RU2774476C1

RU2774476C1 - Single bucket excavator

Info

Publication number: RU2774476C1
Application number: RU2021120151A
Authority: RU
Inventors: Вадим Дмитриевич Глебов
Filing date: 2021-07-08
Publication date: 2022-06-21

Abstract

FIELD: excavation equipment.

SUBSTANCE: invention relates to earth-moving equipment, namely to single-bucket excavators used in mining and construction. A single-bucket excavator includes a fixed part with running equipment and a turntable with a power plant, a storage hopper and working equipment in the form of an arrow, a stick and a bucket with hydraulic drives. The handle is made in the form of a supporting and guiding frame, in which a running cart with a hinged bucket is installed. In the process of collecting the bucket, the handle rests on the ground, and the undercarriage with the bucket is lifted by the lifting mechanism, cutting out the soil. In the upper part of the handle, the bucket turns and unloads onto the conveyor, which moves the soil into the storage hopper. External forces arising from the interaction of the bucket with the ground are perceived by the handle and are not transmitted to the boom and other parts of the excavator. The unloading of the storage hopper, equipped with a soil volume indicator, is carried out by vehicle drivers using a remote radio control.

EFFECT: increasing productivity and expanding the operational capabilities of the excavator.

5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к землеройной технике, а именно к одноковшовым экскаваторам, используемым в горном деле и в строительном производстве. Такие экскаваторы уже более ста лет применяют для выполнения земляных работ в строительстве и при добыче полезных ископаемых. Они непрерывно совершенствуются в течение всей своей долгой истории и тем не менее еще далеки от совершенства. Существенным недостатком одноковшовых экскаваторов является низкая производительность, обусловленная двумя факторами. Первый фактор заключается в том, что за каждый рабочий цикл набирается и перемещается небольшое количество грунта. Увеличить толщину вырезаемой стружки и объем ковша не позволяет возникновение большой внешней силы F, действующей на ковш и имеющей большое плечо до ребра опрокидывания экскаватора, что ведет к потере устойчивости. Второй фактор, ограничивающий производительность, заключается в большой продолжительности рабочего цикла. Время взаимодействия рабочего органа экскаватора с разрабатываемым грунтом, т.е, заполнение ковша, составляет около 20% от времени рабочего цикла. Остальное время это транспортные элементы рабочего цикла: подъем стрелы и поворот платформы; разгрузка ковша и обратный поворот, имеющей большую массу платформы, от места разгрузки к забою.The invention relates to earth-moving equipment, namely to single-bucket excavators used in mining and construction. Such excavators have been used for more than a hundred years for earthworks in construction and mining. They have been continuously improved throughout their long history, and yet they are still far from perfect. A significant disadvantage of single-bucket excavators is low productivity due to two factors. The first factor is that for each working cycle a small amount of soil is collected and moved. Increasing the thickness of the cut chips and the volume of the bucket does not allow the occurrence of a large external force F acting on the bucket and having a large shoulder to the edge of the overturning of the excavator, which leads to loss of stability. The second performance limiting factor is long cycle times. The time of interaction of the working body of the excavator with the developed soil, i.e., filling the bucket, is about 20% of the working cycle time. The rest of the time is the transport elements of the working cycle: lifting the boom and turning the platform; unloading of the bucket and reverse rotation of the platform having a large mass from the place of unloading to the bottom.

Известен экскаватор, содержащий неповоротную часть с ходовым оборудованием, поворотную платформу с силовой установкой и рабочим оборудованием в виде стрелы, рукояти и ковша с гидроприводами (CN 110397098 E02F 3/32). В известном экскаваторе величина опрокидывающего момента уменьшается и соответственно устойчивость увеличивается путем установки противовеса на заднюю часть стрелы. Однако величина уменьшения опрокидывающего момента 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 вырезаемой стружки, объем ковша и производительность.Known excavator containing a fixed part with running equipment, a turntable with a power plant and working equipment in the form of an arrow, a stick and a bucket with hydraulic drives (CN 110397098 E02F 3/32). In a known excavator, the value of the overturning moment is reduced and, accordingly, the stability is increased by installing a counterweight on the rear of the boom. However, the magnitude of the reduction in the overturning moment 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 arm of this force to the tipping rib is many times greater than the arm of the counterweight's gravity. Therefore, from the condition of maintaining stability, the thickness of the cut chips, the volume of the ladle and productivity are limited.

Известен другой экскаватор, принятый заявителем в качестве прототипа, включающий неповоротную часть с ходовым оборудованием, поворотную платформу с силовой установкой, накопительным бункером и рабочим оборудованием в виде стрелы, рукояти и ковша с гидроприводами (RU 2709270 E02F 3/34). Второй известный экскаватор, в сравнении с первым, обеспечивает повышение производительности за счет сокращения длительности рабочего цикла, путем исключения времени поворота платформы и путем частичной автоматизации управления рабочим процессом.Another excavator is known, adopted by the applicant as a prototype, including a fixed part with undercarriage, a turntable with a power plant, a storage bin and working equipment in the form of an arrow, a stick and a bucket with hydraulic drives (RU 2709270 E02F 3/34). The second known excavator, in comparison with the first one, provides increased productivity by reducing the duration of the work cycle, by eliminating the turnaround time of the platform and by partially automating the workflow control.

Однако и для второго известного экскаватора, также как и для первого, отсутствует возможность увеличения толщины вырезаемой стружки и объема ковша, вследствие возрастания внешней силы F, действующей на ковш, при его взаимодействии с разрабатываемым грунтом, что ведет к потере устойчивости экскаватора. Поэтому и для второго известного экскаватора величина перемещаемого за один рабочий цикл грунта остается малой и ограничивает производительность.However, for the second known excavator, as well as for the first, there is no possibility of increasing the thickness of the cut chips and the volume of the bucket, due to the increase in the external force F acting on the bucket when it interacts with the developed soil, which leads to the loss of stability of the excavator. Therefore, for the second known excavator, the amount of soil moved in one working cycle remains small and limits productivity.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении устойчивости экскаватора, увеличении толщины вырезаемой стружки, в увеличении емкости ковша и соответственно в увеличении объема грунта, набираемого и перемещаемого за один рабочий цикл.The technical problem solved by the invention is to increase the stability of the excavator, increase the thickness of the cut chips, increase the capacity of the bucket and, accordingly, increase the volume of soil collected and moved in one working cycle.

Технический результат - повышение производительности.EFFECT: increased productivity.

Решение поставленной задачи и достижение технического результата обеспечивается тем, что одноковшовый экскаватор, содержащий неповоротную часть с ходовым оборудованием, поворотную платформу с силовой установкой, накопительным бункером и рабочим оборудованием в виде стрелы, рукояти и ковша с гидроприводами, снабжен транспортером и ходовой тележкой ковша с приводом подъема, которая установлена в рукояти, выполненной в виде опорной и направляющей рамы, и соединена шарнирно с ковшом и с механизмом подъема.The solution of the task and the achievement of the technical result is ensured by the fact that the single-bucket excavator, containing a fixed part with running equipment, a turntable with a power plant, a storage bin and working equipment in the form of an arrow, a handle and a bucket with hydraulic drives, is equipped with a conveyor and a bucket undercarriage with a drive lifting, which is installed in the handle, made in the form of a support and guide frame, and is pivotally connected to the bucket and to the lifting mechanism.

Предложенный одноковшовый экскаватор отличается от прототипа совокупностью отличительных признаков, приведенных в отличительной части формулы изобретения. Так рукоять в предложенном экскаваторе выполнена в виде опорной и направляющей рамы, которая при наборе грунта в ковш опирается на грунт и воспринимает нагрузку, действующую на ковш, разгружая стрелу и остальные части экскаватора. Тележка с ковшом движется в направляющей раме на катках, обеспечивая перемещение грунта на минимальное расстояние от забоя до транспортера, осуществляющего транспортирование грунта в накопительный бункер.The proposed shovel excavator differs from the prototype set of distinguishing features given in the distinctive part of the claims. So the handle in the proposed excavator is made in the form of a support and guide frame, which, when collecting soil into the bucket, rests on the soil and perceives the load acting on the bucket, unloading the boom and other parts of the excavator. The trolley with the bucket moves in the guide frame on the rollers, ensuring the movement of the soil at a minimum distance from the face to the conveyor, which transports the soil to the storage bin.

На чертеже изображен одноковшовый экскаватор.The drawing shows a single-bucket excavator.

Одноковшовый экскаватор содержит неповоротную часть 1 с ходовым оборудованием, поворотную платформу 2 с силовой установкой, накопительным бункером 3 и рабочим оборудованием. Накопительный бункер снабжен датчиком и указателями 4 объема грунта и механизмом разгрузки в виде подъемно-поворотного днища с гидроцилиндрами 5 привода. Гидроцилиндры 5 управляются дистанционно водителями транспортных средств, с помощью радиопульта. Рабочее оборудование включает стрелу 6 с гидроцилиндром 7 привода, рукоять 8 с гидроцилиндром 9 и ковш 10. Рукоять 8 шарнирно соединена со стрелой и выполнена в виде опорной и направляющей рамы. В нижней части рукоять имеет опорную пяту 11, которая опирается на поверхность грунта. Во внутренней части направляющей рамы установлена тележка 12 на катках 13. К тележке 12 на шарнире 14 установлен ковш 10 с кронштейном 15. На тележке 12 также установлен регулируемый гидроупор 16, выполненный в виде гидроцилиндра, шток которого имеет одностороннюю связь с ковшом 10. В верхней части рукояти 8 установлен механизм 17 подъема тележки 12, соединенный с ней гибкой связью 18. Механизм подъема может быть выполнен в виде лебедки, соединенной через управляемую муфту 19 с гидродвигателем 20. Управление механизмом подъема тележки осуществляется электроуправляемым гидрораспределителем 21, катушки управления которого соединены с пультом управления 22 и с реле времени 23, соединенного электролинией с путевым включателем 24. Путевой включатель 24 и ограничитель 25 поворота ковша, выполненный в виде ролика, установлены с возможностью изменения положения и фиксации. Транспортер 26 шарнирно прикреплен к рукояти 8 и опирается своей рамой на катки 27, установленные на стойках 28, закрепленных на поворотной платформе. В передней части транспортера установлена воронка 29.The single-bucket excavator contains a fixed part 1 with running equipment, a turntable 2 with a power plant, a storage bin 3 and working equipment. The storage bin is equipped with a sensor and indicators 4 of the volume of soil and an unloading mechanism in the form of a lifting and turning bottom with hydraulic cylinders 5 of the drive. The hydraulic cylinders 5 are controlled remotely by the drivers of vehicles using a radio remote control. The working equipment includes an arrow 6 with a hydraulic cylinder 7 of the drive, a handle 8 with a hydraulic cylinder 9 and a bucket 10. The handle 8 is pivotally connected to the boom and is made in the form of a support and guide frame. In the lower part of the handle has a support heel 11, which rests on the ground surface. In the inner part of the guide frame, a trolley 12 is installed on rollers 13. A bucket 10 with a bracket 15 is installed on the trolley 12 on a hinge 14. An adjustable hydraulic stop 16 is also installed on the trolley 12, made in the form of a hydraulic cylinder, the rod of which has a one-way connection with the bucket 10. At the top part of the handle 8, a mechanism 17 for lifting the trolley 12 is installed, connected to it by a flexible connection 18. The lifting mechanism can be made in the form of a winch connected through a controlled clutch 19 with a hydraulic motor 20. The lifting mechanism of the trolley is controlled by an electrically controlled hydraulic distributor 21, the control coils of which are connected to the remote control control 22 and with a time relay 23, connected by an electric line to the limit switch 24. The limit switch 24 and the limiter 25 of the rotation of the bucket, made in the form of a roller, are installed with the possibility of changing the position and fixing. The conveyor 26 is pivotally attached to the handle 8 and rests with its frame on the rollers 27 mounted on the racks 28 fixed on the turntable. Funnel 29 is installed in front of the conveyor.

Одноковшовый экскаватор действует следующим образом. В исходной позиции, изображенной на чертеже, рукоять 8 опущена и опирается пятой 11 на поверхность грунта, так же как и ковш 10. Угол резания задается машинистом в соответствии со свойствами разрабатываемого грунта с помощью регулируемого упора 16. Для начала рабочего цикла машинист пультом 22 включает привод 17 подъема тележки 1 2 с ковшом 10, а гидроцилиндром 9 привода рукояти задает толщину вырезаемой стружки. Тележка 12 с ковшом 10 поднимаются по направляющей рукояти, срезая грунт и наполняя ковш. После заполнения ковша и подъема его над верхней кромкой забоя кронштейн 15 ковша упирается в роликовый ограничитель 25 угла поворота, что вызывает поворот ковша относительно шарнира 14 при движении тележки 12 и его разгрузку через воронку 29 на транспортер 26. При повороте ковша на величину угла, обеспечивающую разгрузку ковша, тележка 12 воздействует на путевой включатель 24, который выключает привод подъема ковша и включает реле времени 23. Указанное положение ковша изображено на чертеже прерывистыми линиями. Реле времени через заданный интервал, достаточный для разгрузки грунта из ковша, выключает муфту 19 и отсоединяет лебедку от привода. Тележка 12 с ковшом 10 опускается, а ковш одновременно поворачивается относительно шарнира 14 под действием собственной силы тяжести в исходную позицию до упора 16. Из описания рабочего процесса видно, что большая внешняя сила F, возникающая в период набора грунта, также как и сила тяжести его и ковша воспринимаются рукоятью 8. Рукоять опирается на грунт и не передает указанные нагрузки на стрелу и на остальные части экскаватора.Single bucket excavator operates as follows. In the starting position shown in the drawing, the handle 8 is lowered and rests with the fifth 11 on the soil surface, as well as the bucket 10. The cutting angle is set by the driver in accordance with the properties of the developed soil using the adjustable stop 16. To start the work cycle, the driver with the remote control 22 includes the drive 17 for lifting the trolley 1 2 with the bucket 10, and the hydraulic cylinder 9 for the arm drive sets the thickness of the cut chips. The trolley 12 with the bucket 10 rises along the guide arm, cutting off the soil and filling the bucket. After filling the bucket and lifting it above the upper edge of the bottomhole, the bucket bracket 15 abuts against the roller limiter 25 of the angle of rotation, which causes the bucket to rotate relative to the hinge 14 when the cart 12 moves and unload it through the funnel 29 onto the conveyor 26. When the bucket is rotated by an angle that provides unloading the bucket, the trolley 12 acts on the limit switch 24, which turns off the bucket lifting drive and turns on the time relay 23. The indicated position of the bucket is shown in the drawing with broken lines. The time relay after a predetermined interval, sufficient to unload the soil from the bucket, turns off the clutch 19 and disconnects the winch from the drive. The trolley 12 with the bucket 10 is lowered, and the bucket simultaneously rotates relative to the hinge 14 under the action of its own gravity to its original position until it stops 16. and bucket are perceived by the handle 8. The handle rests on the ground and does not transfer the indicated loads to the boom and to the rest of the excavator.

Поэтому, в отличие от прототипа, предложенный экскаватор можно использовать для разработки грунтов высокой прочности, а также возможно срезать стружку грунта большей толщины и наполнять ковш большей емкости, а это существенно увеличивает производительность и расширяет эксплуатационные возможности экскаватора. Кроме того, обеспечивается снижение затрат энергии, поскольку в отличии от прототипа, в предложенном экскаваторе за каждый рабочий цикл при подъеме грунта поднимается только ковш, а рукоять и стрела неподвижны. Наконец можно отметить и то, что благодаря уменьшению массы и момента инерции рабочего оборудования, поднимаемого в течение рабочего цикла, возможно увеличить скорость движения и сократить продолжительность рабочего цикла и тем самым дополнительно увеличить производительность.Therefore, unlike the prototype, the proposed excavator can be used to develop high-strength soils, and it is also possible to cut soil chips of greater thickness and fill a bucket with a larger capacity, and this significantly increases productivity and expands the operational capabilities of the excavator. In addition, energy costs are reduced, since, unlike the prototype, in the proposed excavator, only the bucket rises for each working cycle when lifting the soil, and the handle and boom are stationary. Finally, it can be noted that by reducing the mass and moment of inertia of the working equipment lifted during the working cycle, it is possible to increase the speed of movement and shorten the duration of the working cycle, and thus further increase productivity.

Остальные элементы рабочею процесса, такие как перемещение грунта транспортером 26 в накопительный бункер 3 и разгрузка его в транспортное средство не требуют управляющих воздействий машиниста. Водители транспортных средств, сообразуясь с указателем 4 объема грунта в бункере 3, подъезжают под разгрузочный лоток и дистанционным радиопультом включают гидроцилиндры 5 механизма разгрузки бункера, поднимающие конец днища на роликах.The remaining elements of the work process, such as moving the soil by the conveyor 26 into the storage bin 3 and unloading it into the vehicle, do not require the control actions of the driver. Drivers of vehicles, in accordance with the pointer 4 of the volume of soil in the hopper 3, drive up under the unloading chute and, using a remote radio control, turn on the hydraulic cylinders 5 of the hopper unloading mechanism, raising the end of the bottom on rollers.

Claims

1. A single-bucket excavator containing a fixed part with running equipment and a turntable with a power plant, a storage hopper and working equipment in the form of an arrow, a stick and a bucket with hydraulic drives, characterized in that it is equipped with a conveyor and a bucket undercarriage with a lifting drive, which is installed in the handle, made in the form of a support and guide frame, and is connected pivotally to the bucket and through a flexible connection to the lifting mechanism, made in the form of a winch with a hydraulic drive, including an electrically controlled hydraulic distributor, the control coils of which are connected by electric lines to the control panel and to the time relay.

2. Bucket excavator according to claim 1, characterized in that the undercarriage is equipped with an adjustable bucket stop.

3. A single-bucket excavator according to claim l, characterized in that the handle is equipped with a travel switch installed with the possibility of adjusting the position and fixing.

4. Single-bucket excavator according to claim l, characterized in that the handle is equipped with a bucket rotation limiter, made with the possibility of adjusting the position and fixing.

5. Single-bucket excavator according to claim l, characterized in that the conveyor is hinged to the handle and mounted on the rollers of the racks mounted on the turntable.