VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Одноковшовый экскаватор – это самоходная машина цикличного действия, предназначенная для копания, перемещения и погрузки грунта на транспортные средства и отвалы [1].

Тяжелые грунты, глинистые сланцы, сцементированный гравий, мерзлые грунты, разработка которых затруднена, подлежат предварительному рыхлению. Для этого используют сменный рабочий орган – рыхлитель. Бывают разные виды и способы их установки. Рассмотрим несколько из них.

Патентное изобретение РФ N 2509843 [2]. Модификация рабочего оборудования гидравлического экскаватора, рис.1.

При копании ковшом 4 рыхлительный зуб 7 закреплен кронштейном 9 к рукояти 2 в шарнире 15 при помощи гидрофиксатора 11 с гидроцилиндром двухстороннего действия 12 и выдвижными фиксаторами 13. Тогда кривошип 5 рассоединен с рыхлительным зубом 7 и под воздействием гидромеханизма 10 может поворачивать через тягу 6 ковш 4 и, следовательно, копать грунт.

Чтобы обеспечить работу рыхлительного зуба 7 необходимо кривошип 5 с помощью гидромеханизма 10 ввести в проем П-образной стойки 8 и совместить соосно шарниры 16 в кривошипе 5 и в П-образной стойке 8 и закрепить рыхлительный зуб 7 с помощью гидрофиксатора 14. Затем гидромеханизмом 10 поворачивают рыхлительный зуб 7 вместе с кривошипом 5, тягой 6 и ковшом 4 в исходное для рыхления положение, рисунок 2. Рыхление грунта осуществляется под воздействием гидроцилиндра поворота рукояти 3, закрепленного на стреле 1.

Рис. 1. Рабочее оборудование при копании ковшом и при рыхлении грунта

1 – стрела, 2 – рукоять, 3 – гидроцилиндр поворота рукояти, 4 – ковш, 5 – кривошип, 6 – тяга, 7 – рыхлительный зуб, 8 – П-образная стойка, 9 – кронштейн, 10 – гидромеханизм поворота ковша или рыхлительного зуба, 11,14 – гидрофиксатор, 12 – гидроцилиндр двухстороннего действия, 13 – выдвижной фиксатор, 15 – шарнир крепления рыхлительного зуба к рукояти, 16 – шарнир крепления рыхлительного зуба к кривошипу, 17 – шарнир крепления к рукояти.

Данная модификация рабочего оборудования одноковшового экскаватора не требует снятия ковша для установки рыхлителя, что сокращает время на его монтаж и демонтаж, а следовательно повышает производительность экскаватора. Минусом является увеличение массы рабочего оборудования.

Патентное изобретение РФ N 2454510 [3]. Задачей предлагаемого изобретения является повышение производительности и надежности рабочего оборудования одноковшового экскаватора.

Задача решается тем, что на монтажной площадке, относительно оси ковша с проушинами, под углом к ней, симметрично с каждой из сторон, закреплены два клиновых рыхлителя ударного действия, наконечники которых установлены с перекрытием боковых стенок ковша, рис. 2.

Рис. 2. Рабочее оборудование экскаватора

1 – рукоять, 2 – механизм поворота, 3 – тяга, 4 – гидроцилиндр, 5 – клиновый рыхлитель ударного действия, 6 – ковш, 7 – проушина, 8 – монтажная площадка для рыхлителей, 9 – болтовые соединения, 10 – фланцы, 11 – наконечники клиновых рыхлителей, 12 – боковые стенки ковша.

Оборудование экскаватора работает следующим образом. Сначала производится предварительное рыхление прочного грунта двумя рыхлителями ударного действия 5, а затем его экскавация ковшом 6. При этом установка рыхлителей 5 симметрично под углом к оси ковша 6 обеспечивает снижение динамической рабочей нагрузки на шарнирные соединения рукояти 1, поворотного рычага 2 и тяги 3 ковша 6, т.к. часть этой нагрузки будет восприниматься и гаситься металлоконструкцией последнего в поперечном направлении. Установка наконечников 11 с перекрытием боковых стенок 12 ковша 6 позволяет производить рыхление и экскавацию грунта с меньшими энергозатратами, так как боковые стенки 12 будут взаимодействовать с уже разрыхленным грунтом.

Предлагаемое изобретение увеличивает производительность и надёжность рабочего оборудования и снижает энергозатраты. Для монтажа рыхлителей ковш требует значительных изменений, что является недостатком.

Патентное изобретение РФ N 2130528 [4]. Целью изобретения является снижение энергоемкости разрушения асфальтобетонных покрытий и увеличение производительности машины, рис. 3.

Рис. 3. Оборудование для разрушения асфальтобетонных покрытий

1 – рукоять, 2 – ковш, 3 – гидроцилиндр, 4 – рычаг, 5,8 – тяги, 6 – крепление ножей к рукояти, 7 – ножи.

Оборудование работает следующим образом, При выдвижении гидроцилиндра 3 ковш 2 посредством рычага 4 и тяги 5, а дополнительный рабочий орган 7 под действием тяг 8, поворачиваясь относительно соответствующих шарниров на рукояти 1, движутся навстречу друг другу, осуществляя защемление разрабатываемого слоя асфальтобетона. При этом дисковые ножи 7, внедряясь зубчатыми режущими кромками в асфальтобетон, приходят во вращение и производят его насечку, тем самым облегчая процесс разрушения покрытия ковшом 2. В зависимости от толщины разрушаемого покрытия можно производить предварительную его насечку путем качения дисков 7 по поверхности асфальтобетона.

Преимуществом предлагаемой конструкции является повышение производительности при разрушении асфальтобетонных покрытий и то, что данный механизм может быть смонтирован на базе стандартного оборудования обратной лопаты одноковшового гидравлического экскаватора с минимальными затратами на его модернизацию. Минус модернизации в том, что нет возможности работать ковшом без участия дисковых ножей, их движения зависимы друг от друга.

Проанализировав патентную документацию, связанную с новшествами в области землеройных машин типа экскаватора, можно прийти к выводу, что существует множество способов установки рыхлителей, и все они постоянно модифицируется в целях упрощения обслуживания и эксплуатации, достижения максимальной производительности и минимальных финансовых затрат на переработку грунта в различных рабочих условиях.

Сравнивая достоинства и недостатки каждой из рассмотренных модификаций, выявим лучшее изобретение.

Оборудование для разрушения асфальтобетонных покрытий [4] является узкоспециализированным, поэтому сравнивать будем первые два из рассмотренных изобретений.

Патентное изобретение РФ N 2509843 [2] так же, как и патентное изобретение РФ N 2454510 [3] не требует снятия ковша для установки рыхлителя, повышает производительность и снижает энергозатраты на выполнение рабочего процесса. Монтаж рыхлительного зуба на рукоять можно произвести на базе стандартного рабочего оборудования одноковшового гидравлического экскаватора, что нельзя сказать про второй рассмотренный патент, который требует изменения геометрии и конструкции ковша или его замены.

Итак, из предложенных патентов самым эффективным и предпочтительным оказалось патентное изобретение РФ N 2509843 [2].

Список использованных источников:

1. Дроздова Л.Г.. Одноковшовые экскаваторы: конструкция, монтаж и ремонт. – Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007. – 235 с.

2. Авторское свидетельство РФ N 2509843. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.freepatent.ru/

3. Авторское свидетельство РФ N 2454510. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.freepatent.ru/

4. Авторское свидетельство РФ N 2130528. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.freepatent.ru/

Код для цитирования: Скопировать