EA023813B1

EA023813B1 - Рыхлитель гидроударника для механических копателей

Info

Publication number: EA023813B1
Application number: EA201290046A
Authority: EA
Inventors: Хавьер Аракама Мартинес Де Лаидальга
Original assignee: Хавьер Аракама Мартинес Де Лаидальга
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2010-02-15
Publication date: 2016-07-29
Also published as: JP5559879B2; KR20120051698A; CN102482864A; SG178029A1; PE20121205A1; CN102482864B; IL217376A0; PL2455550T3; ES2688544T3; CY1115272T1; ES2465240T3; CA2767999A1; BR112012000775A2; JP2012532765A; CO6612197A2; PT2455550E; WO2011007030A1; SI2455550T1; UA104318C2; HK1170551A1

Abstract

Рыхлитель гидроударника для механических копателей такого типа, который применяется для разрыхления и взламывания твердых элементов грунта, таких как камень, бетон, асфальт или подобных им, содержащий зуб (1), прикрепленный к головке (5) на механическом копателе рядом крепежных средств (6) и включающий в себя, по меньшей мере, зуб (1) с его приводными устройствами (2, 3), прочно прикрепленными к энергоаккумулятору (4), при этом узел, образованный зубом (1), приводными устройствами (2, 3) и энергоаккумулятором (4), прочно прикреплен к указанному зубу (1) и установлен на продольной оси (7) зуба (1), который наносит удары по грунту посредством положений отведения (А) и выдвижения (В) зуба (1).

Description

Целью данного изобретения является рыхлитель гидроударника, используемый в качестве оборудования для механического копателя, обеспечивающий разрыхление и взламывание камня, бетона, асфальта и т.д. и состоящий, в основном, из гидродвигателя, к которому подается давление и поток масла из механического копателя и который приводит в действие ряд устройств, управляющих зубом, обеспечивая ему требуемое перемещение для нанесения ударов по грунту.

Уровень техники

В настоящее время рыхлители для механических копателей, в основном, состоят из ряда зубьев, прочно объединенных вместе и приводимых в действие непосредственно от механического копателя гидравлическими средствами, как изложено в патенте США υδ 2005189125 на имя ΚΘΜΑΤδυ, в котором изменения в работе и оптимальное выполнение указанной работы определяется конструкцией действующего зуба и сочетанием усилий от различных цилиндров для улучшения нанесения удара по грунту.

Тем не менее, указанные системы испытывают недостаток в средствах, обеспечивающих нанесение оптимального удара по грунту непосредственно каждым из зубьев посредством ударного воздействия каждого зуба с независимым механизмом, который обеспечивает воздействие ударника на грунт посредством действующего зуба.

В патентном документе АО 2009/022762 приведено описание вибрационной системы для зуба, в которой выполнена передача частоты вибраций к указанному зубу, но при этом не используется инерция зуба для нанесения удара по грунту. Это означает, что указанная вибрационная система не обеспечивает высокой эффективности в связи с тем, что применение вибрации означает, что зуб не наносит удара по грунту, теряя создаваемую энергию. Кроме того, соединение между головкой и узлом зуб-вибратор содержит пассивный амортизатор типа сайлент-блока, который, несмотря на то, что он поглощает приходящийся на копатель удар, тем не менее, не допускает повторное использование обусловленной вибрациями энергии для нанесения удара по грунту.

Сущность изобретения

Для решения технической задачи, которая заключается в обеспечении нанесения рыхлителем оптимального удара по грунту, предложен рыхлитель гидроударника для механических копателей, являющийся целью данного изобретения, в котором указанный рыхлитель предназначен для разрыхления и взламывания твердых элементов грунта, таких как камень, бетон, асфальт или подобных им. Рыхлитель содержит зуб, прикрепленный к головке посредством крепежных средств и включающий в себя приводные устройства, содержащие первый эксцентрик, второй эксцентрик и энергоаккумулятор. Указанный рыхлитель отличается тем, что приводные устройства прочно прикреплены к энергоаккумулятору, при этом узел, образованный приводными устройствами и энергоаккумулятором, прочно прикреплен к указанному зубу и проходит вдоль продольной оси зуба, который наносит удары по грунту посредством перемещений из отведенного положения в выдвинутое положение зуба, при этом указанная продольная ось является векторной осью вектора силы, создаваемого приводными устройствами при их вращении, причем указанный первый эксцентрик и второй эксцентрик выполнены с возможностью поворота в противоположных направлениях относительно друг друга, при этом первый эксцентрик и второй эксцентрик симметрично расположены относительно векторной оси зуба, причем вал первого эксцентрика является взаимодействующим с валом второго эксцентрика, обеспечивая удар по грунту вдоль векторной оси, когда зуб находится между отведенным положением и выдвинутым положением, при этом указанный энергоаккумулятор выполнен заряжающимся при подъеме зуба и разряжающимся при его опускании, причем приводные устройства присоединены к гидродвигателю, получающему давление и поток масла из действующего механического копателя для обеспечения поворота первого эксцентрика и второго эксцентрика в противоположных направлениях относительно друг друга.

Основное преимущество данного изобретения по сравнению с уровнем техники заключается в том, что в используемых в настоящее время рыхлителях сила рыхлителя обеспечивается тягой механического копателя, на котором он установлен, при этом зуб просто врезается в грунт и вытягивается из него, тогда как в данном изобретении сила рыхлителя создается воздействием на него суммарных ударных сил с привлечением энергоаккумулятора, так что совокупность сил, действующих на продольную ось зуба, который наносит удар по грунту, обеспечивает его внедрение в грунт с добавлением действия тяги, обусловленной машинным волочением грунта.

Согласно варианту осуществления изобретения в выдвинутом положении зуба эксцентрики расположены в угловом положении -90°, образуемом расположением оси зуба, как оси координат у, и осью, определяемой эксцентриками как ось х, обеспечивая выдвижение зуба вниз.

Согласно варианту осуществления изобретения в отведенном положении зуба эксцентрики расположены в угловом положении 90°, образуемом расположением оси зуба, как оси координат у, и осью, определяемой эксцентриками как ось х, обеспечивая отведение зуба вверх и сжатие энергоаккумулятора.

Согласно варианту осуществления изобретения опускание зуба в направлении грунта обеспечивает высвобождение накопленной в энергоаккумуляторе энергии.

Согласно варианту осуществления изобретения первый эксцентрик и второй эксцентрик расположены с возможностью обеспечения эллиптического перемещения конца зуба, при этом указанное эллиптическое перемещение конца зуба обеспечено за счет изменения угла между первым эксцентриком и

- 1 023813 вторым эксцентриком или эллипс, описываемый концом зуба, обеспечен изменением центра тяжести по меньшей мере одного приводного устройства, при этом указанные приводные устройства расположены несимметрично относительно друг друга.

Согласно варианту осуществления изобретения крепежные средства расположены несимметрично относительно друг друга и выполнены с возможностью установки в различных положениях в указанном узле в зависимости от их длины для обеспечения траектории конца зуба, направленной к внутренней части копателя.

Согласно варианту осуществления изобретения энергоаккумулятор выполнен с возможностью изменения его жесткости за счет повышения и/или понижения давления газа и/или за счет изменения внутреннего объема энергоаккумулятора вручную или автоматически.

Согласно варианту осуществления изобретения энергоаккумулятор выполнен с возможностью изменения своего положения в головке для того, чтобы передача энергии между зубом и энергоаккумулятором не была бы прямой, соосной и прямолинейной, обеспечивая изменение энергии удара.

Согласно варианту осуществления изобретения энергоаккумулятор установлен в головке под углом относительно зуба.

Согласно варианту осуществления изобретения энергоаккумулятор и зуб выполнены взаимодействующими посредством системы рычагов.

Согласно варианту осуществления изобретения энергоаккумулятор представляет собой пневматическую подушку или пневматический цилиндр, при этом накопление энергии происходит при их сжатии, а высвобождение энергии происходит при уменьшении сжатия.

Краткое описание чертежей

Далее приведено очень краткое описание ряда чертежей, способствующих лучшему пониманию данного изобретения, которые относятся к вариантам выполнения указанного изобретения, представленным в виде неограничивающего примера.

На фиг. 1 представлен схематический вид рыхлителя гидроударника для механических копателей в соответствии с данным изобретением, подробно показывающий внутреннее рабочее устройство.

На фиг. 2 представлен схематический вид рыхлителя гидроударника для механических копателей в соответствии с данным изобретением, подробно показывающий рабочую ось зуба.

На фиг. 3 представлена диаграмма сил, действующих на приводные устройства рыхлителя гидроударника для механических копателей в соответствии с данным изобретением.

На фиг. 4 представлен схематический вид рыхлителя гидроударника для механических копателей в соответствии с данным изобретением, показывающий изменение угла между приводными устройствами.

На фиг. 5 представлен схематический вид рыхлителя гидроударника для механических копателей в соответствии с данным изобретением, показывающий изменение центра тяжести приводных устройств.

На фиг. 6 представлен схематический вид рыхлителя гидроударника для механических копателей в соответствии с данным изобретением, показывающий направляющую систему с соединительными тягами, использующую две одинаковые тяги (фиг. 6А) или две различные тяги (фиг. 6В).

На фиг. 7 представлен вид в аксонометрии практического варианта выполнения рыхлителя гидроударника для механических копателей в соответствии с данным изобретением.

На фиг. 8 представлен покомпонентный вариант вида, показанного на фиг. 7.

На фиг. 9 представлен вид в аксонометрии снизу покомпонентного вида, показанного на фиг. 8, иллюстрирующий различные детали в рыхлителе гидроударника для механических копателей в соответствии с данным изобретением.

Подробное раскрытие предпочтительного варианта реализации

Как показано на сопроводительных чертежах, заявленный рыхлитель гидроударника для механических копателей такого типа, который применяется для разрыхления и взламывания твердых элементов грунта, таких как камень, бетон, асфальт или подобных им, содержит, по меньшей мере, зуб (1) с рядом приводных устройств (2, 3), состоящих из двух эксцентриков, прочно прикрепленных к энергоаккумулятору (4), предпочтительно к пневматической подушке или пневматическому цилиндру, в общем, к любому устройству, которое создает возможность для накопления энергии, при этом когда происходит подъем зуба (1), указанный энергоаккумулятор (4) заряжается (сжимается в случае пневматического цилиндра или пневматической подушки), а при опускании зуба указанный энергоаккумулятор (4) разряжается (уменьшение сжатия в случае пневматического цилиндра или пневматической подушки), причем узел, образованный зубом (1), приводными устройствами (2, 3) и энергоаккумулятором (4), прикреплен к головке (5) механического копателя посредством ряда соединительных средств (6), предпочтительно анкерными тягами.

Приводные устройства (2, 3) присоединены к гидродвигателю, к которому подается давление и поток масла из действующего механического копателя, что обеспечивает поворот первого эксцентрика (2) и второго эксцентрика (3), являющимися вышеуказанными приводными устройствами, в противоположных друг другу направлениях.

Назовем векторной осью (7) вектор силы, создаваемый приводными устройствами (2, 3) при их вращении. Существуют различные варианты расположения указанных приводных устройств относи- 2 023813 тельно указанной векторной оси (7). В первом варианте первый эксцентрик (2) и второй эксцентрик (3) расположены симметрично относительно векторной оси (7) зуба (1), определяемой линией, которая проходит от апекса конца зуба (1) через точки поворота указанного зуба (1). Эта симметрия обусловлена вхождением вала каждого эксцентрика (2, 3) во взаимодействие с валом другого эксцентрика. Это взаимодействие означает, что первый эксцентрик (2) и второй эксцентрик (3) вращаются в противоположных направлениях с сохранением их относительных угловых положений. Другими словами, векторная ось (7) перпендикулярна плоскости, занимаемой валами приводных устройств (2, 3). Соответственно, конец зуба (1) описывает линию удара в соответствии с фактической осью, как показано на фиг. 2 и 3.

Следовательно, что касается угловых положений эксцентриков (2, 3), то когда указанные эксцентрики (2, 3) находятся в угловом положении 0° (определяемом в отсчетном положении, образуемом расположением векторной оси (7) зуба (1), как оси координат у, и эксцентриками (2, 3), как оси координат х, как показано на фиг. 3), то центробежная сила, создаваемая первым эксцентриком (2), уравновешивает центробежную силу второго эксцентрика при условии, что оба эксцентрика (2, 3) имеют одинаковую массу и центр тяжести (расположенный на векторной оси (7) зуба (1)). Тот же самый эффект достигается, когда угол между эксцентриками (2, 3) равен 180°.

Тем не менее, при угловом положении -90° центробежные силы суммируются в направлении (А) сверху вниз, и при наличии прикрепления зуба (1) они действуют на него, создавая на оси (7) зуба (1) направленный вниз вектор большей силы, обеспечивая соударение с грунтом. Обратное воздействие возникает при угловом положении 90° между эксцентриками (2, 3), когда данные силы суммируются в направлении (В) снизу вверх, воздействуя на зуб (1), который прочно прикреплен к энергоаккумулятору (4), сжимая энергоаккумулятор и повышая его внутреннее давление. Это происходит при извлечении зуба (1) из грунта.

Когда эксцентрики (2, 3) перемещаются из углового положения +90° к угловому положению -90°, то есть когда зуб (1) перемещается вниз на грунт, то запасенная в энергоаккумуляторе (4) энергия высвобождается, усиливая тем самым наносимый зубом удар.

Однако также существует возможность, чтобы конец векторной оси (7) описывал не прямую линию удара, как было отмечено в предыдущем случае, а чтобы, как в другом варианте выполнения, конец зуба (1) описывал эллипс (8), большая ось которого является точно направляющей осью (7') вместо вышеупомянутой прямой линии. Такое решение создает поворотное перемещение, которое облегчает разрыхление грунта. Это возможно благодаря определенному углу (α, β), создаваемому между векторной осью (7) и направляющей осью (7'). Эти углы можно получить следующим образом:

(a) изменением угла между приводными устройствам (2, 3), как показано на фиг. 4; или (b) изменением центра тяжести по меньшей мере одного из приводных устройств (2, 3), как показано на фиг. 5.

В первом из этих вариантов изменение угла может быть постоянным, то есть после его регулировки эллипс (8), описываемый концом зуба (1), или всегда остается неизменным, или изменяемым, это означает, что изменение угла выполняется в соответствии с решением оператора при работающем копателе, или изменяется автоматически в соответствии с круговыми вращениями, углом нанесения удара, сопротивлением грунта или любым другим параметром, который обеспечивает дополнительное преимущество за счет увеличения описываемого эллипса. Это изменение угла означает, что определенный угол (α) между осью (7) и направляющей осью (7') является одним из углов, который допускает эллиптическое перемещение конца зуба (1).

Во втором из этих вариантов эллипс (8), описываемый концом зуба (1), может быть получен изменением центра тяжести между приводными устройствами (2, 3), то есть указанные приводные устройства (2, 3), не являясь симметричными, создают направляющую ось (7'), расположенную под определенным углом (β) к векторной оси (7). Это изменение может быть получено за счет изменения массы или диаметра одного из приводных устройств (2, 3).

Как было отмечено, соединение между зубом (1) и копателем выполнено посредством головки (5), которая прикреплена к копателю болтами или посредством автоматического соединения, если механический копатель выполнен в соответствии с этим вариантом. Данное соединение должно быть по возможности жестким, за исключением собственно векторной оси (7) зуба (1), которая должна поворачиваться для нанесения удара по грунту или подзарядки энергоаккумулятора (4). Наличие такой жесткости является немаловажным фактором, поскольку копатель двигается с обеспечением тяговых усилий заколачивающего типа. Крепление между головкой (5) и зубом (1) выполнено с использованием анкерных тяг (6), которые обеспечивают возможность поворота между головкой (5) и зубом (1). Анкерные тяги (6) могут быть установлены в различных положениях в зависимости от их длины, углов и/или исходного положения, при этом траектория (9), описываемая концом зуба (1), отличается от траектории векторной оси (7), как это можно видеть на фиг. 6, на котором показано, что за счет изменения длины и точки прикрепления одной из тяг (6), как можно видеть на фиг. 6В, траектория (9) зуба (1) не проходит в том же направлении, в котором проходит векторная ось (7), как в варианте, показанном на фиг. 6А (при одинаковых тягах), вместо этого данная траектория способствует разрыхлению грунта, так как в результате различия в

- 3 023813 анкерных тягах (6) обеспечивается большее поворотное движение. Когда зуб (1) опускается, как показано на фиг. 6В, то он всегда перемещается к собственно копателю, способствуя тем самым разрыхлению грунта, в противоположность тому, что происходит на фиг. 6А, где показано, что по верхней половине траектории зуб (1) перемещается в сторону от копателя.

Эти анкерные тяги (6) могут быть заменены другими соединительным устройствами, например линейными направляющими, которые обеспечивают крепление между головкой (5) и зубом (1), подобно описанному креплению.

В заключение следует отметить, что в другом конкретном варианте выполнения данного изобретения в зависимости от сопротивления различных типов грунта удобно иметь возможность для изменения энергии удара зуба (1) за счет воздействия на энергоаккумулятор (4), то есть изменяя его жесткость и/или положение.

(A) Изменение жесткости. Можно увеличивать или уменьшать давление газа во внутренней камере энергоаккумулятора (4) и/или изменять внутренний объем энергоаккумулятора (4) вручную или автоматически, например посредством системы, которая уменьшает внутренний объем пневматической подушки по решению оператора или посредством уменьшения внутреннего объема пневматического цилиндра. Следует помнить, что чем жестче выполнен энергоаккумулятор, тем меньше будет свобода передвижения, хотя передвижение будет выполняться быстрее.

(B) Изменение положения. Положение энергоаккумулятора (4) может быть изменено, при этом передача энергии между зубом (1) и энергоаккумулятором (4) не является прямой, соосной и прямолинейной, обеспечивая изменение энергии удара. Подобным образом, может быть изменен угол между энергоаккумулятором (4) и зубом, или они могут быть выполнены так, чтобы взаимодействовать посредством системы рычагов.

Практические примеры применения заявленного изобретения

На фиг. 7 представлен вид в аксонометрии рыхлителя, смонтированного с гидроударником и готового для прикрепления к механическому копателю. На данном чертеже показаны как зуб (1) и анкерные тяги (6), так и их присоединение к головке (5) на механическом копателе.

На фиг. 8 представлен в покомпонентном изображении вид с фиг. 7, который показывает способ присоединения головки (5) на копателе посредством передней и задней анкерных тяг (6), тогда как сама головка (5) отделена от навесной части (51), которая обеспечивает опору при соединении с головкой. На данном чертеже в сборке с зубом (1) можно видеть приводные устройства (2, 3), в основном состоящие из двух эксцентриков, взаимодействующих друг с другом, которые более четко показаны на фиг. 9, и управляемых двигателем (21), который также установлен на оси зуба (1). Энергоаккумулятор (4) присоединен к головке (5), причем в этом практическом примере он является пневматической подушкой, которая прочно прикреплена как к головке (5), так и монтажному элементу (41) зуба (1).

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Рыхлитель гидроударника для механических копателей, предназначенных для разрыхления и взламывания твердых элементов грунта, таких как камень, бетон, асфальт или подобных им, содержащий зуб (1), прикрепленный к головке (5) посредством крепежных средств (6) и включающий в себя приводные устройства (2, 3), содержащие первый эксцентрик (2), второй эксцентрик (3) и энергоаккумулятор (4), отличающийся тем, что приводные устройства (2, 3) прочно прикреплены к энергоаккумулятору (4), при этом узел, образованный приводными устройствами (2, 3) и энергоаккумулятором (4), прочно прикреплен к указанному зубу (1) и проходит вдоль продольной оси зуба (1), который наносит удары по грунту посредством перемещений из отведенного положения (А) в выдвинутое положение (В) зуба (1), при этом указанная продольная ось является векторной осью (7) вектора силы, создаваемого приводными устройствами (2, 3) при их вращении, причем указанный первый эксцентрик (2) и второй эксцентрик (3) выполнены с возможностью поворота в противоположных направлениях относительно друг друга, при этом первый эксцентрик (2) и второй эксцентрик (3) симметрично расположенны относительно векторной оси (7) зуба (1), причем вал первого эксцентрика (2) является взаимодействующим с валом второго эксцентрика (3), обеспечивая удар по грунту вдоль векторной оси (7), когда зуб (1) находится между отведенным положением (А) и выдвинутым положением (В), при этом указанный энергоаккумулятор (4) выполнен заряжающимся при подъеме зуба (1) и разряжающимся при его опускании, причем приводные устройства (2, 3) присоединены к гидродвигателю, получающему давление и поток масла из действующего механического копателя для обеспечения поворота первого эксцентрика (2) и второго эксцентрика (3) в противоположных направлениях относительно друг друга.
2. Рыхлитель гидроударника для механических копателей по п.1, отличающийся тем, что в выдвинутом положении (В) зуба (1) эксцентрики (2, 3) расположены в угловом положении -90°, образуемом расположением оси (7) зуба (1) как оси координат у и осью, определяемой эксцентриками (2, 3) как ось х, обеспечивая выдвижение зуба (1) вниз.

- 4 023813
3. Рыхлитель гидроударника для механических копателей по п.1 или 2, отличающийся тем, что в отведенном положении (А) зуба (1) эксцентрики (2, 3) расположены в угловом положении 90°, образуемом расположением оси (7) зуба (1) как оси координат у и осью, определяемой эксцентриками (2, 3) как ось х, обеспечивая отведение зуба (1) вверх и сжатие энергоаккумулятора (4).
4. Рыхлитель гидроударника для механических копателей по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что опускание зуба (1) в направлении грунта обеспечивает высвобождение накопленной в энергоаккумуляторе (4) энергии.
5. Рыхлитель гидроударника для механических копателей по п.1, отличающийся тем, что первый эксцентрик (2) и второй эксцентрик (3) расположены с возможностью обеспечения эллиптического перемещения (8) конца зуба (1), при этом указанное эллиптическое перемещение (8) конца зуба (1) обеспечено за счет изменения угла (α, β) между первым эксцентриком (2) и вторым эксцентриком (3) или эллипс (8), описываемый концом зуба (1), обеспечен изменением центра тяжести по меньшей мере одного приводного устройства (2, 3), при этом указанные приводные устройства (2, 3) расположены несимметрично относительно друг друга.
6. Рыхлитель гидроударника для механических копателей по п.1, отличающийся тем, что крепежные средства (6) расположены несимметрично относительно друг друга и выполнены с возможностью установки в различных положениях в указанном узле в зависимости от их длины для обеспечения траектории (9) конца зуба (1), направленной к внутренней части копателя.
7. Рыхлитель гидроударника для механических копателей по п.1, отличающийся тем, что энергоаккумулятор (4) выполнен с возможностью изменения его жесткости за счет повышения и/или понижения давления газа и/или за счет изменения внутреннего объема энергоаккумулятора (4) вручную или автоматически.
8. Рыхлитель гидроударника для механических копателей по п.1, отличающийся тем, что энергоаккумулятор (4) выполнен с возможностью изменения своего положения в головке (5) для того, чтобы передача энергии между зубом (1) и энергоаккумулятором (4) не была бы прямой, соосной и прямолинейной, обеспечивая изменение энергии удара.
9. Рыхлитель гидроударника для механических копателей по п.8, отличающийся тем, что энергоаккумулятор (4) установлен в головке (5) под углом относительно зуба (1).
10. Рыхлитель гидроударника для механических копателей по п.8, отличающийся тем, что энергоаккумулятор (4) и зуб (1) выполнены взаимодействующими посредством системы рычагов.
11. Рыхлитель гидроударника для механических копателей по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что энергоаккумулятор (4) представляет собой пневматическую подушку или пневматический цилиндр, при этом накопление энергии происходит при их сжатии, а высвобождение энергии происходит при уменьшении сжатия.