RU2775632C1

RU2775632C1 - Ripper

Info

Publication number: RU2775632C1
Application number: RU2021120153A
Authority: RU
Inventors: Вадим Дмитриевич Глебов
Filing date: 2021-07-08
Publication date: 2022-07-05

Abstract

FIELD: earthmoving machines.

SUBSTANCE: invention relates to earthmoving machines and, in particular, to rippers for loosening soils of high strength. The ripper includes a base machine, a rack connected to it by means of rods and a hydraulic cylinder of deepening, in which a ripper tooth is installed. The ripper is equipped with an additional hydraulic cylinder of deepening, a four-position hydraulic distributor, a hydraulic accumulator, an adjustable reduction hydraulic valve, an electrically controlled hydraulic distributor, a speed sensor and track switches. The ripper tooth is mounted pivotally in the rack and its lower front part, in contact with the ground, is made with a forward slope, and the upper end is pivotally connected to the rod of an additional hydraulic cylinder of deepening, communicated by hydraulic lines with an electrically controlled hydraulic distributor, the control coils of which are connected through the contacts of the speed sensor with track switches mounted on the rack. Moreover, an additional hydraulic deepening cylinder is also connected by hydraulic lines with a four-position hydraulic distributor, made with the possibility of communicating the piston cavity with a hydraulic accumulator connected through an adjustable reduction hydraulic valve with a hydraulic pump, and through a valve with a hydraulic tank.

EFFECT: increase in productivity, reduction of energy costs and expansion of the operational capabilities of the ripper.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к землеройным машинам и в частности к рыхлителям для рыхления грунтов высокой прочности.The invention relates to earth-moving machines and in particular to rippers for loosening soils of high strength.

Известен рыхлитель (SU а.с. 1219750, E02F 5/30), включающий базовую машину, соединенную с ней шарнирно, посредством тяг и гидроцилиндра стойку, в которой установлен рыхлительный зуб. Недостатки известного рыхлителя заключаются в низкой надежности и в низкой производительности. Низкая надежность обусловлена сложностью кинематической структуры рабочего оборудования, включающей большое количество шарнирно соединенных механических и гидравлических элементов, включая восемь гидроцилиндров. Рыхлительный зуб в известном рыхлителе имеет вертикальную фронтальную поверхность, контактирующую с грунтом. В процессе рыхления грунта при перемещении рыхлителя вперед вертикальная фронтальная поверхность зуба создает в грунте напряжение сжатия и тем самым увеличивает его прочность. Поэтому происходит скол грунта меньшего объема, уменьшается скорость движения и снижается производительность. Кроме того, момент включения гидроклапана и начало подъема рыхлительного зуба определяется величиной давления рабочей жидкости в гидроцилиндре верхней тяги и эта величина не регулируется, хотя грунтовые условия и тяговые возможности базовой машины меняются. Поэтому неизбежны частые бесполезные подъемы зуба и бесполезные траты энергии или наоборот запоздалые подъемы, вызывающие увеличение сопротивления, увеличение буксования движителей и соответственно увеличение затрат энергии и все это в конечном итоге снижает производительность.A ripper is known (SU AS 1219750, E02F 5/30), including a base machine pivotally connected to it by means of rods and a hydraulic cylinder, in which a ripping tooth is installed. The disadvantages of the known ripper are low reliability and low productivity. Low reliability is due to the complexity of the kinematic structure of the working equipment, which includes a large number of pivotally connected mechanical and hydraulic elements, including eight hydraulic cylinders. Ripper tooth in the known ripper has a vertical front surface in contact with the ground. In the process of soil loosening, when the ripper moves forward, the vertical frontal surface of the tooth creates compressive stress in the soil and thereby increases its strength. Therefore, the soil of a smaller volume is chipped, the speed of movement decreases and productivity decreases. In addition, the moment when the hydraulic valve is turned on and the beginning of the lifting of the loosening tooth is determined by the pressure of the working fluid in the top link hydraulic cylinder and this value is not regulated, although the ground conditions and the traction capabilities of the base machine change. Therefore, frequent useless tooth lifts and useless waste of energy, or vice versa, belated lifts are inevitable, causing an increase in resistance, an increase in slipping of the propulsors and, accordingly, an increase in energy costs, and all this ultimately reduces productivity.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату, является, принятый заявителем за прототип, рыхлитель (SU 1252436, E02F 5/32), содержащий базовую машину, соединенную с ней посредством тяг и гидроцилиндра заглубления стойку, в которой установлен рыхлительный зуб.Closest to the proposed invention in terms of technical essence and the achieved result is, adopted by the applicant as a prototype, a ripper (SU 1252436, E02F 5/32), containing a base machine connected to it by means of rods and a deepening hydraulic cylinder, a rack in which a ripping tooth is installed.

Второе известное устройство имеет более простую кинематическую структуру и более высокую надежность, в сравнении с первым известным техническим решением. Однако другие недостатки, отмеченные в первом известном устройстве, имеются и во втором. Рыхлительный зуб также содержит вертикальную фронтальную поверхность, которая при движении вперед создает в грунте напряжение сжатия, упрочняет грунт и затрудняет его скол. Это увеличивает затраты энергии на рыхление и снижает производительность. Момент включения гидроцилиндра поворота зуба задается величиной упругости упругого элемента, и эта величина не регулируется и не зависит от изменяющихся свойств грунта и тягово-сцепных свойств базовой машины. Поэтому неизбежны необоснованные повороты зуба и уменьшение глубины рыхления или запоздалые повороты, приводящие к повышению сопротивления и повышению буксования движителей, а в результате снижается скорость и производительность. К недостаткам следует отнести и отсутствие возможности регулировать величину угла резания для адаптации с разнообразными по свойствам грунтовыми условиями, что ограничивает эксплуатационные возможности известного рыхлителя.The second known device has a simpler kinematic structure and higher reliability in comparison with the first known technical solution. However, other shortcomings noted in the first known device, there are in the second. The loosening tooth also contains a vertical front surface, which, when moving forward, creates a compressive stress in the soil, strengthens the soil and makes it difficult to chip. This increases the energy costs for loosening and reduces productivity. The moment of switching on the hydraulic cylinder for turning the tooth is set by the value of the elasticity of the elastic element, and this value is not regulated and does not depend on the changing properties of the soil and the traction properties of the base machine. Therefore, unreasonable turns of the tooth and a decrease in the depth of loosening or belated turns are inevitable, leading to an increase in resistance and an increase in slipping of the propellers, and as a result, speed and productivity are reduced. The disadvantages include the inability to adjust the cutting angle to adapt to soil conditions of various properties, which limits the operational capabilities of the known ripper.

Целью предлагаемого изобретения является устранение или уменьшение недостатков известных технических решений. Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в уменьшении сопротивления движению рыхлительного зуба, путем изменения формы его фронтальной поверхности, контактирующей с грунтом, а также активацией зуба для облегчения скола.The aim of the invention is to eliminate or reduce the shortcomings of the known technical solutions. The technical problem solved by the invention is to reduce the resistance to movement of the loosening tooth by changing the shape of its front surface in contact with the ground, as well as activating the tooth to facilitate chipping.

Технический результат – повышение производительности, снижение затрат энергии и расширение эксплуатационных возможностей рыхлителя. The technical result is an increase in productivity, a reduction in energy costs and an expansion of the operational capabilities of the ripper.

Решение поставленной технической задачи и достижение технического результата обеспечивается тем, что рыхлитель, включающий базовую машину, соединенную с ней посредством тяг и гидроцилиндра заглубления стойку, в которой установлен рыхлительный зуб, снабжен дополнительным гидроцилиндром заглубления, четырехпозиционным гидрораспределителем, гидроаккумулятором, регулируемым редукционным гидроклапаном, электроуправляемым гидрораспределителем, датчиком скорости и путевыми включателями, при этом рыхлительный зуб установлен в стойке шарнирно и его нижняя фронтальная часть, контактирующая с грунтом, выполнена с передним уклоном, а верхний конец соединен шарнирно со штоком дополнительного гидроцилиндра заглубления, сообщенного гидролиниями с электроуправляемым гидрораспределителем, катушки управления которого соединены через контакты датчика скорости с путевыми включателями, установленными на стойке, причем дополнительный гидроцилиндр заглубления также сообщен гидролиниями с четырехпозиционным гидрораспределителем, выполненным с возможностью сообщения поршневой полости с гидроаккумулятором, соединенным через регулируемый редукционный гидроклапан с гидронасосом, а через вентиль – с гидробаком.The solution of the set technical problem and the achievement of the technical result is ensured by the fact that the ripper, including the base machine, connected to it by means of rods and a deepening hydraulic cylinder, a rack in which a loosening tooth is installed, is equipped with an additional deepening hydraulic cylinder, a four-position hydraulic distributor, a hydraulic accumulator, an adjustable reducing hydraulic valve, an electrically controlled hydraulic distributor , a speed sensor and travel switches, while the ripping tooth is hingedly mounted in the rack and its lower frontal part in contact with the ground is made with a front slope, and the upper end is hinged to the rod of an additional deepening hydraulic cylinder communicated by hydraulic lines with an electrically controlled hydraulic distributor, the control coils of which connected through the contacts of the speed sensor with travel switches mounted on the rack, and the additional hydraulic cylinder of penetration is also communicated by hydraulic lines with a four-position g a hydraulic distributor configured to communicate the piston cavity with a hydraulic accumulator connected through an adjustable reducing hydraulic valve to a hydraulic pump, and through a valve to a hydraulic tank.

Путевые включатели углового перемещения рыхлительного зуба относительно стойки, установлены на стойке с возможностью изменения положения их и фиксации.The limit switches for the angular movement of the loosening tooth relative to the post are mounted on the post with the possibility of changing their position and fixing.

Предлагаемый рыхлитель отличается от прототипа совокупностью отличительных признаков, приведенных в отличительной части формулы изобретения. Так фронтальная поверхность рыхлительного зуба, контактирующая с грунтом, выполнена с передним уклоном, это обеспечивает создание вертикального усилия на грунт и облегчает его скол. Скол грунта, имеющего высокую прочность, дополнительно облегчается за счет активации зуба, путем включения возвратно-поворотных его движений. Автоматическое управление включением активации обеспечивает оптимальную скорость базовой машины с минимальным буксованием движителей, что в конечном итоге увеличивает производительность и снижает затраты энергии.The proposed ripper differs from the prototype set of distinguishing features given in the distinctive part of the claims. So the front surface of the loosening tooth, in contact with the ground, is made with a front slope, this ensures the creation of a vertical force on the ground and facilitates its chipping. The chipping of the soil having high strength is additionally facilitated by the activation of the tooth by turning on its reciprocating movements. Automatic activation enable control ensures optimum base machine speed with minimal propulsion slippage, which ultimately increases productivity and reduces energy costs.

На фиг.1 изображен рыхлитель и электрогидравлическая схема управления.Figure 1 shows the ripper and electro-hydraulic control circuit.

Рыхлитель содержит базовую машину 1 и стойку 2, шарнирно соединенные верхней 3 и нижней 4 тягами, а также гидроцилиндром заглубления 5. На стойке 2 шарниром 6 закреплен зуб 7, соединенный шарнирно со штоком дополнительного гидроцилиндра заглубления 8. Гидроцилиндр 8 соединен гидролиниями с четырехпозиционным гидрораспределителем 9, сообщенным с гидронасосом, гидробаком и с гидроаккумулятором 10. Гидроаккумулятор 10 также сообщен с гидронасосом через регулируемый редукционный гидроклапан 11 через вентиль 12 с гидробаком.The ripper contains the base machine 1 and the rack 2, pivotally connected by the upper 3 and lower 4 rods, as well as by the deepening hydraulic cylinder 5. On the rack 2, the hinge 6 fixes the tooth 7, which is pivotally connected to the rod of the additional deepening hydraulic cylinder 8. The hydraulic cylinder 8 is connected by hydraulic lines to the four-position hydraulic distributor 9 , communicated with the hydraulic pump, the hydraulic tank and the hydraulic accumulator 10. The hydraulic accumulator 10 is also in communication with the hydraulic pump through an adjustable pressure reducing valve 11 through the valve 12 with the hydraulic tank.

Гидроцилиндр 8, кроме того, соединен гидролиниями с электроуправляемым гидрораспределителем 13, а катушки управления его соединены электролиниями через контакты 14 датчика скорости 15 с путевыми включателями 16 и 17 углового перемещения рыхлительного зуба относительно стойки. Путевые включатели установлены на стойке 2 с возможностью изменения их положения и фиксации. Датчик скорости 15 базовой машины имеет включатель 18 и выполнен с возможностью регулирования величины порога скорости, при котором происходит включение контактов 14.The hydraulic cylinder 8, in addition, is connected by hydraulic lines to an electrically controlled hydraulic valve 13, and its control coils are connected by electric lines through contacts 14 of the speed sensor 15 with travel switches 16 and 17 of the angular movement of the loosening tooth relative to the rack. The limit switches are installed on the rack 2 with the possibility of changing their position and fixing. The speed sensor 15 of the base machine has a switch 18 and is configured to control the value of the speed threshold at which the contacts 14 turn on.

Рыхлитель действует следующим образом.The ripper works as follows.

Для расширения эксплуатационных возможностей в предлагаемом рыхлителе используется три режима работы. Первый режим предназначен для рыхления грунтов средней прочности, и он осуществляется традиционно, путем заглубления гидроцилиндром 5 рыхлительного зуба 7, при движении вперед базовой машины. Угол резания перед началом работы регулируется и фиксируется гидрораспределителем 9. Затем золотники гидрораспределителей 9 и 13 устанавливают в нейтральные позиции. Отличие от прототипа заключается в том, что благодаря наклонной фронтальной поверхности зуба, контактирующей с грунтом, возникает вертикальная составляющая сила Рв, оказывающая изгибающее воздействие на грунт. Это облегчает скол грунта и уменьшает сопротивление перемещению рыхлителя.To expand the operational capabilities of the proposed ripper, three modes of operation are used. The first mode is designed for loosening soils of medium strength, and it is carried out traditionally, by deepening the loosening tooth 7 with the hydraulic cylinder 5, when the base machine moves forward. The cutting angle before starting work is adjusted and fixed by the hydraulic distributor 9. Then the spools of the hydraulic distributors 9 and 13 are set to neutral positions. The difference from the prototype lies in the fact that due to the inclined front surface of the tooth in contact with the ground, there is a vertical component of the force Rv, which has a bending effect on the ground. This makes chipping easier and reduces resistance to ripper movement.

В случае рыхления более прочных грунтов, используется второй режим работы, для реализации которого золотник гидрораспределителя 9 поднимают в позицию, сообщающую поршневую полость гидроцилиндра 8 с гидроаккумулятором 10, а штоковую полость с гидробаком. Гидроаккумулятор 10, будучи заряжен на заданную редукционным гидроклапаном 11 величину давления и соединенный с гидроцилиндром 8, образует упругую связь между зубом и стойкой. При воздействии грунта на зуб, он поворачивается на шарнире 6 и перемещает поршень гидроцилиндра 8 влево, вытесняя рабочую жидкость в гидроаккумулятор 10. Вследствие периодических сколов грунта характер силовых воздействий на зуб носит пикообразный характер, а это в сочетании с упругой связью зуба вызывает его колебательные движения. Колебательные движения зуба облегчают процесс скола прочных грунтов. Величину упругости указанной связи можно регулировать изменением давления зарядки гидроаккумулятора с помощью редукционного гидроклапана 11, сообразуясь с конкретными грунтовыми условиями.In the case of loosening more durable soils, the second mode of operation is used, for the implementation of which the hydraulic valve spool 9 is raised to a position that communicates the piston cavity of the hydraulic cylinder 8 with the hydraulic accumulator 10, and the rod cavity with the hydraulic tank. The hydraulic accumulator 10, being charged to the pressure value set by the pressure reducing valve 11 and connected to the hydraulic cylinder 8, forms an elastic connection between the tooth and the rack. When the soil acts on the tooth, it rotates on the hinge 6 and moves the piston of the hydraulic cylinder 8 to the left, displacing the working fluid into the hydraulic accumulator 10. Due to periodic soil chips, the nature of the force effects on the tooth is peaked, and this, combined with the elastic connection of the tooth, causes its oscillatory movements . The oscillatory movements of the tooth facilitate the process of chipping strong soils. The magnitude of the elasticity of this connection can be adjusted by changing the charging pressure of the hydraulic accumulator using the reducing hydraulic valve 11, in accordance with specific soil conditions.

Для рыхления грунтов, имеющих высокую прочность, используется третий режим работы, для чего золотник гидрораспределителя 9 устанавливают в нейтральную позицию и включателем 18 включают датчик скорости 15. При увеличении воздействия грунта на зуб до величины, вызывающей повышенное буксование движителей и уменьшение скорости движения базовой машины, датчик скорости 15 замыкает свои контакты 14. Путевые включатели 16 и 17 подают питание на катушки управления гидрораспределителя 13 и обеспечивают периодические перемещения золотника и соответствующие перемещения штока гидроцилиндра 8 и зуба 7.For loosening soils with high strength, the third mode of operation is used, for which the spool valve 9 is set to a neutral position and the switch 18 turns on the speed sensor 15. When the impact of the soil on the tooth increases to a value that causes increased slipping of the propellers and a decrease in the speed of the base machine, the speed sensor 15 closes its contacts 14. The limit switches 16 and 17 supply power to the control coils of the hydraulic distributor 13 and provide periodic movements of the spool and the corresponding movements of the hydraulic cylinder rod 8 and tooth 7.

Зуб на шарнире 6 совершает возвратно-поворотные движения и воздействует на грунт с усилием, вертикальная составляющая которого обеспечивает скол прочного грунта. С прохождением участка высокопрочного грунта, его воздействие на зуб уменьшается, поэтому уменьшается буксование движителей, повышается скорость движения базовой машины и датчик скорости 15 размыкает контакты 14. Питание катушек управления гидрораспределителя 13 прекращается и его золотник вновь занимает нейтральную позицию. Возможность использования трех режимов работы расширяет эксплуатационные возможности рыхлителя при разработке разнообразных по свойствам грунтов.The tooth on the hinge 6 performs reciprocating movements and acts on the ground with a force, the vertical component of which provides chipping of the solid ground. With the passage of a section of high-strength soil, its effect on the tooth decreases, therefore the slippage of the propellers decreases, the speed of the base machine increases and the speed sensor 15 opens contacts 14. The power supply to the control coils of the hydraulic valve 13 stops and its spool again takes a neutral position. The possibility of using three operating modes expands the operational capabilities of the ripper when developing soils of various properties.

Таким образом, предложенный рыхлитель, в сравнении с прототипом, обеспечивает повышение производительности за счет оптимизации формы рыхлительного зуба и его активации при разработке грунтов, имеющих высокую прочность. Уменьшаются затраты энергии за счет автоматизации управления приводом активатора по скорости базовой машины, а также расширяются эксплуатационные возможности.Thus, the proposed ripper, in comparison with the prototype, provides increased productivity by optimizing the shape of the ripper tooth and its activation in the development of soils with high strength. Energy costs are reduced by automating the control of the activator drive according to the speed of the base machine, as well as expanding operational capabilities.

Claims

1. A ripper, including a base machine connected to it by means of rods and a deepening hydraulic cylinder, a rack in which a loosening tooth is installed, characterized in that it is equipped with an additional deepening hydraulic cylinder, a four-position hydraulic distributor, a hydraulic accumulator, an adjustable reducing hydraulic valve, an electrically controlled hydraulic distributor, a speed sensor and track switches, while the ripping tooth is pivotally mounted in the rack and its lower frontal part, in contact with the ground, is made with a front slope, and the upper end is pivotally connected to the rod of an additional deepening hydraulic cylinder communicated by hydraulic lines with an electrically controlled hydraulic distributor, the control coils of which are connected through the contacts of the speed sensor with travel switches mounted on the rack, moreover, the additional hydraulic cylinder of penetration is also communicated by hydraulic lines with a four-position hydraulic distributor, made with the possibility of communicating piston strips ty with a hydraulic accumulator connected through an adjustable pressure reducing valve with a hydraulic pump, and through a valve - with a hydraulic tank.

2. The ripper according to claim 1, characterized in that the travel switches of the angular movement of the ripping tooth relative to the post are mounted on the post with the possibility of changing position and fixing.