RU2119995C1

RU2119995C1 - Scraper bowl

Info

Publication number: RU2119995C1
Application number: RU97110575A
Authority: RU
Inventors: А.И. Демиденко; Д.С. Снигерев
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "Экос"
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1997-06-24
Publication date: 1998-10-10

Abstract

FIELD: scraper bowls. SUBSTANCE: scraper bowl has blade thrower with concentrically located fixed and movable casings, front gate, rear movable wall and rear wheels. Bowl side walls are fixed to longitudinal beams of bowl frame. Bottom-gate rests on three transverse beams which are secured to frame longitudinal beams and overturned by two hydraulic drives hinged with their one ends to brackets located on bowl arm, and with their other ends. They are hinged to two braces overturning the bottom-gate. Installed behind bowl is rotor whose diameter is proportional to bowl volume and length corresponding to bowl width. Rotor is rotated by two hydraulic motors with coaxial driving shafts. Rotor may be moved upward and downward to fulfill role of earth cutting member, earth thrower and additional earth unloading and levelling device. Bowl loading and unloading from earth in automatic mode are fulfilled by hydraulic systems controlled by microprocessor. EFFECT: higher efficiency of earth loading due to reduced specific power taken per unit volume of handled earth. 6 dwg

Description

Изобретение относится к землеройно-транспортным машинам, а именно к скреперам с механизированной загрузкой ковша. The invention relates to earth moving vehicles, namely to scrapers with mechanized loading of a bucket.

Известен "Ковш скрепера" с загрузкой с помощью лопастного метателя, например, по описанию изобретения к авт. св. СССР N 1546569, кл. E 02 F 3/64, опубликовано в БИ N 8, 28.02.90 г. [1], который может быть принят в качестве аналога предлагаемому изобретению. The well-known "scraper bucket" with loading using a blade thrower, for example, according to the description of the invention to ed. St. USSR N 1546569, class E 02 F 3/64, published in BI N 8, 02.28.90, [1], which can be adopted as an analogue of the invention.

Данный ковш скрепера состоит из смонтированного спереди ковша лопастного метателя с концентрично расположенными направляющими, неподвижным кожухом и подвижным кожухом с козырьком, гидропривода метателя, гидролинии которого через гидрораспределитель соединены с источником гидроэнергии и гидробаком. This scraper bucket consists of a front-mounted bucket thrower with concentrically arranged guides, a fixed casing and a movable casing with a visor, a hydraulic drive of the thrower, whose hydraulic lines are connected through a hydraulic distributor to a source of hydropower and a hydraulic tank.

Вместе с тем, указанный аналог [1] по сравнению с предлагаемым ковшом скрепера обладает существенными недостатками, а именно имеет место сопротивление резанию грунта ножом, а также значительные затраты энергии на фрезерование (дробление) срезанного слоя грунта и отбрасывание его в ковш лопастным метателем, имеют место затраты мощности на преодоление сопротивления перекатыванию самого тягача и скрепера. At the same time, this analogue [1] has significant drawbacks in comparison with the proposed scraper bucket, namely, there is resistance to soil cutting with a knife, as well as significant energy costs for milling (crushing) the cut soil layer and throwing it into the bucket with a blade thrower, place the cost of power to overcome the rolling resistance of the tractor itself and the scraper.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности процесса загрузки грунта в ковш за счет снижения удельной мощности, затрачиваемой на единицу объема перерабатываемого грунта скрепером, в также увеличение объема ковша скрепера, при неизменной мощности трактора, например, К-701, агрегатированного с предлагаемым ковшом скрепера. При этом в предлагаемой конструкции ковша скрепера фрезерный барабан установлен вслед за ковшом, а режущие ножи фрезерного барабана работают "сверху-вниз", и сила сопротивления резанию при такой конструкции направлена по рабочему ходу скрепера и как бы подталкивает, увеличивает тягу трактора-тягача, тем самым повышает производительность агрегата. The aim of the invention is to increase the efficiency of the process of loading soil into the bucket by reducing the specific power spent per unit volume of processed soil by a scraper, as well as increasing the volume of the scraper bucket, with the tractor power being constant, for example, K-701, aggregated with the proposed scraper bucket. At the same time, in the proposed design of the scraper bucket, the milling drum is installed after the bucket, and the milling drum cutting knives work “from top to bottom”, and the cutting resistance with this design is directed along the scraper’s stroke and, as it were, pushes, increases the traction of the tractor tractor, thereby increases the performance of the unit.

В скреперостроении в течение последних 20 - 30-ти лет сформировались основные образцы машин и в дальнейшем проводились, в основном, работы по совершенствованию традиционных схем, не решалась главная проблема - обеспечение эффективной и быстрой загрузки ковша без помощи толкача или сложных и энергоемких загружателей непрерывного действия. В эксплуатации скреперов сложилось противоречие: с одной стороны, продолжается рост энерговооруженности, массы скреперов, объема ковша, скоростей транспортирования, с другой - невозможность полной реализации этих качеств из-за отсутствия технических возможностей и средств, которые бы обеспечили надежное заполнение ковша грунтом за минимально короткое время 50 - 60 с, как это можно сделать с помощью трактора-толкача, если не учитывать потери времени на маневрирование и стыковку скрепера с толкачом и ожидание толкача. Over the past 20 - 30 years, the main machine models have been formed in scraping industry and, basically, work was carried out to improve traditional schemes, the main problem was not solved - ensuring efficient and quick loading of the bucket without the help of a pusher or complex and energy-intensive continuous loaders . There is a contradiction in the operation of scrapers: on the one hand, the power capacity, scraper mass, bucket volume, transportation speeds continue to grow, and on the other hand, these qualities cannot be fully realized due to the lack of technical capabilities and means that would ensure reliable filling of the bucket with soil for a minimum short time time 50-60 s, as can be done with the pusher tractor, if you do not take into account the loss of time for maneuvering and docking the scraper with the pusher and waiting for the pusher.

Указанная цель в изобретении достигается тем, что вместо подрезающего ножа и лопастного метателя сзади ковша скрепера устанавливают фрезерный барабан, диаметр которого определяют расчетным путем для конкретного заданного объема ковша, а длина барабана соизмерима с шириной ковша скрепера, и приводится барабан во вращение двумя гидромоторами, установленными соосно и неподвижно с барабаном. The specified goal in the invention is achieved by the fact that instead of a cutting knife and a blade thrower, a milling drum is installed at the back of the scraper bucket, the diameter of which is determined by calculation for a specific given bucket volume, and the drum length is comparable with the width of the scraper bucket, and the drum is driven by two hydraulic motors installed coaxially and motionlessly with a drum.

Сущность изобретения заключается в следующем. The invention consists in the following.

К тягачу, например к трактору К-701, закреплен хобот, а к хоботу приварена замкнутая сварная рама, являющаяся основанием ковша скрепера. Рама ковша скрепера вдоль продольной оси имеет прямоугольный проем (фиг. 1). A trunk is attached to the tractor, for example, to the K-701 tractor, and a closed welded frame is welded to the trunk, which is the base of the scraper bucket. The frame of the scraper bucket along the longitudinal axis has a rectangular opening (Fig. 1).

На две боковые продольные направляющие ковша скрепера неподвижно и жестко установлены две стенки ковша скрепера. Днище-заслонка ковша составляет единое целое с неподвижной заслонкой и при помощи двух гидроприводов поднимается в вертикальное положение при выгрузке грунта. Two walls of the scraper bucket are fixedly and rigidly mounted on two lateral longitudinal guides of the scraper bucket. The bottom flap of the bucket is integral with the fixed flap and with the help of two hydraulic actuators rises to a vertical position when unloading the soil.

Вслед за ковшом скрепера в прямоугольный проем замкнутой рамы установлен фрезерный барабан соосно на двух гидромоторах, неподвижно укрепленных на двух кронштейнах, которые, в свою очередь, одними концами шарнирно установлены на двух наружных стойках, приваренных к стенкам ковша скрепера, другими концами эти кронштейны шарнирно скреплены с коромыслом, которое при помощи гидропривода, укрепленного шарнирно на раме ковша скрепера, передвигается вверх-вниз на определенную величину, равную заданной глубине срезаемого грунта. Following the scraper bucket, a milling drum is mounted coaxially on two hydromotors fixedly mounted on two brackets, which, in turn, are pivotally mounted on two outer posts welded to the walls of the scraper, and the other brackets are pivotally mounted at the other ends of the scraper bucket with a rocker arm, which with the help of a hydraulic actuator, hinged pivotally on the frame of the scraper bucket, moves up and down by a certain amount equal to a given depth of cut soil.

Фрезерный барабан неподвижно укреплен на валах гидромоторов и, вращаясь, срезает грунт "сверху-вниз" и забрасывает его в ковш скрепера при помощи неподвижного и подвижного кожухов барабана. The milling drum is fixedly mounted on the shafts of the hydraulic motors and, rotating, cuts the soil "top-down" and throws it into the scraper bucket using the fixed and movable drum casings.

Неподвижный и подвижный кожухи фрезерного барабана обеспечивают эффективную погрузку срезанного грунта в ковш, в том числе подвижный кожух с козырьком позволяет направлять грунт до самой дальней точки в ковш относительно фрезерного барабана. The fixed and movable casings of the milling drum provide efficient loading of the cut soil into the bucket, including a movable casing with a visor allows you to direct the soil to the farthest point in the bucket relative to the milling drum.

При выгрузке грунта из ковша фрезерный барабан продолжает вращение и способствует более равномерному разбрасыванию выгружаемого грунта. When unloading soil from the bucket, the milling drum continues to rotate and contributes to a more even spread of the unloaded soil.

На фиг. 1 изображен предлагаемый ковш скрепера в агрегате с тягачом, вид сбоку и вид в плане с частичными разрезами, на фиг. 2 изображен фрезерный барабан и его крепление к ковшу скрепера в продольном разрезе по Б-Б фиг. 1, на фиг. 3 изображен фрезерный барабан в поперечном разрезе по В-В фиг. 2, на фиг. 4 изображена схема расположения режущих кромок на цилиндрической поверхности фрезерногго барабана (развертка-I вариант), при котором режущие ножи расположены как бы в два ряда со смещением друг к другу под углом α/2, что должно обеспечить более равномерную нагрузку на режущие ножи при фрезеровании грунта, на фиг. 5 изображена схема расположения режущих кромок ножей на цилиндрической поверхности фрезерного барабана (развертка - II вариант), при котором все четыре ножа расположены на одной линии по ширине барабана, на фиг. 6 изображена схема к расчету параметров ковша скрепера. In FIG. 1 shows the proposed scraper bucket in an aggregate with a tractor, a side view and a plan view with partial cuts, in FIG. 2 shows a milling drum and its attachment to the scraper bucket in longitudinal section along BB in FIG. 1, in FIG. 3 shows a milling drum in cross section along BB of FIG. 2, in FIG. 4 shows a diagram of the location of the cutting edges on the cylindrical surface of the milling drum (reamer-I variant), in which the cutting knives are arranged in two rows with offset to each other at an angle α / 2, which should provide a more uniform load on the cutting knives when milling soil, in FIG. 5 shows a diagram of the location of the cutting edges of the knives on the cylindrical surface of the milling drum (reamer - II variant), in which all four knives are located on the same line along the width of the drum, in FIG. 6 shows a diagram for calculating the parameters of the scraper bucket.

Предлагаемый ковш скрепера состоит из следующих агрегатов, узлов и деталей. The proposed scraper bucket consists of the following units, components and parts.

К тягачу 1, например трактору К-701, закреплен хобот 2, который составляет единое целое с сварной замкнутой рамой 3, имеющей вдоль своей продольной оси прямоугольный проем. Рама ковша скрепера сзади опирается на задние колеса 4 (фиг. 1). A trunk 2 is fixed to the tractor 1, for example, the K-701 tractor, which is integral with the welded closed frame 3, which has a rectangular opening along its longitudinal axis. The rear scraper bucket frame is supported by the rear wheels 4 (Fig. 1).

На две боковые продольные направляющие балки рамы ковша скрепера неподвижно и жестко установлены две вертикальные стенки 5. Для повышения жесткости и прочности стенок 5 к ним с наружной стороны приварены стойки 6 из швеллера, - по две с каждой стороны. Two vertical walls 5 are fixedly and rigidly mounted on two lateral longitudinal guide beams of the scraper bucket frame. To increase the rigidity and strength of the walls 5, posts 6 from the channel are welded to them from the outside, two on each side.

Передняя стенка ковша скрепера образована стенкой рамы 3. Между двумя стенками 5 установлено днище-заслонка 7, состоящее из двух растяжек-опрокидывателей 8, неподвижно связанных одними концами собственно с днищем-заслонкой, а другими концами шарнирно закрепленных на осях по наружной стороне на боковых стенках 5 ковша скрепера. Вся эта конструкция днища-заслонки 7 составляет единое целое сварное соединение и шарнирно подвешена на двух осях 9, неподвижно установленных в стенках 5, упрочненных стойками 6. The front wall of the scraper bucket is formed by the wall of the frame 3. Between the two walls 5 there is a bottom-shutter 7, consisting of two stretch-tippers 8, fixedly connected at one end with the bottom-shutter, and the other ends pivotally mounted on the axes on the outside on the side walls 5 scraper bucket. This whole design of the bottom-flap 7 is a single welded joint and hinged on two axles 9, motionlessly mounted in the walls 5, hardened by uprights 6.

Днище-заслонка 7 опирается также на три поперечные балки 10 из швеллера, неподвижно приваренные к продольным балкам рамы ковша скрепера. Днище-заслонка 7 удерживается в рабочем положении двумя гидроприводами 11, шарнирно укрепленными на кронштейнах 12, неподвижно укрепленных на хоботе 2, а другими концами гидроприводы 11 шарнирно скреплены с кронштейнами растяжек-опрокидывателей 8. The bottom flap 7 is also supported by three cross beams 10 of the channel, motionlessly welded to the longitudinal beams of the frame of the scraper bucket. The bottom of the flap 7 is held in position by two hydraulic actuators 11 pivotally mounted on brackets 12 fixedly mounted on the trunk 2, and the other ends of the hydraulic actuators 11 are pivotally attached to the brackets of stretch-tipping rollers 8.

К двум стенкам 5 ковша скрепера с наружных сторон на двух неподвижных осях 13 шарнирно установлены два кронштейна 14, которые другими своими концами шарнирно установлены на осях 15 (фиг. 2) коромысла 16. А коромысло 16 при помощи вильчатого кронштейна 17, неподвижно укрепленного на коромысле, шарнирно скреплено с гидроприводом 18, который вторым концом шарнирно скреплен с вильчатым кронштейном 19, неподвижно укрепленным на раме 3 ковша скрепера. Two brackets 14 are pivotally mounted to the two walls 5 of the scraper bucket from the outer sides on two fixed axles 13, which are pivotally mounted with their other ends on the axles 15 (Fig. 2) of the rocker arm 16. And the beam 16 using a fork bracket 17, fixedly mounted on the beam , articulated with a hydraulic actuator 18, which is articulated at the second end with a forked bracket 19, fixedly mounted on the frame 3 of the scraper bucket.

К двум кронштейнам 14 неподвижно прикреплены два гидромотора 20, которые при помощи двух переходных втулок 21 и регулировочных шайб 22 соосно скреплены с фрезерным барабаном 23. При помощи шлицевого соединения валов гидромоторов 20 с фрезерным барабаном 23 передается крутящий момент на барабан. Two hydromotors 20 are fixedly attached to the two brackets 14, which, with the help of two adapter sleeves 21 and adjusting washers 22, are coaxially attached to the milling drum 23. Using the spline connection of the shafts of the hydraulic motors 20 with the milling drum 23, torque is transmitted to the drum.

Фрезерный барабан 23 представляет собой толстостенную трубу 23a диаметром D₂ (фиг. 1, 2 и 3), определенной длины "K" (фиг. 2), равной расчетной ширине полосы срезаемого грунта; на наружной поверхности трубы 23а приварены кронштейны 23б, на которых укреплены болтами режущие ножи-пластины 24 (фиг. 3). Количество зубьев фрезерного барабана (рядов кронштейнов 23б) по расчету может быть от 11 до 21. Кронштейны 23б могут быть установлены со смещением относительно друг друга на угол α/2 (фиг. 4) или на одной линии по ширине барабана (фиг. 5), при этом их количество может быть равным, например, четырем и более.The milling drum 23 is a thick-walled pipe 23a with a diameter of D ₂ (FIGS. 1, 2 and 3), of a certain length "K" (Fig. 2), equal to the estimated width of the strip of cut soil; on the outer surface of the pipe 23a, brackets 23b are welded onto which the cutting knives-plates 24 are bolted (Fig. 3). The number of teeth of the milling drum (rows of brackets 23b) according to the calculation can be from 11 to 21. The brackets 23b can be installed offset from each other by an angle α / 2 (Fig. 4) or in one line along the width of the drum (Fig. 5) , while their number may be equal to, for example, four or more.

Угол α соответствует углу между двумя соседними рядами кронштейнов 23б по наружной окружности фрезерного барабана. The angle α corresponds to the angle between two adjacent rows of brackets 23b along the outer circumference of the milling drum.

К двум кронштейнам 14 прикреплен неподвижный кожух 25, а с ним взаимодействует подвижный кожух 26 при помощи механизма 27 перемещения подвижного кожуха 26 (фиг. 1 и 2). A fixed casing 25 is attached to the two brackets 14, and the movable casing 26 interacts with it using the mechanism 27 for moving the movable casing 26 (Figs. 1 and 2).

Предлагаемый ковш скрепера работает следующим образом. The proposed scraper bucket works as follows.

Тракторист-скреперист подгоняет скрепер к обрабатываемому участку, включает вращение фрезерного барабана 23 при помощи двух гидромоторов 20, затем при помощи гидропривода 18 опускает вниз вращающийся барабан на заданную величину, обеспечивающую определенную толщину срезаемого грунта, и включает продольное движение скрепера вперед (фиг. 1). The tractor-scraper driver adjusts the scraper to the area to be processed, turns on the milling drum 23 using two hydraulic motors 20, then, using the hydraulic drive 18, lowers the rotating drum down by a predetermined value, which ensures a certain thickness of the cut soil, and includes the longitudinal movement of the scraper forward (Fig. 1) .

При этом вращение ножей барабана задано и рассчитано "сверху-вниз", что предопределяет всю конструкцию ковша скрепера. In this case, the rotation of the drum knives is set and calculated "top-down", which determines the entire design of the scraper bucket.

По мере движения вперед скрепера срезаемый грунт при помощи неподвижного кожуха 25 и подвижного кожуха 26 фрезерного барабана 23 с определенной скоростью загружается в ковш скрепера, при этом козырек подвижного кожуха 26 и угол β поворота самого подвижного кожуха до 45 ^o могут обеспечить траекторию полета загружаемого грунта до самой дальней точки внутри ковша относительно фрезерного барабана (фиг. 6), что в конечном итоге обеспечивает полную и эффективную загрузку ковша грунтом.As the scraper moves forward, the cut soil with the help of the stationary casing 25 and the movable casing 26 of the milling drum 23 is loaded at a certain speed into the scraper bucket, while the visor of the movable casing 26 and the rotation angle β of the movable casing itself up to 45 ^o can provide a flight path of the loaded soil up to the farthest point inside the bucket relative to the milling drum (Fig. 6), which ultimately ensures a full and efficient loading of the bucket with soil.

Такого же эффекта можно достичь при увеличении числа оборотов фрезерного барабана при неизменной продольной скорости скрепера в конце цикла заполнения ковша. The same effect can be achieved by increasing the speed of the milling drum with a constant longitudinal speed of the scraper at the end of the bucket filling cycle.

После полной загрузки ковша тракторист-скреперист при помощи гидропривода 18 поднимает фрезерный барабан 23 на определенную высоту над срезаемым грунтом, выключает вращение барабана и транспортирует скрепер на место выгрузки грунта. After the bucket is fully loaded, the tractor-scraper using the hydraulic drive 18 raises the milling drum 23 to a certain height above the cut soil, turns off the rotation of the drum and transports the scraper to the place of unloading the soil.

Для выгрузки грунта из ковша скрепера тракторист-скреперист, двигаясь вперед на медленной продольной скорости,включает вращение барабана 23, затем включает гидроприводы 11 и поднимает днище-заслонку 7 вокруг двух осей кронштейнов 12 в вертикальное положение (примерно до 75^o относительно горизонтальной поверхности), постепенно высыпая и разравнивая его вращающимся барабаном 23, при этом скорость вращения барабана должна быть значительно меньше, чем при загрузке ковша скрепера.To unload the soil from the scraper bucket, the tractor-scraper, moving forward at a slow longitudinal speed, turns on the drum 23, then turns on the hydraulic actuators 11 and raises the bottom-damper 7 around the two axes of the brackets 12 to a vertical position (up to about 75 ^o relative to the horizontal surface), gradually pouring out and leveling it with the rotating drum 23, while the rotation speed of the drum should be much less than when loading the scraper bucket.

Весь цикл работы скрепера и его агрегатов, начиная от загрузки, наполнения ковша и его разгрузки, можно и даже желательно производить по командам микропроцессора, расположенного, например, на приборном пульте управления тракториста-скрепериста. The entire cycle of operation of the scraper and its units, starting from loading, filling the bucket and unloading it, can and even is preferably done according to the instructions of the microprocessor located, for example, on the control panel of the tractor-scraper driver.

Расчеты, произведенные для предлагаемого ковша скрепера, показывают, что скрепер, агрегатированный с трактором К-701, при диаметре фрезерного барабана 2000 мм, его ширине 2600 мм и числе оборотов 1 об/с, при скорости движения скрепера, равной 1 м/ с, и при толщине слоя срезаемого грунта, равной 6,5 см за 62 с, заполнит ковш свыше 16 м³ грунта, что в два с лишним раза превышает объем ковшей скреперов, выпускаемых в настоящее время.The calculations made for the proposed scraper bucket show that the scraper aggregated with the K-701 tractor, with a milling drum diameter of 2000 mm, its width of 2600 mm and a speed of 1 r / s, with a scraper speed of 1 m / s, and with a thickness of the layer of cut soil equal to 6.5 cm in 62 s, it will fill the bucket with more than 16 m ^{3 of} soil, which is more than two times the volume of the scraper buckets currently produced.

При этом расчеты также подтверждают, что мощности трактора К-701 вполне достаточно для обеспечения высокопроизводительной работы скрепера с предлагаемым ковшом. At the same time, the calculations also confirm that the power of the K-701 tractor is quite sufficient to ensure high-performance work of the scraper with the proposed bucket.

Тем более при работе ножей фрезерного барабана "сверху-вниз" горизонтальная составляющая R_x силы сопротивления резанию R_n направлена вперед по ходу рабочего движения скрепера и как бы "подталкивает" скрепер и увеличивает тягу тракторного тягача.Moreover, when the knives of the milling drum are “top-down”, the horizontal component R _x of the cutting resistance R _{n is} directed forward along the working movement of the scraper and, as it were, “pushes” the scraper and increases the traction of the tractor tractor.

Известно, что при обработке почвы на рабочий орган действует сила резания. Эта сила является результатом упругих, пластических и других деформаций почвы, трения почвы о поверхность рабочего органа, о необработанную почву на дуге резания и т.д. It is known that when treating the soil, the cutting force acts on the working body. This force is the result of elastic, plastic and other deformations of the soil, friction of the soil on the surface of the working body, on untreated soil on the cutting arc, etc.

Величина и направление силы резания зависят от способа фрезерования, формы рабочего органа, особенностей его движения, свойств почвы и режима фрезерования. Условно принято, что сила резания равна окружной силе P_окр, которая создается крутящим моментом на валу фрезерного барабана.The magnitude and direction of the cutting force depends on the milling method, the shape of the working body, the features of its movement, soil properties and the milling mode. It is conventionally accepted that the cutting force is equal to the circumferential force P _okr , which is created by the torque on the shaft of the milling drum.

Под действием силы резания со стороны почвы на рабочем органе возникает сила сопротивления R_n, равная силе резания и направленная в противоположную сторону (см. рис. 60, с. 165 в кн.: "Ротационные почвообрабатывающие машины", конструкция, расчет и проектирование. Автор Яцук Е.П. и др., М., Машиностроение, 1971 ).Under the action of the cutting force from the soil on the working body, a resistance force R _n arises, equal to the cutting force and directed in the opposite direction (see Fig. 60, p. 165 in the book: "Rotary tillage machines", design, calculation and design. Author Yatsuk E.P. et al., M., Mechanical Engineering, 1971).

Сила сопротивления почвы может быть представлена составляющими R_x и R_y, величины и направления которых изменяются с изменением R_н и зависят от угла β_н наклона ее к горизонту.The strength of the soil resistance can be represented by the components R _x and R _y , the values and directions of which vary with R _n and depend on the angle β _{n of} its inclination to the horizon.

За время одного оборота ножа сила сопротивления почвы изменяется от R_н max до 0.During one revolution of the knife, the soil resistance force varies from R _n max to 0.

Ниже приводится схема распределения сил сопротивления резанию для фрезерного барабана предлагаемого ковша скрепера при работе режущего ножа "сверху-вниз" (см. после формулы изобретения). The following is a diagram of the distribution of resistance to cutting forces for the milling drum of the proposed scraper bucket during operation of the cutting knife "top-down" (see after the claims).

Ниже приводится расчет мощности при работе фрезерного барабана ковша скрепера. The following is a calculation of the power during operation of the milling drum of the scraper bucket.

Мощность N, необходимая для обеспечения работы предлагаемого скрепера, складывается из мощности фрезерования N_ф, сообщаемой фрезерному барабану через вал отбора мощности, и тяговой мощности N_т, затрачиваемой на преодоление сопротивления перекатыванию тягача и скрепера - N_пер и сопротивления R_x ножей фрезерного барабана - N_под.The power N required to ensure the operation of the proposed scraper is the sum of the milling power N _f communicated to the milling drum through the power take-off shaft and the traction power N _t spent on overcoming the rolling resistance of the tractor and the scraper - N _lane and the resistance R _{x of the} milling drum knives - N _under .

В свою очередь, мощность фрезерования N_ф является суммой: мощности N_р, затрачиваемой на резание почвы, мощности N_от - на сообщение почве (грунту) кинетической энергии и мощности N_тр - на преодоление сил трения в механизмах привода.In turn, the milling power N _f is the sum of: the power N _p spent on cutting the soil, the power N _from - to communicate the kinetic energy to the soil (ground), and the power N _tr - to overcome the friction forces in the drive mechanisms.

Поэтому общая мощность составляет
N = N_р + N_от + N_тр + N_пер ± N_под.Therefore, the total power is
N = N _p + N _from + N _tr + N _per ± N _under .

Знак минус берется для фрезерования "сверху-вниз", т.е. когда фрезерный барабан расположен сзади ковша, как в предлагаемой конструкции. The minus sign is taken for milling "top-down", i.e. when the milling drum is located behind the bucket, as in the proposed design.

При этом горизонтальная составляющая сопротивления резанию -R_x не мешает движению (перекатыванию) скрепера, а наоборот, помогает (см. кн. "Ротационные почвообрабатывающие машины", конструкция, расчет и проектирование. Автор Яцук Е.П. и др., М., Машиностроение, 1971 , с. 184).At the same time, the horizontal component of the cutting resistance -R _x does not interfere with the movement (rolling) of the scraper, but rather helps (see the book "Rotary Tillage Machines", construction, calculation and design. Author Yatsuk EP et al., M. , Engineering, 1971, p. 184).

Определяем затраты мощности при следующих расчетных условиях: K_уд = 130000 Па - удельное сопротивление грунта резанию, h = 0,065 м - глубина фрезерования, K_от = 1 - коэффициент, зависящий от форм рабочих органов, B = 2,6 м - ширина захвата фрезерного барабана, γ_п= 1950 кг/м - плотность грунта, g = 9,81 м/с² - ускорение свободного падения, М_к = 0,06 - коэффициент сопротивления перекатыванию, η = 0,85 - КПД, n = 1 об/с - частота вращения фрезерного барабана, G = 52000H - вес скрепера вместе с тягачом, V_пос = 1 м/с - скорость движения скрепера, R = 1 м - радиус фрезерного барабана, β_н = 7^o - угол наклона равнодействующей сил сопротивления.We determine the power consumption under the following design conditions: K _beats = 130,000 Pa - soil resistivity to cutting, h = 0,065 m - milling depth, K _from = 1 - coefficient depending on the shapes of the working bodies, B = 2,6 m - milling width drum, γ _p = 1950 kg / m - soil density, g = 9.81 m / s ² - gravity acceleration, M _k = 0.06 - rolling resistance coefficient, η = 0.85 - efficiency, n = 1 rev / c - the milling roller speed, G = 52000H - weight scraper with a tractor, V _pos = 1 m / sec - the speed of movement of the scraper, R = 1 m - radius of the milling drum, β _n = 7 ^o - goal of inclination of the resultant forces of resistance.

Мощность, затрачиваемая на резание грунта
N_р = K_уд • B • h • V_пос = 130000 • 2,6 • 0,065 • 1 = 21970 Вт.Ground power
N _p = K _beats • B • h • V _pos = 130,000 • 2.6 • 0.065 • 1 = 21970 W.

Мощность на отбрасывание

Мощность на трение в передачах
N_тр= (N_р+N_от)•(1-η)= (21970+7943)•(1-0,85)=4487 вт.Knockback power

Gear friction power
N _Tr = (N _p + N _from ) • (1-η) = (21970 + 7943) • (1-0.85) = 4487 W.

Мощность на перекатывание скрепера и тягача

Мощность на подталкивание скрепера и тягача

Общая мощность
N = N_р + N_от + N_тр + N_пер - N_под = 21970 + 7943 + 4487 + 31000 - 21806 = 43594 Вт.Power to roll scraper and tractor

Power to push the scraper and tractor

general power
N = N _p + N _from + N _tr + N _lane - N _under = 21970 + 7943 + 4487 + 31000 - 21806 = 43594 W.

Из расчета видно, что мощность на подталкивание компенсировала значительную часть (свыше 70%) затрат мощности на перекатывание скрепера и тягача, что подтверждает преимущество конструкции предлагаемого ковша скрепера, работающего режущими ножами фрезерного барабана "сверху-вниз". It can be seen from the calculation that the pushing power compensated a significant part (over 70%) of the power consumption for rolling the scraper and tractor, which confirms the advantage of the design of the proposed scraper bucket working with cutting knives of the milling drum "top-down".

Определение параметров ковша скрепера (см. фиг. 6). Determination of the parameters of the scraper bucket (see Fig. 6).

Для расчета длины ковша скрепера введем систему координат ОХУ, тогда движение грунта вдоль оси ОХ определяем по уравнению 1
X = v_рез • t,
где t - время движения грунта в полете.To calculate the length of the scraper bucket, we introduce the coordinate system of OXU, then the movement of soil along the OX axis is determined by equation 1
X = v _rez • t,
where t is the flight time of the soil.

Движение грунта вдоль оси ОУ определяем по уравнению

y = 2R-δ
тогда можно выразить

и, подставив полученное t в формулу (1), получим длину ковша L_кп
L_кп = v_рез • t • R.The movement of soil along the axis of the OS is determined by the equation

y = 2R-δ
then can be expressed

and, substituting the obtained t in the formula (1), we obtain the bucket length L _kn
L _kn = v _rez • t • R.

Таким образом, исходя из этого можно наполнить грунтом только зону "A" ковша. Для заполнения зоны "B" ковша грунт необходимо направить под некоторым углом к горизонту, например на 25-30^o, для чего поворотом подвижного кожуха с козырьком на определенный угол часть грунта будет отбрасываться и в зону "B", т.е. ковш скрепера будет полностью заполнен грунтом.Thus, on this basis, only the “A” area of the bucket can be filled with soil. To fill zone “B” of the bucket, the soil must be directed at a certain angle to the horizon, for example, 25-30 ^o , for which by turning the movable casing with a visor at a certain angle, part of the soil will be discarded into zone “B”, i.e. The scraper bucket will be completely filled with soil.

Предлагаемый ковш скрепера по сравнению с аналогом, а также серийно выпускаемыми ковшами обладает следующими преимуществами: при одинаковой мощности базового тягача предлагаемый скрепер может набрать в ковш в два раза больше грунта, при этом время наполнения ковша даже несколько сократится; появляется возможность загрузки в предлагаемый ковш песка и снега, что в обычный ковш скрепера невозможно погрузить; появляется возможность разработки мерзлого грунта; появляется возможность увеличения мощности базовой машины, так как производительная работа скрепера не будет напрямую зависеть от сцепного веса машины, что безусловно повысит производительность нового скрепера; работа режущих ножей фрезерного барабана "сверху-вниз" создает эффект подталкивания скрепера, что компенсирует до 70% затрат мощности, затрачиваемой на перекатывание скрепера и тягача, а при попадании под нож камней не ведет к поломке отдельных узлов и агрегатов, и фрезерный барабан поднимет весь скрепер, и препятствие будет преодолено. The proposed scraper bucket in comparison with the analogue and also commercially available buckets has the following advantages: with the same power of the base tractor, the proposed scraper can collect twice as much soil into the bucket, while the bucket filling time will even be slightly reduced; it becomes possible to load sand and snow into the proposed bucket, which cannot be loaded into an ordinary scraper bucket; there is the possibility of developing frozen soil; it becomes possible to increase the power of the base machine, since the productive work of the scraper will not directly depend on the grip weight of the machine, which will certainly increase the productivity of the new scraper; the operation of the cutting knives of the milling drum "top-down" creates the effect of pushing the scraper, which compensates up to 70% of the cost of power spent on rolling the scraper and tractor, and if stones fall under the knife does not lead to breakage of individual nodes and assemblies, and the milling drum will lift the whole scraper, and the obstacle will be overcome.

Анализ доступной информации, выявленной патентно-информационными исследованиями, а также тот факт, что эта задача до сих пор не была решена, позволяет судить о соответствии предлагаемого технического решения необходимому для изобретения уровню техники. The analysis of the available information revealed by patent information research, as well as the fact that this problem has not yet been solved, allows us to judge the compliance of the proposed technical solution with the prior art necessary for the invention.

Новизна решения подтверждается тем, что в России предлагаемое устройство разработано впервые и на сегодняшний день не имеет близких аналогов. The novelty of the solution is confirmed by the fact that in Russia the proposed device was developed for the first time and today has no close analogues.

Литература:
"Ковш скрепера", описание изобретения к авт.св. СССР N 1546569, кл. E 02 F 3/64, опубликовано в БИ N 8, 28.02.90 .Literature:
"Scraper bucket", a description of the invention to ed. USSR N 1546569, class E 02 F 3/64, published in BI N 8, 02.28.90.

Claims

A scraper bucket, including a mounted blade thrower with a concentric fixed casing and a movable casing with a visor, a front flap and a rear movable wall and rear wheels, characterized in that it contains side walls of the scraper bucket fixedly mounted on the longitudinal beams of the scraper bucket frame, the bottom a damper resting on three transverse beams fixedly attached to the longitudinal beams of the scraper bucket frame and tilted by two hydraulic actuators, hinged at one end on brackets fixedly mounted on the trunk of the scraper bucket, and at the other ends pivotally fastened with two stretch-tippers of the bottom-flap, one ends of which are pivotally mounted on the outside on the side walls of the scraper bucket, and the other ends are fixedly fastened to the bottom-flap installed following the bucket with a milling drum having a design diameter proportional to the volume of the bucket and a length commensurate with the width of the bucket, for example 0.9 - 0.95 of the width of the bucket, driven, for example, by two hydraulic motors, a mounted by its drive shafts coaxially and fixed motionless with the milling drum by means of two brackets, one ends of which are pivotally fastened on the outside with the side walls of the scraper bucket, and the other ends are pivotally attached to the rocker arm, which is hydraulically mounted pivotally on the frame of the scraper bucket in front of up and down a certain amount equal to a given depth of the removed soil, and at the same time acts as a cutting element, a soil thrower and additional load razravnivatelya customer's network-ground soil during unloading of the scraper bucket, the processes in the soil loading and unloading of the bucket in the bucket hydraulic system performs automated scraper controlled by a predetermined program by a microprocessor, disposed on the remote control of tractor skreperista.