VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Экскава́тор — землеройная машина, которая оснащается ковшом или каким-либо другим навесным рабочим оборудованием. Данный вид техники в основном, специализируется на разработке грунтов (горных пород, полезных ископаемых) а также осуществляет погрузку сыпучих материалов из штабелей. Экскаватор работает в разных по своим свойствам грунтах, одним из основных рабочих его оборудований является ковш. Из недостатков работы ковшом можно отметить работу с влажным грунтом. Налипание грунта на рабочие органы существенно снижает производительность землеройных машин. Простои экскаваторов, связанные с очисткой ковшей, достигают 20–30% сменного времени, при этом потери производительности составляют около 50%. По данной проблеме были придуманы и предложены следующие патентные изобретения в виде ковша с гибким днищем и ковша с рычажным очистителем. Рассмотрим патентное изобретение РФ № 2030512 ковш с гибким днищем [1]. Суть изобретения - стандартные параметры ковша остаются неизменными, однако применяются незначительные модернизации, а именно: сделать днище в виде набора T-образных пластин, прикреплённых к двум тросам, один конец которых шарнирно прикреплен к передней поперечной связи боковых стенок, а другой - также шарнирно к верхней части днища. Выполнение днища ковша из набора Т-образных пластин обеспечивает жесткость этих пластин и крепление к канату. Крепление пластин к тросам обеспечивает гибкость днища. Крепление тросов к переднему поясу и верху ковша обеспечивает подвижность днища и очистку как самого днища, так и боковых стенок ковша, т.е. принудительную очистку ковша. Наличие самих тросов обеспечивает выполнение днища гибким и хорошую его очистку при разгрузке, рис. 1.

Рис.1. Ковш с гибким днищем

1-боковые стенки; 2-режущие кромки; 3-днище ковша из поперечных Т-образных пластин; 4-троссы держащие Т-образные пластины.

Предлагаемое изобретение позволяет обеспечить принудительную очистку ковша экскаватора при работе на липких грунтах и повысить производительности экскаватора, снижение энергоемкости процессов.

Из плюсов можем отметить простоту конструкции, несложная установка на рабочий орган, легкое техническое обслуживание, очистка ковша происходит полностью. Данной конструкции присущи недостатки: наличие шарниров, работающих в земле, что быстро приводит к износу всех шарниров. Таким образом будет обеспечена принудительная очистка ковша экскаватора при работе на липких грунтах и повышение производительности землеройной машины, снижение энергоемкости процессов.

Рассмотрим патентное изобретение РФ № 2030511 [2]. Цель - улучшение разгрузки ковша экскаватора при работе на липких грунтах.

Суть изобретения: за основу берется конструкция ковша предыдущего патента и улучшается такими модернизациями, как замена верхних шарниров на двойные поворотные блоки. Одни концы тросов шарнирно присоединены к режущей кромке, а другие через двойные поворотные блоки - к рычагам привода ковша, рис. 2.

Рис. 2. Модернизированный ковш с гибким днищем

1-боковые стенки; 2-режущие кромки; 3-днище в виде Т-образных пластин; 4-троссы. 5-двойной поворотный блок; 6-рычаг привода ковша.

Набор грунта производится обычным путем посредством поворота стрелы и ковша. При этом в начальном положении копания днище будет не полностью повторять очертания боковых стенок 1, т.к. тросы 4 будут за счет исходного положения рычага 6 привода ковша, на которой закреплены тросы 4. Это приводит к снижению энергоемкости копания, т.к. грунту не надо перемещаться по всей глубине ковша. Впоследствии по мере поворота ковша днище под действием собственной массы и массы грунта занимает положение, соответствующее контуру боковой стенки, и грунт продолжает наполнять ковш с меньшей энергоемкостью, т.к. он заполняет только верхнюю часть ковша. При разгрузке происходит поворот ковша и днище принудительно за счет воздействия на тросы рычага 6 начинает разгрузку ковша. Разгрузка при этом является принудительной, т.к. днище очищает боковые стенки и очищается само за счет своей гибкости.

Плюсы данной конструкции: использование гибкого днища позволяет производить принудительную разгрузку ковша, более полно очищать днище и снизить энергоемкость рабочего процесса. Набранный в ковш материал быстро освобождается от воды, проникая через щели Т-образных пластин. Замена шарниров на двойные поворотные блоки даёт большую долговечность механизма. Из недостатков: нужно приспосабливать к каждому типу ковша.

Рассмотрим патентное изобретение РФ № 2149953 [3]. Данное патентное изобретение отличается от предыдущих способом достижения желаемого результата, рис. 3.

Рис. 3. Ковш с рычажным очистителем

1 - рукоять; 2 - ковш, содержащий внешнюю секцию; 3,5,8 - оси; 4 - внутренняя секция; 6 - одноплечий рычаг; 7 - двуплечий рычаг; 9 - шарнирная тяга; Гидроцилиндры привода 10 - гидроцилиндры привода; 11 - днище.

Суть изобретения: рабочее оборудование экскаватора содержит привод, рукоять и ковш, выполненный из внешней и внутренней секций, шарнирно соединенных между собой, с рукоятью и приводом посредством тяг и двуплечего рычага, одно из плеч которого связано через тягу с внутренней секцией. Двуплечий рычаг и ось вращения внутренней секции закреплены в верхней части внешней секции со смещением относительно оси крепления последней, при этом второе плечо рычага соединено с приводом и через тягу - с рукоятью.

Из плюсов можно отметить: уменьшение абразивного износа шарнирных элементов привода ковша, повышается надежность и долговечность рабочего оборудования, улучшаются условия работы на переувлажненных и липких грунтах. Такое техническое решение рабочего оборудования экскаватора обеспечит повышение надежности и долговечности его, т.к. все шарнирные элементы привода ковша расположены не на внутренней, а на внешней (задней) части ковша, что исключит их повышенный абразивный износ. Недостатки: сложность конструкции, трудно реализовать, тем более на существующих ковшах.

Данные изобретения позволяют очищать ковш от налипшего влажного грунта, но среди плюсов есть и свои минусы. Некоторые конструкции будут слишком сложны чтобы применить их к обычным ковшам, например как в [3] патенте. А на примере [1] и [2] го патента, там их конструкция не претерпела коренных изменений и проста в установке, а это плюс и недостатки, которые были у подобных изобретений доработаны и добавлены достоинства. Они позволяют увеличить производительность, снизить энергоемкость процессов.

Рассмотрев все предложенные выше патенты, можно придти к выводу, что наиболее реализуемым и действенным будет патентное изобретение № 2030511 [2], так как данный вариант не требует кардинальных изменений в конструкции ковша и крупных финансовых затрат.

Список использованных источников:

1. Авторское свидетельство РФ N2030512. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.freepatent.ru/

2. Авторское свидетельство РФ N2030511. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.freepatent.ru/

3.Авторское свидетельство РФ N2149953. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.freepatent.ru/

Код для цитирования: Скопировать