SU1754849A1

SU1754849A1 - Working equipment of bucket-wheel excavator with gravity dumping

Info

Publication number: SU1754849A1
Application number: SU904775923A
Authority: SU
Inventors: Борис Петрович Колонтаев; Владислав Степанович Бочаров; Валентина Александровна Ильина; Валерий Анатольевич Курочкин
Original assignee: Алма-Атинский институт инженеров железнодорожного транспорта
Priority date: 1990-01-02
Filing date: 1990-01-02
Publication date: 1992-08-15

Abstract

Использование: изобретение относитс к землеройным машинам, преимущественно к роторным экскаваторам. Сущность изобретени : рабочее оборудование роторного экскаватора включает стрелу, установленный на ней ротор с установленными по его периферии ковшами. Приводной вал ротора кинематически св зан с приводным двигателем планетарным редуктором. Приводной вал ротора выполнен эксцентриковым. Планетарный редуктор состоит из центрального зубчатого колеса, закрепленного на боковине стрелы, и сателлита, жес тко и соосно св занного с ротором. Функции водила выполн ет эксцентрик приводного вала. Передаточное отношение планетарного редуктора от водила к сателлиту i -Z, где Z - число ковшей, не равное единице. При вращении приводного вала сат еллит, обкатыва сь внутри зубчатого колеса, совершает вращательное движение вокруг двух параллельных осей. Вместе с сателлитом планетарное движение совершает и жестко св занный с ним ротор 1.11 ил. ёUsage: the invention relates to earthmoving machines, mainly rotary excavators. SUMMARY OF THE INVENTION: The working equipment of a rotary excavator includes a boom, a rotor mounted on it with buckets mounted on its periphery. The rotor drive shaft is kinematically connected to the drive motor by a planetary gearbox. The rotor drive shaft is eccentric. The planetary gear consists of a central gear mounted on the side of the boom and a satellite rigidly and coaxially connected to the rotor. Functions of the carrier are performed by the eccentric of the drive shaft. The gear ratio of the planetary gear from the carrier to the satellite i -Z, where Z is the number of buckets, not equal to one. When the drive shaft is rotating, sat elite, rolling around inside the gear wheel, makes a rotational movement around two parallel axes. Together with the satellite, the rotor 1.11 Il is rigidly connected to the planetary motion. yo

Description

Изобретение относитс к землеройным машинам, преимущественно к роторным экскаваторам дл рыть котлованов, каналов , траншей, а также дл разработки карьеров .The invention relates to earthmoving machines, mainly rotary excavators for digging trenches, channels, trenches, and also for quarrying.

Известно рабочее оборудование роторного экскаватора, включающее установленный на раме ротор с размещенными на нем ковшами, имеющими механизм разгрузки .A working equipment of a rotor excavator is known, including a rotor mounted on a frame with buckets placed on it having a unloading mechanism.

Недостатком известного рабочего оборудовани роторного экскаватора вл етс сложность конструкции механизма разгрузки ковшей.A disadvantage of the known working equipment of a rotary excavator is the complexity of the design of the dumping mechanism.

Известен также рабочий орган роторного экскаватора с центробежной разгрузкой, содержащий ротор с установленными по периферии ковшами, каждый из которых имеет жестко св занное с козырьком днище ъ виде пространственного каркаса с цепным днищем, причем каждый пространственный каркас св зан с основанием посредством горизонтального ша рнира и ус танбале Н с возможностью качани в плоскости ротора, при этом пространственный каркас и основание имеют упоры дл ограничени угла качани пространственного каркаса.Also known is a working body of a rotary excavator with centrifugal unloading, containing a rotor with buckets mounted on the periphery, each of which has a bottom rigidly connected with a visor in the form of a spatial frame with a chain bottom, each spatial frame connected to the base by means of a horizontal shnirra the T hitch with a possibility of swing in the plane of the rotor, while the spatial frame and the base have stops to limit the swing angle of the spatial frame.

Недостатком этого рабочего органа вл етс сложность конструкции ковшей. Кроме этого, при работе устройства разработанный грунт удерживаетс от преждевременного выпадани из ковшей поверхностью забо и дуговым щитком примыкающим к забою, что приводит к дополнительным затратам энергии на преодоление работы сил трени , возникающихThe disadvantage of this tool is the complexity of the bucket design. In addition, when the device is in operation, the developed soil is kept from premature falling out of the bucket by the surface of the face and the arc shield adjacent to the face, which leads to additional energy costs for overcoming the work of the friction forces

v| СЛ 00v | SL 00

ЮYU

между грунтом в ковшах, поверхностью забо и поверхностью дугового щитка.between the ground in the buckets, the bottom surface and the surface of the arc shield.

Цель изобретени - упрощение конструкции и снижение энергоемкости процесса копани .The purpose of the invention is to simplify the design and reduce the energy intensity of the digging process.

Поставленна цель достигаетс тем, что в рабочем оборудовании роторного экскаватора с инерционной разгрузкой, включающем стрелу, установленный на ней ротор с приводным валом, кинематически св занный с приводным двигателем, ковши, установленные на периферии ротора, приводной вал ротора выполнен эксцентриковым, а кинематическа св зь ротора с приводным двигателем выполнена в виде планетарного редуктора, центрально зубчатое колесо которого жестко св зано со стрелой, а сателлит жестко св зан с ротором и установлен соосно с ним, причем передаточное отношение планетарного редуктора от водила к сателлиту -z, где z - число ковшей ротора, не равное единице.The goal is to ensure that in the working equipment of a rotor excavator with inertial unloading, including a boom, a rotor with a drive shaft mounted on it, kinematically connected with a drive motor, buckets mounted on the periphery of the rotor, the rotor drive shaft is eccentric, and the kinematic connection the rotor with a drive motor is made in the form of a planetary gearbox, the central gear wheel of which is rigidly connected to the boom, and the satellite is rigidly connected to the rotor and mounted coaxially with it, and the gear ratio of the planetary gearbox from the carrier to the satellite is -z, where z is the number of rotor buckets that is not equal to one.

На фиг. 1 изображен общий вид рабочего органа экскаватора; на фиг, 2 - траектории движени элементов ковшей; на фиг. 3-5 - положени вращающегос ротора с числом ковшей z 2; на фиг. 6-8 - положени вращающегос ротора с числом ковшей z 3; на фиг. 9-11 - положени вращающегос ротора с числом ковшей z 4.FIG. 1 shows a general view of the working body of the excavator; Fig 2, the trajectories of the elements of the buckets; in fig. 3-5 - position of the rotating rotor with the number of buckets z 2; in fig. 6-8 are the positions of the rotating rotor with the number of buckets z 3; in fig. 9-11 shows the position of the rotating rotor with the number of buckets z 4.

Рабочее оборудование роторного экскаватора содержит ротор 1 с установленными по его периферии ковшами 2, оснащенными режущими элементами (резцами) 3. Ковши выполнены с цепным днищем 4, либо со сплошным днищем. При- вал ротора выполнен эксцентриковым - с эксцентриком 5 и опорными шейками 6 и 7, посредством которых вал через подшипники опираетс на боковины 8 стрелы.The working equipment of the rotor excavator contains a rotor 1 with buckets 2 installed on its periphery, equipped with cutting elements (cutters) 3. Buckets are made with a chain bottom 4, or with a solid bottom. The rotor shaft is made eccentric - with an eccentric 5 and bearing journals 6 and 7, by means of which the shaft is supported by bearings on the sidewalls 8 of the boom.

Ротор 1 установлен с возможностью вращени на эксцентриковой части приводного вала и кинематически св зан с привод- ным двигателем через планетарный редуктор, который состоит из центрального зубчатого колеса 9, закрепленного на боковине 8 стрелы, и сателлита 10, жестко и соосно св занного с ротором 1 (на фиг, 3-11 центральное зубчатое колесо 9 и сателлит 10 условно показаны окружност ми, выполненными штрих-пунктирными лини ми). Функции водила выполн ет эксцентрик 5 приводного вала. Отношение радиусов центрального колеса R и сателлита г планетарного редуктора R/r (z + 1)/z, где z - число ковшей ротора (целое число, не равное единице ). Длина водила (величина эксцентриситета эксцентрика) е R - г. Радиус центрального колеса R e(z + 1), а радиусThe rotor 1 is rotatably mounted on the eccentric part of the drive shaft and is kinematically connected with the drive engine through a planetary gearbox, which consists of a central gear wheel 9 mounted on the side of the boom 8, and a satellite 10 rigidly and coaxially connected to the rotor 1 (in FIGS. 3-11, the central gear wheel 9 and satellite 10 are conventionally shown by circles made with dashed-dotted lines). The functions of the carrier are performed by the eccentric 5 of the drive shaft. The ratio of the radii of the central wheel R and the satellite r of the planetary gear R / r (z + 1) / z, where z is the number of rotor buckets (an integer not equal to one). The length of the carrier (eccentric eccentricity value) e R is the radius of the central wheel Re (z + 1), and the radius

сателлита г ze. Передаточное отношение планетарного редуктора от водила к сателлитуsatellite r ze. The gear ratio of the planetary gear from the carrier to the satellite

(Он г ze(He r ze

WeWe

II

r-Rr-r

-е-e

: -z,: -z,

где UH - углова скорость водила; (Ос - углова скорость сателлита. Знак (-) перед г указывает на то, что направлени вращени where UH is the angular velocity of the carrier; (Oc is the satellite angular velocity. The sign (-) in front of r indicates that the directions of rotation

водила и сателлита противоположные. Углова скорость водила Шн - -z сУе, а угол поворота водила вокруг оси О в р, где угол поворота сателлита (ротора) вокруг оси OLdrove and satellite opposite. Angle carrier speed Shn - -z СУе, and the angle of rotation of the carrier around the axis O to p, where the angle of rotation of the satellite (rotor) around the axis OL

Вал ротора приводитс во вращение с помощью цепной передачи через ведомую звездочку 11. На концах вала установлены противовесы 12. На стреле расположен приемный конвейер 13.The rotor shaft is driven into rotation with the help of a chain drive through a driven sprocket 11. There are counterweights installed at the shaft ends 12. The receiving conveyor 13 is located on the boom.

Рабочее оборудование роторного экскаватора с инерционной разгрузкой работает следующим образом, При вращении приводного вала сателлит 10, обкатыва сь внутри зубчатого колеса 9, совершает планетарное движение - вращательное движение вокруг двух параллельных осей: вокруг оси 0| эксцентрика и вместе с эксцентриком - водилом вокруг оси О опорных шеек б и 7 приводного вала. Вместе с сателлитомThe working equipment of a rotor excavator with inertial unloading works as follows. When the drive shaft is rotated, the satellite 10, rolling around inside the gear wheel 9, performs a planetary motion — a rotational motion around two parallel axes: around the axis 0 | the eccentric and together with the eccentric - carrier around the axis O of the supporting journals b and 7 of the drive shaft. Together with the satellite

10 планетарное движение совершает и жестко св занный с ним ковшовый ротор 1.10 a planetary motion is made and a bucket rotor 1 rigidly connected with it.

Точки ковшей при движении описывают траектории в виде гипоциклоид. В частности , точки М режущих кромок ковшей описываюТ одну и ту же гипоциклоиду 14 практически с пр молинейными ветв ми, а центры т жести ковшей (ц.т.) - одну и ту же гипоциклоиду 15 (фиг. 2).When moving, points of the buckets describe the trajectories in the form of a hypocycloid. In particular, the points M of the cutting edges of the buckets describe the same hypocycloid 14 with almost straight lines, and the centers of the plate of the bucket (cent. T.) The same hypocycloid 15 (Fig. 2).

Резцы 3 ковшей 2, перемеща сь пр молинейно и взаимодейству с поверхностью забо , разрабатывают грунт. Отделенный от забо грунт поступает в ковши.The cutters 3 of the buckets 2, moving in a straight line and interacting with the surface of the slaughter, develop the ground. Separated from the bottom soil enters the buckets.

Уравнение гипоциклоиды в параметрической формеEquation of hypocycloid in parametric form

х е cos 0+ a cos Цx e cos 0+ a cos C

у -е sin в+ a sin , (1Jy sin sin + a sin, (1J

з s

где а - производ щий радиус (рассто ние от центра сателлита до производ щей точки) После преобразованийwhere a is the producing radius (the distance from the center of the satellite to the generating point) After transformations

1 х г( - cosz + с cos Щ1 x g (- cosz + with cos u

551551

y r(- -sinz + t )y r (- -sinz + t)

где С а/г - параметр формы гипоциклоиды .where C a / g is the form parameter of the hypocycloid.

Форма и количество ветвей гипоциклоиды завис т от соотношени радиусов R зубчатого колеса 9 и г сателлита и от отношени С а/г.The shape and number of branches of the hypocycloid depend on the ratio of the radii R of the gear wheel 9 to the satellite and on the ratio C a / g.

Если радиусы R и г относ тс как целые числа, отличающиес на единицу, например , R/r (z + 1)/z 3/2; 4/3; 5/4 и т.д., то кажда из соответствующих гипоциклоид есть замкнута плоска крива , у которой z + 1 конгруентных ветвей и столько же вер- шин (равносторонний треугольник (фиг. 3- 5), квадрат (фиг. 2, 6-8), п тиугольник (фиг. 9-11 и т.д.). В зависимости от величины отношени с а/г ветви гипоциклоиды, в общем случае, могут быть вогнутыми, выпуклыми или иметь пр молинейные участки . В частности, при (z - 1) z ветви гипоциклоиды практически совпадают с пр мыми лини ми.If the radii R and r are referred to as integers differing by one, for example, R / r (z + 1) / z 3/2; 4/3; 5/4, etc., then each of the corresponding hypocycloid has a closed flat curve, in which z + 1 congruent branches and the same number of vertices (equilateral triangle (Fig. 3-5), square (Fig. 2, 6 -8), pentagon (Fig. 9-11, etc.). Depending on the size of the ratio of a / g branch, hypocycloid, in general, can be concave, convex or have straight-line portions. (z - 1) z branches of the hypocycloid almost coincide with straight lines.

В контур гипоциклоиды 14 вписываетс свободно ориентирующа с в нем равносторонн плоска фигура 16, у которой z вершин и столько же ветвей, т. е. на одну меньше, чем у самой гипоциклоиды (линза - фиг, 3-5), треугольник - фиг. 2, 6-8), квадрат (фиг. 9-11) и т. д. Если такую фигуру жестко св зать с сателлитом, то при вращении водила ее вершины будут описывать исходную гипоциклоиду 14, а боковые стороны будут перекатыватьс по ветв м гипоциклоиды, не выход за ее контуры . Ковши 2 расположены внутри фигуры 16, вписанной в контур гипоциклоиды. При этом точки режущих кромок резцов 3 совпадают с вершинами этой фигуры, а передние стенки не выступают за ее контур. Такое расположение ковшей позвол ет исключить трение их передних стенок о разрабатываемый грунт.The contour of the hypocycloid 14 fits freely with an equilateral plane figure 16, in which there are z vertices and as many branches, i.e., one less than the hypocycloid itself (lens - FIG. 3-5), triangle — FIG. 2, 6-8), a square (Fig. 9-11), etc. If such a figure is rigidly associated with the satellite, then when the carrier rotates, its vertices will describe the initial hypocycloid 14, and the sides will roll along the branches of the hypocycloid , not going beyond its contours. Buckets 2 are located inside figure 16, inscribed in the contour of the hypocycloid. The points of the cutting edges of the incisors 3 coincide with the vertices of this figure, and the front walls do not protrude beyond its contour. Such an arrangement of buckets makes it possible to eliminate the friction of their front walls against the developed soil.

При планетарном движении ротора точ- ки ковшей, описываема траектории в виде гипоциклоид, движутс с переменными скорост ми , завис щими от угла Ц) поворота ротора (сателлита)During the planetary motion of the rotor, the points of the buckets, described by the trajectory in the form of a hypocycloid, move with variable speeds depending on the angle C) of the rotation of the rotor (satellite)

v (WczeV 1 + с2 - 2с cos(z + 1) . (3)v (WczeV 1 + c2 - 2c cos (z + 1). (3)

При этом скорости точек ковшей, в том числе и центров т жести, периодически измен ютс от минимального значени vmm (с - 1), когда точки наход тс в вершинах гипоциклоиды до максимального значени vmax (Jkze(c + 1), когда точки наход тс в середине ветви гипоциклоиды, Таким образом, при движении от вершины до середины каждой из ветвей гипоциклоиды , ковши вместе с наход щимс в них грунтом движутс с ускорением. От середины ветви до следующей вершины движениеAt the same time, the speeds of the bucket points, including the centers of gravity, periodically change from the minimum value vmm (c - 1) when the points are at the vertices of the hypocycloid to the maximum value vmax (Jkze (c + 1), when the points are in the middle of the hypocycloid branch, Thus, when moving from the top to the middle of each of the branches of the hypocycloid, the buckets together with the ground in them move with acceleration. From the middle of the branch to the next top, the movement

ковшей замедл етс , а грунт продолжает двигатьс по инерции. Однако, при движении ковшей вверх по восход щим ветв м гипоциклоиды, движение грунта за счет действи гравитационных сил также замедл етс и грунт остаетс в ковшах.the bucket slows down and the ground continues to move by inertia. However, when the buckets move upwards along the ascending branches of the hypocycloid, the movement of the soil due to the action of gravitational forces also slows down and the soil remains in the buckets.

Разгрузка ковшей 2, в зависимости от угловой скорости ротора 1, осуществл етс , когда центр т жести ковшей описывает верхнюю наклонную восход щую, горизонтальную , либо непосредственно следующую за ней нисход щую ветви гипоциклоиды. При этом грунт, после начала замедлени движени ковша, продолжа двигатьс по инерции с максимальной скоростью, выбрасываетс из ковша и падает на конвейер 13.The unloading of buckets 2, depending on the angular velocity of the rotor 1, is carried out when the center of gravity of the bucket describes the upper oblique ascending, horizontal, or directly descending branches of the hypocycloid. In this case, the soil, after the beginning of the slowing down of the movement of the bucket, while continuing to move by inertia with the maximum speed, is ejected from the bucket and falls onto the conveyor 13.

Цепное днище 4 в момент замедлени движени ковша продолжает некоторое врем двигатьс по инерции с максимальной скоростью и, воздейству на грунт, также способствует его выгрузке из ковша. Когда ковш резко измен ет траекторию движени (вершина гипоциклоиды), цепное днище встр хиваетс и очищаетс от налипшего на него грунта.The chain bottom 4 at the time of slowing down the movement of the bucket continues for some time by inertia with maximum speed and, acting on the ground, also contributes to its unloading from the bucket. When the bucket drastically changes its trajectory (the top of the hypocycloid), the chain bottom is shaken and cleaned of the ground adhering to it.

Таким образом, жестка св зь ковшового ротора с сателлитом планетарного редуктора с передаточным отношением от водила к сателлиту, равным числу ковшей - z. обеспечивает планетарное движение ротора и перемещение одноименных точек ковшей по одним и тем же траектори м - гипоциклоидам с ускорением, что позвол ет осуществить инерционную разгрузку ков шей при сравнительно простой их конструкции , реализовать различные частоты вращени и моменты на роторе при неизменной частоте вращени и мощности на приводном валу.Thus, the rigid connection between the bucket rotor and the satellite of the planetary gearbox with the gear ratio from the carrier to the satellite equal to the number of buckets is z. provides the planetary motion of the rotor and the movement of like points of buckets along the same trajectories m - hypocycloid with acceleration, which allows inertial unloading of the necks with their relatively simple design, realizing different rotational frequencies and moments on the rotor at a constant rotational speed and power on drive shaft.

Планетарное движение ковшового ротора позвол ет также реализовать разработку котлованов и карьеров с плоской поверхностью забо с различным углом наклона к горизонту.The planetary motion of the bucket rotor also allows the development of excavation pits and quarries with a flat bottom surface with a different angle of inclination to the horizon.

Взаимодействие режущих элементов ковшей с забоем осуществл етс в процессе их перемещени по пр мой линии, а не по дуге окружности, что исключает возникновение центробежных сил инерции и их действие на грунт, наход щийс в ковшах, а, следовательно, и потери энергии на трение грунта о поверхность забо .The interaction of the cutting elements of the buckets with the bottom is carried out in the process of their movement along a straight line, and not along an arc of a circle, which excludes the occurrence of centrifugal inertia forces and their action on the soil in the buckets, and, consequently, energy loss due to friction of the soil about the surface of the slap.

Claims

Claims of the invention A working equipment of a rotor excavator with inertial unloading, including a boom, a rotor mounted on it with a drive shaft, kinematically connected with a drive engine, buckets mounted on the periphery of the rotor, in order to simplify the design and reduce the energy intensity of the digging process, rotor drive shaft

the central gear wheel of which is rigidly connected with the boom, and the satellite is rigidly connected with the rotor and is installed coaxially with it, and the gear ratio is eccentric, and the kinematic-low gearbox from the carrier to the satellite of the junction is a rotor with a drive engine I -Z, where Z - the number of buckets, not equal to one - is made in the form of a planetary gear,

the central gear wheel of which is rigidly connected with the boom, and the satellite is rigidly connected with the rotor and is installed coaxially with it, and the gear ratio

/

about

one..

four

oh oh oh

/ j

i

L

Pu2 1

P /

/

6t-8l7Sil

X-.X Л - jZ h

#

X

d

&

FIG. 3

//} / V / -7 // SJ9

FIG. W

/ S / f

/ 3

f S 77 / s / s