная машина разграждения содержит базовое шасси 1 на котором смонтированы универсальный бульдозерный рабочий орган 2 и поворотная платформа 3 с телескопической стрелой 4. Новым в машине является то что телескопическая стрела снабжена захватом 5 с гидроцилиндрами управления 6 выполненным в виде двух шарнирно соединенных между собой челюстей одна - в виде бульдозерного отвала 7 с закрепленными на нем шипами 8 другая - в виде рамы 9 с жестко закрепленными на ней зубьями 10. 5 ил.
Изобретение относится к средствам преодоления заграждений и препятствий в частности лесных и каменных завалов.
Известна инженерная машина разграждения ИМР-2М содержащая гусеничное шасси на котором смонтированы универсальный бульдозерный рабочий орган и поворотная платформа с телескопической стрелой на которой установлен рабочий орган в виде захвата-манипулятора [1]
Недостатком этой машины является низкая производительность при проделывании проходов в лесных и каменных завалах.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение производительности машины при проделывании проходов в лесных и каменных завалах.
Решение указанной задачи достигается тем что на инженерной машине разграждения содержащей базовое шасси универсальный бульдозерный рабочий орган и поворотную платформу с установленной на ней телескопической стрелой на которой закреплен рабочий орган выполненный в виде захвата содержащего две шарнирно-соединенные поворотные челюсти связанные с приводом одна челюсти выполнена в виде бульдозерного отвала с закрепленными на его тыльной стороне шипами а вторая в виде рамы с жестко закрепленными на ней зубьями.
Проведенный сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом показывает возможность повышения производительности машины при устройстве проходов в каменных и лесных завалах в 2-3 раза по сравнению с ним.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена инженерная машина разграждения (ИМР) вид сбоку; на фиг. 2 захват в раскрытом положении вид сбоку; на фиг.3 захват в закрытом положении вид сбоку; на фиг.4 захват в раскрытом положении вид спереди; на фиг.5 захват в закрытом положении вид спереди.
Инженерная машина разграждения (фиг. 1) содержит базовое шасси 1 на котором смонтированы универсальный бульдозер 2 и поворотная платформа 3 с телескопической стрелой 4. Телескопическая стрела снабжена захватом 5 и гидроцилиндрами управления 6. Захват 5 выполнен в виде двух шарнирно соединенных между собой челюстей одна в виде бульдозерного отвала 7 с закрепленными на нем шипами 8 другая в виде рамы 9 с жестко закрепленными на ней зубьями 10 (фиг.1.5).
Управления телескопической стрелой 4 захватом 5 и универсальным бульдозером осуществляется оператором с пульта управления при помощи электрогидравлической системы машины. В процессе работы могут производиться следующие операции: поворот платформы 3 подъем и опускание выдвижение и втягивание телескопической стрелы 4 поворот захвата 5 в горизонтальной и вертикальной плоскости (относительно горизонтально установленной телескопической стрелы) раскрытие и закрытие челюстей захвата подъем и опускание универсального бульдозерного рабочего органа 2.
ИМР работает следующим образом.
При проделывании проходов в завалах где преобладает мелкая фракция а также при устройстве въезда на крутой грунтовый откос челюсти захвата 5 сомкнуты (фиг. 3 и 5). Опуская телескопическую стрелу 4 внедряют захват 5 в завал (откос) затем втягивая телескопическую стрелу и поворачивая захват в вертикальной плоскости зажимают элементы завала между захватом и опущенным на грунт отвалом бульдозерного рабочего органа 2 после чего движением базовой машины перемешивают элементы завала в нужном направлении (грунт из откоса между захватом и отвалом бульдозерного рабочего органа не зажимается а перемещается в направлении машины за счет чего образуется въезд).
При проделывании проходов в завалах где преобладает крупная фракция (бревна железобетонные плит и т.п.) захват 5 раскрыт (фиг.2 и 4). Опуская телескопическую стрелу 4 и поворачивая захват 5 в вертикальной и горизонтальной плоскостях для придания ему необходимой ориентации внедряют его зубьями 10 в завал одновременно смыкая челюсти 79 и зажимая элементы завала между ними. Затем управляя телескопической стрелой 4 и поворотной платформой 3 перемещают элементы завала и нужном направлении.
При необходимости указанные циклы повторяют.
За счет применения предлагаемого технического решения появляется возможность повышения в 2.3 раза производительности машины при проделывании проходов в завалах остальные функциональные возможности машины при этом сохраняются.
Инженерная машина разграждения содержащая базовое шасси универсальный бульдозерный рабочий орган и поворотную платформу с установленной на ней телескопической стрелой на которой закреплен рабочий орган выполненный в виде захвата содержащего две шарнирно соединенные поворотные челюсти связанные с приводом отличающаяся тем что в рабочем органе одна челюсть выполнена в виде бульдозерного отвала с закрепленными на его тыльной стороне шипами а вторая в виде рамы с жестко закрепленными на ней зубьями.
ОДНОКОВШОВЫЙ ЭКСКАВАТОР (ВАРИАНТЫ)
Автор(ы):Лисивенко М.А.
Патентообладатель(и):Лисивенко Михаил Алексеевич
Лисивенко Анастасия Владимировна
Лисивенко Дина Андреевна
Лисивенко Владимир Иванович
Адрес для переписки:117036 Москва пр-т 60-летия Октября 3118 к.2 кв.11 М.А.Лисивенко
Изобретение относится к землеройным машинам и может быть использовано на одноковшовых гидравлических экскаваторах. Одноковшовый экскаватор с рабочим оборудованием "обратная лопата" содержит базовую машину стрелу рукоять с шарнирно закрепленным на ней двухсекционным ковшом передняя секция которого посредством своих боковых стенок установлена с помощью жестких разъемных соединений в верхней части задней секции при посредстве ее боковых стенок и имеющей поворотное днище со своим приводом и с установленной на поворотном днище режущей кромкой с зубьями радиус поворота которых относительно шарнира крепления ковша к рукояти равен радиусу поворота передней секции ковша с ее режущей кромкой и зубьями относительно того же шарнира а сами зубья режущей кромки задней секции установлены вслед зубьев режущей кромки передней секции. При открытом поворотном днище задней секции ковша передняя секция его посредством своих боковых стенок установлена в задней секции посредством ее боковых стенок с помощью жестких разъемных соединений с возможностью обеспечения силового контакта зубьев обеих режущих кромок при посредстве привода поворотного днища задней секции ковша. На самом поворотном днище с внутренней стороны по его боковым краям установлены с помощью жестких разъемных соединений две боковые стенки а на зубьях обеих режущих кромок с помощью жестких разъемных соединений установлены сплошные режущие кромки при силовом контакте которых свободные торцы обеих боковых стенок плотно контактируют с соответствующими свободными торцами боковых стенок передней секции ковша. Передняя секция ковша посредством своих боковых стенок установлена в задней секции посредством ее боковых стенок с помощью жестких разъемных соединений с поворотом на 180о вокруг продольной оси рукояти стрелы. На поворотном днище ковша с внутренней стороны по его боковым краям установлены с помощью жестких разъемных соединений две боковые стенки которые установлены с возможностью контактирования с боковыми стенками ковша при перемещении поворотного днища посредством его привода. Повышается производительность экскаватора. 4 с.п. ф-лы. 12 ил.
Изобретение относится к землеройным машинам и может быть использовано как универсальный одноковшовый гидравлический экскаватор. Преимущественной областью использования заявляемого изобретения является применение одноковшовых гидравлических экскаваторов при строительстве и ремонте подземных трубопроводов кабельных линий и подобных линейных сооружений трассы которых проходят по землям различного хозяйственного назначения а также при выполнении аварийных и аварийно-спасательных работ т.е. там где от землеройных машин требуется высокая мобильность при их доставке к месту проведения работ и универсальность на месте выполнения работ.
Известно рабочее оборудование экскаватора по патенту РФ 2164985 кл. Е 02 F 340 10.04.2001 сочетающее функции ковша "обратной лопаты" и захвата. Недостатком данного рабочего оборудования является ограниченность применения только двумя указанными функциями а также ограниченность осуществления возможности манипулировать захваченным грузом поскольку усилие захвата создается гидроцилиндром поворота ковша а для возможности выполнить манипуляцию остаются только два гидроцилиндра это - привод стрелы и привод рукояти при неизменном положении самой машины. Также недостатком известного рабочего оборудования имеющего привод рукоять и ковш выполненный из связанных с возможностью вхождения одна в другую секций соединенных с приводом является отсутствие возможности регулировать объем ковша при работе на грунтах различных категорий прочности поскольку процесс копания осуществляется как правило поворотом ковша и этим же гидроцилиндром в данном случае осуществляется процесс перемещения секций ковша. Известно рабочее оборудование экскаватора по патентам США 4519799 5111602 5553408 5649377 6120237 6203267 6209237 6260294 однако такое оборудование используется только в качестве ковша "обратной лопаты" т.е. для копания грунта ниже уровня стоянки экскаватора и захвата. Известен ковш экскаватора который используется только в качестве ковша "прямой лопаты" и "обратной лопаты" "Строительные и дорожные машины" 1988 г. 5 с.16 и 17. Известно рабочее оборудование экскаватора по патенту США 6237257 однако подобное оборудование во всех вариантах исполнения предназначено только для захвата разрыхленного грунта из отвалов и засыпки траншей.
Наиболее близким к предложенному является экскаватор с рабочим оборудованием по патенту РФ 1828155 кл. Е 02 F 328 334 300. 15.10.1994. "Способ разработки траншей одноковшовым экскаватором с рабочим оборудованием "обратная лопата" и одноковшовый экскаватор В.И. ЛИСИВЕНКО для его осуществления" в котором содержится базовая машина стрела рукоять с шарнирно закрепленным на ней двухсекционным ковшом передняя секция которого посредством своих боковых стенок установлена с помощью жестких разъемных соединений в верхней части задней секции ковша посредством ее боковых стенок имеющей поворотное днище со своим приводом и с установленной на поворотном днище режущей кромкой с зубьями радиус поворота которых относительно шарнира крепления ковша к рукояти равен радиусу поворота передней секции ковша с ее режущей кромкой и зубьями относительно того же шарнира а сами зубья задней режущей кромки установлены вслед зубьям передней режущей кромки.
Задача изобретения - расширение функциональных и технологических возможностей известного экскаватора при уменьшении металлоемкости оборудования т.е. использование его дополнительно в четырех вариантах исполнения.
Технический результат - повышение эксплуатационных качеств выражающихся в использовании экскаватора кроме варианта с возможностью разрабатывать траншеи на плодородных грунтах с выполнением рекультивации плодородного слоя (гумуса) так и:
- в первом варианте для выполнения такелажных и монтажных работ т.е. в качестве экскаватора с захватом штучных грузов соответствующего габарита и массы;
- во втором варианте для выполнения работ связанных с захватом сыпучих грузов и обратной засыпкой траншей разрыхленным грунтом из отвалов минерального и плодородного грунтов на завершающем этапе выполнения рекультивации т.е. в качестве экскаватора с ковшом грейфера;
- в третьем варианте для разработки грунтов выше уровня стоянки экскаватора т.е. в качестве экскаватора с ковшом "прямая лопата";
- в четвертом варианте для повышения производительности экскаватора при разработке "слабых" и "легких" грунтов (I и II категорий прочности по методике ДорНИИ) ниже уровня стоянки машины т.е. в качестве экскаватора оборудованного ковшом "обратная лопата" с регулируемым объемом загрузки.
При реализации первого варианта одноковшового экскаватора это достигается тем что в рабочем оборудовании известного экскаватора содержащего базовую машину стрелу рукоять с шарнирно закрепленным на ней двухсекционным ковшом передняя секция которого посредством своих боковых стенок установлена с помощью жестких разъемных соединений в верхней части задней секции ковша посредством ее боковых стенок имеющей поворотное днище со своим приводом и с установленными на поворотном днище режущей кромкой с зубьями радиус поворота которых относительно шарнира крепления ковша к рукояти равен радиусу поворота передней секции ковша с ее режущей кромкой и зубьями относительно того же шарнира а сами зубья задней режущей кромки установлены вслед зубьям передней режущей кромки - передняя секция ковша установлена в новое положение посредством своих боковых стенок с помощью жестких разъемных соединений в задней секции при посредстве ее боковых стенок и при открытом поворотном днище последней таким образом что при закрытии поворотного днища задней секции ковша посредством его привода обеспечивается силовой контакт зубьев обеих режущих кромок. В первом варианте одноковшового экскаватора при такой новой установке передней секции ковша между полностью открытом поворотным днищем задней секции и его режущей кромкой с зубьями и самой передней секцией с ее режущей кромкой и зубьями образуется пространство куда может быть помещен любой предмет соответствующих габаритов и массы. При закрытии поворотного днища посредством его привода этот предмет жестко фиксируется и готов к перемещению в пространстве рабочей зоны экскаватора посредством привода стрелы привода рукояти и привода поворота ковша при неизменном положении самого экскаватора. Таким образом реализуется заявленное расширение функциональных возможностей в части превращения экскаватора с ковшом "обратной лопаты" в экскаватор с захватом штучных грузов соответствующих габаритов и массы т.е. появляется возможность использовать экскаватор на погрузочно-разгрузочных (такелажных) и монтажных работах. Возможность использования для манипуляции захваченным грузом привода стрелы рукояти и самого ковша-захвата при независимом приводе создающем усилие захвата обеспечивает повышенную точность манипуляции грузом что особо важно при монтажных работах например при ремонте крановых узлов на магистральных нефте-газо-продуктопроводов и т.п. работ. При силовом контакте зубьев обеих режущих кромок обеспеченном приводом поворотного днища образуются два проема между днищем и боковыми стенками установленной с помощью жестких разъемных соединений передней секцией ковша а также ряд проемов между их режущими кромками и боковыми поверхностями зубьев количество которых равно числу зубьев на одной из режущих кромок минус один зуб. Второй вариант одноковшового экскаватора реализуется при установке на поворотном днище по его боковым краям с внутренней стороны с помощью жестких разъемных соединений двух соответствующих по форме боковых стенок таким образом чтобы их свободные торцы плотно (без зазоров) смыкались с соответствующими торцами боковых стенок передней секции ковша при закрытом для данного случая поворотном днище а образующиеся при этом ряд проемов на режущих кромках число которых равно числу зубьев на одной из них минус один зуб перекрыты двумя установленными на зубьях обеих режущих кромок с помощью жестких разъемных соединений сплошными режущими кромками длина которых равна ширине ковша а ширина равна длине выступающих частей зубьев. Во втором варианте одноковшового экскаватора при добавлении указанным образом к имеющемуся захвату двух боковых стенок и двух сплошных режущих кромок захват готов выполнять функции ковша грейфера. Таким образом реализуется еще одно заявленное расширение функциональных возможностей захват превращается в ковш грейфера для выполнения работ с сыпучими грузами и разрыхленным грунтом например при обратной засыпке траншей из отвалов минерального грунта а там где это необходимо и из отвала плодородного грунта при завершения рекультивации исключая на этом этапе применение таких машин как бульдозер. В третьем варианте одноковшового экскаватора при установке передней секции ковша посредством ее боковых стенок с помощью жестких разъемных соединений в задней секции ковша посредством ее боковых стенок с поворотом на 180o вокруг продольной оси рукоятки стрелы реализуется возможность использовать известный одноковшовый экскаватор как машину оборудованную ковшом "прямой лопаты" для разработки грунтов выше уровня стоянки экскаватора. Таким образом реализуется еще одна задача изобретения а именно - расширение технологических возможностей известного экскаватора. Он может быть использован при строительстве и ремонте линейной части магистральных трубопроводов для разработки ближних естественных песчаных карьеров с целью доставки песка на трассу для выполнения мягкой песчаной подсыпки для исключения повреждения полимерных и иных изоляционных покрытий трубопроводов при их укладке что предусматривается в специальных разделах проектной документации на отдельных участках трассы. В четвертом варианте одноковшового экскаватора при установке на поворотном днище задней секции ковша с его внутренней стороны по двум боковым краям с помощью жестких разъемных соединений соответственно двух дополнительных боковых стенок которые имеют возможность контактировать с боковыми стенками самой задней секции при изменении положения поворотного днища посредством его привода появляется возможность реализовать еще одно заявленное расширение технологических возможностей - т.е. применять экскаватор как машину оборудованную ковшом "обратной лопаты" с регулируемым объемом загрузки. Реализация такой возможности целесообразна при разработки траншей на "легких" и "слабых" грунтах что приведет к прямому повышению производительности экскаватора а в условиях сооружения и ремонта линейно-протяженных объектов какими и являются трассы различных трубопроводов возможно наличие именно "легких" и "слабых" грунтов на отдельных участках трассы т. е. использование предложенного экскаватора становится более эффективным при общем снижении металлоемкости оборудования.
На фиг.1 изображено универсальное рабочее оборудование первого варианта сборки экскаватора для захвата штучных грузов при силовом контакте зубьев обеих режущих кромок; на фиг.2 изображена съемная передняя секция ковша предложенного экскаватора; на фиг. 3 изображено рабочее оборудование первого варианта сборки экскаватора для захвата штучных грузов с зафиксированным грузом типа "труба"; на фиг.4 то же только без груза; на фиг.5 изображено рабочее оборудование второго варианта сборки экскаватора с ковшом грейфера; на фиг. 6 изображена одна из двух съемных боковых стенок ковша грейфера в различных видах и сечении; на фиг.7 изображена одна из двух съемных сплошных режущих кромок ковша грейфера; на фиг.8 изображено рабочее оборудование третьего варианта сборки экскаватора с ковшом "прямая лопата"; на фиг.9 то же только в момент осуществления разгрузки ковша путем его опрокидывания над точкой разгрузки; на фиг.10 изображено рабочее оборудование четвертого варианта сборки экскаватора с ковшом "обратная лопата" с регулируемым объемом загрузки при переменном номинальном значении объема ковша; на фиг.11 - то же только сечение в плоскости В-В на фиг.10; на фиг. 12 - то же только при максимальном объеме загрузки ковша.
Одноковшовый экскаватор в сборке захвата штучных грузов содержит рукоять 1 заднюю секцию ковша 2 шарнир 10 с помощью которого ковш закреплен на рукояти привод 8 поворота ковша переднюю секцию ковша 3 с ее режущей кромкой и зубьями 4 жесткие разъемные соединения 9 с помощью которых передняя секция своими боковыми стенками крепится на боковых стенках задней секции ковша при открытом поворотном днище 5 привод 7 поворотного днища режущую кромку и зубья 6 поворотного днища 5. Одноковшовый экскаватор в варианте с ковшом грейфера содержит те же конструктивные элементы а также две дополнительные боковые стенки 11 установленные с помощью жестких разъемных соединений 13 на поворотном днище 5 и две сплошные режущие кромки 12 установленные с помощью жестких разъемных соединений 14 на зубьях 4 передней секции 3 и зубьях 6 поворотного днища 5. Одноковшовый экскаватор в варианте сборки с ковшом "прямая лопата" содержит рукоять 1 заднюю секцию 2 ковша шарнир 10 с помощью которого ковш закреплен на рукояти привод 8 поворота ковша переднюю секцию ковша 3 с ее режущей кромкой и зубьями 4 жесткие разъемные соединения 9 с помощью которых передняя секция своими боковыми стенками крепится на боковых стенках задней секции ковша причем поворотное днище задней секции ковша и его привод удалены а сама передняя секция 3 установлена в новом положении с поворотом на 180o вокруг продольной оси рукояти 1. Одноковшовый экскаватор в варианте сборки с ковшом "обратная лопата" с регулируемым объемом загрузки содержит рукоять 1 заднюю секцию ковша 2 шарнир 10 с помощью которого ковш закреплен на рукояти привод 8 поворота ковша поворотное днище 5 режущую кромку и зубья 6 поворотного днища две дополнительные боковые стенки 15 жесткие разъемные соединения 13 с помощью которых две дополнительные стенки 15 крепятся на поворотном днище 5 привод поворотного днища 7. Передняя секция ковша удалена.
Одноковшовый экскаватор и его варианты работают следующим образом.
В сборке захвата штучных грузов - (фиг.1 фиг.3 фиг.4) при начале захвата груза поворотное днище 5 с помощью привода 7 полностью открыто а расстояние между зубьями 4 и 6 является максимальным. Захват подводится и размещается над грузом таким образом что груз оказывается между поворотным днищем 5 и передней секцией ковша 3. Затем с помощью привода 7 создается усилие зажима груза. Далее захваченный груз может быть перемещен в любую точку рабочей зоны экскаватора с помощью привода стрелы привода рукояти привода 8 поворота ковша и привода поворота самого экскаватора на 360o. Освобождение захваченного груза происходит при открытии поворотного днища 5 посредством его привода 7.
В сборке ковша грейфера - (фиг.5) при начале захвата сыпучего груза или разрыхленного грунта ковш полностью открыт т.е. расстояние между режущими кромками 12 на поворотном днище 5 и передней секцией ковша 3 является максимальным что обеспечивается приводом 7 поворотного днища 5. Ковш размещается над отвалом разрыхленного грунта таким образом что часть его оказывается в пространстве между поворотным днищем 5 с его сплошной режущей кромкой 12 и боковыми стенками 11 и передней секцией 3 ковша с ее сплошной режущей кромкой 12. С помощью привода 7 поворотное днище 5 закрывается. Захваченная часть разрыхленного грунта готова для перемещения в любую точку рабочей зоны экскаватора. Разгрузка грейферного ковша осуществляется при открытии ковша путем перемещения поворотного днища 5 с помощью его привода 7.
В сборке ковша "прямая лопата" - (фиг.8 фиг.9) ковш подводится к забою и усилием привода 8 поворота ковша осуществляется процесс копания грунта при этом шток привода 8 поворота ковша втягивается. Заполненный ковш готов к перемещению в любую точку рабочей зоны экскаватора. Над точкой разгрузки ковша шток привода 8 поворота ковша выдвигается а ковш опрокидывается освобождаясь для следующего рабочего цикла.
В сборке ковша "обратная лопата" с регулируемым объемом загрузки - (фиг. 10 фиг. 11 фиг.12) процесс копания грунта осуществляется поворотом ковша при помощи привода 8 поворота ковша. При копании шток привода 8 поворота ковша выдвигается. Процесс изменения объема ковша происходит путем перемещения поворотного днища 5 с помощью его привода 7. Объем ковша может изменяться от номинального значения до максимального например от номинального значения 1 м3 до максимального 15 м3. При увеличении объема ковша поворотное днище 5 открывается а пространство между последним и боковыми стенками задней секции 2 ковша перекрывается двумя съемными дополнительными стенками 15 установленными на поворотном днище 5 с помощью жестких разъемных соединений 13. Разгрузка ковша возможна в двух вариантах: - ближняя точка разгрузки через днище и дальняя точка разгрузки путем поворота ковша.
Предлагаемый одноковшовый экскаватор и его варианты позволяют использовать одну и ту же машину в качестве экскаватора оборудованного захватом штучных грузов соответствующих габаритов и массы; в качестве экскаватора с ковшом для захвата сыпучих грузов т.е. в качестве грейферного ковша; в качестве экскаватора с ковшом "прямая лопата" и в качестве экскаватора с ковшом "обратная лопата" с регулируемым объемом загрузки а при необходимости и в качестве экскаватора с ковшом для разработки траншей на плодородных грунтах с выполнением рекультивации плодородного слоя.
Одноковшовый экскаватор с рабочим оборудованием "обратная лопата" содержащий базовую машину стрелу рукоять с шарнирно закрепленным на ней двухсекционным ковшом передняя секция которого посредством своих боковых стенок установлена с помощью жестких разъемных соединений в верхней части задней секции при посредстве ее боковых стенок и имеющей поворотное днище со своим приводом и с установленной на поворотном днище режущей кромкой с зубьями радиус поворота которых относительно шарнира крепления ковша к рукояти равен радиусу поворота передней секции ковша с ее режущей кромкой и зубьями относительно того же шарнира а сами зубья режущей кромки задней секции установлены вслед зубьев режущей кромки передней секции отличающийся тем что при открытом поворотном днище задней секции ковша передняя секция его посредством своих боковых стенок установлена в задней секции посредством ее боковых стенок с помощью жестких разъемных соединений с возможностью обеспечения силового контакта зубьев обеих режущих кромок при посредстве привода поворотного днища задней секции ковша.
Одноковшовый экскаватор с рабочим оборудованием "обратная лопата" содержащий базовую машину стрелу рукоять с шарнирно закрепленным на ней двухсекционным ковшом передняя секция которого посредством своих боковых стенок установлена с помощью жестких разъемных соединений в верхней части задней секции при посредстве ее боковых стенок и имеющей поворотное днище со своим приводом и с установленной на поворотном днище режущей кромкой с зубьями радиус поворота которых относительно шарнира крепления ковша к рукояти равен радиусу поворота передней секции ковша с ее режущей кромкой и зубьями относительно того же шарнира а сами зубья режущей кромки задней секции установлены вслед зубьев режущей кромки передней секции отличающийся тем что при открытом поворотном днище задней секции ковша передняя секция его посредством своих боковых стенок установлена в задней секции посредством ее боковых стенок с помощью жестких разъемных соединений с возможностью обеспечения силового контакта зубьев обеих режущих кромок при посредстве привода поворотного днища задней секции ковша а на самом поворотном днище с внутренней стороны по его боковым краям установлены с помощью жестких разъемных соединений две боковые стенки а на зубьях обеих режущих кромок с помощью жестких разъемных соединений установлены сплошные режущие кромки при силовом контакте которых свободные торцы обеих боковых стенок плотно контактируют с соответствующими свободными торцами боковых стенок передней секции ковша.
Одноковшовый экскаватор с рабочим оборудованием "обратная лопата" содержащий базовую машину стрелу рукоять с шарнирно закрепленным на ней двухсекционным ковшом передняя секция которого посредством своих боковых стенок установлена с помощью жестких разъемных соединений в верхней части задней секции при посредстве ее боковых стенок отличающийся тем что передняя секция ковша посредством своих боковых стенок установлена в задней секции посредством ее боковых стенок с помощью жестких разъемных соединений с поворотом на 180o вокруг продольной оси рукояти стрелы.
Одноковшовый экскаватор с рабочим оборудованием "обратная лопата" содержащий базовую машину стрелу рукоять с шарнирно закрепленным на ней ковшом имеющим боковые стенки и поворотное днище со своим приводом и с установленной на поворотном днище режущей кромкой с зубьями отличающийся тем что на поворотном днище ковша с внутренней стороны по его боковым краям установлены с помощью жестких разъемных соединений две боковые стенки которые установлены с возможностью контактирования с боковыми стенками ковша при перемещении поворотного днища посредством его привода.
РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЭКСКАВАТОРА (патент № 2164985)
Автор(ы):Сергеева Н.Д.
Патентообладатель(и):Брянская государственная инженерно-технологическая академия
Адрес для переписки:241037 г.Брянск пр. Ст. Димитрова 3 БГИТА
Изобретение относится к рабочему оборудованию экскаватора. Рабочее оборудование экскаватора содержит привод рукоять и ковш установленный на рукояти и выполненный с возможностью вхождения одна в другую секций шарнирно соединенных с приводом посредством двуплечих рычагов и тяг. Внутренняя секция снабжена захватом с проушинами. Проушины захвата соединены с другими тягами а внутренняя секция закреплена на захвате жестким разъемным соединением. Захват выполнен по профилю задней стенки внутренней секции. Повышаются эксплуатационные качества. 1 з.п.ф-лы 2 ил.
Изобретение относится к землеройным машинам в частности к одноковшовым гидравлическим экскаваторам.
Известен рабочий орган экскаватора (а. с. СССР N 1008362 кл. E 02 F 340 1982) в котором имеется рукоять с гидроцилиндрами управления и ковш с режущими элементами соединенный с рукоятью гидроцилиндром поворота и осью на которой установлены с возможностью поворота рыхлительные зубья рукоять снабжена шарнирно установленными двуплечими рычагами одни концы которых соединены посредством шарнирных тяг с рыхлительными зубьями а другие - с гидроцилиндром поворота и посредством дополнительной тяги - с ковшом.
Однако такое оборудование используется преимущественно для улучшения заполнения ковша при разработке плотных грунтов и не позволяет применить его в качестве захвата.
Наиболее близким к предложенному является рабочее оборудование (авт.св. СССР N933882 кл. E 02F 340 1982) в котором содержатся привод рукоять и ковш выполненный из связанных с возможностью вхождения одна в другую секций соединенных с приводом. Секции подвижно закреплены на рукояти и через двуплечий рычаг и тяги связаны с силовым приводом.
Однако подобная конструкция рабочего органа позволяет производить только копание грунта экскаватором.
Задача изобретения - расширение функциональных возможностей ковша экскаватора.
Технический результат - повышение эксплуатационных качеств выражающихся в использовании оборудования как для разработки грунтов так и для такелажных работ.
Это достигается тем что в рабочем оборудовании экскаватора содержащем привод рукоять и ковш установленный на рукояти и выполненный с возможностью вхождения одна в другую секций шарнирно связанных с приводом посредством двуплечих рычагов и тяг внутренняя секция снабжена захватом с проушинами при этом проушины захвата соединены с другими тягами а внутренняя секция крепится на захвате жестким разъемным соединением. Кроме того захват выполнен по профилю задней стенки внутренней секции.
Такое техническое решение рабочего оборудования экскаватора обеспечит его применение при такелажных работах т.к. конструкция ковша позволяет использовать его в качестве захвата грузов.
На фиг. 1 изображено рабочее оборудование одноковшового экскаватора в сборе; на фиг. 2 - то же только с захватом.
Оборудование содержит рукоять 1 ковш состоящий из внешней 2 и внутренней 3 секций которые шарнирно закреплены на общей оси 4. На рукояти 1 шарнирно закреплены двуплечие рычаги 5 на концах которых имеются шарнирные тяги 6 и 7 соединенные с проушинами 8 внешней секции 2 и проушинами 9 внутренней секции 3 с захватом 10 соответственно. Секция 3 закреплена на захвате 10 жестким разъемным соединением 11.
Гидроцилиндры привода 12 установлены на рукояти 1 и их штоки связаны с рычагами 5 со стороны крепления шарнирных тяг 7. Оси крепления двуплечих рычагов 5 на рукояти 1 расположены ближе к тягам 7.
Рабочее оборудование экскаватора работает следующим образом.
При копании грунта (фиг. 1) в начале копания штоки гидроцилиндров привода 12 полностью втянуты внешняя секция 2 и внутренняя секция 3 находится в крайнем правом положении при этом внутренняя секция смонтированная на захвате 10 в положении когда ее нижняя кромка расположена у режущих элементов внешней секции.
В процессе движения ковша по траектории копания посредством гидроцилиндров привода 12 (штоки их выдвигаются) происходит поворот внешней секции 2 и внутренней секции 3 по часовой стрелке. При этом внешняя секция и внутренняя секция поворачиваются не только относительно оси 4 рукояти но и относительно друг друга. Внешняя секция поворачивается более быстро по сравнению с внутренней секцией что обеспечивается разной длиной плеч двуплечих рычагов 5. В конце поворота нижняя кромка внутренней секции будет находиться у края внешней (показано штриховой линией).
При разгрузке ковша штоки гидроцилиндров привода 12 втягиваются а внешняя 2 и внутренняя 3 секции 2 возвращаются в исходное положение.
При такелажных работах (фиг. 2) внутренняя секция 3 снята.
В начале захвата груза штоки гидроцилиндров привода 12 полностью втянуты захват 10 внешняя секция 2 находятся в крайнем правом положении (на чертеже показано сплошными линиями).
В процессе захвата груза посредством гидроцилиндров привода 12 (их штоки выдвигаются) происходит поворот внешней секции 2 и захвата 10 по часовой стрелке. При этом внешняя секция и захват поворачиваются не только относительно оси 4 рукояти но и относительно друг друга. Внешняя секция 2 поворачивается более быстро по сравнению с захватом 10 что обеспечивается разной длиной плеч двуплечих рычагов 5. В результате захват 10 выходит из внешней секции 2 что обеспечивает вход малоразмерных грузов в образовавшийся зазор.
При захвате груза штоки гидроцилиндров 12 втягиваются внешняя секция 2 и захват 10 сближаются что позволяет удерживать и перемещать груз (показано штриховой линией).
Предлагаемое рабочее оборудование экскаватора позволяет захватывать малоразмерные грузы как на поверхности котлована так и с транспортных средств и перемещать их на место укладки или складирования.
Рабочее оборудование экскаватора содержащее привод рукоять и ковш установленный на рукояти и выполненный с возможностью вхождения одна в другую секций шарнирно соединенных с приводом посредством двуплечих рычагов и тяг причем одни из тяг шарнирно соединены с проушинами внешней секции отличающееся тем что внутренняя секция снабжена захватом с проушинами при этом проушины захвата соединены с другими тягами а внутренняя секция закреплена на захвате жестким разъемным соединением.
Рабочее оборудование по п.1 отличающееся тем что захват выполнен по профилю задней стенки внутренней секции.

Патентный обзор 1 лист.dwg

КП-190205.65-080911729
Патент №2283467 Кл. F41H700
Патент №2211290 Кл. E02F300. РФ
Патент №2164985 Кл. E02F300. РФ
АС №294931 Кл. E02F340. СССР
АС №1303675 Кл. E02F340. СССР
Техническое предложение

общий вид ЭО 4124.dwg

Технические характеристики
Вместимость основного ковша обратной лопаты
Скорость передвижения
Частота вращения поворотной части
Наибольший угол подъема
Наибольшая глубина копания траншеи
Наибольшая высота выгрузки
Минимальная продолжительность цикла при угле поворота
КП 190205.65-080911729 О0.00.00

спецификация на ковш.dwg

КП-190205.65-080911729 10.00.00
КП-190205.65-080911729 10.10.00 СБ
КП-190205.65-080911729 10.20.00 СБ
Зуб для переноса негабаритов
КП-190205.65-080911729 10.00.04 СБ
Гайка М12 ГОСТ 5915-70
Гайка М8 ГОСТ 5915-70
Гидроцилиндр ОСТ 22-1417-79
Гидроцилиндр ОСТ 22-1417-79
Шайба М12 ГОСТ 10450-78
КП-190205.65-080911729 10.00.01 СБ
КП-190205.65-080911729 10.00.02 СБ
КП-190205.65-080911729 10.00.03 СБ

общий вид ЭО 4124 модернизация.dwg

Технические характеристики
Вместимость основного ковша обратной лопаты
Скорость передвижения
Частота вращения поворотной части
Наибольший угол подъема
Наибольшая глубина копания траншеи
Наибольшая высота выгрузки
Минимальная продолжительность цикла при угле поворота
КП-190205.65-080911729 10.00.00 СБ
Поворотная платформа
КП 190205.65-080911729 О0.00.00

Гидросистема модернизация.dwg

Ковш СБОРОЧНЫЙ.dwg

Технические характеристики
Вместимость основного ковша обратной лопаты
Вес зуба для переноса негабаритов
Наибольшая высота выгрузки
Технические требования
Покрытие грунтовка ФЛ-03к ГОСТ 9109-76
жёлтая ГОСТ 10144-74.
Общие допуски по ГОСТ 30891.1: h14
При сборке все трущиеся поверхности деталей смазать
смазкой Литол 24 ГОСТ21150-75.
Сварку выполнять электродом ГОСТ 9466-75
КП-190205.65-080911729 10.00.00

Титульник.docx

Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Модернизация рабочего оборудования экскаватора 4 размерной группы
тема проекта (работы)
подпись дата должность ученая степень инициалы фамилия
номер группы номер зачетной книжки подпись дата инициалы фамилия

ПЗ на КП.docx

Анализ найденных патентных решений 3
Техническая характеристика машины 5
Основные расчеты экскаватора ЭО – 4124 8
2 Расчет устойчивости экскаватора 25
3 Производительность экскаватора 35
Расчет гидроцилиндра зуба рыхлителя и его выбор 37
Прочностные расчеты 39
1 Расчёт пальцев на срез 39
2 Расчёт на смятие проушин 40
3 Расчёт на смятие стержня 40
4 Расчёт сварки проушины 40
Охрана труда и техника безопасности при работе одноковшовых экскаваторов .43
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 51
Большое разнообразие земляных работ обусловлено различием выполнения отдельных технологических процессов. Одноковшовые экскаваторы предназначены для комплексного выполнения трех процессов одной машиной что обусловило их широкое использование на земляных работах в разнообразных грунтовых условиях.
Для производства земляных работ одноковшовые экскаваторы комплектуются различными видами сменного рабочего оборудования: прямой и обратной лопатами драглайном грейфером а также дополнительно рыхлителем гидромолотом планировочным оборудованием.
Ими можно выполнять различные виды земляных работ: разработку котлованов и траншей; разработку выемок и каналов; отсыпку насыпей из боковых резервов; планировочные работы; рыхление мерзлых грунтов и дробление негабаритных скальных пород; погрузочно-разгрузочные работы; обратную засыпку и уплотнение грунта в пазухах; очистку каналов и отстойников в процессе их эксплуатации.
Однако в процессе работы экскаватора возникает необходимость для погрузки и переноса негабаритных грузов (бревен крупногабаритных камней) на разработке завалов и строительных площадках. Целью моего курсового проекта заключается в модернизации рабочего оборудования экскаватора 4 размерной группы. Техническим заданием является разработать конструкция рабочего оборудования для переноса негабаритов.
За основу возьмем одноковшовый экскаватор ЭО – 4124.
Анализ найденных патентных решений
В результате патентного поиска было найдено несколько патентов связанных с решением этой проблемы. Рассмотрим недостатки данных изобретений (найденные авторские патенты представлены в приложении А).
Основным недостатком всех большинства найденных решений является то что конструкции представленных изобретений имеют узкую специализацию. Кроме этого имеются другие недостатки которые рассмотрим в отдельности для каждого патента.
) Авторское свидетельство №293941 и Авторское свидетельство №1303675 схожи по конструкции и недостатками их является то что в первом отсутствует возможность полного раскрывания ковша и следовательно уменьшается площадь работы а во втором не возможность работы отдельно ковшом.
) патент №2211290 и патент №2164985 также схожи между собой по конструкции и общим недостатком их является сложность в изготовление.
Техническое предложение представлено на рисунке 1. Данная конструкция имеет ряд преимуществ перед теми изобретениями которые были проанализированы выше. Это простая и универсальная конструкция. Наиболее близкой по конструкции является схема представленная в патенте №2283467. Отличие состоит в том что в техническом предложении обеспечиваются функциональные возможности рабочего оборудования и возможность работы отдельно зубьев рыхлителя и ковша экскаватора.
Рисунок 1 – Техническое предложение
Таким образом два зуба рыхлителя имеют 2 отдельных гидроцилиндра и приводятся в движение отдельно от гидропривода ковша что позволяет работать отдельно ковшом экскаватора и зубьям. Когда же возникаем потребность для переноса негабаритов то они образуют захватно-клещевой орган. Который способствует захвату и перемещению бревен больших камней.
Техническая характеристика машины
Экскаватор без рабочего оборудования (см. рисунок 2):
Рисунок 2 - Экскаватор без рабочего оборудования
Gэ = 225000Н – вес экскаватора;
– расстояние от оси пяты стрелы до оси вращения;
– база гусеничного ходового устройства;
– длина гусеничного ходового устройства;
– колея гусеничного ходового устройства;
– ширина гусеничной ленты с нормальным звеном;
– ширина поворотной платформы;
– просвет под поворотной платформой;
– высота до оси пяты стрелы;
– высота до крыши кабины;
– просвет под ходовой рамой;
– радиус вращения хвостовой части платформы;
Наибольшее тяговое усилие на гусеницах ;
Наибольшая скорость передвижения ;
Угловая скорость поворотной платформы ;
Наибольший преодолеваемый подъем ;
Тип: четырехтактный дизель;
Эксплуатационная мощность: ;
Угловая скорость коленчатого вала:
Гидравлическая система
Наибольшее давление в гидросистеме:
–привода рабочего оборудования и хода ;
–привода поворотной платформы ;
Номинальный расход .
Номинальное напряжение:
–в осветительной сети (постоянный ток) ;
–в сети вентилятора охладителя и отопления кабины (переменный ток) .
Рабочее оборудование
Вместимость ковша геометрическая по ГОСТ для грунтов I–IV групп: ;
Наибольшее усилие на кромке ковша: ;
– наибольший радиус копания;
– радиус описываемый кромкой зуба ковша;
– радиус выгрузки в транспорт при высоте выгрузки 3м;
– наибольшая глубина копания;
– наибольшая высота выгрузки;
Продолжительность рабочего цикла при работе в отвал с поворотом на на грунтах IV группы при средней глубине копания: ;
Масса с нормальным звеном гусеничной ленты: .
Основные расчеты экскаватора ЭО – 4124
Движение по горизонтали:
Необходимое для движения по горизонтали тяговое усилие Sт на одной гусеничной ленте [1 стр.210]:
Sт = Wвн + Wи + Wк + Wв(3.1)
где Wвн – внутреннее сопротивление ходовых механизмов;
Wи – сопротивление сил инерции при трогании с места;
Wк – сопротивление грунта при перемещении экскаватора;
Wв – сопротивление ветра.
Внутреннее сопротивление ходовых механизмов:
Wвн = α·(W1+ W2+ W3+ W4+ W5+ W6+ W7)(3.2)
гдеα – коэффициент учитывающий добавочное сопротивление от внешних сил α = 1 2;
W1 – сопротивление в подшипниках опорных катков;
W2 – сопротивление в подшипниках ведущих колес;
W3 – сопротивление в подшипниках направляющих колес;
W4 – сопротивление качению опорных катков по гусеничным лентам;
W5 – сопротивление изгибанию гусеничных цепе на ведущих колесах;
W6 – сопротивление изгибанию гусеничных цепей на направляющих колесах;
W7 – сопротивление движению гусеничных цепей по поддерживающим каткам.
Сопротивления W2 W3 W5 и W6 находятся в функциональной зависимости от Sт если коэффициенты этой зависимости обозначить через р l m и n то она примет вид
Wвн = α(W1 + p·Sт + l· Sт + W4 + m·Sт + n· Sт +W7)(3.3)
Если теперь в формулу для определения Sт подставить значения Wвн и преобразовать её то она прими вид:
Сопротивление в подшипниках опорных катков:
гдеGэ = 225000 Н – вес экскаватора ЭО-4124 с оборудованием обратная лопата с ковшом вместимостью 1 м3;
qзв – вес гусеничных звеньев лежащих на земле;
fпк – приведенный коэффициент трения качения;
d1 = 008 м – диаметр цапфы катка;
D1 = 024 м – диаметр опорного катка.
Вес гусеничных звеньев:
где= 472 Н – вес одного гусеничного звена;
L = 3 м – длина гусеничной ленты лежащей на земле;
t = 0203 м – шаг гусеничного звена.
Приведенный коэффициент трения качения:
гдеК = 001 см – коэффициент трения качения;
dц = 006 м – диаметр цапфы катка;
D = 0106 м – наружный диаметр внутреннего кольца подшипника;
– диаметр тела качения подшипника для подшипника 3616 =0016 м.
Сопротивление в подшипниках опорных катков:
Сопротивление в подшипниках ведущих колес:
гдеRA RB – реакции в подшипниках вала ведущего колеса;
dцA dцВ – диаметр цапф вала ведущего колеса;
fпкА fпкВ – приведенные коэффициенты трения качения в цапфах вала ведущего колеса;
D2 = 0743 м условный диаметр ведущего колеса.
В соответствии с рисунком 3:
Рисунок 3 – схема усилий в механизме хода
гдеα = 2423 - угол зацепления зубчатых колес;
Подставив в эти выражения значения величин получим:
N = 1.61 · ST · tg2423= 0.73 ST
В соответствии с рисунком 3 находим опорные реакции.
Для опоры А подшипник 3626:
dцА = 013 м; DA = 0.174 м; А = 0031 м;
Для опоры В подшипник 356:
dцВ = 013 м; DA = 0.161 м; А = 0020 м;
Следовательно Р = 00015
Сопротивление в подшипниках направляющих колес:
гдеd3 = 0.11 м – диаметр цапфы натяжного колеса;
D3 = 0.6 м – диаметр натяжного колеса; при заднем ходе:
dц = 011 м; D = 0138 м; А = 00175 м;
Подставив значения величин получим:
Следовательно l = 00024 l = 000154.
Сопротивление качению катков по гусеничным лентам
где fк = 015·10-2 – коэффициент трения качения катков по гусеничным лентам.
Сопротивление изгибанию гусеничных цепей на ведущих колесах при переднем ходе:
где = 035 – коэффициент трения шарниров звеньев цепи;
d0 = 00445 м – диаметр пальцев шарниров звеньев гусеничной цепи;
Следовательно m = 00482; m = 00419.
Сопротивление изгибанию гусеничных цепей на направляющих колесах:
Следовательно n = 00156 n = 0104.
Сопротивление движение гусеницы по поддерживающим каткам:
гдеq1зв – вес верхней части гусеничной цепи;
D5 = 015 м – диаметр поддерживающего катка;
d5 = 005 м – диаметр оси поддерживающего катка;
fк = 015 см – коэффициент трения качения звеньев гусеницы по поддерживающим каткам.
dц = 005 м; D = 00687 м; = 001905 м;
вес верхней части гусеничной цепи
где L = 0.91 м – длина гусеничной ленты лежащей на поддерживающих катках.
Сопротивление сил инерции при трогании катка с места:
гдеv = 06 мс скорость передвижения экскаватора;
g = 981 мс2 – ускорение свободного падения;
tр = 2с время разгона экскаватора.
Сопротивление грунта при перемещении экскаватора:
гдеn = 2 – число гусеничных лент;
b =059 – ширина гусеничного звена;
p –среднее давление на грунт;
р0 = 03·981·10-6 Н(м2·м) – постоянный для данной почвы коэффициент удельного сопротивления почвы смятию;
h – глубина погружения гусениц.
Среднее давление на грунт:
гдеD = 0958 – диаметр окружности описанной вокруг гусеницы на ведущем колесе.
Глубина погружения гусеницы:
Сопротивление ветра:
гдеq – предельно допустимое динамическое давление ветра по ГОСТ 1451-77 q = 125 Па;
F – наветренная площадь экскаватора определяют по рисунку 3;
Рисунок 3 – Схема торцовой наветренной площади экскаватора
Наветренная площадь экскаватора:
F = F1 + F2 + F3 + F4 + F5 + F6 (3.29)
где F1 = 07·163 = 1141 м2;
F2 = 0875·05 = 044 м2;
F3 = 30·143 =43 м2;
F4 = 188·068 = 128 м2;
F5 = 068·096 = 060 м2;
F5 = 068·096 = 060 м2.
F =1141 + 044 + 43 + 128 + 060 + 060 = 8361 м
Необходимое тяговое усилие при движении по горизонтальной поверхности:
при трогании с места передним ходом
при трогании с места задним ходом
при установившемся движении передним ходом
Сопротивление подъему при движении:
Необходимое тяговое усилие при движении задним ходом при трогании с места:
Движение при повороте:
Сопротивление повороту
где Мс – момент сопротивления повороту;
r – радиус разворота рисунок 4;
Рисунок 4 – Схема опорной площади гусеничного хода
Момент сопротивления развороту:
где – коэффициент сопротивления повороту:
а – постоянный коэффициент принимаемый а = 085;
r2 = d + b = 0.58 + 1.77 = 3.35 м;
Подставив значения величин получаем:
Необходимое тяговое усилие:
для поворота при переднем ходе
для поворота при заднем ходе
Тяговое усилие гидромотора:
где М2м = 255 Н·м – максимальный крутящий момент ходового механизма;
Их = 1308 – передаточное число редуктора привода ходового механизма;
= 09 – КПД привода ходового механизма.
Из расчета видно что Sт. пов Sт. дв. Следовательно разворот вокруг застопоренной гусеницы осуществим.
Тяговое усилие необходимое для определения сцепления гусеничных лент с грунтом:
Sт. сц = 05·φ·Gэ = 05·09·225000 = 101250 Н
где φ – коэффициент сцепления с грунтом для влажной стерни φ = 09.
2 Расчет устойчивости экскаватора
Рассмотрим устойчивость в следующих случаях:
Первый случай. Экскаватор стоит на горизонтальной площадке. Рабочее оборудование расположено поперек гусениц. Ковш наполнен грунтом коэффициент наполнения Кн = 135. Производится резание грунта 5-й категории при выходе ковша из забоя.
Действующие силы: собственный вес вес грунта в ковше и усилие на зубьях ковша. При этом коэффициент устойчивости должен быть [Ку] ≥ 115.
Второй случай. Вращение экскаватора на наклонной площадке с углом наклона α = 5о в сторону рабочего оборудования. Ковш вместимостью 065 м3с грунтом находящемся на наибольшем вылете . Действующие силы: собственный вес вес грунта в ковше центробежные силы [Ку] ≥ 11.
Определение усилий резания
Касательная составляющая реакции грунта копанию:
Р01 = Р01р + Р01н + Р01т(3.36)
гдеР01 – составляющая от резания грунта;
Р01н – составляющая от наполнения ковша;
Р01т – составляющая от трения ковша о грунт.
Нормальная составляющая реакция грунта от копания:
Р02 = ·y·n·bp·g(3.37)
где = 125 максимальный предел прочности грунта при смятии;
у = 3 см проекция контура износа режущей кромки на касательную траектории резания;
n = 5 – число зубьев ковша
bp = 8 см ширина зуба ковша.
Составляющая от резания грунта:
Р01р = [·hc·(Bк + hc)·(0.55 + 0015·α) + ·(z·n·bp +·y·n·bp)]·g(3.38)
где = 125 максимальный предел прочности грунта при срезе;
hc – толщина срезаемой стружки;
Bк = 12 м – ширина ковша;
α = 49 передний угол резания;
z = 08 см проекция износа режущей кромки на нормаль к траектории;
= 05 коэффициент трения стали о грунт;
g = 981 мс2 – ускорение свободного падения.
Толщина срезаемой стружки определяем исходя из условия наполнения ковша на 135% при коэффициент разрыхления Кр = 135. наполнение ковша происходит при полном повороте ковша на 152 (рисунок 5).
Рисунок 5 – Схема снятия стружки при повороте ковша
Объем грунта в ковше:
гдеR hс – см. рисунок 5;
Кн = 135 коэффициент наполнения ковша.
Решив уравнение получим hс = 0.15 м = 15 см.
Р01р = [125·015·(12 + 015)·(055 + 0015·49) + 125·(06·5·8 +05·3·5·8)]·981
Составляющая от наполнения ковша:
гдеНн = 06 м высота наполнения ковша;
= 20 тм3 плотность грунта в плотном теле;
= 10 коэффициент трения грунта о грунт;
После подстановки расчетных величин получим:
Примем φi = 90. Тогда cos φi = 0 и Р01н = 0.
Составляющую Р01т не учитываем ввиду ее малого значения. Тогда касательная составляющая реакции грунта копанию:
Р01 = Р01р = 11775 Н.
Нормальная составляющая реакции грунта копанию:
Р02 = 125·3·5·8·981 = 14715 Н.
Первый случай устойчивости.
Расчетная схема приведена на рисунке 6.
Рисунок 6 – Расчетная схема для первого случая
Коэффициент устойчивости:
гдеМуд – сумма удерживающих моментов;
Мопр – сумма опрокидывающих моментов.
Сумма удерживающих моментов:
Муд = mп·g·(rп + b) + mт·g·b (3.42)
гдеmп – масса поворотной платформы;
g – ускорение свободного падения;
mт – масса ходовой тележки.
Муд = 8000·981·243 +6000·981·114=238500Н·м
Сумма опрокидывающих моментов:
Мопр = mс·g·rс + mцс·g·rцс + mр·g·rр + mцр·g·rцр + mцк·g·rцк + mкг·g·rкг +
гдеm – массы соответствующих частей рабочего оборудования;
r – плечи соответствующих масс определенные геометрически;
rс = 2037 м; rцс =0877 м;
mкг – масса ковша с грузом:
Подставим значение получим:
Мопр = 1725·981·2037 + 243·981·0877 + 540·981·4765 + +260·981·4175 + +201·981·4154 + 1970·981·2289 + 58884·142 = 163800 Н·м
В рассмотренном случае касательное усилие Р01 = 238500 Н; реализуется устойчивость.
Второй случай устойчивости.
Расчетная схема приведена на рисунке 7.
Рисунок 7 – Расчетная схема для второго случая
Для расчета коэффициента устойчивости определяем удерживающий момент:
Статический удерживающий момент от веса экскаватора без рабочего оборудования:
Муд.с = mп·rп + mт·rп = 981·(23·8000 + 109·6000) = 244661 Н·м.
Динамический удерживающий момент от центробежных сил инерции поворотной платформы:
Муд. д. = mп·2·rп·hп = 9000·0632·23·132 = 10844 Н·м
где = 063 радс – угловая скорость поворотной платформы.
Опрокидывающий момент:
ΣМопр = Мр. о. с. + ΣМр. с. д.(3.44)
гдеМр. о. с. – статический опрокидывающий момент от веса рабочего оборудования с грунтом;
ΣМр. с. д. – сумма динамических опрокидывающих моментов от центробежных сил инерции элементов рабочего оборудования.
Статический опрокидывающий момент:
Мр. о. с = mс·g·rc + mц. с.·g·rц. с. + mц. р.·g·rц. р + Mц. к.·g·rц. к + mр.·g·rр + mк. г.·g·rк. г. = =981·(243·0618 + 1725·1701 + 260·4039 + 1970·6713 + 550·5408 + +201·4156) = 225746 Н·м
где ri hi определены графически.
Опрокидывающие динамические моменты от центробежных сил инерции элементов рабочего оборудования с равномерно распределенными по их длине массами:
где x1 y1 x2 y2 показаны на рисунке 8.
Рисунок 8 – Схема определения координат
Опрокидывающий момент от центробежных сил инерции:
нижней части стрелы:
верхней части стрелы:
Опрокидывающий динамически момент от центробежных сил инерции ковша с грунтом
Мк. г. д. = mк. г.·2·rк. г.·hк. г. = 1970·0622·6713·1864 = 11443 Н·м
Подставляем полученные значения:
3 Производительность экскаватора
Расчетом определяют теоретическую (конструктивную) производительность экскаватора при непрерывной его работе при следующих расчетных условиях: режим копания – поворотом рукояти заполнение ковша грунтом при поворот на выгрузку и возврат в забой с угловым перемещением 90° в каждом направлении разгрузка в отвал все вспомогательные перемещения совмещаются с основными [2 стр.34].
Определяем теоретическую производительность экскаватора:
где – вместимость ковша;
– продолжительность рабочего цикла (справочная величина см. технические характеристики машины).
Определяем техническую производительность:
где – число рабочих циклов за 1 мин;
– коэффициент наполнения ковша;
–коэффициент разрыхления грунта.
Определяем эксплуатационную производительность:
где – коэффициент использования машины в течение смены.
Расчет гидроцилиндра зуба рыхлителя и его выбор
Определяем толщину стенки гидроцилиндра:
где – внутренний диаметр цилиндра;
– допускаемое напряжение на растяжение для стали;
– максимальное давление в гидроцилиндре;
– условное давление;
– коэффициент поперечной деформации (для стали).
К определенной по формулам толщине стенки цилиндра прибавляется припуск на обработку материала. Припуск принимаем 1 мм.
Определяем площадь поршня в поршневой полости и в штоковой полости соответственно:
где – диаметр штока.
Определяем усилие развиваемое штоком гидроцилиндра при его выдвижении и втягивании соответственно:
где – коэффициент учитывающий потери на трение.
Принимаем стандартный диаметр цилиндра D = 140 мм. По справочнику [3.стр 90] выбираем гидроцилиндры общего назначения по ОСТ 22-1417-79 с номинальным давлением P* = 10 МПа рисунок 9.
Рисунок 9 – Поршневой гидроцилиндр двухстороннего действия
Габаритные и присоединительные размеры выбранных гидроцилиндров мм таблица 4.1
Прочностные расчеты
1 Расчёт пальцев на срез
Принимаем материал для пальцев и проушин: Ст5 имеющую удовлетворительную свариваемость.
Допускаемые напряжения:
Рисунок 10. – Схема крепления гидроцилиндра к стреле
Палец будем подбирать по допускаемым напряжениям.
Палец имеет 2 плоскости среза.
Принимаем диаметр пальца равным 50 мм.
2 Расчёт на смятие проушин
Проушины будем рассчитывать по допускаемым напряжениям на смятие.
Прочность обеспечивается.
3 Расчёт на смятие стержня
4 Расчёт сварки проушины
Сварку будем рассчитывать по допускаемым напряжениям.
Рисунок 11. – Схема для расчёта сварки
Найдём горизонтальную и вертикальную составляющие усилия в гидроцилиндре:
Принимаем катет шва равным 5 мм.
Находим расчетную ширину шва:
Считается что шов разрушается под действием касательных напряжений найдём их:
Где – площадь внутри шва.
Рисунок 12. – Габаритные размеры шва
Руководствуясь размерами проушины и пальца принимаем:
Находим суммарное напряжение:
где - коэффициент учитывающий качество шва;
- коэффициент учитывающий неравномерность нагружения.
Прочность сварки обеспечивается.
Охрана труда и техника безопасности при работе одноковшовых экскаваторов
В основу техники безопасности [3 стр.176] положены мероприятия создающие безопасные условия труда и предотвращающие несчастные случаи на производстве.
Каждому машинисту экскаватора необходимо знать следующее:
к управлению допускаются лица не моложе 18 лет прошедшие специальное обучение инструктаж по технике безопасности и имеющие удостоверение на право управления экскаватором; при переходе с одного участка работы на другой или при получении нового задания необходимо пройти дополнительный инструктаж по технике безопасности с учетом специфики работы на новом участке;
перед началом работы:
внимательно осмотреть механизмы экскаватора и убедиться в их исправности особое внимание обратить на состояние и надежность крепления тормозов фрикционных муфт стальных канатов агрегатов систем управления;
проверить вращающиеся детали на экскаваторе (зубчатые колеса цепные и ременные передачи вентиляторы маховики и т. д.). Все они должны быть ограждены кожухами;
участок очистить от посторонних предметов отвести поверхностные и грунтовые воды;
просмотреть журнал в котором машинист предыдущей смены записывает неполадки в работе экскаватора;
осмотреть место предстоящей работы и установить насколько оно отвечает требованиям безопасности;
проверить систему управления исправность освещения и сигнализации; состояние зубчатых передач и лебедок (затяжку болтовых соединений и шплинтовку; регулировку тормозов и фрикционов; состояние канатов и блоков; исправность ковша его зубьев днища засова и деталей подвески; наличие масла в картере двигателя и воды в системе охлаждения; состояние смазывающей аппаратуры и наличие смазки трущихся деталей;
при обнаружении неисправности немедленно принять меры к их устранению или не приступая к работе сообщить в организацию выполняющую ремонт.
Экскаватор следует содержать в чистоте. В зимнее время перед началом работы удалить с гусениц и трапов лед и снег. Инструмент и инвентарь хранить в специально предназначенных местах. Узлы и детали экскаватора тщательно смазывать и соблюдать сроки планово-предупредительных и текущих ремонтов. Осматривать и смазывать головные блоки и другие детали расположенные на стреле можно только при опущенной стреле опертой на надежную опору.
Экскаватор должен быть снабжен надежно действующим звуковым сигналом который подается по установленной системе известной персоналу обслуживающему экскаватор и транспортные средства. Таблица сигналов вывешивается на видном месте у экскаватора. При пуске экскаватора подается предупредительный сигнал.
При работе вечером и ночью фронт работ место погрузки грунта подъездные пути и экскаватор должны быть освещены.
До проведения взрывных работ экскаватор необходимо отвести на безопасное расстояние и повернуть к месту взрыва тыльной частью корпуса. Направлять экскаватор в забой разрешается только после сигнала «отбой». В случае обнаружения в забое невзорвавшегося взрывчатого материала следует немедленно прекратить работу и известить об этом администрацию.
Чистить ковш можно только во время остановки экскаватора. В сухую и жаркую погоду для предохранения глаз от пыли необходимо надевать защитные очки.
При передаче экскаватора сменщику: сообщить обо всех замеченных неполадках и сделать соответствующую запись в журнале.
По окончанию работы машинист должен: отвести от забоя ковш и опустить его на землю; установить стрелу вдоль продольной оси экскаватора; поставить все рычаги в нейтральное положение.
Запрещается: работать на неисправном экскаваторе; допускать к управлению посторонних лиц (работа стажера и помощника возможна только под наблюдением сменного машиниста); находиться под стрелой или ковшом на берме или у подошвы забоя а также в радиусе действия экскаватора; включать механизмы при снятых или неисправных ограждениях.
При обслуживании экскаватора следует помнить:
в холодное время года после окончания работы вода из радиатора и трубопровода сливается;
при понижении уровня воды в радиаторе она доливается в систему охлаждения только при работающем двигателе.
Запрещается: при запуске двигателя брать пусковую рукоятку в обхват (все пальцы руки должны быть с одной стороны); заводить перегретый двигатель; открывать крышку радиатора на перегретом двигателе незащищенными руками так как это может вызвать ожог; проводить регулировку или ремонт при работающем двигателе.
При ремонте экскаватора необходимо:
площадку для ремонта освободить от посторонних предметов и выровнять;
рукоять с ковшом стрелу поворотную платформу и другие узлы тщательно уложить на деревянные лежаки скрепленные стальными скобами;
подъемные средства и приспособления применяемые при разборке и сборке экскаватора предварительно осмотреть и испытать. Тали и домкраты для подтягивания и подъема частей должны иметь прочную установку и крепления. Домкраты установить без перекосов;
при осмотре лебедки проверить правильность навивки каната на барабан исправность зубчатых передач и храпового устройства;
при осмотре блоков и полиспастов проверить нет ли трещин не задевает ли канат за обойму блока и не переплетаются ли канаты при переходе с одного блока на другой;
подъемные цепи и стропы проверить в местах сварки а на стальных канатах — места сращивания и крепления их. Если канат не соответствует нормам безопасной работы заменить новым;
при подъеме и опускании частей экскаватора рабочим находиться на расстоянии обеспечивающем их безопасность.
перемещать груз по рельсам или металлическим баллам лишь в том случае если последние будут тщательно закреплены скобами и болтами (скользящий по рельсам или балкам груз необходимо поддерживать лебедкой или воротом но не руками);
для освещения пользоваться переносными электрическими лампами с защитными сетками. Включать лампу только через штепсельную вилку провод по всей длине заключить в резиновую трубку;
при сборке узлов и механизмов совпадение болтовых заклепочных и других отверстий в соединяемых деталях проверять специальными ломиками или монтажными ключами;
после сборки машины путем осмотра и проворачивания вручную проверить не осталось ли в ее узлах и механизмах каких-либо мелких деталей или инструмента которые могут быть причиной аварии;
после ремонта экскаватор испытать на холостом ходу и под нагрузкой. Перед испытанием необходимо: удалить посторонних лиц на безопасное расстояние; убрать из машины и с территории где будет проходить работа посторонние предметы (стеллажи подставки инструмент приспособления и т. д.); проверить наличие и надежность крепления защитных ограждений; отрегулировать и смазать все механизмы; проверить правильность действия контрольных приборов.
Запрещается: перемещать груз по горизонтали; устанавливать подкладки в момент опускания груза; оставлять груз в подвешенном состоянии по окончанию работы; применять источник света с открытым пламенем (керосиновая лампа факел); проверять совпадение болтовых и других отверстий в соединяемых деталях пальцами.
Перед началом работы машинист экскаватора должен:
внимательно осмотреть машину и убедиться в полной ее исправности и готовности к эксплуатации;
убрать посторонние предметы от движущихся частей механизмов а инструмент уложить в предназначенное для него место; > дать предупредительный сигнал;
опробовать работу машины вхолостую — после двух-трех минут работы двигателя постепенно и плавно включая рычаги проверить работу механизмов переключающих устройств и тормозов;
проверить площадку на которой устанавливается экскаватор (она должна быть хорошо спланирована освещена с хорошим обзором фронта работ);
определить расстояние от наружного края гусеницы до бровки траншеи и котлована (не менее 1 м) от оси экскаватора до стенки забоя (в зависимости от подъема ковша экскаватора — 3 45 м) и угол наклона передней стенки забоя (он не должен превышать угла естественного откоса грунта). Для прямой лопаты высота забоя не должна превышать максимальной высоты копания ковша. В зависимости от грунта допускается увеличение ее не более чем в 15 раза по сравнению с наибольшей высотой копания;
следить за состоянием забоя и при; возникновении опасности обвала немедленно отвести экскаватор в безопасное место и сообщить об этом мастеру (извлеченные крупные куски породы или валуны располагать так чтобы они не мешали быстрому отходу экскаватора от забоя в случае необходимости);
грузить грунт в транспорт только после предупредительного сигнала;
заранее подготовить путь передвижения экскаватора. При наличии слабых или насыщенных водой грунтов использовать сплошные настилы из бревен шпал брусьев или переносные щиты длиной 6 65 м. Во время передвижения стрела должна быть направлена по ходу гусениц а ковш подтянут к стреле. При оборудовании драглайном стрелу опустить возможно ниже а ковш подтянуть .к ее пяте чтобы он находился в приподнятом положении на высоте 05 1 м от земли;
при переходе экскаватора через искусственные сооружения (мосты трубы плотины) учитывать состояние и грузоподъемность этих сооружений и прочность;
при переезде через железнодорожное полотно положить на пути сплошной настил из шпал или бревен;
при обнаружении во время работы не известных ранее предметов подземных трубопроводов кабелей или сооружений немедленно остановиться и известить администрацию строительства;
спускаться и подниматься по крутому уклону только с помощью трактора или лебедки;
при остановке даже на короткое время ковш плавно опустить на грунт.
Запрещается: при работе в забое оставлять образовавшиеся свесы (козырьки) которые могут обрушиться и засыпать людей обслуживающих экскаватор; вести подсобные работы в забое а также находиться под ковшом и стрелой; переносить ковш над кабиной; оставаться водителю транспорта во время погрузки в кабине; укладывать и убирать настилы и щиты во время хода экскаватора подкладывать шпалы или бревна под гусеницы для торможения; выполнять любой ремонт и регулировку.
Машинист экскаватора должен соблюдать следующие правила противопожарной безопасности:
располагать открытые склады горючего не ближе 20 м от места работы;
не допускать подтеканий топлива и масла;
при хранении топлива и смазочных материалов соблюдать все противопожарные правила;
складывать масляные тряпки и обтирочные концы в специальные железные ящики с крышками;
разогревать двигатель заливая в радиатор горячую воду а в картер — подогретое масло;
в случае воспламенения горючего тушить пламя огнетушителем (он находится в кабине) забрасывать землей песком покрывать войлоком брезентом и др.;
содержать выхлопную трубу двигателя в чистоте;
выполнять на экскаваторе паяльные и другие сварочные работы связанные с образованием искр только в исключительных случаях когда невозможно снять деталь.
Запрещается: хранить в кабине бензин; керосин и другие легковоспламеняющиеся вещества; подогревать зимой двигатель открытым пламенем; разжигать в кабине паяльную лампу фонарь с открытым или закрытым пламенем; при заправке экскаватора топливом — курить открывать бочку с бензином ударяя по пробке металлическими предметами (может произойти взрыв); бросать бочки с горючим (разгружать только по скатам); подносить к таре из-под бензина открытый огонь
В процессе модернизации рабочего экскаватора ЭО – 4124 были приобретены навыки по подбору гидроцилиндров расчёту на прочность таких элементов как проушины пальцы а также сварки. Была изучена базовая машина выявлены её недостатки и преимущества спроектирован новый вид рабочего оборудования для переноса негабаритов.
Кроме того была проанализирована информация о последних тенденциях в развитии одноковшовых гидравлических экскаваторов о мировых лидерах в этой отрасли о перспективах развития и об устаревших машинах.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Болтыхов В.П. Флатов А.И. Фрейдлес А.П. Гидравлический экскаватор ЭО – 5124 - М.: Машиностроение 1991 - 256 с.; ил.
Гоберман Л. А. Степанян К. В. Яркин А.А. Зеленский В. С. Теория конструкция и расчет строительных и дорожных машин: Учебник для техникумов по специальностям «Строительные машины и оборудование» и «Дорожные машины и оборудование». – М.: Машиностроение 1797. – 407 с. ил.
Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник. - М.: Машиностроение 1983. - 301 с. ил.
Холодов А.М. Ничке В.В. Назаров Л.В. Землеройно-транспортные машины: Справочник.Харьков: Высш. шк. Изд-во Харьк. ун-та 1982.192 с.