Скрепер

Рис 1.1 .конструктивні схеми ковшів

а - традиційної конструкції; б, в, г - з похилим боковими стінками; д - із зігнутим днищем; е - з направляючою грунтового потоку; ж - з рухомим днищем; з - з двох ножовою системою копання; і - двосторонньої дії; до, л - телескопічної конструкції.

Грунто переміщаючий пристрій ковша скрепера у вигляді гребкового захвата 1, керованого циліндрами 2, представляє найпростіший метод поліпшення просування грунту в ківш (рис. 1.2 (а)).

Роторний завантажувальний пристрій 1 в комплекті з грунтопереміщаючим пристроєм у вигляді шнека 2 інтенсифікує процес заповнення ковша грунтом. Такий пристрій добре працює тільки на легких сипких грунтах. Робочі елементи і їх привід складає 15-25% маси всього скрепера (рис. 1.2 (в)).

Для підвищення ефективності і зниження енергоємності процесу накопичення скреперних ковшів застосовуються двох - і трьох секційні телескопічні ковши. Спочатку заповнюється місткість внутрішнього малого ковша 1, потім він відсовується і йде заповнення середнього ковша 2, а потім заповнюється ківш 3. Цей принцип використовується також в ковшах з рухомим днищем.

Рухоме днище 1 встановлене на основному днищі 2 і переміщається спільно із задньою завантажувальною стінкою 3 (рис. 1.2 (д)) застосування рухомого днища в порівнянні з традиційним ковшом зменшує питому силу тяги на 15-25%. Проте при зниженні зусилля наповнення ковша істотно збільшується довжина телескопічних конструкцій і грузопереміщаючих пристроїв у вигляді рухомого днища, а також металоємність скрепера.

Широке застосування одержали елеваторні системи і пристрій заповнення (рис. 1.2 (е)). Похилий елеватор 1 захоплює шкрябаннями вирізуваний грунт і переміщає його всередину ковша 2.

Завантажувальний пристрій (рис. 1.2 (ж)) у вигляді роторного метальника 1, розташованого у ріжучого ножа 2. При роботі стружка грунту захоплює лопатками ротора і закидає всередину ковша. Елеваторні пристрої і роторні метальники дозволяють заповнити грунтом ківш практично необмеженої довгі і місткості без застосування товкача.

Скрепер з інтенсифікаторами вибухової дії (рис. 1.2 (з)) обладнаний пристроєм для завантаження грунту у вигляді розташованої в задній частині ковша камери згорання 1, сполученої розподільним механізмом 2 з вихлопною камерою 3, укріпленої на ножі 4 ковши 5.

Грунт, розташований над гратами вихлопної камери, підхоплюється потоком газу і відкидає в ківш. Щоб уникнути перельоту грунту через краї, ківш закритий зверху гратами 6.

Можливі схеми вдосконалення ріжучих ножів скреперів приведені на Рис. 1.3. Застосування виступаючого середнього ножа прямокутної форми полегшує вирізування грунту і покращує наповнення ковша скрепера грунтом. Ніж трикутної форми вперед добре упроваджується в грунт. Застосування зігнутих ножів також полегшує урізування ковша і заповнення його грунтом. При цьому ширина стружки залежить від заглиблення ковша в грунт.

Рис. 1.3 Схеми ріжучих ножів

Ріжучі леза із зубами забезпечують попереднє різання грунту і дозволяють розробляти важчі грунти з наявністю кам'янистих включень; застосування їх на сипких грунтах малоефективне. Шарноє кріплення розпушуючих зубів ефективне при використовуванні на грунтах, що мають кам'янисті включення. Сукупні ножі використовують як змінне або стандартне ріжуче устаткування під кутом до напряму руху, дозволяють реалізовувати принцип косого різання.

Дамо докладніший патентний огляд вдосконалення ковшів скреперів.

Авторське свідоцтво № 619590.

Клас MKИ2 E02 А 3/64. Ківш скрепера.

Опубліковано 15.08.78. Автор винаходу В.А. Борісенков.

Заявник Воронежський инжинерно-будівельний інститут.

Відомий ківш скрепера, що поєднує використовування ефектів лобового і косого різання гранту і що має ножову систему, що включає три ножі, середній з яких розташований під прямим кутом до напряму руху скрепера, а два бічні ножі примикають у краям середнього ножа і розташовані під кутом до напряму руху скрепера.

На рис. 1.4 зображений пропонований ківш скрепера; на рис. 1.5 - вигляд А рис. 1.4. Ківш скрепера включає бічні 1 і задню 2 стінки, днище 3 з ножами 4 і заслінку 5.

Працює ківш таким чином.

При частковому опусканні ковша скрепер зрізає грунт тільки середньою по ширині частиною ножів, і стружка має трикутний перетин. При повному опусканні ковша скрепер зрізає стружку максимальної товщини, причому поверхня зрізу паралель поверхні земляного покриву. Поступове упровадження в грунт спочатку середньої частини ножів, а потім всій площині дозволяє плавніше змінити зусилля різання грунту, що зменшує динамічні навантаження на ходову частину тягача скрепера.

Формула винаходу.

Ківш скрепера що містить бічні і задню стінки і днище з ножами, відрізняється тим, що з метою підвищення ефективності різання грунту і його переміщення при заповненні ковша, опір різанню і переміщенню, кромки ножів в середній частині розташовані під кутом.

Рис. 1.4 Пропонований ківш скрепера

Рис. 1.5 Вигляд А рис. 1.4

Джерело інформації.

1. Авторське свідоцтво СРСР №325307. кл. Е 02 А 3/64. 1971.

2. Патент Франції № 1539520, Кл. Е 02 F, 1956.

Працює ківш таким чином.

При частковому опусканні ковша скрепер зрізає грунт тільки середньою по ширині частиною ножів, і стружка має трикутний перетин. При повному опусканні ковша скрепер зрізає стружку максимальної товщини, причому поверхня зрізу паралель поверхні земляного покриву. Поступове упровадження в грунт спочатку середньої частини ножів, а потім всій площині дозволяє плавніше змінити зусилля різання грунту, що зменшує динамічні навантаження на ходову частину тягача скрепера.

Авторське свідоцтво № 618499.

Клас МКІ 2 Е 02 F 3/64. Ківш скрепера.

Опубліковано 5.08.78. Автор винаходу В. А. Борісенков і В.В. Кандалінцев. Заявник Воронежський инжинерно-технічний інститут.

Рис. 1.6 Ківш скрепера

Рис.1.7 Вид зверху

Винахід відноситься до скреперів. Відомий ківш скрепера, що містить корпус і ножі, встановлені під кутом один до іншого з метою забезпечення косого різання грунту. Відомий також ківш скрепера, що містить бічні і задню стінки, днище, що має ножі і заслінку. На рис. 1.6 представлений ківш скрепера; на рис. 1.7 вид зверху.

Працює ківш таким чином.

Переміщають ківш по поверхні грунта. При цьому ножі 4 зрізають грунт, забезпечуючи косе різання, що знижує опір грунту різанню. Грунт в процесі набору переміщається у напрямі руху скрепера і одночасно до його подовжньої осі. Такий рух стружки дає можливість значно збільшити її пробивну силу, що вельми важливе на останніх етапах наповнення ковша, коли стружка, заповнює ківш.

Формула винаходу.

Ківш скрепера, що містить бічні і задню стінки і днище з ножами, відрізняється тим, що з метою підвищення ефективності розробки грунту знижується опір його різанню, передня частина днища і ножі имеютW - образну форму.

Джерело інформації.

1. Авторське свідоцтво СРСР № 325307. кл. Е 02 А 3/64. 1971.

2. Заявка № 2362435/03, кл. Е 02 F 3/64, 1976, по якій ухвалено рішення про видачу авторського свідоцтва.

Авторське свідоцтво № 740908

Клас МКІ 2 Е 02 F 3/64. Ківш скрепера.

Опубліковано 15.06.80. Ківш скрепера. Автори винаходу Л.А. Хмара, ВВ. Мелашич, В.И. Баловнев, А.Б. Ермолов. Заявники Днепроперовській инжинерно-будівельний інститут і Московський автомобільно-дорожній інститут.

Винахід відноситься до землерийних машин, вживаних в будівництві, а саме до скреперів з малою місткістю ковшів. Відомий ківш з двухщеглової системою завантаження, у якого ріжучі кромки розташовуються на різних рівнях. Такий ківш скрепера забезпечує зниження зусилля копання грунту при одночасному підвищенні коефіцієнта наповнення ковша. Недолік вказаного ковша - складність по конструкції.

На рис. 1.8, зображений пропонований ківш скрепера; на рис. 1.9 - робоче положення.

Працює ківш таким чином.

При опусканні за допомогою гідроциліндра 10 ріжучих кромок 11 і 13 відбувається урізування в масив грунту. Передня заслінка 4 гідроциліндром 9 утримується при цьому у верхньому положенні. Далі при русі ковша при максимальному його опусканні на максимальну товщину стружки передня ріжуча кромка 13 вирізує смужку грунту, а задня кромка 11 - резерв, що залишився, з боків.

При цьому одночасне заповнення ковша грунтом. Розвантаження грунту з ковша виробляється шляхом висунення вперед задньої стінки 2. Заслінка 4 при цьому повинна бути піднята гидроцилінтром 9. Грунт вивантажується в проміжках між передньою вузькою ріжучою кромкою 13 і задньою суцільною кромкою 14.

Формула винаходу.

Ківш скрепера, включаючий бічні і задню стінки, днище із задньою ріжучою кромкою, передню заслінку і передню ріжучу кромку, виконану по довжині меншої ширини ковша, відмінної тим, що з метою спрощення технології виконання ковша, передня ріжуча кромка розміщена усередині траєкторії переміщення нижнього краю заслінки і прикріплена до бічних стінок за допомогою жорстких поперечних зв'язків.

Джерело інформації.

1. Хмара Л.А., В.В. Мелашич В.В., Баловнев В.І. Тенденція розвитку і оцінка нових конструктивних рішень будівельних і дорожніх машин. М., ІНІЦТЕстроймаш 1973, з 72-73, Рис. 22.

2. Авторське свідоцтво СРСР по заявці № 2147932,. кл. Е 02 А 3/64. 1975.

Авторське свідоцтво №603731

Клас МКІ 2 Е 02 F 3/64. Ківш скрепера.

Опубліковано 25.04.78. Автори винаходу Л.А. Хмара, ВВ. Мелашич, В.И. Баловнев, А.Б. Ермолов. Заявники Московський автомобільно-дорожній інститут, Всесоюзний науководослідницький інститут будівельного і дорожнього машинобудування і Челябінський завод машин.

Винахід відноситься до області землерийно-транспортних машинам, зокрема до скреперів. Відомі ковшові робочі органи землерийних машин з ріжучими ступінчастими ножами, що забезпечують одночасне різання грунту. Основним недоліком вказаної конструкції є відносно високе зусилля копання грунту при одночасній взаємодії з грунтом переднього і заднього ріжучих ножів. На рис. 1.10 показаний загальний вид скрепера в розрізі; на рис. 1.11 - вид скрепера зверху.

Скрепер включає тягову раму 1, заслінку 2 з гідроциліндром управління 3, бічні стінки 4 і задню стінку 5 ковша, ходову частину 6, упор 7 для тягача, гідроциліндр 8 управління задньою стінкою, заднє днище 9 ковша з гідроциліндрами 10 і ріжучим ножем 11 і переднє днище 12 ковша з ріжучим ножем 13, виконаним з виступом у вертикальній площині. Гідроциліндри 10 шарнірно закріплені на задньому днищі 9 за допомогою провушини 14 і пальців 15.

На тильній частині заднього ножа 11 жорстко закріплені кронштейни 17, шарнірно сполучені за допомогою пальців 18. змонтованими на задньому днищі 9. За допомогою провушин 19 і пальців 20 кронштейни 16 шарнірно сполучені з штоками гидроциліндрів 10. На задньому днищі 9 жорстко закріплені упори 21 для розвантаження гідроциліндрів 10 при установці ножа 11 в робоче положення. Довжина переднього ножа 13 складає 0,25-0,35 довгі заднього ножа 11. Зусилля копання грунту зменшується в середньому на 20 % при істотному збільшенні коефіцієнта наповнення ковша.

Формула винаходу.

1. Скрепер, що включає тягову раму, ходову частину, двох щеглової ківш із заслінкою, жорстким переднім і шикарно закріпленим заднім ріжучими ножами і гідроциліндром управління відрізняються тим, що з метою збільшення копання грунту, передній ніж виконаний з виступом у вертикальній площині.

2. Скрепер по п. 1 відмінний тим, що довга виступу рівна 0,25-0,35 ширини ковша.

Джерело інформації.

1. Авторське свідоцтво № 444859 кл. Е 02 А 3/64. 1974.

Патент США № 31003555 кл 37-126 опублік. 1962./прототип/.

Авторське свідоцтво №1578269

Клас МКІ 2 Е 02 F 3/64. Ківш скрепера.

Опубликовано15.07.86. Автори винаходу А.И. Деміденко, В.Ф. Амельченко і ін.

Заявники Сибірський автомобільно-дорожній інститут ним. В.В. Куйбишева і Бердянський завод дорожніх машин.

Ізобрітеніє відноситься до землерийно-транспортних машин. А саме до скреперів.

Мета винаходу - підвищення продуктивності скрепера за рахунок зниження опору наповненню, збільшення об'єму грунту, набіоаємого в ківш.

На рис. 1.14 зображений скрепер в процесі копання; на рис. 1.15 - схема розташування валу ротора лопатевого механізму. Скрепер містить ківш 1 з бічними стінками 2, днищем, перехідним в задню стінку 3, і підножовою плитою з ножем 4. Усередині ковша розташований поперечний горизонтальний вал 5 лопатями 6. Вал закріплений в подшипниках ковзання, встановлених на бічних стінках 2. Вісь валу розташована на площині, що проходить через лінію стику днища і підножової плити і розташованій під кутом 25-30 до вертикальної площини. На кінцях валу закріплені важелі 7 з установленимі на них пальцями 8, до яких приєднані штоки гідроциліндрів 9 приводу валу 5. Гідроциліндри 9 за допомогою кронштейнів 10 приєднані до ковша 1. До бічних стінок 2 ковши 1 за допомогою шарнірів приєднана передня заслінка 11, сполучена через тягу 12, важіль 13 з гідроциліндром 14 підйому заслінки.

Шарніри передньої заслінки 11 зміщені по ходу руху скрепера за вертикальну площину, що проходить через лінію стику днища і підножової плити. Ківш 1 за допомогою тягової рами 15 і фартуха 16 з'єднується з тягачем.

Скрепер працює таким чином.

Скрепер під'їзжає до місця набору грунту, опускається ковш 1, октриваєтся передня заслінка 11. ніж 4 зрізає стружку грунту, яка поступає в ківш, заповнюючи частину ковша, ограніченую заслінку 11 і двома лопотями 6, одна з яких обмежує довжину ковша, інша - висоту. За рахунок розташування осі валу на площині, перехідній через лінію стику підножової плити і днища під кутом до вертикальної площини 25-30 (тобто розташування нижньої вертикальної лопаті за задньою площиною зрушення поступающейго грунту), опір надходженню грунту мінімальне. Після заповнення цієї частини за допомогою гідроциліндрів 9 і важелів 7 відбувається поворот валу 5 з лопостямі 6 на кут, рівний куту між двома лопостямі. При цьому за рахунок наявності простору між любовим листом передньої заслінки і кінцями лопатей грунт, що зрізається, у момент повороту лопаті проходить з мінімальним опором. Після завершення повороту грунт, що зрізається, заповнює площину між іншими вертикальною і горизонтальною лопостямі. Потім грунт знов переміщається лопатями.

Так відбувається до тих пір, поки все сектори механізму і ковша не будуть заповнені грунтом.

Після набору ківш підіймається, заслінка закривається і скрепер транспортується до місця завантаження, розвантаження здійснюється таким чином. Відкривається заслінка 11 і максимальний зів, при цьому частина грунту, що знаходиться в заслінці, висипається. За допомогою гідроциліндрів і важелів відбувається поворот механізму на 360, і грунт висипаєтся з ковша і разравнімаєтся ножем.

Формула винаходу.

Ківш скрепера, включаючий днище з ріжучим ножем на підножовій плиті, задню стінку циліндрової форми, передню заслінку, шарнірно сполучену з бічними стінками ковша, і механізм завантаження у виді прівідного лопатевого ротора, горизонтальний вал якого встановлений на бічних стінках, відмінний тим, що, з метою підвищення продуктивності, геометрична вісь горизонтального валу лопатевого ротора розташована на площині, що проходить через лінію перенесення днища з підножовою плитою і розташованій з нахилом у бік задньої стінки щодо поперочної вертикальною плостокості під кутом 25-30, а ширина повороту передньої заслінки розташовані перед вертикальною площиною, що проходить через лінію перетину днища з підножовою плитою.

Рис. 1.14 Скрепер в процесі копання

Аналіз патентних рішень.

Проведений патентний огляд показав, що існує велика різноманітність ковшів скреперів. Вдосконалення їх конструкцій направлене головним чином на розширення технологічних можливостей обладнання, на підвищення продуктивності скреперів. Проте аналіз патентів і винаходів показав, що існує ряд недоліків, що обмежують застосування відомих конструкцій. До таких недоліків відносяться:

Робочі елементи і їх привід складає 15-25% маси всього скрепера ( Рис. 1.19.) При зниженні зусилля наповнення ковша істотно збільшується довга телескопічних конструкцій і грунтоперемещающих пристроїв у вигляді рухомого днища, а також металоємність скрепера (Рис. Д). Недолік ковша - складність по конструкції (Авторське свідоцтво № 740908). Недолік вказаної конструкції є відносно високе зусилля копання грунту при одночасній взаємодії з грунтом переднього і заднього ріжучих ножів (авторське свідоцтво № 603731). Необхідність установки спеціального приводу регулювання ширини завантажувального вікна і закриття його в процесі транспортування (Авторське свідоцтво № 777158).

Недоліком даного ковша є те, що на завершальній стадії і в процесі копання неможливо управляти грунтовим потоком, що приводить до нерівномірного заповнення всієї місткості ковша (Авторське свідоцтво № 1023037).

Указаниє недоліки пропонуються усунути шляхом вдосконалення робочого органу - ковша скрепера.

Пропоноване удосконалення.

Пропоноване удосконалення складається з того, що змінюючи кривизну бічних стінок ковша - збільшується місткість. З цього виходить, що пропозицій робочий орган скрепера істотно дозволить змінити і підвищити ефективність роботи скреперів, понизити експлуатаційні витрати.

2 Визначення основних розрахункових пареметрів самохідного скрепера ДЗ-87

2.1 Геометрія робочих органів модернізованого скрепера ДЗ-87.

А) визначаємо об'єм нижньої частини ковша скрепера, рівний об'єму нєїзмегняємой частини фігури матеріалу:

Б). Визначаємо об'єм ізменной частини фігури матеріалу в ковші скрепера:

Де V = 5.25 м 3 - необхідний об'єм матеріалу в ковші скрепера.

В). Визначаємо невідому ширину Х у верхній частині модернізованого ковша скрепера.

З умов рівності об'ємів маємо:

Звідки Х =2754 м.

2.2 Визначення центара тяжкості модернізірованого скрепера ДЗ-87