RU2748020C1 - Excavator - Google Patents

Excavator Download PDF

Info

Publication number
RU2748020C1
RU2748020C1 RU2020112590A RU2020112590A RU2748020C1 RU 2748020 C1 RU2748020 C1 RU 2748020C1 RU 2020112590 A RU2020112590 A RU 2020112590A RU 2020112590 A RU2020112590 A RU 2020112590A RU 2748020 C1 RU2748020 C1 RU 2748020C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bucket
excavator
additional
stick
equipment
Prior art date
Application number
RU2020112590A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Вадим Дмитриевич Глебов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Псковский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Псковский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Псковский государственный университет"
Priority to RU2020112590A priority Critical patent/RU2748020C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2748020C1 publication Critical patent/RU2748020C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets

Abstract

FIELD: earthmoving equipment.SUBSTANCE: invention relates namely to bucket excavators. The excavator includes a fixed part with undercarriage equipment, a rotary platform with a power plant, a cabin and working equipment in the form of an arrow, a stick with a bucket and hydraulic drives. The excavator is equipped with additional handles pivotally attached to the boom coaxially with the main handle. Moreover, each additional stick is equipped with a bucket and hydraulic drives for the stick and bucket.EFFECT: increased excavator stability, higher productivity and expanded operational capabilities.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к землеройной технике, а именно к ковшовым экскаваторам. Ковшовые экскаваторы широко используются в строительстве и в горном деле уже около 150 лет, начиная с первых, имевших паровые двигатели и канатную подвеску элементов рабочего оборудования, до современных гидравлических с дизельными двигателями и электронной системой управления. Долгий путь развития обеспечил высокий и стабильный технический уровень современных экскаваторов. Однако при внимательном рассмотрении можно обнаружить и в современных экскаваторах недостатки, присущие им на протяжении всей долгой истории развития.The invention relates to earthmoving equipment, namely to bucket excavators. Bucket excavators have been widely used in construction and mining for about 150 years, from the first ones with steam engines and rope suspension of working equipment elements to modern hydraulic ones with diesel engines and an electronic control system. The long development path has ensured a high and stable technical level of modern excavators. However, upon close examination, one can also find in modern excavators the disadvantages inherent in them throughout their long history of development.

Рассмотрим рабочий процесс традиционного экскаватора, рабочий цикл которого содержит элементы: набор грунта; поворот к месту разгрузки; разгрузку и обратный поворот к забою. Время копания, то есть заполнение ковша грунтом, составляет около 20% от времени рабочего цикла. При взаимодействии ковша с грунтом на ковш действует внешняя большая сила F, которая, совместно с силами тяжести рабочего оборудования и грунта в ковше создает опрокидывающий момент. Поэтому из условия сохранения устойчивости, величина силы F ограничена и это ограничение не позволяет увеличить толщину вырезаемой стружки и объем ковша, что уменьшает количество грунта перемещаемого за один рабочий цикл и соответственно производительность.Let's consider the workflow of a traditional excavator, the working cycle of which contains the following elements: a set of soil; turn to the place of unloading; unloading and turning back to the bottom. Digging time, that is, filling the bucket with soil, is about 20% of the cycle time. When the bucket interacts with the soil, an external large force F acts on the bucket, which, together with the gravity forces of the working equipment and the soil in the bucket, creates a tilting moment. Therefore, from the condition of maintaining stability, the magnitude of the force F is limited and this limitation does not allow increasing the thickness of the cut chips and the volume of the bucket, which reduces the amount of soil moved in one working cycle and, accordingly, productivity.

Известен экскаватор, содержащий неповоротную часть с ходовым оборудованием, поворотную платформу с силовой установкой, кабиной и рабочим оборудованием в виде стрелы, рукояти с ковшом и гидроприводами (CN 110397098 E02F 3/32). В известном экскаваторе величина опрокидывающего момента уменьшается путем установки противовеса на стрелу. Однако величина такого уменьшения весьма незначительна, поскольку величина внешней силы, действующей на ковш, существенно больше силы тяжести этого противовеса и плечо действия этой силы до ребра опрокидывания во много раз больше чем плечо действия силы тяжести противовеса. Поэтому из условия сохранения устойчивости ограничивается толщина стружки, объем ковша и производительность.Known excavator containing a non-rotating part with running equipment, a turntable with a power plant, a cabin and working equipment in the form of an arrow, a stick with a bucket and hydraulic drives (CN 110397098 E02F 3/32). In a known excavator, the overturning moment is reduced by installing a counterweight on the boom. However, the magnitude of such a decrease is very insignificant, since the magnitude of the external force acting on the bucket is significantly greater than the gravity of this counterweight, and the shoulder of this force up to the overturning rib is many times greater than the shoulder of the gravity of the counterweight. Therefore, from the condition of maintaining stability, the thickness of the chips, the volume of the bucket and the productivity are limited.

Известен другой экскаватор, принятый заявителем в качестве прототипа, включающий неповоротную часть с ходовым оборудованием, поворотную платформу с силовой установкой, кабиной и рабочим оборудованием в виде стрелы, рукояти с ковшом и гидроприводами (SU 1788154 E02F 3/28). Второй известный экскаватор содержит подвижный противовес, используемый для сохранения устойчивости. Благодаря подвижности противовеса и возможности изменения расстояния до ребра опрокидывания, уменьшается величина его массы, необходимая для сохранения устойчивости при работе штатным ковшом. Однако и для второго известного экскаватора, также как и для первого, отсутствует возможность увеличения толщины стружки и объема ковша, вследствие увеличения внешней силы, действующей на ковш при его взаимодействии с разрабатываемым грунтом, что обусловливает потерю устойчивости. Поэтому и для второго известного экскаватора величина перемещаемого за один рабочий цикл грунта остается малой и предопределяет его низкую производительность.Another excavator is known, adopted by the applicant as a prototype, including a non-rotating part with running equipment, a rotary platform with a power plant, a cabin and working equipment in the form of an arrow, a stick with a bucket and hydraulic drives (SU 1788154 E02F 3/28). The second known excavator contains a movable counterweight used to maintain stability. Due to the mobility of the counterweight and the ability to change the distance to the dumping rib, the value of its mass is reduced, which is necessary to maintain stability when working with a standard bucket. However, for the second known excavator, as well as for the first, there is no possibility of increasing the thickness of the shavings and the volume of the bucket, due to the increase in the external force acting on the bucket when it interacts with the developed soil, which leads to a loss of stability. Therefore, for the second known excavator, the amount of soil moved in one working cycle remains small and predetermines its low productivity.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении устойчивости экскаватора и увеличении емкости ковша.The technical problem solved by the proposed invention is to increase the stability of the excavator and increase the bucket capacity.

Технический результат - повышение производительности.The technical result is increased productivity.

Решение поставленной задачи и достижение технического результата обеспечивается тем, что экскаватор, включающий неповоротную часть с ходовым оборудованием, поворотную платформу с силовой установкой, кабиной и рабочим оборудованием в виде стрелы, рукояти с ковшом и гидроприводами, снабжен дополнительными рукоятями, шарнирно прикрепленными к стреле соосно с основной рукоятью, при этом каждая дополнительная рукоять снабжена ковшом и гидроприводами рукояти и ковша.The solution to the problem and the achievement of the technical result is ensured by the fact that the excavator, which includes a fixed part with undercarriage equipment, a rotary platform with a power plant, a cabin and working equipment in the form of an arrow, a stick with a bucket and hydraulic drives, is equipped with additional handles pivotally attached to the boom coaxially the main handle, while each additional handle is equipped with a bucket and hydraulic drives for the handle and bucket.

Предложенный экскаватор отличается от прототипа совокупностью отличительных признаков, приведенных в отличительной части формулы изобретения. Так, предложенный экскаватор, в отличии от прототипа, имеет дополнительные рукояти с ковшами. Дополнительные рукояти обеспечивают устойчивость экскаватора при наборе основного ковша увеличенной емкости и дополнительный последовательный набор грунта своими ковшами.The proposed excavator differs from the prototype by a set of distinctive features given in the characterizing part of the claims. So, the proposed excavator, in contrast to the prototype, has additional handles with buckets. Additional sticks provide stability of the excavator when picking up the main bucket of increased capacity and an additional sequential set of soil with their buckets.

На фиг. 1 изображен экскаватор с рабочим оборудованием <прямая лопата>; на фиг. 2 - экскаватор с рабочим оборудованием <обратная лопата>.FIG. 1 depicts an excavator with working equipment <front shovel>; in fig. 2 - excavator with working equipment <back shovel>.

Экскаватор содержит неповоротную часть 1 с ходовым оборудованием, поворотную платформу 2 с силовой установкой, кабиной и рабочим оборудованием в виде стрелы 3, основной рукояти 4 с основным ковшом 5 и гидроцилиндра 6 привода. Указанные элементы образуют традиционную компоновку известных экскаваторов.The excavator contains a non-rotating part 1 with undercarriage equipment, a rotary platform 2 with a power plant, a cabin and working equipment in the form of an arrow 3, a main arm 4 with a main bucket 5 and a hydraulic cylinder 6 of the drive. These elements form the traditional layout of known excavators.

Дополнительно к стреле 3 шарнирно и соосно с основной рукоятью 4 установлена дополнительная рукоять 7 с ковшом 8 и гидроцилиндром 9 привода. С противоположной стороны стрелы 3 шарнирно и соосно с основной рукоятью 4 установлена вторая, одинаковая с первой, дополнительная рукоять с ковшом и гидроцилиндром привода. На рисунках вторая дополнительная рукоять и ковш не видны, поскольку скрыты первой дополнительной рукоятью и ковшом. Как вариант, предлагаемый экскаватор может содержать одну дополнительную рукоять с ковшом.In addition to boom 3, an additional arm 7 with a bucket 8 and a hydraulic cylinder 9 of the drive is installed pivotally and coaxially with the main arm 4. On the opposite side of the boom 3, pivotally and coaxially with the main handle 4, a second, identical to the first, additional handle with a bucket and a drive hydraulic cylinder is installed. In the pictures, the second auxiliary stick and bucket are not visible because they are hidden by the first auxiliary stick and bucket. Alternatively, the proposed excavator may contain one additional stick with a bucket.

Экскаватор действует следующим образом:The excavator operates as follows:

Переместившись к забою, машинист, управляя стрелой и рукоятями, устанавливает рабочее оборудование в исходное положение, в котором основная 4 и дополнительные 7 рукояти опущены и зафиксированы гидроцилиндрами. Ковши основной 5 и дополнительные 8 опираются на грунт. Начиная рабочий цикл, машинист набирает грунт в основной ковш традиционно поворотом основной рукояти и основного ковша. А отличие этого элемента рабочего процесса от традиционного заключается в том, что дополнительные рукояти с ковшами, опираясь на поверхность грунта, обеспечивают надежную устойчивость экскаватора. Поэтому становится возможным существенно увеличить внешнюю силу F и соответственно увеличить толщину вырезаемой стружки и объем основного ковша. После заполнения основного ковша 5 и выхода из забоя он останавливается и занимает положение, изображенное на рисунках. Затем машинист аналогичным образом, управляя дополнительной рукоятью 7 и дополнительным ковшом 8, осуществляет его наполнение и подъем до уровня основного ковша.Having moved to the bottom, the driver, controlling the boom and sticks, sets the working equipment to its original position, in which the main 4 and additional 7 sticks are lowered and fixed by hydraulic cylinders. The main buckets 5 and 8 additional buckets rest on the ground. Starting the working cycle, the operator gathers soil into the main bucket by traditionally turning the main handle and main bucket. And the difference between this element of the workflow from the traditional one is that additional sticks with buckets, resting on the ground surface, provide reliable stability of the excavator. Therefore, it becomes possible to significantly increase the external force F and accordingly increase the thickness of the cut chips and the volume of the main bucket. After filling the main bucket 5 and leaving the bottom, it stops and takes the position shown in the figures. Then the operator, in the same way, controlling the additional handle 7 and the additional bucket 8, fills and lifts it to the level of the main bucket.

Таким же образом производится наполнение и подъем второго дополнительного ковша до уровня основного. Следует заметить, что после заполнения основного ковша дополнительные ковши срезают грунт в режиме полублокированного резания и испытывают меньшие внешние нагрузки в сравнении с ковшом одинаковой емкости прототипа. Поэтому емкость дополнительных ковшей можно принять равной емкости штатного ковша и более. Вместе с тем машинист, сообразуясь со свойствами разрабатываемого грунта, может использовать и другую схему набора грунта в ковши. Такая схема заключается в том, что вначале набирается первый дополнительный ковш, затем второй дополнительный и последним заполняется основной ковш в режиме свободного резания. Кроме того, возможно заполнение одновременно всех ковшей при разработке малопрочных грунтов или при выполнении погрузочных работ в строительном производстве. Наполнив ковши, машинист заканчивает рабочий цикл традиционными элементами, а именно подъемом стрелы с поворотом платформы, разгрузкой ковшей и возвращением к забою в исходное положение для повторения рабочего цикла. Возможность использования различных схем заполнения ковшей расширяет эксплуатационные возможности предложенного экскаватора при разработке грунтов имеющих различные прочностные свойства. Наличие трех ковшей и возможность изменять их взаимное положение позволяет выполнять выемки, имеющие ступенчатую форму. Некоторое увеличение массы рабочего оборудования и грунта в ковше, можно компенсировать при необходимости, например, подвижным противовесом с гидроприводом, однако это уже категория количественных характеристик и осуществляется в процессе проектирования конкретных машин.In the same way, the second additional bucket is filled and raised to the level of the main one. It should be noted that after filling the main bucket, additional buckets cut the soil in a semi-locked cutting mode and experience less external loads in comparison with a bucket of the same capacity of the prototype. Therefore, the capacity of additional buckets can be taken equal to the capacity of the standard bucket and more. At the same time, the driver, in accordance with the properties of the soil being developed, can use another scheme for collecting soil into the buckets. Such a scheme consists in the fact that first the first additional bucket is recruited, then the second additional and the last one is filled with the main bucket in the free cutting mode. In addition, it is possible to fill all buckets at the same time in the development of low-strength soils or when performing loading operations in the construction industry. After filling the buckets, the operator finishes the working cycle with the traditional elements, namely, raising the boom with a swing of the platform, unloading the buckets and returning to the bottom to its original position to repeat the working cycle. The possibility of using various ladle filling schemes expands the operational capabilities of the proposed excavator in the development of soils with different strength properties. The presence of three buckets and the ability to change their relative position allows you to make excavations that have a stepped shape. A slight increase in the mass of the working equipment and soil in the bucket can be compensated if necessary, for example, with a movable counterweight with a hydraulic drive, but this is already a category of quantitative characteristics and is carried out in the process of designing specific machines.

Таким образом, предложенный экскаватор обеспечивает значительное повышение производительности за счет увеличения объема грунта, перемещаемого за один рабочий цикл. Возьмем для примера экскаватор- прототип с ковшом емкостью 1 м. куб. Время рабочего цикла в среднем составляет 20 секунд, из них время набора грунта около 5 секунд, а остальное время- 15 секунд затрачивается на поворот для разгрузки, разгрузка и возвращение к забою. Теперь рассмотрим рабочий цикл предложенного экскаватора, имеющего основной ковш 1,5 м. куб. и два дополнительных ковша емкостью по 1 м. куб. Время набора грунта последовательно основным и дополнительными ковшами составляет 15 секунд и плюс 15 секунд на остальные элементы рабочего цикла. Видно, что за один рабочий цикл продолжительностью 30 секунд предложенный экскаватор перемещает 3,5 м. куб. грунта, что более чем в 2 раза больше прототипа. Следует отметить, что значительное увеличение производительности не требует большого увеличения мощности двигателя и гидропривода, поскольку набор грунта в ковши производится последовательно.Thus, the proposed excavator provides a significant increase in productivity by increasing the volume of soil moved in one working cycle. Take, for example, a prototype excavator with a 1 cubic meter bucket. The working cycle time on average is 20 seconds, of which the time for collecting soil is about 5 seconds, and the rest of the time - 15 seconds is spent on turning to unload, unload and return to the bottom. Now let's consider the working cycle of the proposed excavator, which has a main bucket of 1.5 cubic meters. and two additional buckets with a capacity of 1 cubic meter. The soil collection time in succession with the main and additional buckets is 15 seconds and plus 15 seconds for the rest of the working cycle. It can be seen that in one working cycle lasting 30 seconds, the proposed excavator moves 3.5 cubic meters. soil, which is more than 2 times more than the prototype. It should be noted that a significant increase in productivity does not require a large increase in engine power and hydraulic drive, since the soil is loaded into the buckets sequentially.

Claims (1)

Экскаватор, включающий неповоротную часть с ходовым оборудованием, поворотную платформу с силовой установкой, кабиной и рабочим оборудованием в виде стрелы, рукояти с ковшом и гидроприводами, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными рукоятями, шарнирно прикрепленными к стреле соосно с основной рукоятью, при этом каждая дополнительная рукоять снабжена ковшом и гидроприводами рукояти и ковша.An excavator, including a non-rotating part with undercarriage, a rotary platform with a power plant, a cabin and working equipment in the form of an arrow, a stick with a bucket and hydraulic drives, characterized in that it is equipped with additional sticks pivotally attached to the boom coaxially with the main stick, each the additional arm is equipped with a bucket and hydraulic drives for the arm and bucket.
RU2020112590A 2020-03-25 2020-03-25 Excavator RU2748020C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020112590A RU2748020C1 (en) 2020-03-25 2020-03-25 Excavator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020112590A RU2748020C1 (en) 2020-03-25 2020-03-25 Excavator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2748020C1 true RU2748020C1 (en) 2021-05-18

Family

ID=75919774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020112590A RU2748020C1 (en) 2020-03-25 2020-03-25 Excavator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2748020C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU626159A1 (en) * 1973-06-22 1978-09-30 Всесоюзный научно-исследовательский институт строительного и дорожного машиностроения Hydraulic excavator working equipment
SU863780A1 (en) * 1979-06-19 1981-09-15 Военно-Инженерная Ордена Ленина Краснознаменная Академия Им. В.В.Куйбышева Working equipment of hydraulic excavator
SU1313956A1 (en) * 1984-09-26 1987-05-30 А. С. Ледзинский Self-propelled hydraulic shovel
SU1548349A1 (en) * 1988-05-03 1990-03-07 А.С.Ледзинский Excavating machine working equipment
CN102808431A (en) * 2012-08-21 2012-12-05 长安大学 Double-arm excavator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU626159A1 (en) * 1973-06-22 1978-09-30 Всесоюзный научно-исследовательский институт строительного и дорожного машиностроения Hydraulic excavator working equipment
SU863780A1 (en) * 1979-06-19 1981-09-15 Военно-Инженерная Ордена Ленина Краснознаменная Академия Им. В.В.Куйбышева Working equipment of hydraulic excavator
SU1313956A1 (en) * 1984-09-26 1987-05-30 А. С. Ледзинский Self-propelled hydraulic shovel
SU1548349A1 (en) * 1988-05-03 1990-03-07 А.С.Ледзинский Excavating machine working equipment
CN102808431A (en) * 2012-08-21 2012-12-05 长安大学 Double-arm excavator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU775927B2 (en) System and method for estimating volume of material swept into the bucket of a digging machine
Patel et al. Evaluation of bucket capacity, digging force calculations and static force analysis of mini hydraulic backhoe excavator
CN109757113A (en) Work machine
RU2748020C1 (en) Excavator
Maciejewski et al. Study on the efficiency of the digging process using the model of excavator bucket
CN109682447B (en) Method for dynamically weighing weight of material in loader bucket
US3771677A (en) Material handling apparatus
US3666124A (en) Lifting and excavating apparatus
Komissarov et al. Evaluation of single-bucket excavators energy consumption
CN210827635U (en) Dual-purpose bulldozing and carrying working device
CN209924003U (en) Weighable overload-proof loader-digger
Mohammadi et al. Investigation of cycle time segments of dragline operation in surface coal mine: A statistical approach
DE102012104176A1 (en) Method and system for monitoring the operation of a cable-operated excavator
Karpuz et al. A new method for determining the depth of cut using power shovel monitoring
JP2001323517A (en) System for estimating capacity of material taken in bucket of excavator and method
Andreev Evaluation of hydraulic excavator and rope shovel major maintenance costs in operation
JPWO2019017173A1 (en) Construction site management device, output device, and construction site management method
RU2455427C2 (en) Method of working pit face and in-pit cable excavator to this end
RU2774476C1 (en) Single bucket excavator
SU1754850A1 (en) Dragline excavator bucket
CN211421228U (en) Excavator excavating bucket tooth mounting structure of loader
SU1652459A1 (en) Working equipment for excavator
SU1670047A1 (en) Drag-line excavator
Chumbale et al. Failure Analysis and Optimization of Excavator Arm-A Review
Khedkar et al. The evaluation of forces acting on excavator bucket and its capacity