RU2018583C1

RU2018583C1 - Hoisting-percussive ripper

Info

Publication number: RU2018583C1
Authority: RU
Inventors: В.Д. Глебов; А.И. Тархов; В.М. Иванова; А.М. Ветлицын
Original assignee: Глебов Вадим Дмитриевич
Priority date: 1990-07-02
Filing date: 1990-07-02
Publication date: 1994-08-30

Abstract

FIELD: percussive rippers. SUBSTANCE: ripper has body with pointed head, weight unit connected with rod of hydraulic cylindric. Head has longitudinal ribs. Hollow body accommodates shaft. Spring-loaded shaft is mounted on ripper body. Kinetic energy of weight unit in sinking of working member is accumulated in hydraulic accumulator and used for turning the head and hoisting the body by means of hydraulic cylinder. EFFECT: higher efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к землеройной технике и может быть применено для рыхления грунта. The invention relates to earthmoving equipment and can be used for loosening the soil.

Известен рыхлитель, содержащий корпус с заостренным наконечником и грузовой блок, соединены с тросом подъемного механизма (авт. св. СССР N 1167276, кл. Е 02 F 5/30, опубл. 15.07.85). Known ripper containing a housing with a pointed tip and a cargo block are connected to a cable of a lifting mechanism (ed. St. USSR N 1167276, class E 02 F 5/30, publ. 15.07.85).

Недостатком известного рыхлителя является низкая производительность. Это объясняется тем, что вся кинетическая энергия ударного рабочего органа, то есть корпуса и грузового блока, затрачивается на деформацию грунта, имеющую характер сжатия. . . Деформация сжатия существенно уменьшает зону скола грунта, а соответственно и производительность. A disadvantage of the known cultivator is low productivity. This is due to the fact that all the kinetic energy of the shock working body, that is, the hull and the cargo block, is expended on soil deformation, which has the nature of compression. . . Compression deformation significantly reduces the area of soil cleavage, and, accordingly, productivity.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является рыхлитель, включающий корпус с заостренным наконечником, грузовой блок, соединенный со штоком встроенного в корпус гидроцилиндра, подъемный трос и гидросистему [1]. The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a cultivator comprising a body with a pointed tip, a cargo block connected to a rod of a hydraulic cylinder integrated in the housing, a lifting cable and a hydraulic system [1].

В устройстве [1] кинетическая энергия корпуса затрачивается на его заглубление за счет деформации сжатия, а кинетическая энергия грузового блока затрачивается на расширение зоны скола путем выдвижения скалывающих зубьев. Недостатки устройства [1] снижают производительность и надежность работы. Это объясняется тем, что при ударе рабочего органа по грунту поршень вертикального гидроцилиндра под действием силы инерции грузового блока опускается и через рабочую жидкость выдвигает скалывающие зубья одновременно с заглублением клиновидного корпуса, что создает дополнительное сопротивление и уменьшает величину заглубления и производительность. Для отрыва грунта от массива используется усилие, создаваемое подъемным механизмом, передаваемое через трос. В этом случае на подъемный механизм и базовую машину передаются большие статические и динамические нагрузки. Большие усилия обусловлены отрывом грунта от массива и преодолением сил инерции покоя рабочего органа, имеющего большую массу. Большие изменяющиеся нагрузки, возникающие в тросе и механизме подъема, обуславливают снижение надежности работы. In the device [1], the kinetic energy of the body is spent on its deepening due to compression deformation, and the kinetic energy of the cargo block is spent on expanding the cleavage zone by extending the cleaving teeth. The disadvantages of the device [1] reduce performance and reliability. This is due to the fact that when the working body hits the ground, the piston of the vertical hydraulic cylinder falls under the action of the inertia force of the cargo block and pushes the cleaving teeth out through the working fluid simultaneously with the deepening of the wedge-shaped body, which creates additional resistance and reduces the amount of deepening and productivity. To detach the soil from the array, the force created by the lifting mechanism transmitted through the cable is used. In this case, large static and dynamic loads are transferred to the lifting mechanism and the base machine. Great efforts are due to separation of soil from the massif and overcoming of the inertia forces of rest of the working body, which has a large mass. Large changing loads that occur in the cable and the lifting mechanism, cause a decrease in reliability.

Целью изобретения является повышение производительности и надежности работы. The aim of the invention is to increase productivity and reliability.

Цель достигается тем, что рыхлитель подъемно-ударного действия, включающий корпус с засоренным наконечником, грузовой блок, соединенный со штоком встроенного в корпус гидроцилиндра, подъемный трос и гидросистему, снабженную гидроаккумулятором, управляемым гидроклапанами, обратными клапанами, гидроемкостью и дросселем, причем корпус и наконечник выполнены с продольными ребрами, а наконечник соединен с валом, установленным в полости, выполненной в корпусе гидроцилиндра, с возможностью ограниченного поворота подпружиненного вала, соединенного посредством пальцев и винтовых пазов с корпусом гидроцилиндра, а последний установлен на корпусе рыхлителя в направляющих с возможностью осевого перемещения, причем поршневая полость гидроцилиндра сообщена первой гидролинией через обратный клапан с гидроаккумулятором, второй гидролинией - со сливом через первый гидроклапан, сообщенный камерой управления со штоковой полостью, и третьей гидролинией сообщена с камерой управления и через второй обратный клапан с выходом второго гидроклапана, вход которого через третий обратный клапан сообщен со сливом, а через регулируемый дроссель - со штоковой полостью гидроцилиндра, которая через четвертый обратный клапан сообщена со сливом и через третий управляемый гидроклапан - с гидроаккумулятором, сообщенным со сливом через четвертый гидроклапан, при этом третий управляемый гидроклапан выполнен с подпружиненным золотником, с механизмом регулирования упругости пружины, с инерционным механизмом управления, включающим грузик, прикрепленный к золотнику и с возможностью сообщения штоковой полости гидроцилиндра с гидроаккумулятором в одной позиции золотника и возможностью перекрытия упомянутой гидролинии в другой его позиции, соответствующей заглублению рабочего органа. The goal is achieved by the fact that the lifting-impact cultivator, comprising a housing with a clogged tip, a cargo block connected to a rod of a hydraulic cylinder integrated in the housing, a lifting cable and a hydraulic system equipped with a hydraulic accumulator controlled by hydraulic valves, check valves, a hydraulic reservoir and a throttle, moreover, the housing and the tip made with longitudinal ribs, and the tip is connected to a shaft mounted in a cavity made in the cylinder body, with the possibility of limited rotation of the spring shaft, axial displacement by fingers and screw grooves with the hydraulic cylinder body, and the latter is mounted on the cultivator body in guides with the possibility of axial movement, the piston cavity of the hydraulic cylinder being communicated by the first hydraulic line through a check valve with a hydraulic accumulator, the second hydraulic line with a drain through the first hydraulic valve communicated by the control camera with the rod cavity, and the third hydraulic line is in communication with the control chamber and through the second check valve with the output of the second hydraulic valve, the inlet of which through the third check the valve is connected with a drain, and through an adjustable throttle - with a rod cylinder cavity, which is connected through a fourth check valve to a drain and through a third controlled hydraulic valve - with a hydraulic accumulator communicated with a drain through a fourth hydraulic valve, while the third controlled hydraulic valve is made with a spring-loaded spool, with a spring elasticity control mechanism, with an inertial control mechanism including a weight attached to the spool and with the possibility of communicating the rod cavity of the hydraulic cylinder with a hydraulic kumulyatorom in one position of the spool and to overlap said hydraulic line in another of its positions corresponding to the working body burial.

Предложенный рабочий орган отличается от прототипа совокупностью отличительных признаков, приведенных в отличительной части формулы изобретения. Отмеченные отличительные признаки в известных технических решениях не обнаружены, поэтому предложенное устройство соответствует критерию изобретения "Существенные отличия". The proposed working body differs from the prototype in the combination of distinctive features given in the characterizing part of the claims. Marked distinctive features in the known technical solutions are not found, therefore, the proposed device meets the criteria of the invention "Significant differences".

На фиг.1 изображен рыхлитель подъемно-ударного действия; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. Figure 1 shows the ripper lift-shock action; figure 2 is a section aa in figure 1.

Рыхлитель содержит ребристый рабочий корпус 1, во внутренней полости которого установлен вал 2, жестко соединенный с ребристым наконечником 3. Вал 3 установлен с возможностью ограниченного поворота относительно корпуса 1 и соединен с последним упругим элементом, выполненным, например, в виде пружины 4 закручивания. Корпус гидроцилиндра 5 соединен с корпусом 1 посредством направляющих, допускающих только взаимное возвратно-поступательное перемещение, а с верхним концом вала 2 он соединен посредством пальцев 6 и винтовых пазов 7. Поршень 8 гидроцилиндра 5 соединен через шток 9 с грузовым блоком 10, соединенным с тросом 11 механизма подъема. Поршневая полость 12 гидроцилиндра 5 сообщена гидролинией 13 через гидроклапан 14 со сливом, а через обратный клапан 15 с гидроаккумулятором 16, который через гидроклапан 17 сообщен со сливом и через управляемый гидроклапан 18 гидролинией 19 сообщен со штоковой полостью 20 гидроцилиндра 5. Штоковая полость 20 гидролинией 19 сообщена через обратный клапан 21 со сливом, а через регулируемый дроссель 22 с входом гидроклапана 23, который через обратный клапан 24 сообщен со сливом. Выход гидроклапана 23 через обратный клапан 25 сообщен с поршневой полостью 12 гидроцилиндра 5. Гидроклапан 18 выполнен с подпружиненным золотником, с механизмом 26 регулирования упругости пружины и с инерционным механизмом управления, включающим грузик 27, соединенный с золотником. The cultivator contains a ribbed working housing 1, in the inner cavity of which a shaft 2 is mounted, rigidly connected to the ribbed tip 3. The shaft 3 is mounted with limited rotation relative to the housing 1 and connected to the last elastic element, made, for example, in the form of a torsion spring 4. The housing of the hydraulic cylinder 5 is connected to the housing 1 by means of guides that allow only reciprocal movement, and with the upper end of the shaft 2 it is connected by means of the fingers 6 and screw grooves 7. The piston 8 of the hydraulic cylinder 5 is connected through the rod 9 to the cargo block 10 connected to the cable 11 lifting mechanisms. The piston cavity 12 of the hydraulic cylinder 5 is connected by a hydraulic line 13 through a hydraulic valve 14 with a drain, and through a check valve 15 with a hydraulic accumulator 16, which is connected through a hydraulic valve 17 with a drain and through a controlled hydraulic valve 18 by a hydraulic line 19 is connected to the rod cavity 20 of the hydraulic cylinder 5. The rod cavity 20 by hydraulic line 19 communicated through a check valve 21 with a drain, and through an adjustable throttle 22 with an inlet of a hydraulic valve 23, which is connected through a check valve 24 to a drain. The output of the hydraulic valve 23 through the check valve 25 is in communication with the piston cavity 12 of the hydraulic cylinder 5. The hydraulic valve 18 is made with a spring-loaded spool, with a spring elasticity regulation mechanism 26 and with an inertial control mechanism including a weight 27 connected to the spool.

Рыхлитель действует следующим образом. The ripper acts as follows.

В исходном положении (фиг.1) рыхлитель удерживается тросом 11 механизма подъема в верхней позиции. Пружина 4 фиксирует вал 2 с наконечником 3 с положении, в котором его ребра и ребра корпуса 1 совпадают, а верхний торец вала 2 упирается в корпус гидроцилиндра 5. Золотник гидроклапана 18 удерживается пружиной в верхнем положении, в котором он сообщает штоковую полость 20 с гидроаккумулятором 16. Гидроклапаны 14, 17 и 23 закрыты. Давление зарядки гидроаккумулятора 16 достаточно для удержания в закрытом положении гидроклапана 23, но недостаточно для открытия гидроклапанов 14 и 17. In the initial position (figure 1), the cultivator is held by a cable 11 of the lifting mechanism in the upper position. The spring 4 fixes the shaft 2 with the tip 3 with the position in which its ribs and the ribs of the housing 1 coincide, and the upper end of the shaft 2 abuts against the hydraulic cylinder housing 5. The valve of the hydraulic valve 18 is held by the spring in the upper position, in which it communicates the rod cavity 20 with a hydraulic accumulator 16. The hydraulic valves 14, 17 and 23 are closed. The charging pressure of the accumulator 16 is sufficient to hold the hydraulic valve 23 closed, but not enough to open the hydraulic valves 14 and 17.

При падении рыхлителя корпус 1 с наконечником 3 входят во взаимодействие с грунтом и начинается замедление их выдвижения вследствие сопротивления грунта. Возникающая при замедлении рабочего органа сила инерции грузика 27 преодолевает усилие пружины и переключает вниз золотник гидроклапана 18, который перекрывает гидролинию, сообщающую гидроаккумулятор 16 со штоковой полостью 20 гидроцилиндра 5. Поршень 8 гидроцилиндра 5 под действием силы тяжести и инерции грузового блока 10 опускается и вытесняет рабочую жидкость из поршневой полости 12 в гидроаккумулятор 16 по гидролинии 13 через обратный клапан 15. Гидроаккумулятор 16 заряжается, а штоковая полость 20 в это время заполняется рабочей жидкостью по гидролинии 19 через обратный клапан 21 из гидробака. Гидроаккумулятор 16 заряжается полностью на заданную величину давления, когда поршень 8 переместится только на часть возможного хода и остановится в промежуточном положении, изображенном на фиг. 1 прерывистыми линиями. Для дальнейшего перемещения поршня силы инерции грузового блока 10 недостаточно, поэтому остальная часть его кинетической энергии расходуется на заглубление корпуса 1 с наконечником 3. Усилие передается через рабочую жидкость, заполняющую поршневую полость 12 гидроцилиндра 5. По мере заглубления корпуса 1 с наконечником 3 в грунт замедление их движения стремится к нулю и соответственно стремится к нулю сила инерции грузика 27. При уменьшении силы инерции грузика 27 до величины, близкой к остановке корпуса 1, пружина поднимает золотник гидроклапана 18 вверх в исходную позицию, в которой он сообщает гидроаккумулятор 16 со штоковой полостью 20 гидроцилиндра 5. Рабочая жидкость из гидроаккумулятора 16 через гидроклапан 18 по гидролинии 19 поступает в штоковую полость 20 и в сообщенную с ней камеру управления гидроклапана 14, открывая последний. Поршень 8 гидроцилиндра 5 под действием рабочей жидкости из гидроаккумулятора 16 опускается вместе с грузовым блоком 10 до упора последнего в поверхность грунта (изображено на фиг.1 прерывистыми линиями). После упора грузового блока 10 в поверхность грунта поршень 8 становится неподвижным, а корпус гидроцилиндра 5 начинает перемещаться вверх. При подъеме корпуса гидроцилиндра 5 установленные в нем пальцы 6 перемещаются по винтовым пазам 7, выполненным на конце вала 2, поэтому он вместе с наконечником 3 поворачивается, закручивая пружину 4 из исходного положения в положение отрыва грунта (на фиг.2 сплошными линиями изображено положение ребер корпуса 1 и прерывистыми линиями положение ребер повернутого наконечника 3). После поворота наконечника 3 в указанное положение пальцы 6 упираются в торцы винтовых пазов 7 и передают осевое усилие от продолжающего подъем корпуса гидроцилиндра 5 на вал 2 с наконечником 3 и через последний на корпус 1. Повернутый наконечник 3 упирается верхними торцами ребер в грунт и осуществляет отрыв его от массива по линиям скола, которые на поверхности грунта находятся внутри контура, очерченного кромками грузового блока 10, прижатыми к поверхности грунта. Таким образом отрыв грунта от массива осуществляется за счет усилия, развиваемого гидроцилиндром 5. Из поршневой полости 12 рабочая жидкость в это время идет на слив через открытый гидроклапан 14. When the ripper falls, the housing 1 with the tip 3 interacts with the soil and their extension begins to slow down due to soil resistance. The inertia force of the weight 27 arising when the working body slows down overcomes the spring force and switches down the spool of the hydraulic valve 18, which closes the hydraulic line that communicates the hydraulic accumulator 16 with the rod cavity 20 of the hydraulic cylinder 5. The piston 8 of the hydraulic cylinder 5 is lowered by gravity and inertia of the cargo block 10 and displaces the working the fluid from the piston cavity 12 to the accumulator 16 through the hydraulic line 13 through the check valve 15. The accumulator 16 is charged, and the rod cavity 20 at this time is filled with a working fluid p hydraulic line 19 through a check valve 21 of the tank. The hydraulic accumulator 16 is fully charged by a predetermined pressure when the piston 8 moves only part of the possible stroke and stops in the intermediate position shown in FIG. 1 broken lines. For further movement of the piston, the inertia force of the cargo block 10 is not enough, therefore, the rest of its kinetic energy is spent on deepening the housing 1 with the tip 3. The force is transmitted through the working fluid filling the piston cavity 12 of the hydraulic cylinder 5. As the housing 1 with the tip 3 is deepened, the deceleration their movement tends to zero and, accordingly, tends to zero the inertia force of the weight 27. When the weight of inertia of the weight 27 decreases to a value close to the stop of the housing 1, the spring lifts the hydraulic spool Pan 18 upwardly to its original position in which it tells the accumulator 16 from the stem cavity 20 of the hydraulic cylinder 5. The working fluid from hydraulic accumulator 16 via hydraulic valve 18 and hydraulic line 19 enters the cavity of the rod 20 and communicating with its hydraulic valve control chamber 14, opening the latter. The piston 8 of the hydraulic cylinder 5 under the action of the working fluid from the hydraulic accumulator 16 is lowered together with the cargo block 10 until it stops against the soil surface (shown in broken lines in Fig. 1). After the emphasis of the cargo block 10 against the soil surface, the piston 8 becomes stationary, and the body of the hydraulic cylinder 5 begins to move up. When lifting the body of the hydraulic cylinder 5, the fingers 6 installed in it move along the screw grooves 7 made at the end of the shaft 2, therefore, it rotates together with the tip 3, twisting the spring 4 from its initial position to the ground separation position (in Fig. 2, solid lines show the position of the ribs case 1 and broken lines the position of the ribs of the turned tip 3). After the tip 3 is rotated to the indicated position, the fingers 6 abut against the ends of the screw grooves 7 and transmit the axial force from the hydraulic cylinder body 5 that continues to rise to the shaft 2 with the tip 3 and through the latter to the body 1. The turned tip 3 abuts the upper ends of the ribs into the ground and makes a separation it from the array along the cleavage lines that are on the soil surface inside the contour outlined by the edges of the cargo block 10, pressed against the soil surface. Thus, the separation of soil from the array is due to the efforts developed by the hydraulic cylinder 5. From the piston cavity 12, the working fluid at this time goes to drain through an open hydraulic valve 14.

Для подъема рыхлителя включают привод механизма подъема, который через трос 11 воздействует на грузовой блок 10 и соединенный с ним поршень 8. При подъеме поршня 8 уменьшается давление в поршневой полости 12 и в сообщенной с ней камере управления гидроклапана 23, поэтому последний 23 открывается и рабочая жидкость из штоковой полости 20 и гидроаккумулятора 16 через дроссель 22 поступает в поршневую полость 12 через открытый гидроклапан 23 и обратный клапан 25. Дроссель 22 ограничивает скорость перемещения поршня 8 относительно корпуса гидроцилиндра 5, т.е. создает подпор рабочей жидкости в штоковой полости 20 и предотвращает резкое увеличение нагрузки на трос 11 и весь механизм подъема при упоре поршня 8 в крышку корпуса гидроцилиндра 5. Клапан 24 предотвращает образование большого разрежения в поршневой полости 12 при разряженном гидроаккумуляторе, например, после длительного перерыва в работе. Гидроклапан 17 в течение всего времени эксплуатации остается закрытым. После выглубления корпуса 1 и отрыва грунта от массива уменьшается воздействие последнего на ребре наконечника 3, поэтому последний вместе с валом 2 под действием пружины 4 поворачивается в исходное положение, скользя пазами 7 по пальцам 6. To raise the cultivator, the drive of the lifting mechanism is activated, which acts through the cable 11 on the load block 10 and the piston 8 connected to it. When the piston 8 is lifted, the pressure in the piston cavity 12 and in the control valve of the hydraulic valve 23 connected to it decreases, so the last 23 opens and the working the fluid from the rod cavity 20 and the accumulator 16 through the throttle 22 enters the piston cavity 12 through the open hydraulic valve 23 and the check valve 25. The throttle 22 limits the speed of movement of the piston 8 relative to the housing of the hydraulic cylinder 5, i.e. creates a backwater of the working fluid in the rod cavity 20 and prevents a sharp increase in the load on the cable 11 and the entire lifting mechanism when the piston 8 rests on the cover of the hydraulic cylinder 5. The valve 24 prevents the formation of a large vacuum in the piston cavity 12 when the accumulator is discharged, for example, after a long break in work. The hydraulic valve 17 remains closed during the entire operation period. After the housing 1 is deepened and the soil is torn off from the array, the effect of the latter on the edge of the tip 3 decreases, therefore, the latter, together with the shaft 2, under the action of the spring 4 rotates to its original position, sliding grooves 7 on the fingers 6.

После подъема рыхлителя в исходное положение рабочий цикл повторяется. After raising the cultivator to its original position, the duty cycle is repeated.

Claims

LIFTING-SHOCK ACTION REDUCER, including a body with a pointed tip, a cargo block connected to the rod of the built-in hydraulic cylinder body, a lifting cable and a hydraulic system, characterized in that, in order to increase productivity and reliability, the hydraulic system is equipped with a hydraulic accumulator controlled by hydraulic valves, check valves, hydraulic capacity and a throttle, moreover, the housing and the tip are made with longitudinal ribs, and the tip is connected to a shaft installed in the hollow housing with the possibility of limited the turn of a spring-loaded shaft connected by fingers and screw grooves to the hydraulic cylinder body, and the latter is mounted on the cultivator body in guides with axial movement, the piston cavity of the hydraulic cylinder being communicated by the first hydraulic line through a check valve with a hydraulic accumulator, the second hydraulic line - with a drain through the first hydraulic valve, communicated the control chamber with the rod cavity and the third hydraulic line is in communication with the control chamber and through the second check valve with the output of the second hydraulic valve, the passage through the third non-return valve is in communication with the drain, and through the adjustable throttle - with the rod cylinder cavity, which through the fourth non-return valve is in communication with the drain and through the third controlled hydraulic valve - with the hydraulic accumulator in communication with the drain through the fourth hydraulic valve, while the third hydraulic valve is made with a spring-loaded spool, with a spring elasticity control mechanism, with an inertial control mechanism including a weight attached to the spool with the possibility of communicating the rod cavity drotsilindra with accumulator in one position of the spool and to overlap said hydraulic line in another of its positions corresponding to the working body burial.