RU2760656C1

RU2760656C1 - Scraper

Info

Publication number: RU2760656C1
Application number: RU2020140542A
Authority: RU
Inventors: Вадим Дмитриевич Глебов; Ольга Валентиновна Фролова
Priority date: 2020-12-08
Filing date: 2020-12-08
Publication date: 2021-11-29

Abstract

FIELD: soil-shifting.

SUBSTANCE: invention relates to excavating machines and can be applied in scrapers. The technical result is achieved due to the fact that the scraper includes a basic machine, working equipment in the form of a bucket and a front gate with hydraulic lifting drives, a loading roller attached hingedly to the front gate with a hydraulic cylinder of the drive, communicating with a hydraulic accumulator connected with a pressure hydraulic line via a reduction hydraulic valve, wherein the scraper is equipped with reduction, return, pressure and electrically controlled pneumatic valves, adjustable pneumatic throttles, an air receiver, an air collector, a sensor of the soil volume in the bucket and a compressed air source in the form of a pneumatic cylinder attached hingedly to the bucket and frame and communicating with the air receiver via the adjustable pneumatic throttles and return pneumatic valves, wherein said receiver is connected by a pneumatic line with the flexible shell of the loading roller via the reduction pneumatic valve and communicates by a second pneumatic line with the air collector via the electrically controlled pneumatic valve connected by the electric control line with the sensor of the soil volume in the bucket, wherein the hydraulic control distributer of the bucket lifting hydraulic cylinder is configured for the lifting cavity to communicate with the hydraulic accumulator in one of the positions of the slide valve.

EFFECT: increased productivity due to the increase in the filling capacity of the bucket achieved by hardening the cut chips using a roller with a flexible shell filled with air under pressure.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к землеройным машинам и может найти применение в скреперах, обеспечивая повышение производительности за счет увеличения наполняемости ковша грунтом.The invention relates to earth-moving machines and can be used in scrapers, providing an increase in productivity by increasing the filling of the bucket with soil.

Известен ковш скрепера (AC SU 293945, E02F 3/64), содержащий ковш с передней заслонкой, к которой шарнирно прикреплены пригрузочные катки с гидроприводом прижима. Недостатком известного устройства является низкая производительность вследствие недостаточного заполнения ковша грунтом. Это объясняется малой прочностью стружки грунта, пригрузка которой осуществляется сосредоточенной силой в месте контакта катков с грунтом. Лента, охватывающая катки, существенного давления в поперечном направлении на грунт не оказывает.Known scraper bucket (AC SU 293945, E02F 3/64), containing a bucket with a front flap, to which are pivotally attached load rollers with hydraulic pressure. The disadvantage of the known device is low productivity due to insufficient filling of the bucket with soil. This is due to the low strength of the soil shavings, the surcharge of which is carried out by a concentrated force at the point of contact of the rollers with the ground. The belt covering the rollers does not exert significant lateral pressure on the ground.

Известен также, ковш скрепера, содержащий корпус и переднюю заслонку, на которой шарнирно закреплен прижимной элемент с гидроприводом (AC SU 1793020, E02F 3/64). В известном ковше скрепера прижимной элемент выполнен в виде катка, на поверхности которого закреплена щетка с упругим ворсом. Это известное устройство не может обеспечить необходимое упрочнение стружки, поскольку отсутствует возможность регулировать и задавать величину усилия прижатия пригрузочного катка к грунту в соответствии с конкретными свойствами разрабатываемого грунта. Кроме того, при использовании щетки с малой упругостью ворса не обеспечивается необходимое усилие прижатия к грунту, а щетки с большой упругостью стального ворса будут разрыхлять грунт, ослабляя прочность стружки, уменьшать наполнение ковша и соответственно производительность.It is also known that a scraper bucket contains a body and a front flap, on which a hydraulic pressure element is hingedly fixed (AC SU 1793020, E02F 3/64). In the known scraper bucket, the pressing element is made in the form of a roller, on the surface of which a brush with an elastic bristle is fixed. This known device cannot provide the necessary hardening of the chips, since it is not possible to regulate and set the magnitude of the pressing force of the loading roller to the ground in accordance with the specific properties of the soil being developed. In addition, when using a brush with a low elasticity of the pile, the required pressing force against the ground is not provided, and brushes with a high elasticity of the steel pile will loosen the soil, weakening the strength of the chips, and reduce the bucket filling and, accordingly, productivity.

Известен скрепер (AC SU 1425280, E02F 3/64, 9/22), который является наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату и принятый заявителем в качестве прототипа. Скрепер содержит базовую машину и рабочее оборудование в виде ковша и передней заслонки с гидроприводами подъема, пригрузочный каток, шарнирно прикрепленный к передней заслонке, с приводом в виде гидроцилиндра, сообщенного с гидроаккумулятором, соединенным с напорной гидролинией через редукционный гидроклапан. В последнем известном устройстве осуществляется регулирование и автоматическое сохранение величины силы прижатия пригрузочных катков к грунту, что обеспечивает более равномерное воздействие пригрузочного элемента на грунт. Однако и в последнем известном устройстве воздействие пригрузочного элемента остается в виде сосредоточенной силы в месте контакта катка с грунтом и это не обеспечивает необходимого упрочнения стружки грунта, уменьшает заполняемость ковша и производительность скрепера. Кроме того, в известном скрепере отсутствует возможность уменьшения сопротивления грунта продвижению стружки вверх в заключительной третьей стадии заполнения ковша, что также снижает степень наполнения и производительность.Known scraper (AC SU 1425280, E02F 3/64, 9/22), which is the closest to the claimed technical essence and the achieved result and adopted by the applicant as a prototype. The scraper contains a base machine and working equipment in the form of a bucket and a front flap with hydraulic lifting drives, a loading roller pivotally attached to the front flap, with a drive in the form of a hydraulic cylinder communicated with a hydraulic accumulator connected to a pressure hydraulic line through a pressure reducing valve. In the last known device, the regulation and automatic preservation of the force of pressing the loading rollers to the ground is carried out, which ensures a more uniform effect of the loading element on the ground. However, even in the last known device, the impact of the loading element remains in the form of a concentrated force at the point of contact of the roller with the ground, and this does not provide the necessary hardening of the soil shavings, reduces the filling of the bucket and the productivity of the scraper. In addition, in the known scraper there is no possibility of reducing the resistance of the soil to the movement of chips upward in the final third stage of filling the bucket, which also reduces the degree of filling and productivity.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение отмеченных недостатков и повышение производительности скрепера.The objective of the present invention is to eliminate the noted disadvantages and increase the productivity of the scraper.

Поставленная задача решается тем, что скрепер, включающий базовую машину, рабочее оборудование, в виде ковша и передней заслонки с гидроприводами подъема, пригрузочный каток, шарнирно прикрепленный к передней заслонке с гидроцилиндром привода, сообщенным с гидроаккумулятором, соединенным с напорной гидролинией через редукционный гидроклапан, снабжен редукционным, обратными, напорным и электроуправляемым пневмоклапанами, регулируемыми пневмодросселями, воздушным ресивером, воздушным коллектором, датчиком объема грунта в ковше и источником сжатого воздуха, выполненным в виде пневмоцилиндра, шарнирно прикрепленного к ковшу и раме и сообщенного через регулируемые пневмодроссели и обратные пневмоклапаны с воздушным ресивером, который одной пневмолинией через редукционный пневмоклапан соединен с гибкой оболочкой пригрузочного катка и второй пневмолинией сообщен с воздушным коллектором через управляемый пневмоклапан, соединенный электролинией управления с датчиком объема грунта в ковше, при этом гидрораспределитель управления гидроцилиндрами подъема ковша выполнен с возможностью сообщения полостей подъема с гидроаккумулятором в одной из позиций золотника.The problem is solved by the fact that the scraper, including the base machine, working equipment, in the form of a bucket and a front flap with hydraulic lifting drives, a loading roller pivotally attached to the front flap with a drive hydraulic cylinder communicated with a hydraulic accumulator connected to a pressure hydraulic line through a pressure reducing valve is equipped with reduction, check, pressure and electrically controlled pneumatic valves, adjustable pneumatic chokes, an air receiver, an air manifold, a soil volume sensor in a bucket and a compressed air source made in the form of a pneumatic cylinder pivotally attached to the bucket and frame and communicated through adjustable pneumatic throttles and air return valves , which is connected by one pneumatic line through a pneumatic pressure reducing valve to the flexible shell of the loading roller and the second pneumatic line is connected to the air manifold through a controlled pneumatic valve connected by a control line to the soil volume sensor in the bucket, when The hydraulic valve for controlling the bucket lifting hydraulic cylinders is made with the possibility of communicating the lifting cavities with the hydraulic accumulator in one of the positions of the spool.

Датчик объема грунта в ковше выполнен в виде основания с неподвижным контактом и соединенной с основанием гибкой, упругой и герметичной оболочки с подвижным контактом внутри. Датчик установлен в верхней части внутренней поверхности передней заслонки.The soil volume sensor in the bucket is made in the form of a base with a fixed contact and a flexible, resilient and sealed shell connected to the base with a movable contact inside. The sensor is installed in the upper part of the inner surface of the front flap.

Предлагаемый скрепер отличается от прототипа совокупностью отличительных признаков, приведенных в отличительной части формулы изобретения. Обеспечивается повышение производительности за счет увеличения наполнения ковша грунтом, путем упрочнения стружки вырезаемого ножом грунта воздействием распределенной пригрузки, создаваемой катком с гибкой оболочкой и регулируемым внутренним давлением. Одновременно снижается сопротивление передвижению стружки вверх в заключительной фазе заполнения ковша, путем повышения подвижности грунта за счет подачи сжатого воздуха через воздушный коллектор, расположенный в средней части ковша в зоне траектории движения стружки.The proposed scraper differs from the prototype by a set of distinctive features given in the characterizing part of the claims. EFFECT: increased productivity by increasing the filling of the bucket with soil, by hardening the chips of the soil cut with a knife by the action of a distributed surcharge created by a roller with a flexible shell and an adjustable internal pressure. At the same time, the resistance to the movement of chips upward in the final phase of filling the bucket is reduced, by increasing the mobility of the soil due to the supply of compressed air through an air manifold located in the middle of the bucket in the zone of the path of movement of the chips.

На фиг. 1. изображен скрепер с гидропневматической схемой; на фиг. 2-пригрузочный каток вид спереди и сбоку; на фиг. 3-датчик объема грунта в ковше.FIG. 1. shows a scraper with a hydropneumatic circuit; in fig. 2-loading roller front and side views; in fig. 3-sensor of the volume of soil in the bucket.

Скрепер содержит базовую машину 1, ковш 2 с гидроцилиндром 3 привода подъема, который управляется гидрораспределителем 4. Последний сообщен с напорной и сливной гидролиниями, а через регулируемый гидродроссель 5 с гидроаккумулятором 6, имеющим вентиль 7. К передней заслонке 8 шарнирно прикреплен пригрузочный элемент, выполненный в виде катка 9 с гибкой, упругой и герметичной оболочкой 10, заполненной воздухом под давлением. В качестве источника сжатого воздуха используется пневмоцилиндр 11, шарнирно прикрепленный к ковшу и раме, полости которого через обратные пневмоклапаны 12, 13, 14, 15 и регулируемые пневмодроссели 16, 17 соединены с предохранительным пневмоклапанном 18, ресивером 19 и атмосферой. Рессивер 19 сообщен одной пневмолинией через редукционный пневмоклапан 20 с гибкой оболочкой 10 прижимного катка 9, а другой пневмолинией сообщен с воздушным коллектором 21, через электроуправляемый пневмоклапан 22. Электролиния управления пневмоклапана 22 соединена с датчиком 23 объема грунта в ковше. Датчик 23 (фиг. 3), содержит основание с неподвижным контактом 24 и прикрепленную к основанию гибкую герметичную оболочку 25, с подвижным контактом 26 внутри. Установлен датчик 23 в верхней части внутренней поверхности передней заслонки 8. Гидроцилиндр 27 привода пригрузочного катка 9 сообщен с гидроаккумулятором 28, соединенным через редукционный гидроклапан 29 с напорной, а через вентиль 30 со сливной гидролиниями. Датчик перемещения 31 ковша по высоте, установлен на гидроцилиндре 3 и его контакты последовательно соединены с контактами датчика 23 объема грунта в ковше.The scraper contains a base machine 1, a bucket 2 with a hydraulic cylinder 3 of the lift drive, which is controlled by a hydraulic valve 4. The latter is connected to the pressure and drain lines, and through an adjustable hydraulic throttle 5 with a hydraulic accumulator 6, which has a valve 7. To the front damper 8, a loading element is hinged, made in the form of a roller 9 with a flexible, resilient and sealed shell 10 filled with air under pressure. As a source of compressed air, a pneumatic cylinder 11 is used, which is pivotally attached to the bucket and frame, the cavities of which are connected through the pneumatic check valves 12, 13, 14, 15 and adjustable pneumatic chokes 16, 17 to the pneumatic safety valve 18, the receiver 19 and the atmosphere. The receiver 19 is communicated by one pneumatic line through a pneumatic reducing valve 20 with a flexible shell 10 of the pressure roller 9, and the other pneumatic line is connected to the air manifold 21 through an electrically controlled pneumatic valve 22. The control line of the pneumatic valve 22 is connected to the sensor 23 of the soil volume in the bucket. The sensor 23 (Fig. 3) contains a base with a fixed contact 24 and a flexible sealed shell 25 attached to the base, with a movable contact 26 inside. A sensor 23 is installed in the upper part of the inner surface of the front flap 8. The hydraulic cylinder 27 of the drive of the loading roller 9 is in communication with a hydraulic accumulator 28, connected through a pressure reducing hydraulic valve 29, and through a valve 30 with drain lines. The bucket height displacement sensor 31 is installed on the hydraulic cylinder 3 and its contacts are connected in series with the contacts of the soil volume sensor 23 in the bucket.

Скрепер действует следующим образом.The scraper operates as follows.

Сообразуясь со свойствами и состоянием разрабатываемого грунта в реальных условиях, устанавливают необходимую величину давления воздуха в гибкой оболочке 10 катка 9, путем регулирования редукционного пневмоклапана 20 и необходимую величину прижатия катка к поверхности грунта, путем задания величины давления в гидроаккумуляторе 28, с помощюю редукционного гидроклапана 29. Вследствие деформации упругой оболочки 10 катка, на грунт перед ножом скрепера оказывается воздействие распределенной нагрузки, характер которой максимально приближен к воздействию, создаваемому призмой волочения. Это обеспечивает более эффективное упрочнение стружки, в сравнении с прототипом, где нагрузка является сосредоточенной в месте контакта пригрузочного катка с поверхностью грунта. Увеличение прочности вырезаемой стружки повышает ее пробивную способность преодолевать сопротивление грунта в заключительной третьей фазе заполнения ковша, когда заполнены задняя и передняя части ковша и стружка преодолевает толщу грунта в средней его части.In accordance with the properties and condition of the developed soil in real conditions, set the required value of air pressure in the flexible shell 10 of the roller 9 by adjusting the pneumatic pressure reducing valve 20 and the required amount of pressing the roller to the soil surface, by setting the pressure in the accumulator 28, using the pressure reducing valve 29 Due to the deformation of the elastic shell 10 of the roller, a distributed load is exerted on the ground in front of the scraper blade, the nature of which is as close as possible to the effect created by the drawing prism. This provides a more efficient chip hardening, in comparison with the prototype, where the load is concentrated at the point of contact of the loading roller with the ground surface. An increase in the strength of the cut chips increases its penetration ability to overcome soil resistance in the final third phase of filling the bucket, when the back and front parts of the bucket are filled and the chips overcome the soil thickness in its middle part.

По окончании второй фазы заполнения ковша и с началом третьей фазы, грунт оказывает воздействие на датчик 23 объема грунта, который включает электроуправляемый пневмоклапан 22, открывая поступление сжатого воздуха из ресивера 19 в газовый коллектор 21. Газовый коллектор расположен в средней части днища ковша в зоне траектории движения стружки грунта. Сжатый воздух, выходящий из коллектора, увеличивает подвижность разрыхленного грунта в ковше и уменьшает сопротивление движению стружки вверх. Это увеличивает степень наполнения ковша грунтом и производительность скрепера. После наполнения ковша он выглубляется и датчик перемещения 31 выключает питание пневмоклапана 22, который прекращает подачу воздуха из ресивера в газовый коллектор 21.At the end of the second phase of filling the bucket and with the beginning of the third phase, the soil affects the soil volume sensor 23, which turns on the electrically controlled pneumatic valve 22, opening the flow of compressed air from the receiver 19 into the gas manifold 21. The gas manifold is located in the middle part of the bucket bottom in the trajectory zone movement of soil shavings. The compressed air exiting the manifold increases the mobility of the loosened soil in the bucket and reduces the resistance to upward movement of the chips. This increases the filling of the bucket with soil and the productivity of the scraper. After filling the bucket, it protrudes and the displacement sensor 31 turns off the power of the pneumatic valve 22, which stops the supply of air from the receiver to the gas manifold 21.

Создание запаса сжатого воздуха в ресивере 19, используемого в период набора грунта в ковш, осуществляется на транспортном режиме при транспортировании грунта к месту отсыпки. Для этого золотник гидрораспределителя 4 устанавливается в позицию, сообщающую полость подъема гидроцилиндра 3 с заряженным через редукционный гидроклапан 32, гидроаккумулятором 6, что образует упругую связь между ковшом и рамой скрепера. При перемещении, как правило, по неровной опорной поверхности ковш совершает вынужденные колебательные перемещения, вызывая соответствующие перемещения штока пневмоцилиндра 11. Пневмоциндр 11 в этом случае выполняет функции компрессора, создавая запас сжатого воздуха в воздушном ресивере 19, используя кинетическую энергию неизбежных колебаний ковша относительно рамы. Гидродроссель 5 и пневмодроссели 16 и 17 являются демпферами и снижают амплитуду колебаний, что повышает плавность хода, позволяет увеличить скорость перемещения, сократить время рабочего цикла и дополнительно увеличить производительность.The creation of a supply of compressed air in the receiver 19, used during the period of collecting soil in the bucket, is carried out in transport mode when transporting the soil to the place of dumping. For this, the valve spool 4 is installed in a position that communicates the lifting cavity of the hydraulic cylinder 3 with a hydraulic accumulator 6 charged through the pressure reducing valve 32, which forms an elastic connection between the bucket and the scraper frame. When moving, as a rule, on an uneven supporting surface, the bucket makes forced oscillatory movements, causing the corresponding movement of the rod of the pneumatic cylinder 11. In this case, the pneumatic cylinder 11 acts as a compressor, creating a supply of compressed air in the air receiver 19, using the kinetic energy of the inevitable vibrations of the bucket relative to the frame. Hydraulic throttle 5 and pneumatic throttle 16 and 17 are dampers and reduce the amplitude of vibrations, which increases the smoothness of the movement, allows you to increase the speed of movement, shorten the cycle time and further increase productivity.

Таким образом, предложенный скрепер обеспечивает, в сравнении с прототипом, повышение производительности за счет увеличения наполняемости ковша путем упрочнения вырезаемой стружки и уменьшением сопротивления ее перемещению внутри ковша в конечной фазе его заполнения. Это достигается воздействием распределенной пригрузки эластичной оболочки пригрузочного катка на вырезаемую стружку перед ножом и уменьшением сопротивления перемещению стружки внутри ковша, путем увеличения подвижности грунта подачей сжатого воздуха на пути ее движения. На привод источника сжатого воздуха дополнительных затрат энергии не требуется, поскольку для этого используется кинетическая энергия вынужденных колебаний рабочего оборудования скрепера на транспортном режиме. Одновременно осуществляется демпфирование колебаний и повышение плавности хода, что дает возможность сократить время рабочего цикла и в конечном итоге увеличить производительность. Кроме того, повышается комфортность для машиниста, управляющего скрепером, а это также способствует повышению производительности.Thus, the proposed scraper provides, in comparison with the prototype, an increase in productivity by increasing the filling of the bucket by strengthening the cut out chips and reducing the resistance to its movement inside the bucket in the final phase of its filling. This is achieved by the action of a distributed loading of the elastic shell of the loading roller on the cut out chips in front of the knife and by reducing the resistance to movement of the chips inside the bucket by increasing the mobility of the soil by supplying compressed air along the path of its movement. No additional energy consumption is required for the drive of the compressed air source, since the kinetic energy of forced vibrations of the working equipment of the scraper in transport mode is used for this. At the same time, vibration damping and a smoother ride are implemented, which makes it possible to shorten cycle times and ultimately increase productivity. In addition, the operator's comfort is increased when operating the scraper, and this also contributes to increased productivity.

Claims

1. A scraper, including a base machine, working equipment in the form of a bucket and a front flap with hydraulic lifting drives, a loading roller pivotally attached to the front flap with a drive hydraulic cylinder communicated with a hydraulic accumulator connected to a pressure hydraulic line through a pressure reducing valve, characterized in that it is equipped with reduction, check, pressure and electrically controlled pneumatic valves, adjustable pneumatic chokes, a water receiver, an air manifold, a soil volume sensor in a bucket and a source of compressed air in the form of a pneumatic cylinder pivotally attached to the bucket and frame and communicated through adjustable pneumatic chokes and pneumatic return valves pneumatic line through a pneumatic pressure reducing valve is connected to the flexible shell of the loading roller and the second pneumatic line is connected to the air manifold through an electrically controlled pneumatic valve connected by a control line to the soil volume sensor in the bucket, while the hydraulic valve control of the bucket lift hydraulic cylinder is configured to communicate the lift cavity with the hydraulic accumulator in one of the slide valve positions.

2. A scraper according to claim 1, characterized in that the soil volume sensor in the bucket is made in the form of a base with a fixed contact and a flexible elastic shell connected to the base with a movable contact inside and is installed on the inner surface of the front flap in its upper part.