RU2087624C1

RU2087624C1 - Scraper bowl

Info

Publication number: RU2087624C1
Authority: RU
Inventors: Андрей Сергеевич Шаволов
Original assignee: Андрей Сергеевич Шаволов
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1989-09-29
Publication date: 1997-08-20

Abstract

FIELD: materials handling facilities; scraper with intensifying action bowl providing active digging of soil with subsequent transportation and active accelerated dumping. SUBSTANCE: device has side walls of bowl to which front apron and tail gate are connected. Turning bottom in lower part of bowl is opened by hydraulic cylinders, and augers are placed in front and middle areas of bowl each consisting of two sections, lower and upper, connected by means of universal joints and furnished with drive. Augers pass through front apron and are provided with end pitching jumpers whose cutting members are pleading relative to cleaning knives fastened to side walls resting on rear wheels and connected with traction frame by means of hinge joints and hydraulic cylinders providing lifting and lowering of bowl. When digging, with bowl lowered until pitching jumpers penetrate the soil, soil cut by pitching jumpers gets to augers and is forced by augers through apron into bowl, fills lower part of bowl, passes to upper augers and is distributed by augers over bowl zones. Bowl is emptied by reversing of augers and turning of bottom. EFFECT: enlarged operating capabilities. 6 dwg

Description

Изобретение относится к скреперам с ковшами интенсифицирующего действия, производящими активное копание грунта с последующим его транспортированием и активной ускоренной разгрузкой. The invention relates to scrapers with buckets of intensifying action, producing active digging of the soil with its subsequent transportation and active accelerated unloading.

Аналогами предложенного технического решения служат объекты по авт. свид. [1, 2]
В а. с. [1] представлен ковш скрепера, у которого днище и задняя стенка скреплены между собой, образуя раму смонтированного на них интенсификатора, выполненного в виде наклонного относительно передних режущих ножей скребкового конвейера. Недостатком этого устройства является то, что интенсификация распространяется здесь только на набор грунта в ковш, не затрагивая предшествующий ему процесс резания грунта.Analogues of the proposed technical solution are objects according to ed. testimonial. [12]
In a. from. [1] a scraper bucket is presented, in which the bottom and rear wall are fastened together, forming the frame of an intensifier mounted on them, made in the form of an inclined scraper conveyor relative to the front cutting knives. The disadvantage of this device is that the intensification here applies only to the collection of soil in the bucket, without affecting the previous process of cutting the soil.

Указанный выше недостаток в значительной мере устранен в принятом нами в качестве прототипа а.с. [2] где представлен ковш скрепера, включающий переднюю, заднюю и опертые на колеса боковые стенки, шарнирно и с помощью гидроцилиндров соединенные с тяговой рамой, днище с режущими ножами, а также размещенные по всей его ширине и снабженные нижними шарнирами шнеки с их механизмами вращения и внутриковшового наклонного перемещения. В этом устройстве режущие элементы шнеков совместно с ножевой плитой срезают грунт, сочетая тем самым динамическое резание со статическим, после чего транспортируют срезанный грунт шнеками в ковш. При этом периодический наклон шнеков в вертикальной плоскости интенсифицирует процесс проникания грунта в разные зоны ковша. Однако размещение нижних шарниров шнеков на подножевой плите и наличие плоской передней стенки (заслонки), примыкающей снаружи к шнекам, суживает возможности интенсивного наполнения грунтом передней зоны ковша и не позволяет тем самым выполнять ковши большой геометрической емкости. Кроме того, в данном устройстве затруднена также и разгрузка ковша от грунта, которая осуществляется поворотом передней заслонки, выдвижением задней стенки и вращением шнеков, совмещаемым с их наклонным перемещением внутри ковша. При этом грунт, располагаемый в районе задней стенки ковша, должен принудительно быть вытолкнут, пройдя весь обратный путь опять через все днище до ножевого лотка. The above disadvantage is largely eliminated in our accepted as a prototype A.S. [2] where the scraper bucket is presented, including the front, rear and wheel-supported side walls, articulated and using hydraulic cylinders connected to the traction frame, the bottom with cutting knives, as well as the augers with their rotation mechanisms placed along its entire width and equipped with lower hinges and the bucket inclined movement. In this device, the cutting elements of the screws together with the knife plate cut the soil, thereby combining dynamic cutting with static, and then transport the cut soil with screws into the bucket. In this case, the periodic inclination of the screws in the vertical plane intensifies the process of penetration of soil into different areas of the bucket. However, the placement of the lower hinges of the screws on the base plate and the presence of a flat front wall (flapper) adjacent to the screws from the outside reduces the possibility of intensive filling of the front area of the bucket with soil and thus does not allow buckets of large geometric capacity. In addition, in this device, it is also difficult to unload the bucket from the ground, which is carried out by turning the front damper, extending the rear wall and rotating the screws, combined with their oblique movement inside the bucket. At the same time, the soil located in the area of the rear wall of the bucket must be forced out, having gone all the way back again through the entire bottom to the knife tray.

Цель изобретения состоит в повышении эффективности использования предлагаемого устройства. The purpose of the invention is to increase the efficiency of use of the device.

Указанная цель достигнута посредством того, что в ковше скрепера, включающем переднюю заслонку, заднюю стенку, опертые на шарнирно и с помощью гидроцилиндров соединенные с тяговой рамой, днище, а также снабженные механизмами вращения и размещенные по всей его ширине шнеки, которые, в отличие от прототипа, выполнены из двух секций, соединенных между собой под тупым углом посредством карданных шарниров, с расположением верхней секции шнеков внутри ковша и проходов шнеков нижней секции сквозь скрепленную с боковыми стенками заслонку, при оборудовании этих шнеков концевыми забурниками, опережающими плоские ножи, и шарнирно подвешенном к боковым стенкам и снабженном механизмом поворота днище. This goal was achieved by the fact that in the scraper bucket, including the front flap, the rear wall, hinged and using hydraulic cylinders connected to the traction frame, the bottom, as well as equipped with rotation mechanisms and augers placed along its entire width, which, unlike prototype, made of two sections, connected to each other at an obtuse angle by means of cardan joints, with the location of the upper section of the screws inside the bucket and the passages of the screws of the lower section through the shutter attached to the side walls, with rudovanii these terminal screws borer outstripping flat blades, and pivotally suspended to the side walls and provided with a mechanism for turning the bottom.

Как нам представляется, все указанные выше отличительные признаки предложенного объекта являются новыми и ранее в подобных устройствах не встречающимися. А поскольку все эти элементы, ограничено связанные с остальными уже известными признаками, обеспечивают данному устройству его новое функционирование (что будет раскрыто нами ниже), можно полагать наличие в предложенном техническом решении его критерия "существенные отличия". It seems to us that all of the above distinguishing features of the proposed object are new and not previously encountered in such devices. And since all of these elements, which are limited in connection with the rest of the already known features, provide this device with its new functioning (which will be disclosed below), we can assume the presence of the criterion "significant differences" in the proposed technical solution.

Предложенное устройство представлено на фиг.1-6. На фиг.1 показан боковой вид ковша скрепера в транспортном его положении с обнаженным внутренним шнековым устройством, что соответствует разрезу "а-а" на фиг.2, на которой изображен вид этого полуковша в плане. На фиг.3 и 4 показаны соответственно характерное сечение по "б-б" и вид по стрелке "А". На фиг.5 и 6 представлен боковой вид ковша скрепера соответственно в положении его копания и разгрузки. Устройство включает боковые стенки 1, скрепленные с передней заслонкой 2 и задней стенкой 3, а также размещенные по всей ширине ковша шнеки, выполненные из двух секций верхней 4 и нижней 5. Причем каждая пара секционных шнеков 4-5 (а их в данном случае взято шесть пар, но количество это может быть и иным) имеет внутренний карданный шарнир 6 (шарнир Гука), размещенный в средней зоне ковша. По условиям устойчивой работы карданных шарниров 6 угол между секционными шнеками 4-5 должен быть тупым и не меньше 100^o 110^o. Шнеки выполнены с групповым приводом: один двигатель 7 через зубчатый редуктор 8 кинематически связывает в данном случае три секции шнеков 4-5. При этом опорные части этого приводного устройства и верхних шнеков 4 размещены на поперечной плите 9, соединяющей две боковые стенки 1. Нижние шнеки 5 проходят через переднюю заслонку 2 и имеют концевые конические забурники 10 с закрепленными на них резцами, опережающими плоские ножи 11, скрепленные с боковыми стенками 1. Нижние шнеки 5 имеют опорные части 12, скрепленные с передней заслонкой 2 и подвешенные с помощью гидроцилиндров 13 к поперечной плите 14, соединяющей обе боковые стороны тяговой рамы 15, имеющей помимо гидроцилиндров 13 и шарнирную связь 16 с боковыми стенками 1 ковша, снабженного также плоским днищем 17, которое в транспортном положении агрегата закрывает пространство от тыльной части ножей 11 до нижней части задней стенки 3. При этом днище 17, для придания ему продольной жесткости, снабжено скрепленными с ним боковыми фланцевыми стенками 18 (внутренними по отношению к боковым стенкам 1), которые в свою очередь соединены с поперечной осью 19, проходящей через боковые стенки 1 и снабженной закрепленными с ней внешними рычагами 20, шарнирно связанными со штоками гидроцилиндров 21, установленных на боковых стенках 1 и служащих механизмом поворота днища 17. За задней стенкой 3 по всей ширине ковша установлены опорные колеса 22.The proposed device is presented in figures 1-6. Figure 1 shows a side view of the scraper bucket in its transport position with the internal screw device exposed, which corresponds to the section "aa" in figure 2, which shows a plan view of this half-bucket. Figures 3 and 4 respectively show a characteristic section along bb and a view along arrow "A". Figures 5 and 6 show a side view of the scraper bucket, respectively, in its digging and unloading position. The device includes side walls 1, fastened to the front damper 2 and the rear wall 3, as well as screws located over the entire width of the bucket, made of two sections of the top 4 and bottom 5. Moreover, each pair of sectional screws 4-5 (and they are taken in this case six pairs, but this number may be different) has an internal universal joint 6 (Hooke's joint), located in the middle area of the bucket. According to the conditions of stable operation of the universal joints 6, the angle between the sectional screws 4-5 should be obtuse and not less than 100 ^o 110 ^o . The screws are made with a group drive: one engine 7 through a gear reducer 8 kinematically connects in this case three sections of screws 4-5. In this case, the supporting parts of this drive unit and the upper screws 4 are placed on the transverse plate 9 connecting the two side walls 1. The lower screws 5 pass through the front shutter 2 and have end conical bores 10 with cutters fixed on them, ahead of the flat knives 11, fastened with side walls 1. The lower screws 5 have supporting parts 12, fastened to the front shutter 2 and suspended by means of hydraulic cylinders 13 to a transverse plate 14 connecting both sides of the traction frame 15, which, in addition to hydraulic cylinders 13, has a hinge the connection 16 with the side walls 1 of the bucket, also equipped with a flat bottom 17, which in the transport position of the unit closes the space from the back of the knives 11 to the lower part of the rear wall 3. In this case, the bottom 17, to give it longitudinal stiffness, is equipped with side flange fastened with it walls 18 (internal to the side walls 1), which in turn are connected to the transverse axis 19 passing through the side walls 1 and provided with external levers 20 fixed thereto, pivotally connected to the hydraulic cylinder rods 21 installed on the side walls 1 and serving as a mechanism for turning the bottom 17. Behind the rear wall 3 along the entire width of the bucket support wheels 22 are installed.

Работает предложенное устройство следующим образом. Из транспортного (фиг. 1-2) в положение копания (фиг.5.) ковш переводится выдвижением штоков гидроцилиндров 13. При этом боковые стенки 1 ковша со всеми скрепленными с ними конструктивными элементами начнут поворачиваться относительно шарниров 16 тяговой рамы 15. Все это осуществляется при поступательном перемещении скрепера и вращении шнеков 4 5 от приводных их устройств 7 8. Совокупное размещение шнековых забурников 10 относительно плоских ножей 11 выбирается таким, чтобы при максимальной толщине снимаемого грунта (в пределах 0,5 м) все резание его осуществлялось забурниками 10, а ножи 11 выполняли бы роль только подчистных элементов (фиг.5). Эффективность такого полностью динамичного резания грунта будет еще более повышаться выбранным попутным его фрезерованием (срезанный грунт идет в направлении тягового его подпора), а также неравномерностью вращения забурников, т. е. переменной скоростью резания, что, впрочем, является эффектом уже сопутствующим и определяемым известной кинематической вращения валов (в данном случае шнеков), связанных между собой карданными шарнирами. После срезания грунт поступает на нижние шнеки 5 и ими, не создавая существенной призмы волочения, проталкивается через отверстия в заслонке 2 в ковш (фиг.3), после чего заполняет вначале подшнековую (по отношению к шнекам 5) полость ковша, а затем начинает передаваться на верхние шнеки 4, лопастями которых разбрасывается одновременно в переднюю и заднюю ковшовые зоны. Интенсивность такого разбрасывания грунта к торцовым стенкам ковша желательно регулировать числом оборотов шнеков 4. Это проще всего сделать, имея высокомоментный гидродвигатель 7. После осуществления процесса копания и полного наполнения ковша грунтом его переводят с помощью гидроцилиндров 13 обратно в транспортное положение. Разгрузка грунта из ковша производится следующим образом. При реверсивном вращении шнеков 5 они сразу же начнут выбрасывать грунт из ковша. Однако интенсивность разгрузки грунта сразу же повысится воздействием гидроцилиндров 21 на рычаги 20 и, как следствие, поворотом днища 17 относительно оси 19, в результате чего полностью освободятся для просыпки грунта передняя и задняя ковшовые зоны. При этом поворот только днища 17 при неподвижной задней стенке 3 имеет определенные энергетические преимущества, поскольку позволяет грунту, находящемуся в верхней задней зоне, не перемещаясь совместно с днищем, сразу же покинуть ковш в освобождающееся от днища пространство под действием своей гравитации. The proposed device works as follows. From the transport (Fig. 1-2) to the digging position (Fig. 5.), the bucket is translated by extending the rods of the hydraulic cylinders 13. In this case, the side walls 1 of the bucket with all structural elements attached to them will begin to rotate relative to the hinges 16 of the traction frame 15. All this is done during translational movement of the scraper and rotation of the screws 4 5 from their drive devices 7 8. The combined placement of screw bumps 10 with respect to flat knives 11 is chosen so that with a maximum thickness of the soil to be removed (within 0.5 m) all cutting carried borer 10 and the knives 11 have only served as podchistnyh elements (5). The effectiveness of such a fully dynamic cutting of the soil will be further enhanced by the selected milling along the way (cut soil goes in the direction of its traction support), as well as by the uneven rotation of the boreholes, i.e., variable cutting speed, which, however, is already an accompanying and determined by the known kinematic rotation of shafts (in this case, screws), interconnected by cardan joints. After cutting, the soil enters the lower screws 5 and they, without creating a significant drawing prism, are pushed through the holes in the shutter 2 into the bucket (Fig. 3), after which it first fills the bucket cavity (with respect to the screws 5), and then begins to be transmitted on the upper screws 4, the blades of which are scattered simultaneously in the front and rear bucket zones. The intensity of such a spreading of soil to the end walls of the bucket is preferably regulated by the number of revolutions of the screws 4. This is most easily done with a high-torque hydraulic motor 7. After the digging process has been completed and the bucket is completely filled with soil, it is transferred using the hydraulic cylinders 13 back to the transport position. Unloading soil from the bucket is as follows. With the reverse rotation of the screws 5, they will immediately begin to throw soil out of the bucket. However, the intensity of unloading the soil will immediately increase by the action of the hydraulic cylinders 21 on the levers 20 and, as a result, by turning the bottom 17 relative to the axis 19, as a result of which the front and rear bucket zones are completely freed up for soil spilling. In this case, turning only the bottom 17 with the fixed rear wall 3 has certain energy advantages, since it allows the soil located in the upper rear zone without moving together with the bottom to immediately leave the bucket in the space freed from the bottom under the influence of its gravity.

Технико-экономическое достоинство предложенного устройства состоит в повышении эффективности его использования, что проявляется в:
1) возможности интенсифицированного использования удлиненных скреперных ковшей повышенной емкости, поскольку размещение нижних концов (карданных шарниров) верхней секции шнеков в средней, а не в передней (как в прототипе) зоне ковша, позволяет существенно увеличить объем передней зоны ковша;
2) осуществлении преимущественно динамичного резания грунтов, причем более экономичным способом его попутного фрезерования, что позволяет вести разработку грунтов повышенной прочности, включая и мерзлые (но не липкие). Режущие плоские ножи служат в данном случае только в качестве подчищающих. Здесь следует заметить также то обстоятельство, что неравномерная скорость вращения шнековых забурников грунта еще более усиливает динамический эффект его разработки;
3) существенном уменьшении предназначенной призмы волочения грунта, еще не зашедшего в ковш. В данном случае срезанный грунт, попав на шнеки, сразу же принудительно заталкивается ими в ковш;
4) упрощении осуществления процессов наполнения и разгрузки ковша, ибо в обоих случаях отпадает необходимость маневрирования заслонкой и наклоном верхних шнеков, а использование подъема днища при работающих шнеках позволяет ускоренно производить принудительное опорожнение сразу же всех ковшовых зон;
5) конструктивном упрощении устройства, так как в предложенном объекте необходимо иметь только три механизма привода элементами ковша, а в прототипе таких механизмов пять.The technical and economic advantage of the proposed device is to increase the efficiency of its use, which is manifested in:
1) the possibility of intensified use of elongated scraper buckets of increased capacity, since the placement of the lower ends (cardan joints) of the upper section of the screws in the middle, and not in the front (as in the prototype) zone of the bucket, can significantly increase the volume of the front zone of the bucket;
2) the implementation of predominantly dynamic cutting of soils, and more economical way of its associated milling, which allows the development of soils of increased strength, including frozen (but not sticky). Cutting flat knives in this case serve only as cleaners. Here it should also be noted that the uneven rotation speed of screw soil tanks further enhances the dynamic effect of its development;
3) a significant reduction in the intended prism of soil drawing that has not yet entered the bucket. In this case, the cut soil, once on the screws, is immediately forcibly pushed into the bucket by them;
4) simplifying the process of filling and unloading the bucket, because in both cases there is no need to maneuver the flap and tilt the upper screws, and the use of raising the bottom with working screws allows you to quickly carry out forced emptying immediately of all bucket zones;
5) constructive simplification of the device, since in the proposed object it is necessary to have only three drive mechanisms by bucket elements, and in the prototype of such mechanisms five.

6) возможности размещения за задней стенкой ковша по всей его ширине опорных колес, выполняющих одновременно роль уплотняющих рабочих органов. 6) the possibility of placing behind the rear wall of the bucket along its entire width of the support wheels, which simultaneously perform the role of sealing working bodies.

Claims

A scraper bucket, including a bottom, a cutting knife, side walls, front and rear walls, drive loading augers with shafts installed along the entire width of the bucket, the upper ends of which are connected to the drive of their rotation, and the lower ends are fixed in the lower part of the bucket, characterized in that, in order to reduce the energy consumption of digging and increase productivity, each screw is equipped with a bump and is made of upper vertical and lower inclined sections, whose shafts are located in a longitudinal vertical plane at an obtuse angle relative to each other and, while the free ends of the shafts of the section of the screw through a cardan joint are interconnected, the bore is mounted on the lower end of the shaft of the lower section of the screw, rigidly connected with it and located ahead of the cutting knife, the lower end of the screw is mounted in the form of a cylindrical bearing that is mounted from the frontal surface of the front wall and is located between the openings and the lower blade of the lower part of the auger, the bottom of the bucket by means of flange walls is pivotally mounted on the side walls of the bucket and has em drive rotation.