Ковш активного действия экскаватора


 


Владельцы патента RU 2599753:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)

Изобретение относится к горной и строительной технике. Ковш активного действия экскаватора содержит корпус и силовой исполнительный орган в виде механизмов ударного действия с толкателями, рабочими зубцами и ограничителями их хода, а также с возвратными элементами. Силовой исполнительный орган ковша активного действия выполнен в виде эксцентрикового вала в подшипниковых опорах корпуса ковша, с n эксцентриковыми элементами на валу, смещенными вдоль и повернутыми вокруг оси этого вала относительно друг друга с шагом 360/n градусов по его окружности. Толкатели рабочих зубцов выполнены с одной стороны вилкообразными в контакте с эксцентриками. Их продольные оси перпендикулярны оси вращения эксцентриков. С другой стороны толкатели имеют сферические торцы, контактирующие с рабочими зубцами, которые напрямую взаимодействуют с горной породой. Внутри концов вала установлены приводные двигатели, механически соединенные с валом для передачи момента вращения и подключенные к частотно-регулируемой системе управления. Технический результат - увеличение энергоемкости и повышение производительности ковша активного действия. 1 ил.

 

Изобретение относится к области горных машин и строительства, а также к вибротехнике, а именно к регулируемым ударным и вибрационным машинам, и может быть использовано при добыче полезных ископаемых невзрывными способами, например экскаваторами (5…10 м3), драглайнами (25…100 м3) и мощными скреперами, снабженными ковшами активного действия, выемке мерзлых грунтов.

Известен ковш активного действия экскаватора (КАДЭ) с пневматическими машинами ударного действия (патент №2149952 (РФ) Экскаватор с ковшом активного действия / Маттис А.Р., Лабутин В.Н., Дмитриев В.Н. и др., опубликован 27.05.2000, бюллетень №15).

В этом КАДЭ используются известные пневматические машины ударного действия, подключенные к компрессору с давлением 0,5 МПа (5 атм), что не обеспечивает необходимой производительности экскаваторов типов ЭКГ-5В, ЭКГ-12 и др.

Известен также КАДЭ (Маттис А.Р. и др. Безвзрывные технологии открытой добычи твердых полезных ископаемых / [А.Р. Маттис и др.]: отв. ред. В.Н. Опарин; Российская академия наук, сибирское отделение, институт горного дела, институт горного дела севера; Уральское отделение, институт горного дела. - Новосибирск. Изд. СО РАН, 2007 г., с. 337, 166, 167, 220), являющийся прототипом, где в КАДЭ используются ударные пневматические машины 3 шт., работающие на давлении воздуха 0,5 МПа (5 атм), стр. 167, рис. 4.8, или гидравлические ударные машины, стр. 220, рис. 5.9, работающие при давлении до 30 МПа (300 атм). Эти КАДЭ в активных рабочих зубцах имеют силовые органы пневматических или гидравлических молотов с бойками, воздействующими в ударном режиме через толкатели, возвратные элементы и сами зубцы на горную породу.

Но даже такие высокие давления по сравнению с пневматическими приводами, работающими на давлении 0,5…1 МПа (5…10 атм), не обеспечивают необходимой производительности современных экскаваторов, когда требуется разрабатывать породы с прочностью до 100…120 МПа, разработка которых создает усилия при соударении инструмента с горной породой до 3…4 МН, стр. 85 [2], и дает при этом на лезвии зуба усилия 3500…4500 кН и более, стр. 111 [2], что в несколько раз выше показателей копания современных гидравлических экскаваторов равного класса.

То есть исходя из последних всеобъемлющих исследований и экспериментов необходимо создание исполнительных органов КАДЭ с минимальными параметрами (Wуд=5…10 кДж, частотой ударов до 20…25 Гц, предударной скоростью 10…15 м/с, временем соударения 2…3 мс), что ведет к необходимой подводимой мощности 3-машинного КАДЭ в 300-400 кВт с использованием современных отечественных маслостанций и моторов с давлением 30…40 МПа и скоростями вращения 1500…3000 об/мин.

Современное же состояние КАДЭ, несмотря на большие сложности при изготовлении, отличается крайне низкой надежностью управления и малой энергоемкостью.

Задачей (техническим результатом) изобретения является упрощение процесса изготовления и управления исполнительным органом КАДЭ при увеличении энергоемкости этого органа, что, соответственно, повышает производительность и увеличивает надежность работы КАДЭ.

Указанная задача достигается тем, что ковш активного действия экскаватора содержит, непосредственно, корпус ковша экскаватора и силовой исполнительный орган в виде механизмов ударного действия с толкателями, рабочими зубцами и ограничителями их хода, а также с возвратными элементами, сам силовой исполнительный орган выполнен в виде массивного эксцентрикового вала в подшипниковых опорах корпуса ковша, с n эксцентриковыми элементами на валу, смещенными вдоль и повернутыми вокруг оси этого вала относительно друг друга с шагом 360/n градусов по его окружности, толкатели рабочих зубцов выполнены с одной стороны вилкообразными в контакте с эксцентриками, где их продольные оси перпендикулярны оси вращения эксцентриков, а с другой стороны толкатели имеют сферические торцы, контактирующие с рабочими зубцами, которые напрямую взаимодействуют с горной породой, при этом внутри концов массивного вала установлены приводные двигатели, механически соединенные с массивным валом для передачи момента вращения, а приводные двигатели подключены к частотно-регулируемой системе управления.

На чертеже приведена конструкция предлагаемого КАДЭ, который содержит литой массивный корпус-ковш 1, в днище которого в подшипниках 2 расположен массивный вал 3 с эксцентриками, равномерно размещенными по длине вала и смещенными по окружности на 360/n градусов (на чертеже показан один эксцентрик 4). Внутри концов 5, 6 вала 3 расположены приводные двигатели КАДЭ 7, 8, закрепленные на боковых стенках 9 ковша, а валы 10,11 двигателей механически связаны с массивным валом 3 соосно вдоль его оси вращения 12. Каждый из n эксцентриков массивного вала, смещенный относительно центральной оси 12 на величину е эксцентриситета 13, связан с вилкообразным концом 16 толкателя 14 со сферическим наконечником 15, взаимодействующим с рабочим зубцом 15. Толкатель 14 сферической опорой 15 опирается в задний торец 18 рабочего зубца 19, имеющий ограничители хода 20, 21 относительно корпуса ковша, снабженного ограничительными упорами 22. Рабочий зубец 19 имеет на конце сменную ударную пику 23, упирающуюся при работе в горный массив 24. Приводные двигатели 7, 8 соединены линиями питания 25, 27 и линиями управления 26, 28 с частотно-регулируемым электроприводом (на чертеже не показано), расположенным внутри экскаватора, подключенного к промышленной электросети или имеющего свою дизель-электрическую станцию необходимой мощности.

КАДЭ работает следующим образом. При подключении к источнику питания посредством линий 25, 26, 27, 28 двигатели 7, 8 через валы 10, 11 начинают вращать массивный вал 3 вокруг его центральной оси 12. Массивный вал 3 вращается в подшипниках 2, установленных в боковых стенках 9 корпуса и днища (на чертеже не показано) ковша 1. При вращении вала 3 n эксцентриков 4 с эксцентриситетами 13, контактируя с вилкой 16 толкателя 14, перемещают сферическими наконечниками 15 рабочий зубец 19. При этом вилкообразный толкатель 14 опирается вилкой 16 на выступающую часть эксцентрика 4 и перемещается на расчетную величину хода 17, то есть на величину е эксцентриситета 13 в поперечном валу 3 направлении, обеспечивая эффект работы кривошипа. Толкатель 14 сферическим концом 15 упирается в задний торец 18 рабочего зубца 19, положение которого устанавливается упорами 22 корпуса ковша 1 при их контакте с ограничителями хода 20, 21 рабочего зубца. В переднем торце рабочего зубца 19 установлена сменная пика 23, упирающаяся при работе в горный массив 24, разрушая его.

В связи с тем что массивный вал 3 имеет значительный момент инерции, двигатели подключены к частотно-регулируемому электроприводу, обеспечивающему плавный пуск механизма КАДЭ посредством линий питания 25, 27 и линий управления 26, 28. Массивный вал 3, разогнавшись до скорости вращения 1500…3000 об/мин, может быть введен в работу КАДЭ стрелой экскаватора. До соприкосновения рабочих зубцов 19 ковша 1 с горным массивом вал 3 работает в холостом режиме. При экскавации все рабочие зубцы ковша совершают поступательное движение с частотой вращения вала 3, поочередно разрушая горную породу 24. Частота виброударов при скорости вращения вала в 1500…3000 об/мин достигает 25…50 Гц, что весьма сложно получить в пневматических и гидравлических КАДЭ.

В предлагаемом КАДЭ все толкатели 14 работают автоматически строго поочередно, обеспечивая виброударный режим работы зубцов 19 с большими частотами и большей энергией ударов при небольшом времени соударения, что увеличивает производительность экскаватора.

Так как приводной массивный вал 3 вращается практически с постоянной скоростью, питающая электростанция и приводные двигатели работают в облегченных режимах.

Конструктивная схема предложенного решения КАДЭ также отличается простотой, что снижает процесс изготовления, так как процесс изготовления массивного вала с эксцентриками многократно проще изготовления пневмо- и гидромолотов, и упрощает управление исполнительным органом КАДЭ при увеличении энергоемкости этого устройства, соответственно, повышая производительность и увеличивая надежность работы КАДЭ и экскаватора в целом по добыче полезных ископаемых с большой прочностью породы, т.е. поставленная задача в решении КАДЭ выполняется полностью.

Ковш активного действия экскаватора содержит корпус ковша экскаватора и силовой исполнительный орган в виде механизмов ударного действия с толкателями, рабочими зубцами и ограничителями их хода, а также с возвратными элементами, отличающийся тем, что силовой исполнительный орган ковша активного действия выполнен в виде массивного эксцентрикового вала в подшипниковых опорах корпуса ковша, с n эксцентриковыми элементами на валу, смещенными вдоль и повернутыми вокруг оси этого вала относительно друг друга с шагом 360/n градусов по его окружности, толкатели рабочих зубцов выполнены с одной стороны вилкообразными в контакте с эксцентриками, где их продольные оси перпендикулярны оси вращения эксцентриков, а с другой стороны толкатели имеют сферические торцы, контактирующие с рабочими зубцами, которые напрямую взаимодействуют с горной породой, при этом внутри концов массивного вала установлены приводные двигатели, механически соединенные с массивным валом для передачи момента вращения, а приводные двигатели подключены к частотно-регулируемой системе управления.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к рабочим машинам с ковшами для просеивания и дробления инертного материала. Технический результат - соединение просеивания и дробления в одном ковше, оптимизируя потребление энергии и координируя две операция точным и надежным образом.

Ковш экскаватора относится к конструкции ковша с открывающимся днищем и может быть использован на механических экскаваторах типа прямая лопата для погрузки вязких и склонных к налипанию и намерзанию горных пород.

Ковш (100) для дробления инертного материала содержит внешний корпус (1), входную секцию (10) для входа материала, подлежащего раздроблению, в корпус (1) и дробильный узел (3), расположенный в корпусе (1), для дробления материала и просеивающее устройство (2) для просеивания материала, подлежащего раздроблению, расположенное в промежуточном положении между входным отверстием (10) и дробильным узлом (3).

Изобретение относится к строительным машинам. Съемный узел прижимного элемента для строительной машины содержит: монтажный кронштейн для прикрепления узла прижимного элемента к механизму для выемки грунта машины, причем для крепления узла прижимного элемента на указанном механизме машины монтажный кронштейн удерживает в зацеплении две оси шарниров, посредством которых обеспечивается возможность поворота рабочего органа и соединительного рычага, являющегося частью рычажного механизма рабочего органа, на указанном механизме машины; прижимной элемент, шарнирно прикрепленный на монтажном кронштейне; цилиндр прижимного элемента, имеющий корпус, присоединенный к монтажному кронштейну, и шток, отходящий от переднего конца корпуса цилиндра и соединенный с прижимным элементом.

Изобретение относится к способам и устройствам измерения силы внедрения ковша фронтального погрузчика в штабель материала. Способ измерения силы внедрения ковша в штабель материала включает операцию горизонтального внедрения ковша, операцию измерения величины внедрения ковша, операцию измерения силы внедрения.

Изобретение относится к области строительства и горнодобывающей промышленности. Ковш экскаватора включает днище, козырек, гидроцилиндры поворота козырька, ролики, установленные на концах штоков гидроцилиндров и размещенные в направляющих днища, шарниры крепления козырька к днищу, выполненные в виде эксцентриков, эксцентриситет которых в исходном положении козырька направлен в сторону днища.

Изобретение относится к землеройно-транспортным машинам типа фронтальных погрузчиков. Задача изобретения - повышение производительности путем уменьшения потерь грунта в боковые валики при заполнении ковша.

Изобретение относится к просеивающему, дробильному или перемешивающему ковшу, выполненному в виде ковша экскаватора или ковшового погрузчика. Ковш содержит донную пластину, боковые стенки и рабочие барабаны.

Изобретение относится к дробильному ковшу, выполненному в виде ковша экскаватора или ковшового погрузчика. Дробильный ковш содержит донную плиту, боковые стенки (3) и рабочие вальцы (6).

Изобретение относится к способам черпания материалов и грунтов ковшом фронтального погрузчика. В предложенном способе ковш устанавливают передней стенкой под углом к опорной поверхности, выполняют операцию рыхления материала ножами и зубьями, выполняют операцию внедрения ковша в штабель напорным движением погрузчика при относительно неподвижных стреле и ковше, поворачивают ковш после внедрения.

Изобретение относится к горным машинам, а именно к карьерным экскаваторам типа «прямая лопата» с электромеханическим приводом главных механизмов. Рабочее оборудование экскаватора содержит рукоять с рейкой, ковш и стрелу в виде двух балок коробчатого сечения, состоящих из двух вертикальных стенок и двух поясов.

Изобретение относятся к карьерным экскаваторам типа «прямая лопата». Рабочее оборудование экскаватора содержит стрелу с головными блоками и седловым подшипником, рукоять, состоящую из балки и оголовка, установленную в седловом подшипнике; ковш, включающий боковые, передние, заднюю стенки и днище; блоки подвески ковша.

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению, в частности к землеройной технике. .

Изобретение относится к выемочно-погрузочным машинам, предназначенным для разработки и погрузки в транспортные средства или отвал полезных ископаемых. .

Изобретение относится к горному делу и строительству, а именно к устройствам для экскавации и перемещения грунта, и может быть использовано для выемки горных пород и мерзлых грунтов без предварительного рыхления в строительной и горнодобывающей промышленности.

Изобретение относится к строительно-дорожным машинам, в частности к карьерным полноповоротным погрузчикам и экскаваторам с погрузочным оборудованием без привода хода.

Изобретение относится к способам и устройствам для производства землеройных работ, в частности к экскавации грунта одноковшовыми мини-экскаваторами. .

Изобретение относится к горным машинам, а именно к рабочему оборудованию карьерных экскаваторов. .

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может найти применение в одноковшовых экскаваторах. .

Погрузчик // 1571146
Изобретение относится к погрузчикам. .
Наверх