RU2348761C1

RU2348761C1 - Scraper

Info

Publication number: RU2348761C1
Application number: RU2007128185/03A
Authority: RU
Inventors: кин Станислав Аркадьевич Шем (RU); Станислав Аркадьевич Шемякин; Евгений Сергеевич Клигунов (RU); Евгений Сергеевич Клигунов; Антон Юрьевич Чебан (RU); Антон Юрьевич Чебан; Алексей Анатольевич Губарь (RU); Алексей Анатольевич Губарь
Priority date: 2007-07-23
Filing date: 2007-07-23
Publication date: 2009-03-10

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention pertains to earthmoving - transport engineering, namely, to scrapers and may be employed in construction and in mining industry and in earthmoving works on solid, melted, and frozen earths, on packed snow and frazil. Scraper includes a basic two - wheel prime mover, draft frame, scoop with a knife, shutter, back wall, auger - type elevators inside the scoop, cutter for ground destruction before the scoop, hydraulic lifting and descending mechanisms of shutter, scoop, auger elevators of back wall moving. Width of the cutter with cultivating teeth agrees with the scooper width. Cutter is driven by an auxiliary motor arranged on the side of the rear axis of the scraper. It is pivotally set moving up and down, deepening into the earth and cutting it upwards on the transverse beam and longitudinal bars of the draught frame by means of draughts and hydraulic cylinders. Whereat between the cutter and the knife of the scoop, in particular, on the external side of the shutter there is a drag corresponding to the width of the scoop driven by strap - on - thruster with the lifting - descending mechanism against the shutter, with possibility of moving of mellowed by the cutter earth downwards and its transportation to the front part of the scoop under the auger elevators. Whereat drag contains high - torque hydraulic motor, chain - drives of the cylinder rotation with bearing supports, two assembly cuts in the cylinder and rollers for dragging blade set in diametral plane from two crank mechanisms arranged inside the cylinder on the side of butt - ends of the rowing up blade.

EFFECT: increased efficiency of scrapers performance on solid and frozen soils.

5 dwg

Description

Изобретение относится к землеройно-транспортной технике, а именно к скреперам, и может быть использовано в строительстве и в горной промышленности при выполнении земляных работ на крепких талых и мерзлых грунтах, а также на уплотненном снеге и наледях.The invention relates to earth moving equipment, namely to scrapers, and can be used in construction and in the mining industry when performing earthwork on hard thawed and frozen soils, as well as on compacted snow and ice.

Известна конструкция скрепера, состоящая из базового тягача, ковша с режущими ножами, перед которыми установлен механизм скола стружки (Авторское свидетельство СССР №1710669. Опубл. 07.02.92. Бюл. №5). В результате подачи импульсного давления в гидроцилиндры механизма скола нож, закрепленный на штоках гидроцилиндров, внедряется в грунт и образует поперечную щель. Такие скреперы можно использовать на грунтах, имеющих верхнюю плотную корку или промерзших на глубину меньшую, чем толщина стружки, срезаемая ножами ковша. Если глубина плотной корки больше толщины срезаемой стружки ножами ковша, то ножи упираются в гребни несколотого грунта между отдельными выемками (щелями) в поперечном направлении. Кроме того, механизм скола находится в массиве призмы волочения грунта, что отрицательно сказывается на его работоспособности.A known design of a scraper, consisting of a base tractor, a bucket with cutting knives, in front of which a chip cleaving mechanism is installed (USSR Author's Certificate No. 1710669. Publish. 07.02.92. Bull. No. 5). As a result of applying pulsed pressure to the hydraulic cylinders of the cleaving mechanism, a knife mounted on the rods of the hydraulic cylinders is embedded in the soil and forms a transverse gap. Such scrapers can be used on soils having an upper dense crust or frozen to a depth less than the thickness of the chips cut by the bucket knives. If the depth of the dense crust is greater than the thickness of the cut chips by the bucket knives, then the knives abut against the crests of cleaved soil between the individual recesses (slots) in the transverse direction. In addition, the cleaving mechanism is located in the prism array of the soil drawing, which negatively affects its performance.

Аналогичные недостатки присущи и другим известным скреперам с механизмами скола грунта перед ножами ковша (Авторское свидетельство СССР №1089200. Опубл. 1984 г. и Авторское свидетельство СССР №1155684. Опубл. 1985 г.).Similar disadvantages are inherent in other well-known scrapers with mechanisms for cleaving soil in front of the bucket knives (USSR Author's Certificate No. 1089200. Publ. 1984 and USSR Author's Certificate No. 1155684. Publ. 1985).

Известна конструкция ковша скрепера с устройством предварительного грунтоотделения в виде горизонтально расположенных под днищем приводных дисков фрез (Авторское свидетельство СССР №312023. Опубл. 1970 г.).A known construction of a scraper bucket with a preliminary soil separation device in the form of drive disks of mills horizontally located under the bottom (USSR Author's Certificate No. 312023. Publ. 1970).

В процессе копания крепкого или мерзлого грунтов диски фрез наклонены относительно поверхности грунта, в связи с опусканием передней части ковша, и между фрезами остается клин непроработанного мерзлого массива, в который упирается нож ковша. Это приводит к стопорению машины. Кроме того, трансмиссионные валы привод фрез проходят в зеве ковша, через который происходит загрузка и разгрузка грунта, и препятствуют этим процессам.In the process of digging hard or frozen soils, the cutter discs are inclined relative to the soil surface due to the lowering of the front part of the bucket, and between the cutters there remains a wedge of the unprocessed frozen massif, in which the bucket knife abuts. This causes the machine to lock. In addition, the transmission shafts drive the cutters pass in the throat of the bucket, through which the loading and unloading of the soil occurs, and impede these processes.

В качестве наиболее близкого аналога принята конструкция ковша скрепера, включающая заднюю стенку, нож, заслонку, на которой с лобовой стороны шарнирно крепится несущая рама и гидроцилиндры ее подъема или опускания. На раме по ширине ковша рассредоточенно установлены в вертикальной плоскости дисковые фрезы с приводом вращения и приводом поперечного перемещения относительно заслонки и ковша (Авторское свидетельство СССР №1710670. Опубл. 1990 г.).As the closest analogue, a scraper bucket design is adopted, including a rear wall, a knife, a flap, on which a supporting frame and hydraulic cylinders for raising or lowering it are pivotally mounted on the front side. On the frame, across the width of the bucket, circular milling cutters with a rotation drive and a drive of lateral movement relative to the damper and bucket are scattered in the vertical plane (USSR Author's Certificate No. 1710670, publ. 1990).

Данная конструкция ковша скрепера позволяет:This design of the scraper bucket allows you to:

- фрезеровать перед ковшом достаточно крепкие грунты;- milling sufficiently strong soils in front of the bucket;

- продвигать разрушенный грунт фрезами в переднюю часть ковша.- advance the destroyed soil with cutters in the front of the bucket.

Недостатком этой конструкции является то, что при вращении фрез сверху вниз по принципу попутного фрезерования крепких и мерзлых грунтов возникают значительные динамические нагрузки на рабочее оборудование скрепера. Во-вторых, зубья фрез продвигают разрушенный грунт только в переднюю часть ковша, заштыбовывают его там и не обеспечивают полного заполнения ковша. В-третьих, после заштыбовывания передней полости ковша разрушенный грунт неминуемо будет формироваться перед заслонкой в виде призмы волочения, которая полностью накрывает фрезу и делает ее работу неэффективной, равно как и всего скрепера.The disadvantage of this design is that when the mills are rotated from top to bottom according to the principle of passing milling of hard and frozen soils, significant dynamic loads on the working equipment of the scraper arise. Secondly, the teeth of the cutters advance the destroyed soil only to the front of the bucket, fill it there and do not completely fill the bucket. Thirdly, after filling up the front cavity of the bucket, the destroyed soil will inevitably form in front of the shutter in the form of a drawing prism, which completely covers the cutter and makes its work ineffective, as well as the whole scraper.

Техническая задача изобретения - повышение эффективности работы скреперов на крепких и мерзлых грунтах.The technical task of the invention is to increase the efficiency of scrapers on hard and frozen soils.

Указанная задача решается тем, что фреза с рыхлительными зубьями шириной, соответствующей ширине ковша, и с приводом от дополнительного двигателя, расположенного со стороны задней оси скрепера, установлена шарнирно с помощью тяг и гидроцилиндров на поперечной балке и продольных брусьях тяговой рамы с возможностью подъема-опускания, внедрения в грунт и резания его снизу вверх; между фрезой и ножом ковша, а именно на внешней стороне заслонки, установлено с помощью тяг и гидроцилиндров подгребающее устройство, соответствующее ширине ковша, с приводом также от дополнительного двигателя с механизмом подъема-опускания относительно заслонки, со способностью перемещения разрыхленного фрезой грунта сверху вниз и подачи его в переднюю часть ковша под шнековые элеваторы, при этом подгребающее устройство содержит высокомоментный гидромотор, цепные передачи вращения барабана с подшипниковыми опорами, двумя монтажными вырезами в средней части, двумя направляющими прорезями в барабане и роликами для подгребающей лопасти, расположенной в диаметральной плоскости барабана, и приводом перемещения в этой плоскости от двух кривошипно-шатунных механизмов, размещенных внутри барабана со стороны боковых торцов подгребающей лопасти.This problem is solved in that the mill with loosening teeth with a width corresponding to the width of the bucket, and driven by an additional engine located on the side of the rear axle of the scraper, is pivotally mounted using rods and hydraulic cylinders on the transverse beam and longitudinal bars of the traction frame with the possibility of raising and lowering introducing into the ground and cutting it from the bottom up; between the mill and the bucket knife, namely on the outside of the damper, a raking device is installed using rods and hydraulic cylinders corresponding to the width of the bucket, also driven by an additional engine with a lifting-lowering mechanism relative to the damper, with the ability to move the soil loosened by the mill from top to bottom and feed it to the front of the bucket under the screw elevators, while the pick-up device contains a high-torque hydraulic motor, chain gears for rotating the drum with bearing bearings, two mounting notches in the middle part, the two guide slots in the drum and the rollers for the blade scoops situated in a diametral plane of the drum, and the drive movement in the plane of the two crank mechanisms located inside the drum from the lateral ends of the blade scoops.

Отличия от ближайшего аналога заключаются в ряде существенных признаков:Differences from the closest analogue are in a number of essential features:

- фреза с рыхлительными зубьями установлена на поперечной балке и тяговых брусьях скрепера и обеспечивает резание грунта снизу вверх (встречное резание).- a milling cutter with ripping teeth is mounted on the transverse beam and traction bars of the scraper and provides cutting of the soil from the bottom up (counter cutting).

- между фрезой и ножами ковша на внешней стороне заслонки установлено подгребающее устройство.- between the cutter and the knives of the bucket on the outside of the damper mounted rake device.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен скрепер сбоку в процессе рыхления и зачерпывания грунта; на фиг.2 - скрепер в плане, на фиг.3 - продольный разрез (А-А) по подгребающему устройству; на фиг.4 - поперечный разрез (Б-Б) по подгребающему устройству; на фиг.5 - кинематическая схема движения подгребающей лопасти под действием кривошипно-шатунного механизма.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a scraper on the side in the process of loosening and scooping up the soil; figure 2 is a scraper in plan, figure 3 is a longitudinal section (aa) along the raking device; figure 4 is a transverse section (BB) for raking device; figure 5 is a kinematic diagram of the motion of the rowing blade under the action of the crank mechanism.

Скрепер состоит из базового тягача 1, тяговой рамы 2 с поперечной балкой 3 и тяговыми брусьями 4, ковша 5 с ножами 6 и с гидромеханизмом подъема-опускания 7 ковша, задней стенки 8 с гидромеханизмом ее перемещения 9, заслонки 10 с гидромеханизмом подъема-опускания 11, дополнительного сменного двигателя 12. На поперечной балке 3 и тяговых брусьях 4 с помощью кронштейнов 13 и 14 гидроцилиндров 15 и двуплечих рычагов 16 шарнирно закреплена фреза 17 с рыхлительными зубьями 18. На внешней стороне заслонки 10 с помощью тяг 19, 20, 21 и гидроцилиндров 22 установлено подгребающее устройство 23 лопастного типа. Приводной вал 24 подгребающего устройства установлен на пересечении осей тяг 19, 20 и гидроцилиндров 22. К приводному валу 24 присоединен высокомоментный гидромотор 25, получающий энергию от дополнительного сменного двигателя 12. На приводном валу 24 жестко насажены звездочки 26 привода цепей 27 и 28. В цапфы 29 тяг 19 консольно установлены ведомые валы 30, на которые насажены ведомые звездочки 31, валов 30, подшипниковые узлы 32 и кривошипы 33. Кривошипы 33 шарнирно с помощью осей 34 присоединены к шатунам 35. Шатуны 35 шарнирно насажены на пальцы 36, которые жестко присоединены (приварены) к подгребающей лопасти 37. Подгребающая лопасть 37 размещается в направляющих прорезях 38, расположенных в диаметральной плоскости барабана 39. Барабан 39 установлен на подшипниковые узлы 32 с помощью букс 40, на одной из которых установлена ведомая звездочка 41 вращения барабана. Ведомая звездочка 41 имеет диаметр делительной окружности в два раза больший, чем ведомые звездочки 31. В средней части барабана по обе стороны от направляющих прорезей 38 в барабане расположены монтажные вырезы 42, а кривошипы 33 и шатуны 35 защищены от загрязнения путем постановки в поперечных сечениях барабана 39 съемных диафрагм 43. На внутренней полости барабана 39 на расстояниях, соответствующих кромкам подгребающей лопасти 37, установлены опорные ролики 44. Внутри ковша 5 установлены шнековые конвейеры 45 с рычажными устройствами 46 и гидроцилиндрами подъема-опускания 47.The scraper consists of a base tractor 1, a traction frame 2 with a transverse beam 3 and traction bars 4, a bucket 5 with knives 6 and with a hydraulic mechanism for raising and lowering 7 a bucket, a rear wall 8 with a hydraulic mechanism for moving it 9, a shutter 10 with a hydraulic mechanism for raising and lowering 11 , an additional removable engine 12. On the transverse beam 3 and traction bars 4 with the help of brackets 13 and 14 of the hydraulic cylinders 15 and two shoulders levers 16, a mill 17 with loosening teeths is pivotally mounted 18. On the outside of the shutter 10 using rods 19, 20, 21 and hydraulic cylinders 22 sub ebayuschee device 23 of the vane type. The drive shaft 24 of the rake device is installed at the intersection of the axles of the rods 19, 20 and the hydraulic cylinders 22. A high-torque hydraulic motor 25 is attached to the drive shaft 24, receiving energy from an additional replaceable engine 12. Asterisks 26 of drive chains 27 and 28 are rigidly mounted on the drive shaft 24. 29 rods 19 cantilevered shafts 30 are mounted on which driven sprockets 31, shafts 30, bearing assemblies 32 and cranks 33 are mounted. Cranks 33 are pivotally attached to the connecting rods 35 by means of the axles 34. The connecting rods 35 are pivotally mounted on the fingers 36, which are a gesture of attached (welded) to rake up the blade 37. The blade scoops 37 located in guide slots 38 arranged in a diametral plane of the drum 39. The drum 39 is mounted on bearing assemblies 32 by axle boxes 40, one of which has a driven sprocket 41 of drum rotation. The driven sprocket 41 has a pitch circle diameter twice that of the driven sprockets 31. Mounting cutouts 42 are located in the middle of the drum on both sides of the guide slots 38 in the drum, and the cranks 33 and the connecting rods 35 are protected from contamination by setting the drum in cross sections 39 removable diaphragms 43. Support rollers 44 are installed on the inner cavity of the drum 39 at distances corresponding to the edges of the rowing blade 37. Inside the bucket 5 there are screw conveyors 45 with lever devices 46 and hydrocycles ndrami up-down 47.

Скрепер работает следующим образом. Фреза 17, подгребающее устройство 23, а также дополнительный двигатель 12 устанавливаются на скрепер при необходимости работы на крепких (мерзлых) грунтах или наледях. Перед копанием включается привод фрезы 17 с рыхлительными зубьями 18. С помощью гидроцилиндров 15 и двухплечих рычагов 16 вращающаяся фреза 17 опускается и внедряется в грунт, обеспечивая резание (рыхление) снизу вверх.Scraper works as follows. The mill 17, the raking device 23, as well as the additional engine 12 are installed on the scraper if necessary to work on strong (frozen) soils or ice. Before digging, the drive of the cutter 17 with loosening teeth is turned on 18. Using the hydraulic cylinders 15 and two-arm levers 16, the rotating cutter 17 is lowered and embedded in the ground, providing cutting (loosening) from the bottom up.

Далее тягач 1 начинает перемещаться и фреза 17 обеспечивает рыхление полосы грунта, в которую внедряется нож 6 опущенного с помощью гидромеханизма подъема-опускания 7 ковша 5.Next, the tractor 1 begins to move and the cutter 17 provides loosening of the soil strip into which the knife 6 is inserted, lowered by the hydromechanism of raising and lowering 7 of the bucket 5.

Одновременно с троганием с места тягача 1 включают приводы подгребающего устройства 23 и шнековых элеваторов 45.Simultaneously with starting from the tractor 1 include drives raking device 23 and screw elevators 45.

Заслонку 10 вместе с подгребающим устройством 23 опускают с помощью гидромеханизма подъема-опускания 11 в разрыхленный грунт, не доводя до касания подгребающую лопасть 37 с целиком неразрушенного массива. При этом между заслонкой и ножом ковша остается пространство для прохода грунта внутрь ковша. Подгребающее устройство 23 работает от высокомоментного гидромотора 25, который вращает приводной вал 24 со звездочками 26 привода цепей 27 и 28. Через цепи 27 и ведомые звездочки 31 момент передается на ведомые валы 30 и соответственно на кривошипы 33, которые через оси 34 вызывают перемещение шатунов 35. Поскольку шатуны 35 шарнирно закреплены к пальцам 36, которые жестко присоединены (приварены) к подгребающей лопасти 37, то последняя совершает возвратно-поступательные движения в диаметральной плоскости барабана 39, а именно в прорезях 38, опираясь с целью уменьшения трения на опорные ролики 44. Одновременно с возвратно-поступательными движениями подгребающая лопасть 37 вращается вместе с барабаном 39. Барабан 39 приводится во вращение от ведомой звездочки 41. Так как звездочка 41 имеет диаметр делительной окружности в два раза больший, чем звездочки 31, то барабан 39 вращается с угловой скоростью в два раза меньшей, чем ведомые валы 30. В результате этого за один оборот барабана 39 подгребающая лопасть совершает два возвратно-поступательных движения, а ее концевые грани описывают траектории, близкие друг к другу (траектории С и Д, фиг.5) и совпадающие в верхней и нижней точках (положения XII и VI, фиг.5). Незначительное расхождение траекторий С и Д в горизонтальной плоскости не оказывает влияния на процесс продвижения разрыхленного грунта внутрь ковша. Поступивший разрыхленный грунт в переднюю часть ковша подхватывается лопастями шнековых элеваторов 45. После заполнения ковша 5 грунтом поднимают фрезу 17 с помощью гидроцилиндров 15, а подгребающее устройство 23 с помощью гидроцилиндров 22. Затем опускают заслонку 10 с помощью гидромеханизма подъема-опускания 11 и поднимают ковш 5 с помощью гидромеханизма подъема-опускания 7. После транспортирования грунта к месту отсыпки разгрузку ковша осуществляют обычным способом за счет перемещения задней стенки 8 под действием гидромеханизма ее перемещения 9 с одновременным подъемом шнековых элеваторов 45 посредством рычажных устройств 46 при воздействии гидроцилиндров подъема-опускания 47.The damper 10 together with the raking device 23 is lowered by means of a lifting and lowering hydromechanism 11 into the loosened soil, without touching the raking blade 37 from the completely undestroyed array. In this case, between the damper and the knife of the bucket there is space for the passage of soil into the bucket. The pick-up device 23 operates from a high-torque hydraulic motor 25, which rotates the drive shaft 24 with sprockets 26 of the drive chains 27 and 28. Through chains 27 and driven sprockets 31, the moment is transmitted to the driven shafts 30 and, respectively, to the cranks 33, which cause the rods 35 to move through the axles 34 . Since the connecting rods 35 are pivotally attached to the fingers 36, which are rigidly attached (welded) to the rowing blade 37, the latter makes reciprocating movements in the diametrical plane of the drum 39, namely in the slots 38, relying on to reduce friction on the support rollers 44. Simultaneously with the reciprocating movements, the rowing blade 37 rotates together with the drum 39. The drum 39 is driven from the driven sprocket 41. Since the sprocket 41 has a pitch circle diameter twice that of the sprocket 31, then the drum 39 rotates with an angular speed two times smaller than the driven shafts 30. As a result of this, in one revolution of the drum 39, the picking blade makes two reciprocating movements, and its end faces describe the trajectories close to to each other (trajectories C and D, Fig. 5) and coinciding at the upper and lower points (positions XII and VI, Fig. 5). A slight difference in the trajectories C and D in the horizontal plane does not affect the process of moving the loose soil into the bucket. Received loose soil in the front part of the bucket is picked up by the blades of screw elevators 45. After filling the bucket 5 with soil, the mill 17 is lifted using the hydraulic cylinders 15, and the pick-up device 23 using the hydraulic cylinders 22. Then the shutter 10 is lowered using the lifting and lowering hydraulic mechanism 11 and the bucket 5 is lifted using the lifting and lowering hydromechanism 7. After transporting the soil to the dumping site, the bucket is unloaded in the usual way by moving the back wall 8 under the action of the hydromechanism eniya 9 with simultaneous lifting of auger elevator 45 through the lever device 46 when exposed to lifting-lowering hydraulic cylinder 47.

Существенные признаки, отличающие скрепер от ближайшего аналога, позволяют получить следующий технический результат:The essential features that distinguish the scraper from the closest analogue, allow to obtain the following technical result:

- снижение динамических нагрузок на фрезу и в целом на весь скрепер из-за придания фрезе вращения, обеспечивающего встречное резание грунта снизу вверх;- reduction of dynamic loads on the cutter and the whole scraper as a whole due to the rotation of the cutter, which ensures counter cutting of the soil from the bottom up;

- отсутствие заштыбовывания передней части ковша, поскольку грунт, входящий в ковш, подхватывается лопастями шнековых элеваторов;- the lack of filling the front of the bucket, since the soil entering the bucket is picked up by the blades of auger elevators;

- подгребающее устройство предотвращает формирование призмы волочения и значительно повышает эффективность его работы и всего скрепера в целом.- the pick-up device prevents the formation of a drawing prism and significantly increases the efficiency of its work and the entire scraper as a whole.

Claims

A scraper, including a basic uniaxial tractor, a traction frame, a bucket with a knife, a shutter, a rear wall, screw elevators inside the bucket, a milling cutter for destroying the soil in front of the bucket, hydraulic mechanisms for raising and lowering the shutter, bucket, screw elevators, moving the rear wall, characterized in that a milling cutter with loosening teeth corresponding to the width of the bucket and driven by an additional mover located on the side of the rear axle of the scraper is pivotally mounted using rods and hydraulic cylinders on the transverse beam and longitudinal Rus traction frame with the possibility of lifting, lowering, introducing into the ground and cutting it from the bottom up, while between the cutter and the knife of the bucket, namely on the outside of the damper, using racks and hydraulic cylinders, a raking device corresponding to the width of the bucket, with the drive also from additional engine, with a lifting-lowering mechanism relative to the damper with the ability to move the soil loosened by the mill from top to bottom and feed it to the front of the bucket under auger elevators, while the raking device contains t high-torque hydraulic motor, chain gears for rotating the drum with bearings, two mounting slots in the drum and rollers for the rowing blade located in the diametrical plane from two crank mechanisms located inside the drum from the side ends of the rowing blade.