RU2756995C1

RU2756995C1 - Trench excavator

Info

Publication number: RU2756995C1
Application number: RU2020144286A
Authority: RU
Inventors: Вадим Дмитриевич Глебов
Priority date: 2020-12-29
Filing date: 2020-12-29
Publication date: 2021-10-08

Abstract

FIELD: excavation equipment.

SUBSTANCE: invention relates to earthmoving equipment, in particular to channel diggers with gas lubrication of the working body. The trench excavator contains a basic machine, a working body pivotally connected to it with a multi-section gas collector, the sections of which are arranged sequentially along the height of the working body and connected to the receiver through individual controlled pneumatic valves, a hydraulic cylinder of the working body with a pneumatic valve control device. The trench excavator is equipped with hydropneumatic dampers, adjustable reduction hydraulic valves, reverse hydraulic valves and adjustable hydraulic throttles. The frontal surface of the working body is made sectional and each section is connected pivotally, with limited angular movement, one end is connected to the working body and the other end is connected pivotally to the rod of a hydropneumatic damper. The working cavity of each damper is communicated through an adjustable hydraulic throttle and a reverse hydraulic valve with a hydraulic accumulator, communicated through an adjustable reduction hydraulic valve with a pressure hydraulic line. The pneumatic valve control device is made electric in the form of a displacement sensor mounted on the hydraulic cylinder of the working body drive.

EFFECT: increased productivity and reliability, as well as reduced energy costs.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к землеройной технике, в частности к каналокопателям с газовой смазкой рабочего органа.The invention relates to earthmoving equipment, in particular to canal diggers with gas lubrication of the working body.

Известен каналокопатель (SU а.с. 1362104, E02F 5/02, 9/22, 1985), содержащий базовую машину, соединенный с ней рабочий орган с многосекционным газовым коллектором, секции которого расположены последовательно по высоте рабочего органа и сообщены с ресивером через управляемые пневмоклапаны.Known canal digger (SU and.with. 1362104, E02F 5/02, 9/22, 1985), containing a base machine, a working body connected to it with a multi-section gas manifold, the sections of which are located sequentially along the height of the working body and communicated with the receiver through controlled pneumatic valves.

Недостаток известного каналокопателя заключается в большом расходе энергии на создание запаса сжатого газа, поскольку при частичном заглублении рабочего органа газ поступает во все секции газового коллектора.The disadvantage of the known canal digger is the high energy consumption to create a supply of compressed gas, since when the working body is partially deepened, the gas enters all sections of the gas manifold.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению и принятый заявителем в качестве прототипа, является известный каналокопатель (SU а.с. 1475195, E02F 9/22, 1987). Во втором известном каналокопателе газовая смазка в секции газового коллектора подается последовательно по мере заглубления рабочего органа, что позволяет снизить расход газа и соответственно расход энергии на привод компрессора. Однако несмотря на некоторое уменьшение затрат энергии на привод компрессора, общие затраты энергии и во втором известном каналокопателе довольно большие. Газовый коллектор выполнен секционным, но рабочий орган выполнен монолитным, что затрудняет скол грунта, поскольку большая часть тягового усилия базовой машины затрачивается на создание напряжения сжатия грунта при взаимодействии рабочего органа с разрабатываемым грунтом. В результате снижается скорость движения каналокопателя и соответственно его производительность. Кроме того, повышается буксование движителя и затраты энергии на буксование. Необходимо также отметить, что резкие динамические нагрузки, возникающие в моменты скола грунта и передаваемые на рабочее оборудование и базовую машину, снижают надежность каналокопателя. Надежность также снижает применение сложной гидравлической системы управления пневмоклапанами.The closest in technical essence to the claimed invention and adopted by the applicant as a prototype is a well-known canal digger (SU and.with. 1475195, E02F 9/22, 1987). In the second known canal digger, the gas lubricant in the gas manifold section is supplied sequentially as the working body deepens, which allows to reduce the gas consumption and, accordingly, the energy consumption for the compressor drive. However, despite some reduction in energy consumption for the compressor drive, the total energy consumption in the second known canal dug is quite large. The gas manifold is sectional, but the working body is made monolithic, which makes it difficult to chip the soil, since most of the tractive effort of the base machine is spent on creating soil compressive stress when the working body interacts with the developed soil. As a result, the speed of movement of the canal digger and, accordingly, its performance is reduced. In addition, the skidding of the propulsion unit and the energy consumption for skidding increase. It should also be noted that the sharp dynamic loads arising at the moments of soil cleavage and transmitted to the working equipment and the base machine reduce the reliability of the canal digger. Reliability is also compromised by the use of a sophisticated hydraulic pneumatic valve control system.

Целью предлагаемого изобретения является устранение или уменьшение отмеченных недостатков известных каналокопателей.The aim of the present invention is to eliminate or reduce the noted disadvantages of the known canal diggers.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в создании секционного рабочего органа с подвижными секциями и демпферами для облегчения скола грунта. Технический результат-повышение производительности, снижение затрат энергии и повышение надежности.The technical problem solved by the proposed invention is to create a sectional working body with movable sections and dampers to facilitate soil cleavage. The technical result is increased productivity, reduced energy costs and increased reliability.

Решение поставленной задачи и достижение технического результата обеспечивается тем, что каналокопатель, содержащий базовую машину, шарнирно соединенный с ней рабочий орган с многосекционным газовым коллектором, секции которого расположены последовательно по высоте рабочего органа и сообщены с ресивером через индивидуальные управляемые пневмоклапаны, гидроцилиндр рабочего органа с устройством управления пневмоклапанами, снабжен гидропневматическими демпферами, регулируемыми редукционными гидроклапанами, обратными гидроклапанами и регулируемыми гидродосселями, причем лобовая поверхность рабочего органа выполнена секционной и каждая секция соединена шарнирно с ограниченным угловым перемещением, одним концом с рабочим органом и другим концом шарнирно со штоком гидропневматического демпфера. Рабочая полость каждого демпфера сообщена через, регулируемый гидродроссель и обратный гидроклапан, с гидроаккумулятором, сообщенным через регулируемый редукционный гидроклапан с напорной гидролинией, при этом устройство управления пневмоклапанами выполнено электрическим в виде датчика перемещения, установленного на гидроцилиндре привода рабочего органа.The solution to the problem and the achievement of the technical result is ensured by the fact that the canal digger containing the base machine, the working body pivotally connected to it with a multi-section gas manifold, the sections of which are arranged in series along the height of the working body and communicated with the receiver through individual controlled pneumatic valves, the hydraulic cylinder of the working body with the device control of pneumatic valves, equipped with hydropneumatic dampers, adjustable pressure reducing valves, check valves and adjustable hydraulic valves, and the frontal surface of the working body is made sectional and each section is pivotally connected with limited angular movement, one end with the working body and the other end pivotally with the damper of the hydropneumatic valve. The working cavity of each damper is communicated through an adjustable hydraulic throttle and a hydraulic check valve, with a hydraulic accumulator communicated through an adjustable pressure reducing hydraulic valve with a pressure hydraulic line, while the pneumatic valve control device is made electric in the form of a displacement sensor mounted on the hydraulic cylinder of the working body drive.

Предложенный каналокопатель, в сравнении с прототипом, имеет подвижные секции лобовой поверхности рабочего органа, соединенные с гидропневматическими демпферами и это облегчает скол грунта более мелкими кусками с меньшим тяговым усилием и меньшими затратами энергии.The proposed canal digger, in comparison with the prototype, has movable sections of the frontal surface of the working body, connected to hydropneumatic dampers and this facilitates the cleavage of the soil with smaller pieces with less tractive effort and less energy consumption.

На фиг. изображен каналокопатель и гидропневмоэлектрическая схема.FIG. depicts a canal digger and a hydropneumatic circuit.

Каналокопатель содержит базовую машину 1 с шарнирно прикрепленным рабочим органом 2. Рабочий орган имеет раздельные секции лобовой поверхности 3, 4, 5 с газовыми коллекторами, шарнирно, с ограниченным углом поворота, прикрепленные к рабочему органу. Каждая секция соединена шарнирно со штоком гидропневматического демпфера 6. Каждый гидропневматический демпфер соединен через регулируемый гидродроссель 7 и обратный гидроклапан 8 с гидроаккумулятором 9, сообщенным с напорной гидролинией через регулируемый редукционный гидроклапан 10. Газовый коллектор каждой секции рабочего органа, сообщен пневмолинией, через управляемый пневмоклапан 11, с газовым ресивером 12, через вентиль. Электромагниты управления пневмоклапанов 11 соединены кабелем с устройством 13 управления, которое может быть выполнено, например, в виде датчика перемещения с концевыми выключателями, установленными на гироцилиндре 14 привода рабочего органа. Устройство управления 13 обеспечивает последовательное включение пневмоклапанов 11 и подачу газовой смазки в газовые коллекторы по мере заглубления рабочего органа. Источником сжатого газа является соединенный с ресивером 12 компрессор 15, с приводом в виде регулируемого гидродвигателя 16 с управляемым гидроклапаном 17 и манометром 18. Каналокопатель действует следующим образом. Каналокопатель мзображен в рабочем положении с полностью заглубленным рабочим органом. Гидроаккумуляторы 9 заряжены на величину давления установленную редукционными гидроклапанами 10. Ресивер также заряжен газом с давлением задаваемым управляемым гидроклапанрм 17. Устройство управления 13 пневмоклапанами 11 обеспечивает их открытие и поступление через них газа к газовым коллекторам. Газовая смазка из ресивера 12 подается через пневмоклапаны и газовые коллекторы ко всем секциям рабочего органа, поступает на лобовую поверхность секций рабочего органа, обеспечивая создание слоя газовой смазки, что снижает силы трения грунта по металлу и уменьшает сопротивление копанию. В процессе движения базовой машины рабочий орган взаимодействует с разрабатываемым грунтом. Каждая секция, закрепленная шарнирно, поворачивается на некоторый небольшой угол и воздействует на шток гидропневматического демпфера, поршень которого вытесняет рабочую жидкость через регулируемый гидродроссель 7 в гидроаккумулятор 9. Воздействие секции рабочего оборудования на грунт вызывает появление нормальной Fn и касательной Ft составляющих, которые создают напряжение сжатия и скола грунта соответственно. При сколе грунта секция быстро возвращается в исходное положение под действием давления рабочей жидкости, поступающей из гидроаккумулятора 9, через обратный гидроклапан 8 и регулируемый гидродроссель 7, в рабочую полость гидропневматического демпфера 6. Непрерывно повторяющиеся явления скола грунта вызывают периодические повторяющиеся небольшие угловые перемещения секций, что облегчает разрушение грунта. Кроме того, упругая связь в виде гидроаккумулятора между элементами рабочего оборудования и секцией непосредственно взаимодействующей с грунтом, уменьшат динамические нагрузки, передаваемые на рабочее оборудование и базовую машину.The ditch digger contains a base machine 1 with a pivotally attached working body 2. The working body has separate sections of the frontal surface 3, 4, 5 with gas manifolds, pivotally, with a limited angle of rotation, attached to the working body. Each section is pivotally connected to a rod of a hydropneumatic damper 6. Each hydropneumatic damper is connected through an adjustable hydraulic throttle 7 and a hydraulic check valve 8 to a hydraulic accumulator 9 communicated with a pressure hydraulic line through an adjustable pressure reducing hydraulic valve 10. The gas manifold of each section of the working body is communicated by a pneumatic valve through a controlled valve 11 , with gas receiver 12, through the valve. The control electromagnets of the pneumatic valves 11 are connected by a cable with a control device 13, which can be made, for example, in the form of a displacement sensor with limit switches installed on the gyrocylinder 14 of the working body drive. The control device 13 ensures the sequential activation of the pneumatic valves 11 and the supply of gas lubricant to the gas manifolds as the working body deepens. The source of compressed gas is a compressor 15 connected to the receiver 12, driven in the form of a variable hydraulic motor 16 with a controlled hydraulic valve 17 and a pressure gauge 18. The ditch digger operates as follows. The canal digger is shown in working position with a fully recessed working body. The accumulators 9 are charged to the value of the pressure set by the pressure reducing valves 10. The receiver is also charged with gas at the pressure set by the controlled hydraulic valve 17. The control device 13 of the pneumatic valves 11 ensures their opening and the flow of gas through them to the gas manifolds. Gas lubricant from receiver 12 is supplied through pneumatic valves and gas manifolds to all sections of the working body, enters the front surface of the sections of the working body, providing a layer of gas lubricant, which reduces the frictional forces of the soil against metal and reduces digging resistance. In the process of movement of the base machine, the working body interacts with the developed soil. Each section, which is hinged, rotates at a certain small angle and acts on the rod of the hydropneumatic damper, the piston of which displaces the working fluid through the adjustable hydraulic throttle 7 into the accumulator 9. The impact of the section of the working equipment on the ground causes the appearance of normal Fn and tangent Ft components, which create compression stress and soil chips, respectively. When the soil is chipped, the section quickly returns to its original position under the action of the pressure of the working fluid coming from the accumulator 9, through the hydraulic check valve 8 and the adjustable hydraulic throttle 7, into the working cavity of the hydropneumatic damper 6. Continuously repeating phenomena of soil chipping cause periodic repeated small angular displacements of the sections, which facilitates soil destruction. In addition, the elastic connection in the form of a hydraulic accumulator between the elements of the working equipment and the section directly interacting with the ground will reduce the dynamic loads transmitted to the working equipment and the base machine.

При частичном выглублении рабочего органа, например, на такую величину, когда верхняя секция оказывается над поверхностью разрабатываемого грунта, датчик перемещения устройства 13 отключает электромагнит пневмоклапана, подающего газовую смазку в эту секцию из ресивера 12. Пневмоклапаны нижних секций остаются открытыми, и газовая смазка продолжает поступать в коллекторы соответствующих секций. В случае большего выглубления рабочего органа, аналогичным образом осуществляется последовательное перекрытие пневмоклапанов, подающих газовую смазку в газовые коллекторы других секций рабочего органа. При полностью выглубленном рабочем органе, все пневмоклапаны оказываются перекрытыми, что исключает потери газовой смазки. В случае заглубления рабочего органа осуществляется автоматическое и последовательное включение всех пневмоклапанов 11. Параметры системы газовой смазки регулируют в соответствии с условиями эксплуатации, путем регулирования величины давления в газовом ресивере 12 с помощью изменения силы упругости пружины управляемого гидроклапана 17 и манометра 18. Управляемый гидроклапан 17 автоматически включает и выключает гидродвигатель 16 привода компрессора 15, обеспечивая поддержание заданной величины давления в ресивере.When the working body is partially raised, for example, by such an amount when the upper section is above the surface of the developed soil, the displacement sensor of the device 13 turns off the solenoid of the pneumatic valve supplying gas lubricant to this section from the receiver 12. The pneumatic valves of the lower sections remain open, and the gas lubricant continues to flow into the collectors of the corresponding sections. In the case of a greater protrusion of the working body, a sequential overlap of the pneumatic valves that supply gas lubricant to the gas manifolds of other sections of the working body is carried out in a similar way. With a fully recessed working body, all pneumatic valves are closed, which eliminates the loss of gas lubrication. In the case of deepening of the working body, all pneumatic valves 11 are automatically and sequentially switched on. The parameters of the gas lubrication system are adjusted in accordance with the operating conditions by regulating the pressure in the gas receiver 12 by changing the spring force of the controlled hydraulic valve 17 and the pressure gauge 18. The controlled hydraulic valve 17 automatically turns on and off the hydraulic motor 16 of the compressor 15 drive, ensuring the maintenance of the set pressure in the receiver.

Параметры гидропневматических демпферов настраиваются в соответствии с эксплуатационными условиями (вид, прочность и состояние грунта), путем регулирования давления зарядки гидроаккумуляторов 9 с помощью изменения упругости пружин регулируемых редукционных гидроклапанов 10, а также с помощью регулируемых гидродросселей 7.The parameters of the hydropneumatic dampers are adjusted in accordance with the operating conditions (type, strength and condition of the soil), by regulating the charging pressure of the accumulators 9 by changing the elasticity of the springs of the adjustable reducing hydraulic valves 10, as well as using the adjustable hydraulic throttles 7.

Таким образом предложенный каналокопатель, в сравнении с прототипом, обеспечивает повышение производительности за счет уменьшения сопротивления копанию, путем облегчения скола грунта подвижными секциями рабочего органа, соединенными с гидрлопневматическими демпферами. Одновременно сниижение сопротивления копанию, уменьшает буксование движителей и затраты энергии на буксование. Кроме того, упругие свойства демпферов снижают величину динамических нагрузок, передаваемых на рабочее оборудование и базовую машину, что повышает надежность каналокопателя.Thus, the proposed canal digger, in comparison with the prototype, provides an increase in productivity by reducing the resistance to digging, by facilitating the cleavage of the soil by moving sections of the working body connected to hydropneumatic dampers. At the same time, the reduction of resistance to digging, reduces the slipping of the propellers and the energy consumption for slipping. In addition, the elastic properties of the dampers reduce the amount of dynamic loads transmitted to the working equipment and the base machine, which increases the reliability of the canal digger.

Claims

A ditch digger containing a base machine, a working body pivotally connected to it with a multi-section gas manifold, the sections of which are located in series along the height of the working body and connected to the receiver through individual controlled pneumatic valves, a hydraulic cylinder of the working body with a pneumatic valve control device, characterized in that it is equipped with hydropneumatic dampers , adjustable pressure reducing valves, hydraulic check valves and adjustable hydraulic throttles, and the frontal surface of the working body is made sectional and each section is pivotally connected, with limited angular movement, one end with the working body and the other end is pivotally connected to the rod of the hydropneumatic damper, while the working cavity of each damper communicated through an adjustable hydraulic throttle and a hydraulic check valve with a hydraulic accumulator communicated through an adjustable pressure reducing hydraulic valve with a pressure hydraulic line, and the pneumatic valve control device It is made electric in the form of a displacement sensor installed on the hydraulic cylinder of the working body drive.