RU2846609C1

RU2846609C1 - Working equipment of a quarry hydraulic excavator

Info

Publication number: RU2846609C1
Application number: RU2024139089A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Нилов; Владимир Алексеевич Жулай; Виталий Леонидович Тюнин
Filing date: 2024-12-24
Publication date: 2025-09-10

Abstract

FIELD: construction and road machines.

SUBSTANCE: invention relates to construction and road machines, in particular to excavators, excavating soil above parking level. Working equipment of front shovel of hydraulic excavator includes boom connected to hydraulic cylinders on rotary platform, handle with bucket with bottom, which is fixed on boom and controlled by handle hydraulic cylinders. Boom is pivotally mounted on a beam, to which the handle hydraulic cylinders are pivotally connected, and the beam itself is connected to the boom hydraulic cylinder, passing through the opening in the beam and pivotally mounted to the boom. Handle is rigidly connected to the bucket, to which the bottom is hinged, made with the opening mechanism. Bucket bottom opening mechanism is made according to the rope excavator scheme.

EFFECT: increased force impact on working face due to use of lever system of working equipment and improved cleaning of bucket from soil sticking.

2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к строительным и дорожным машинам, в частности к экскаваторам, разрабатывающим грунт выше уровня стоянки.The invention relates to construction and road machinery, in particular to excavators that develop soil above the parking level.

Широко известны канатные экскаваторы с оборудование прямая лопата строительного класса и экскаваторы карьерные (Машины для земляных работ. Под общей редакцией Ветрова Ю.А. Издательское объединение «Вища школа», 1976, 368 с. (рис. 90, с. 126, рис. 81, с. 114)), как правило, имеющие ковши со свободно падающим днищем, шарнирно закрепленным к ковшу и запирающим его щеколдой, снабженной механическим приводом. Такая конструкция ковша обеспечивает его эффективную очистку даже на липких грунтах за счет динамических ударов закрытого ковша о забой и без остановки (простоев) экскаватора. Однако канатные экскаваторы в настоящее время активно вытесняются гидравлическими экскаваторами в силу того, что канатный привод не обеспечивает достаточно больших усилий на режущей кромке ковша, значительно нагружает стрелу и не имеет механизма поворота ковша. Последний недостаток существенно затрудняет разработку забоя.Widely known are rope excavators with the equipment of a straight shovel of the construction class and quarry excavators (Machines for earthworks. Under the general editorship of Vetrov Yu.A. Publishing association "Vishcha shkola", 1976, 368 p. (Fig. 90, p. 126, Fig. 81, p. 114)), as a rule, having buckets with a free-falling bottom, hingedly attached to the bucket and locking it with a latch equipped with a mechanical drive. Such a bucket design ensures its effective cleaning even on sticky soils due to the dynamic impacts of the closed bucket on the face and without stopping (downtime) the excavator. However, rope excavators are currently being actively replaced by hydraulic excavators due to the fact that the rope drive does not provide sufficiently large forces on the cutting edge of the bucket, significantly loads the boom and does not have a bucket rotation mechanism. The latter drawback significantly complicates the development of the face.

У гидравлических экскаваторов разгрузка ковша осуществляется за счет его опрокидывания (свободная разгрузка) (Изаксон А.А., Донской В.М., Филатов А.И. Справочник молодого машиниста экскаватора. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1985, - 23 с. (рис. на с. 66,67)). Гидравлический экскаватор, включающий стрелу и рукоять, с гидроцилиндрами привода, а также ковш с механизмом его поворота, обеспечивает высокое силовое воздействие на забой, меньшее нагружение стрелы и увеличение производительности.In hydraulic excavators, the bucket is unloaded by tipping it over (free unloading) (Izakson A.A., Donskoy V.M., Filatov A.I. Handbook of a young excavator driver. - 2nd ed., revised and enlarged. - M.: Higher school, 1985, - 23 p. (Fig. on pp. 66, 67)). A hydraulic excavator, including a boom and a handle, with hydraulic drive cylinders, as well as a bucket with a mechanism for its rotation, ensures a high force impact on the face, less loading of the boom and increased productivity.

Недостатком такой конструкции является то, что она не обеспечивает полную разгрузку ковша, особенно на влажных грунтах, что приводит к снижению эксплуатационной производительности как за счет фактического уменьшения объема ковша, так и за счет простоев экскаватора для очистки ковша от налипшего грунта.The disadvantage of this design is that it does not provide complete unloading of the bucket, especially on wet soils, which leads to a decrease in operating productivity both due to the actual reduction in the volume of the bucket and due to the downtime of the excavator to clean the bucket from adhering soil.

Известны гидравлические строительные экскаваторы (например, ЭО-5122) с оборудованием прямая лопата (Машины для земляных работ: Учебник для студентов вузов по специальности «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» / Д.П. Волков, В.Я. Крикун, П.Е. Тотолин и др.; под общ. ред. Д.П. Волков - М.: Машиностроение, 1992, - 448 с. (рис. 9.24, с. 172 и рис. 11.13, с. 216)), у которых поворот ковша осуществляется на угол до 100° за счет установки шестизвенного механизма поворота ковша, а сама разгрузка ковша также является свободной.There are hydraulic construction excavators (for example, EO-5122) with a straight shovel equipment (Machines for earthworks: Textbook for students of higher educational institutions in the specialty "Lifting and transport, construction, road machines and equipment" / D.P. Volkov, V.Ya. Krikun, P.E. Totolin et al.; under the general editorship of D.P. Volkov - M .: Mashinostroenie, 1992, - 448 p. (Fig. 9.24, p. 172 and Fig. 11.13, p. 216)), in which the bucket rotation is carried out at an angle of up to 100 ° due to the installation of a six-link bucket rotation mechanism, and the bucket unloading itself is also free.

Недостатком является то, что такое рабочее оборудование обеспечивает необходимый угол поворота ковша для эффективного заполнения за одно черпание, но не обеспечивает его полную разгрузку, особенно на влажных грунтах, что приводит к необходимости его периодической очистки от налипания грунта и снижению эксплуатационной производительности экскаватора.The disadvantage is that such working equipment provides the necessary angle of rotation of the bucket for effective filling in one scoop, but does not ensure its complete unloading, especially on wet soils, which leads to the need for periodic cleaning from soil adhesion and a decrease in the operational productivity of the excavator.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является рабочее оборудование прямая лопата карьерного гидравлического экскаватора (Генералы карьеров - гидравлические экскаваторы на горных предприятиях России // Промышленник Сибири. Опубл. 5 июня 1923, №2. (https://vk.com/@promsiberia-generaly-karerov-gidravlicheskie-ekskavatoryna-gornyh-predpr). Гидравлические карьерные экскаваторы успешно выполняют карьерные и вскрышные работы за счет значительного силового воздействия на забой, которое реализуется совместными усилиями гидроцилиндров поворота рукояти и ковша. Однако такая работа осуществляется при уменьшенном (по сравнению с гидравлическими экскаваторами строительного класса, например, ЭО-5122) угле поворота ковша (≈40°) и недостаточном преобразовании усилия гидроцилиндров (Р_ц) в силовое воздействие на забой (F). Усилие F для карьерного гидравлического экскаватора составляет всего 26-32% от усилий, создаваемых гидроцилиндрами привода рукояти Р_ц. Обратная лопата гидравлического экскаватора реализует усилия на ковше примерно в тех же пределах 33-34% от усилия гидроцилиндра поворота ковша Р_ц.The closest to the claimed technical solution is the working equipment - a straight shovel of a quarry hydraulic excavator (Quarry generals - hydraulic excavators at the mining enterprises of Russia // Promyshlennik Sibiri. Published on June 5, 1923, No. 2. (https://vk.com/@promsiberia-generaly-karerov-gidravlicheskie-ekskavatoryna-gornyh-predpr). Hydraulic quarry excavators successfully perform quarry and overburden operations due to the significant force impact on the face, which is realized by the joint efforts of the hydraulic cylinders for turning the handle and bucket. However, such work is carried out at a reduced (in comparison with hydraulic excavators of the construction class, for example, EO-5122) angle of rotation of the bucket (≈40 °) and insufficient conversion of the force of the hydraulic cylinders (P _c ) into a force impact on the face (F). The force F for a quarry hydraulic excavator is only 26-32% of the efforts created by the hydraulic cylinders of the handle drive P _c . The reverse shovel of a hydraulic excavator realizes efforts on the bucket in approximately the same range 33-34% of the effort of the hydraulic cylinder of the bucket rotation P _c .

Основным недостатком такого низкого преобразования усилий гидроцилиндров карьерных гидравлических экскаваторов в силовое воздействие на забой является кинематика их рабочего оборудования, а именно, малое плечо гидроцилиндров рукояти и открывания днища при их закреплении на стреле, а также недостаточная очистка ковша от налипания грунта.The main disadvantage of such a low conversion of the efforts of hydraulic cylinders of quarry hydraulic excavators into a force impact on the face is the kinematics of their working equipment, namely, the small shoulder of the hydraulic cylinders of the handle and the opening of the bottom when they are fixed on the boom, as well as insufficient cleaning of the bucket from soil adhesion.

Сущность заявляемого устройства пояснена чертежами, где на фиг. 1 показан экскаватор в исходном положении; на фиг. 2 дана конструкция открывания днища ковша; на фиг. 3 приведена работа экскаватора на первом режиме; на фиг. 4 - разработка забоя на втором режиме; на фиг. 5 - разработка забоя на максимальной высоте.The essence of the claimed device is explained by the drawings, where Fig. 1 shows the excavator in the initial position; Fig. 2 shows the design of the bucket bottom opening; Fig. 3 shows the operation of the excavator in the first mode; Fig. 4 - face development in the second mode; Fig. 5 - face development at maximum height.

Изобретение направлено на существенное увеличение силового воздействия на забой за счет лучшего использования рычажной системы рабочего оборудования и улучшение очистки ковша от налипания грунта. Это достигается тем, что на стреле шарнирно установлена балка, к которой шарнирно присоединены гидроцилиндры рукояти, а сама балка управляется гидроцилиндром, шарнирно закрепленным к стреле. Кроме того, механизм поворота днища ковша выполнен по схеме канатного экскаватора.The invention is aimed at significantly increasing the force impact on the face due to better use of the lever system of the working equipment and improving the cleaning of the bucket from soil adhesion. This is achieved by the fact that a beam is pivotally mounted on the boom, to which the hydraulic cylinders of the handle are pivotally attached, and the beam itself is controlled by a hydraulic cylinder pivotally attached to the boom. In addition, the mechanism for turning the bottom of the bucket is made according to the scheme of a rope excavator.

Рабочее оборудование прямая лопата карьерного гидравлического экскаватора включает стрелу 1 с гидроцилиндрами управления 2, рукоять 3, жестко соединенную с ковшом 4 и свои гидроцилиндры управления 5, днище 6 с механизмом открывания 7, шарнирно подвешенное к ковшу 4. К стреле 1 шарнирно подвешена балка 8, к которой шарнирно закреплены гидроцилиндры управления 5 рукояти 3. Сама балка 8 управляется гидроцилиндром 9, закрепленным к стреле 1, и проходящим через окно 10 в балке 8.The working equipment of a straight shovel of a quarry hydraulic excavator includes a boom 1 with control hydraulic cylinders 2, a handle 3 rigidly connected to a bucket 4 and its own control hydraulic cylinders 5, a bottom 6 with an opening mechanism 7, pivotally suspended to a bucket 4. A beam 8 is pivotally suspended to the boom 1, to which control hydraulic cylinders 5 of the handle 3 are pivotally attached. The beam 8 itself is controlled by a hydraulic cylinder 9, attached to the boom 1, and passing through a window 10 in the beam 8.

Рабочее оборудование прямая лопата карьерного гидравлического экскаватора работает в двух режимах: первый - зачистка подошвы забоя и заполнение ковша до высоты Н≈0,45H_max.; второй - разработка забоя выше этой высоты и до максимальной высоты забоя H_max. На первом режиме оператор экскаватора гидроцилиндром управления 9 переводит балку 8 (вместе с ней и рукоять 3 с ковшом 4) в крайнее левое положение (фиг. 1) и запирает его на время выполнения технологических операций первого периода. Затем оператор выполняет операции зачистки забоя и заполнения ковша 4, осуществляя манипулирование длиной гидроцилиндров управления 5 рукояти 3 и механизмом поворота экскаватора. При этом днище 6 ковша 4 находится в закрытом положении (фиг. 1, 3). Заполненный ковш 4 оператор поднимает гидроцилиндрами 2 стрелы 1 на высоту разгрузки, переносит ковш 4 в отвал или к транспортному средству и разгружает его, воздействуя на механизм открывания 7 днища 6 груженого ковша 4. При этом днище 6 ковша 4 поворачивается под весом грунта и последний (под собственным весом) свободно высыпается из него (фиг. 2).The working equipment, a straight shovel, of the quarry hydraulic excavator operates in two modes: the first is cleaning the face bottom and filling the bucket to a height of H≈0.45H _max.; the second is developing the face above this height and to the maximum face height H _max . In the first mode, the excavator operator uses the control hydraulic cylinder 9 to move the beam 8 (along with it the handle 3 with the bucket 4) to the extreme left position (Fig. 1) and locks it for the duration of the technological operations of the first period. Then the operator performs the operations of cleaning the face and filling the bucket 4, manipulating the length of the control hydraulic cylinders 5 of the handle 3 and the excavator rotation mechanism. In this case, the bottom 6 of the bucket 4 is in the closed position (Fig. 1, 3). The operator lifts the filled bucket 4 with the hydraulic cylinders 2 of the boom 1 to the unloading height, transfers the bucket 4 to the dump or to the transport vehicle and unloads it by acting on the opening mechanism 7 of the bottom 6 of the loaded bucket 4. In this case, the bottom 6 of the bucket 4 rotates under the weight of the soil and the latter (under its own weight) freely spills out of it (Fig. 2).

Для работы на втором режиме оператор экскаватора переводит гидроцилиндром 9 балку 8 (вместе с рукоятью 3 с ковшом 4) в крайнее правое положение (фиг. 4) и запирает его. Дальнейшая разработка забоя, заполнение ковша 4 и его разгрузка происходят обычным образом, например, как описано выше.To operate in the second mode, the excavator operator uses hydraulic cylinder 9 to move beam 8 (together with handle 3 with bucket 4) to the extreme right position (Fig. 4) and locks it. Further development of the face, filling of bucket 4 and its unloading occur in the usual way, for example, as described above.

Необходимо отметить, что разбивка разработки забоя на два периода (за счет применения балки 8, к которой закреплены гидроцилиндры управления 5 рукояти 3) позволило существенно увеличить плечо этих гидроцилиндров и их силовое воздействие на забой примерно в 1,3-1,36 раза.It should be noted that dividing the development of the face into two periods (due to the use of beam 8, to which the control hydraulic cylinders 5 of handle 3 are attached) made it possible to significantly increase the arm of these hydraulic cylinders and their force impact on the face by approximately 1.3-1.36 times.

При необходимости можно обеспечить работу экскаватора и с большей высотой забоя (фиг. 5). Для этого нужно просто увеличить ход гидроцилиндра 9, применив телескопическую конструкцию. В этом случае высота копания увеличивается до 1,32H_max.If necessary, it is possible to ensure that the excavator operates at a greater working height. (Fig. 5). To do this, simply increase the stroke of the hydraulic cylinder 9 by using a telescopic design. In this case, the digging height increases to 1.32H _max .

Применение механизма открывания 7 днища 6 по схеме канатного экскаватора позволяет не только улучшить его очистку от налипшего грунта за счет динамического воздействия ковшом 4 на подошву забоя, но и высвободить длинноходовой гидроцилиндр, применяемый в стандартных конструкциях карьерных гидравлических экскаватора для управления днищем ковша.The use of the mechanism for opening the bottom 6 7 according to the rope excavator scheme allows not only to improve its cleaning from adhering soil due to the dynamic impact of the bucket 4 on the bottom of the face, but also to release the long-stroke hydraulic cylinder used in standard designs of quarry hydraulic excavators to control the bottom of the bucket.

Предлагаемое рабочее оборудование прямая лопата гидравлического карьерного экскаватора обеспечивает существенное увеличение силового воздействия на забой за счет лучшего использования рычажной системы оборудования, позволяет лучше очищать ковш от липкого грунта, что приводит к сокращению времени заполнения ковша и увеличению эксплуатационной производительности экскаватора, особенно при разработке скальных пород и мерзлых грунтов.The proposed working equipment, a straight shovel of a hydraulic quarry excavator, provides a significant increase in the force impact on the face due to better use of the lever system of the equipment, allows for better cleaning of the bucket from sticky soil, which leads to a reduction in the time of filling the bucket and an increase in the operational productivity of the excavator, especially when developing rocky rocks and frozen soils.

Claims

1. The working equipment is a straight shovel of a hydraulic excavator, including a boom connected to hydraulic cylinders on a rotating platform, a handle with a bucket with a bottom, fixed on the boom and controlled by hydraulic cylinders of the handle, characterized in that a beam is pivotally mounted on the boom, to which the hydraulic cylinders of the handle are pivotally attached, and the beam itself is connected to a hydraulic cylinder of the boom, passing through a window in the beam and pivotally fixed to the boom, the handle is rigidly connected to the bucket, to which the bottom is pivotally suspended, made with an opening mechanism.

2. The working equipment is a straight shovel of a hydraulic excavator according to item 1, characterized in that the mechanism for opening the bottom of the bucket is designed according to the design of a rope excavator.