PL180409B1

PL180409B1 - Method of loosening and loading loosened rock onto means of transport and apparatus therefor

Info

Publication number: PL180409B1
Application number: PL31729696A
Authority: PL
Inventors: Witold Kalisiak
Original assignee: Witold Kalisiak
Priority date: 1996-12-02
Filing date: 1996-12-02
Publication date: 2001-01-31
Also published as: EP0914525B1; DE69727383D1; WO1998024983A1; PL317296A1; EP0914525A1

Abstract

The invention enables separation of earth from subsoil at many times lower cutting resistance and at higher speed. The applied continuous output loading onto means of transport substantially increases additionally the productivity of the arrangement in relation to other excavators with thus mechanism. The arrangement/excavator consists of undercarriage (1) and rotary platform (2) on which are mounted an extension arm (4) with bucket wheel (6), provided preferably with three buckets (7) cutting earth downward and then moving the output along slip plate (11) to a chute (14), wherefrom such output is transferred to continuous duty conveyor I (15), mounted also on this rotary platform (2). Then the output is transferred to continuous duty conveyor II (20), mounted independently and rotationally on undercarriage (1), which conveyor loads the output on independent means of transport. The invention may find an application in loading an unloading equipment for crushed materials.

Description

Znane koparki przedsiębierne odspajająurobek od calizny gruntu przy ruchu czerpaka od dołu do góry, dzięki czemu odspajane ostrzami lub zębami czerpaka części gruntu spadają do wnętrza czerpaka. Opróżniane czerpaka z urobku odbywa się w różny sposób. W koparkach jednoczerpakowych po napełnieniu czerpaka zostaje on uniesiony do góry, po czym następuje obrót nadwozia wraz z czerpakiem, tak żeby czerpak ustawić ponad docelowym środkiem transportowym. Po otwarciu dolnej klapy czerpaka urobek jest wysypywany zazwyczaj do skrzyni środka transportu drogowego. Po ponownym obrocie nadwozia koparki wraz z czerpakiem i po opuszczeniu czerpaka, ten ostatni zaczyna ponownie poruszać się do góry odspajając nową porcję gruntu. W koparkach wieloczerpakowych czerpaki zamontowane na kole czerpakowym lub na łańcuchu okrężnym, po odspojeniu odpowiednich części gruntu, podnoszą zawarty w nich urobek do góry na dość znaczną wysokość, dzięki czemu urobek zsypuje się na usytuowany obok przenośnik o ruchu ciągłym, który z kolei podaje urobek na inne środki transportowe lub na hałdę. Jednoczerpakowe koparki przedsiębierne zostały zastosowane głownie do urabiania gruntu poniżej poziomu, po którym porusza się koparka. Skrawają one w tym przypadku grunt również w kierunku od dołu do góry. Koparki te stosuje się również i do skrawania ziemi powyżej poziomu, na którym porusza się koparka. W przeciwieństwie do poprzednich przypadków skrawania odbywa się od góry do dołu, przy czym w ostatniej części tego cyklu czerpak wykonuje obrót zgarniający, dzięki czemu zostaje on napełniony urobkiem. Po podniesieniu czerpaka i obrocie nadwozia koparki, urobek zostaje wysypany na podstawiony środek transportowy¹, dzięki ponownemu obrotowi czerpaka względem wysięgnika.Known backhoe excavators disengage the bucket from the bulk of the ground when the bucket moves upwards, so that the parts of the soil that are detached by the blades or teeth of the bucket fall into the bucket interior. The excavation bucket is emptied in various ways. In single-bucket excavators, after the bucket is filled, it is lifted up, and the body is rotated with the bucket so that the bucket is positioned above the target means of transport. After opening the bottom flap of the bucket, the spoil is usually discharged into the road vehicle box. After turning the excavator body with the bucket again and lowering the bucket, the latter begins to move up again, breaking out a new portion of soil. In multi-bucket excavators, the buckets mounted on a bucket wheel or on a circular chain, after detaching appropriate parts of the soil, lift the excavated material up to a considerable height, thanks to which the excavated material is discharged onto a continuous conveyor located next to it, which in turn feeds the excavated material to the other means of transport or on a heap. Single-bucket backhoe excavators have been used mainly for excavating soil below the level on which the excavator moves. In this case, they also cut the ground from bottom to top. These excavators are also used for cutting soil above the level on which the excavator moves. Contrary to the previous cases, cutting is performed from top to bottom, with the bucket making a scraping rotation in the last part of this cycle, thanks to which it is filled with the spoil. After the bucket is lifted and the body of the excavator is rotated, the spoil is discharged onto the transported means ¹ , thanks to the new rotation of the bucket in relation to the boom.

Wymienione koparki jednoczerpakowe mają dwie zasadnicze wady:The listed single bucket excavators have two major disadvantages:

- duże opory skrawania (koparki przedsiębierne),- high cutting resistance (backhoe excavators),

- małą wydajność w stosunku do masy własnej wskutek pracy cyklicznej zamiast pracy ciągłej.- low efficiency in relation to own weight due to cyclic operation instead of continuous operation.

Natomiast do wad koparek wieloczerpakowych należą:However, the disadvantages of multi-bucket excavators include:

- duże opory skrawania,- high cutting resistance,

- duża masa kola czerpakowego (lub ramy wysięgnika z łańcuchem czerpakowym) powodująca nadmierny wzrost masy całej koparki.- large weight of the bucket wheel (or the boom frame with the bucket chain) causing an excessive increase in the weight of the entire excavator.

Obowiązująca teoria skrawania stanowi, że opory skrawania zależą głównie od kategorii gruntu. W rzeczywistości, jak dowiodły tego badania przeprowadzone przez autora tego opracowania, opory te w znacznie większym stopniu zależą od sposobu odspajania, przy czym decydującą rolę odgrywa tutaj tarcie wewnętrzne odspajanego materiału. Tarcie wewnętrzne zaś zależy w ogromnej mierze od zagęszczenia tego materiału i od ciśnienia jakiemu poddana jest skrawana warstwa w czasie jej odspajania. I dlatego skrawanie od dołu do góry odbywa się pod dużym ciśnieniem materiału usytuowanego nad skrawaną warstwą, co powoduje nadmierne zużycie energii. Racjonalne odspajanie gruntu powinno odbywać się przy minimalnym obciążeniu skrawanej warstwy. Ma to miejsce jedynie przy ruchu czerpaka od góry do dołu.The current cutting theory states that the cutting resistance depends mainly on the soil category. In fact, as proved by the research conducted by the author of this study, these resistances depend to a much greater extent on the method of breakout, with the internal friction of the breakout material playing a decisive role here. The internal friction depends to a large extent on the compaction of this material and the pressure to which the cut layer is subjected during its breakout. Therefore, cutting from the bottom up takes place under high pressure of the material located above the layer to be cut, which causes excessive energy consumption. Rational soil loosening should take place with minimal load on the layer being cut. This only occurs when the bucket moves from top to bottom.

Powszechnie znany jest fakt, że przy wykonywaniu w ziemi wykopów ściany boczne wykopu muszą być zabezpieczone szalunkami i rozporami, przeciwstawiającymi się parciu poziomemu gruntu na zewnątrz, wywołanemu ciśnieniem wewnętrznym. Bez tych zabezpieczeń odbywa się obsuwanie ziemi, czyli samoczynne odspajanie gruntu. W przypadku urabiania w kierunku od góry do dołu gruntu o małej spoistości (np. suchego piasku) może dojść do tak znacznego zmniejszenia tarcia wewnętrznego, że spowoduje to upłynnienie tego materiału. Wystarczy wtedy nagarniać upłynniony materiał na odpowiedni przenośnik. Dodatkowąwadą skrawania od dołu do góry jest nadawanie urabianej masie przyspieszenia w kierunku odwrotnym do kierunku siły grawitacji, co powoduje również nadmierne zużycie energii i praktycznie ogranicza stosowanie większych prędkości skrawania.It is well known that when excavations are made in the ground, the side walls of the excavation must be secured with formwork and struts, opposing the horizontal pressure of the soil to the outside, caused by internal pressure. Without these safeguards, landslides take place, i.e. self-loosening of the ground. When cutting low cohesive soil (e.g. dry sand) from the top to the bottom, the internal friction may be reduced so much that it will cause the material to liquefy. It is enough then to scoop the liquefied material onto a suitable conveyor. An additional disadvantage of bottom-up cutting is that the mass to be cut accelerates in the direction opposite to the direction of gravity, which also causes excessive energy consumption and practically limits the use of higher cutting speeds.

Jeszcze inną wadą tego rodzaju urządzeń jest pogorszenie stateczności koparki. Momenty wywracające od ciężaru wysięgnika, czerpaka i urobku zostają bowiem zwiększone o moment wywracający, spowodowany reakcją skrawanego gruntu. Korzystniejsze warunki skrawania istnieją w jednoczerpakowych koparkach przedsiębiernych urabiających ziemię powyżej poziomu, po którym porusza się koparka. Ale i w tym przypadku koparka pracuje cyklicznie. SkrawanieYet another disadvantage of such devices is the deterioration of the excavator's stability. The capsizing moments caused by the weight of the boom, bucket and excavated material are increased by the capsizing moment caused by the reaction of the ground being cut. More favorable cutting conditions exist for single bucket backhoes that cut the soil above the level on which the excavator is traveling. But also in this case, the excavator works cyclically. Cutting

180 409 stanowi tylko część cyklu pracy, po czym następuje przerwa w skrawaniu konieczna do obrotu kolejno w dwóch kierunkach mas nadwozia, przewyższających wielokrotnie masę urobku i przerwa na załadunek urobku na podstawiony środek transportowy.180 409 is only a part of the work cycle, then there is a pause in cutting necessary for the rotation of the body masses in two directions in succession, which is many times the mass of the spoil, and a break for loading the spoil onto the transported vehicle.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu skrawania gruntu przy wielokrotnie mniejszym zużycie energii oraz innej technologii pracy. Sposób skrawania umożliwia również zwiększenie prędkości skrawania, co powoduje dodatkowo zwiększenie wydajności.The aim of the invention is to develop a method of cutting soil with many times lower energy consumption and a different work technology. The method of cutting also allows to increase the cutting speed, which results in an additional increase in productivity.

Sposób odspajania ziemi i załadunku urobku na środki transportowe, polega na tym, że odspajanie ziemi odbywa się za pomocą kilku, najkorzystniej trzech, czerpaków zamontowanych na kole czerpakowym, przy czym odspajanie ziemi od calizny gruntu odbywa się przy ruchu czerpaków od góry do dołu, po czym czerpaki przesuwają kolejno odspojone porcje urobku po lemieszu na wysokość umożliwiającą - dzięki sile grawitacji i sile odśrodkowej - zsyp kolejnych porcji na pochyły pierwszy przenośnik o ruchu ciągłym, zamontowany razem z kołem czerpakowym na części obrotowej koparki, po czym urobek zostaje przesypywany z pierwszego przenośnika na drugi przenośnik o ruchu ciągłym, zamontowany niezależnie obrotowo na podwoziu koparki, po czym ten drugi przenośnik transportuje urobek na dowolny środek transportu drogowego, kolejowego lub na inne niezależne od koparki przenośniki o ruchu ciągłym lub na stertę materiału.The method of loosening the soil and loading the excavated material onto the means of transport is based on the fact that the soil is loosened with the use of several, preferably three, buckets mounted on a bucket wheel, while the soil is loosened from the ground by moving the buckets from top to bottom. with which the buckets move successively the decayed portions of the spoil over the blade to a height that allows - thanks to the force of gravity and centrifugal force - to discharge successive portions on the inclined first conveyor with continuous motion, mounted together with the bucket wheel on the rotating part of the excavator, after which the spoil is poured from the first conveyor onto a second continuous-motion conveyor, rotatably mounted independently on the excavator's chassis, whereupon the latter transports the excavated material to any means of road, rail, or other continuous-motion conveyors independent of the excavator, or to a pile of material.

Urządzenie do stosowania sposobu składa się z podwozia z mechanizmem jazdy i obrotowej platformy na tym podwoziu, na której zamontowanyjest przegubowo pochylany wysięgnik z kołem czerpakowym i lemieszem oraz pochyły przenośnik o ruchu ciągłym, a poza tym na podwoziu jest zamontowany niezależnie obrotowy drugi przenośnik o działaniu ciągłym, przy czym każdy czerpak na kole czerpakowym jest zaopatrzony w ostrza skrawające, dwie boczne ścianki i odpowiednio usytuowaną od wewnętrznej strony koła czerpakowego płytę, umożliwiającą zsyp po niej urobku na pierwszy przenośnik, po przesunięciu tego urobku po lemieszu na odpowiednią wysokość. Poza tym wysięgnik, na którym jest zamontowane koło czerpakowe, ma zmienny wysięg dzięki siłownikowi przesuwającemu przednią część wysięgnika z kołem czerpakowym w stosunku do części tylnej wysięgnika połączonego przegubowo z platformą obrotową.The device for applying the method consists of an undercarriage with a driving mechanism and a rotating platform on this undercarriage, on which an articulated tilting boom with a bucket wheel and a blade is mounted, and a continuous inclined conveyor, and furthermore, an independently mounted rotating second continuous conveyor is mounted on the undercarriage. , each bucket on the bucket wheel is provided with cutting blades, two side walls and a plate located on the inside of the bucket wheel, respectively, allowing the material to be discharged on the first conveyor after the material has been shifted on the blade to the appropriate height. In addition, the boom on which the bucket wheel is mounted has a variable extension due to the actuator moving the front part of the boom with the bucket wheel in relation to the rear part of the boom articulated with the rotating platform.

Odmiana urządzenia jest wyposażona w czerpaki, z których każdy jest zaopatrzony w ostrza skrawające, dwie ścianki boczne, płytę wewnętrzną usytuowaną od środka koła czerpakowego i uchylną ściankę zewnętrzną, otwieraną krzywką lub zderzakiem w celu wysypu urobku na przenośnik po osiągnięciu przez czerpak odpowiedniej wysokości. Odmiana urządzenia do skrawania gruntu poniżej poziomu, po którym porusza się to urządzenie, jest wyposażona w koło czerpakowe z kilkoma, najkorzystniej z trzema czerpakami, umieszczone na wysięgniku, przy czym skrawanie gruntu odbywa się przy ruchu czerpaków od góry do dołu, po czym urobek jest przesuwany do góry po lemieszu do wysokości zsypu, a następnie transportowany za pomocą przenośników na podstawione środki transportowe lub na stertę materiału.A variant of the device is equipped with buckets, each of which is equipped with cutting blades, two side walls, an inner plate located from the center of the bucket wheel and an outer hinged wall, an opening cam or a bumper in order to discharge the spoil onto the conveyor after the bucket has reached the appropriate height. A variation of the ground-cutting device below the level on which the device moves, is equipped with a bucket wheel with several, preferably three buckets, placed on the boom, the ground cutting is carried out by moving the buckets from top to bottom, after which the excavated material is moved up on the blade to the height of the chute, and then transported by conveyors to the means of transport or to a pile of material.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje widok koparki z boku, fig. 2 - widok koparki z góry, fig. 3 przedstawia mechanizm obrotu platformy i mechanizm obrotu przenośnika załadowczego w przekroju pionowym, zaś fig. 4 - widok z góry obydwu wymienionych mechanizmów obrotu. Koparka składa się z podwozia 1, np. gąsienicowego z mechanizmem jazdy i obrotu, z platformy obrotowej 2 z konstrukcją wsporczą 3. Do przodu platformy obrotowej umocowany jest przegubowo wysięgnik 4, na którego przodzie znajdują się łożyska 5 koła czerpakowego 6 z kilkoma, najkorzystniej z trzema czerpakami 7. Każdy czerpak jest wyposażony w ostrza skrawające 8, dwie ścianki boczne 9 i płytę 10 umieszczona od środka koła czerpakowego. Natomiast czerpak jest pozbawiony ścianki od strony zewnętrznej. Na osi koła czerpakowego umocowany jest obrotowo lemiesz 11 za pomocą ramion 12. Lemiesz jest zabezpieczony przed obrotem za pomocą połączenia śrubowego z wysięgnikiem. Lemiesz składa się z blachy poślizgowej 13 usytuowanej na obwodzie koła czerpakowego i z dwóch blach bocznych. Wewnętrzna średnica blachy poślizgowej jest minimalnie większa od zewnętrznej średnicy koła czerpakowego. Blacha poślizgowa ma stały przekrój poprzeczny od dołu aż do zsypu 14, natomiast powyżej zsypu ma otwór o szerokości trochę większej od szerokości czerpaków. Poniżej zsypu zaczyna się przenośnik taśmowy I z taśmąThe subject of the invention is presented in the embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows the side view of the excavator, Fig. 2 - top view of the excavator, Fig. 3 shows the platform rotation mechanism and the loading conveyor rotation mechanism in vertical section, and Fig. 4 - top view of both of the mentioned rotation mechanisms. The excavator consists of a chassis 1, e.g. a crawler with a drive and rotation mechanism, a rotating platform 2 with a supporting structure 3. A boom 4 is articulated in front of the rotating platform, on the front of which there are bearings 5 for a bucket wheel 6 with several, preferably three buckets 7. Each bucket is provided with cutting blades 8, two side walls 9, and a plate 10 positioned from the center of the bucket wheel. The bucket, on the other hand, has no wall on the outside. The ploughshare 11 is rotatably fastened on the axis of the bucket wheel by means of the arms 12. The ploughshare is secured against rotation by means of a screw connection with the boom. The ploughshare consists of a skid plate 13 located on the periphery of the bucket wheel and two side plates. The inner diameter of the skid plate is slightly larger than the outer diameter of the bucket wheel. The skid plate has a constant cross-section from the bottom up to the chute 14, while above the chute it has an opening slightly larger than the width of the buckets. The belt conveyor I with the belt begins below the chute

180 409 progową 15. Dolny koniec konstrukcji nośnej przenośnika jest umocowany przegubowo do lemiesza, natomiast górny jej koniec zamocowany jest przesuwnie (za pomocą rolek) do konstrukcji wsporczej 3. Wysięgnik 4 jest pochylany za pomocą siłownika 16, co umożliwia podnoszenie i opuszczanie koła czerpakowego. Poza tym wysięgnik ten ma przednią część umocowaną przesuwnie w części tylnej, co umożliwia z kolei ruch koła czerpakowego, w określonych granicach, do przodu i do tyłu. Ruch ten jest wymuszany przez siłownik 17, zamocowany przegubowo do części przedniej i tylnej wysięgnika 4.180 409 sill 15. The lower end of the conveyor support structure is articulated to the ploughshare, while its upper end is slidably attached (by means of rollers) to the support structure 3. The boom 4 is tilted by means of an actuator 16, which allows the bucket wheel to be raised and lowered. In addition, the boom has a front part slidably mounted on the rear part, which in turn allows the bucket wheel to move, within certain limits, forwards and backwards. This movement is forced by an actuator 17, articulated to the front and rear parts of the boom 4.

Jak wspomniano powyżej platforma obrotowa 2 jest umocowana do ramy podwozia 1 za pomocąłożyska tocznego 18 znajdującego się pod platformą. Natomiast powyżej platformy znajduje się drugie łożysko toczne 19 umożliwiające obrót przenośnika II załadowczego 20 w stosunku do podwozia. Przenośnik ten służy do załadunku urobku na dowolny środek transportowy. Przenośnik 20 jest umocowany przegubowo w dolnej części do ramy obrotowej tego przenośnika, zaś w środkowej części za pomocą cięgna i siłownika 21 do łożyska obrotowego, znajdującego się na wierzchołku konstrukcji wsporczej 3. Siłownik 21 umożliwia pochylanie przenośnika załadowczego w płaszczyźnie pionowej, w zależności od wysokości niezależnego od koparki dowolnego środka transportowego. Mechanizm obrotu przenośnika załadowczego pokazano na fig. 3 i fig. 4.As mentioned above, the rotating platform 2 is fastened to the chassis frame 1 by means of a rolling bearing 18 located under the platform. On the other hand, above the platform there is a second roller bearing 19 which enables the rotation of the loading conveyor II 20 with respect to the chassis. This conveyor is used to load the spoil onto any means of transport. The conveyor 20 is articulated in its lower part to the rotating frame of this conveyor, and in the middle part, by means of a link and actuator 21, to a rotating bearing at the top of the supporting structure 3. The actuator 21 enables the loading conveyor to be tilted in a vertical plane, depending on the height. independent of the excavator of any means of transport. The loading conveyor rotation mechanism is shown in Fig. 3 and Fig. 4.

Mechanizm ten składa się z siłownika 22, z pionowej tulei wewnętrznej 23, łączącej konstrukcję nośną podwozia z konstrukcją obrotową załadowczego przenośnika, ponad łożyskiem obrotowym 19, i z odpowiednich przegubów. Siłownik 22 jednym przegubem jest połączony z konstnikcjajrośną.podwozia, a drugim końcem z przegubem tulei wewnętrznej 23. Ruch tłoczyska siłownika powoduje obrót w jedną lub drugą stronę konstrukcji obrotowej przenośnika załadowczego 20 w określonych granicach. Podobnie, jak pokazano na fig. 3 i fig. 4, siłownik24 jednym końcem jest przegubowo połączony z konstrukcjąnośnąpodwozia 1, zaś drugim końcem jest połączony również przegubowo z platformą obrotową2, co umożliwia w określonym zakresie obrót platformy 2 względem podwozia 1. W końcowej części platformy obrotowej jest zainstalowany silnik spalinowy napędzający za pomocą pompy olejowej wszystkie mechanizmy koparki. Silnik ten służy również jako dodatkowa przeciwwaga dla wysięgnika 4 i koła czerpakowego 6. Urządzenia sterownicze znajdująsię w kabinie 25, nie uwzględnionej dla przejrzystości na fig. 1. Obsługa koparki składa się z dwóch osób. Pierwsza z nich steruje pracą koła czerpakowego i I przenośnika z taśmąprogową, zaś druga steruje załadunkiem na niezależne środki transportowe.The mechanism consists of an actuator 22, a vertical inner sleeve 23 connecting the chassis support structure with the rotating structure of the loading conveyor, above the slewing bearing 19, and corresponding articulations. The actuator 22 is connected with one joint to the cross-body structure of the chassis and at the other end to the joint of the inner sleeve 23. The movement of the actuator piston rod causes rotation to one side or the other side of the rotating structure of the loading conveyor 20 within certain limits. Similarly as shown in Figs. 3 and 4, the actuator 24 is articulated with one end to the chassis 1 bearing structure, and with the other end also articulated to the rotating platform 2, which allows the platform 2 to pivot relative to the chassis 1 within a certain range. a rotary engine is installed which drives all the excavator's mechanisms by means of an oil pump. This engine also serves as an additional counterweight for the boom 4 and the bucket wheel 6. The control devices are located in the cabin 25, not shown in Fig. 1 for the sake of clarity. The excavator is operated by two people. The first one controls the operation of the bucket wheel and the 1st threshold belt conveyor, while the second controls loading onto independent means of transport.

Działanie koparki, w której zastosowano sposób odspajania i załadunku ziemi na środki transportowe przedstawia się następująco. Po podjechaniu koparki do urabianej skarpy i po podstawieniu środka transportowego pod załadunek, operator urządzeń załadowczych ustawia w poziomie wylot przenośnika załadowczego 20 nad skrzynią środka transportowego za pomocą siłownika 22, zaś wysokość wylotu za pomocą siłownika 21, po czym uruchamia przenośnik załadowczy. Następnie drugi operator włącza mechanizm obrotowy koła czerpakowego 6 i w miarę potrzeby mechanizm naporu za pomocą siłownika 17. Rozpoczyna się odspajanie ziemi, która zsypując się do dołu wypełnia kolejny czerpak. Początek skrawania zaczyna się w zależności od wysokości skarpy w przybliżeniu od miejsca, w którym na fig. 1 znajduje się czerpak górny lewy. W położeniu, w którym na rysunku znajduje się czerpak dolny zaczyna się zamykanie przez lemiesz 11 zewnętrznej powierzchni czerpaka, przy czym płyta wewnętrzna 10 pcha przed sobąz.awarty w czerpaku urobek. W czasie ruchu dolnego czerpaka do góry znajdujący się w czerpaku urobek ślizga się po blasze poślizgowej 13 do wysokości zsypu 14. Początek wysypu rozluźnionego urobku z czerpaka zaczyna się od położenia, w którym na fig. 1 znajduje się czerpak prawy górny. W tej sytuacji, wskutek odpowiedniego pochylenia płyty wewnętrznej 10 oraz wskutek siły odśrodkowej, urobek wysypuje się po zsypie i ponad nim na I przenośnik taśmowy 15 z taśmą progową, który z kolei podaje go na przenośnik załadowczy 20, a ten ostatni na dowolny środek transportowy. Odspajanie ziemi odbywa się w miarę ruchu obrotowego platformy 2 od jednego skrajnego położenia do drugiego, za pomocą siłownika 24. Operator ma tutaj do dyspozycji mechanizm naporu, którym reguluje grubość warstwy skrawanej. Koparka bez użycia me6The operation of an excavator, which uses the method of detachment and loading of soil onto means of transport, is as follows. After the excavator has approached the slope being processed and the transport means has been placed for loading, the operator of the loading devices sets the outlet of the loading conveyor 20 horizontally above the box of the transport means by means of the actuator 22, and the height of the outlet by means of the actuator 21, and then starts the loading conveyor. Then the second operator activates the bucket wheel rotating mechanism 6 and, if necessary, the thrust mechanism by means of the actuator 17. The breakout of soil begins, which fills the bottom of the bucket. Depending on the height of the slope, the beginning of cutting starts approximately from where the left upper bucket is located in Fig. 1. In the position where the lower bucket is shown in the drawing, the closure of the outer surface of the bucket by the ploughshare 11 begins, with the inner plate 10 pushing the debris contained in the bucket in front of it. During the upward movement of the lower bucket, the material in the bucket slides along the skid plate 13 to the height of the chute 14. The beginning of the discharge of the loosened material from the bucket begins from the position in which the upper right bucket is located in Fig. 1. In this situation, due to the appropriate inclination of the inner plate 10 and due to the centrifugal force, the debris is poured over the chute and above it onto the belt conveyor 15 with the sill belt, which in turn passes it to the loading conveyor 20, and the latter to any transport means. The breakout of the soil takes place as the platform 2 rotates from one extreme position to another, by means of the actuator 24. Here, the operator has at his disposal a thrust mechanism by which he regulates the thickness of the cut layer. Excavator without using me6

180 409 chanizmu jazdy skrawa kolejne warstwy ziemi aż do wyczerpania całego ruchu mechanizmu naporu, po czym następuje cofnięcie koła czerpakowego za pomocą siłownika 17 i przejazd koparki do przodu za pomocą mechanizmu jazdy podwozia.The travel chanism cuts successive layers of earth until all thrust mechanism is exhausted, then the bucket wheel is retracted by the cylinder 17 and the excavator is driven forward by the undercarriage travel mechanism.

Sposób odspajania i załadunku ziemi na środki transportowe według wynalazku ma cały szereg wybitnych zalet w stosunku do sposobów powszechnie stosowanych. Przede wszystkim skrawanie ziemi odbywa się przy maksymalnie odciążonej warstwie skrawanej, a w związku z tym przy bardzo małym tarciu wewnętrznym urabianej ziemi i przy wykorzystaniu poziomego ciśnienia, działającego odpychająco na skrajne warstwy w pionowej strefie skarpy. W niektórych przypadkach, przy suchej sypkiej ziemi, może dojść do poważnego zaniku tarcia wewnętrznego. Następuje wtedy tzw. upłynnienie materiału rozdrobnionego. Materiał ten spływa po skarpie (znane samoczynne obsypywanie ścian wykopów) i wystarczy go wtedy bez ruchu koparki do przodu przetłaczać podobnie jak się przetłacza ciecz, przy nadzwyczaj małym zużyciu energii. Następną zaletą sposobu według wynalazku jest maksymalne wykorzystanie mocy silnika na skrawanie ziemi. Podczas bowiem, gdy jeden czerpak kończy proces skrawania, następny czerpak zaczyna ten proces, zaś trzeci czerpak w tym czasie wysypuje na przenośnik odspojoną porcję materiału. Nie traci się przy tym energii na przyspieszanie porcji materiału od spoczynku do prędkości roboczej, ponieważ masa materiału przyspiesza wskutek działania siły grawitacji. Pozwala to około dwukrotnie zwiększyć prędkość skrawania, a więc i zwiększyć wydajność koparki. Przy tym sposobie unika się również wprawiania w ruch obrotowy dużych mas platformy obrotowej, wysięgnika, czerpaka i zawartego w nim urobku, jak to ma miejsce w koparkach jednoczerpakowych. Wyeliminowanie pracy cyklicznej w tych koparkach, przy dodatkowych zaletach wymienionych powyżej, pozwala na tym samym podwoziu zamontować koparkę o około ośmiokrotnie większej wydajności. Polepsza się przy tym stateczność koparki, ponieważ moment wywracający do wysięgnika, czerpaków i urobku jest w poważnej części równoważony przez moment stabilizujący wywierany przez przenośnik załadowczy znajdujący się z drugiej strony podwozia. Dodatkowo znaczny moment od reakcji skrawania gruntu w koparkach jednoczerpakowych jest zastąpiony dużo mniejszym a zarazem stabilizującym momentem od reakcji skrawania (ze względu na odwrotny kierunek reakcji).The method of breaking and loading soil onto the transport means according to the invention has a number of remarkable advantages over the commonly used methods. First of all, the cutting of the soil is carried out with the most relieved cut layer, and therefore with very low internal friction of the excavated soil and with the use of horizontal pressure, which has a repulsive effect on the extreme layers in the vertical zone of the slope. In some cases, with dry loose soil, the internal friction may be seriously lost. Then the so-called liquefaction of fragmented material. This material flows down the slope (known as automatic backfilling of the walls of excavations) and then it is enough to force it without moving the excavator forward, just like a liquid, with extremely low energy consumption. Another advantage of the method according to the invention is the maximum utilization of the engine power for the cutting of the earth. While one bucket completes the cutting process, the next bucket starts this process, and the third bucket discharges the decayed portion of material onto the conveyor. No energy is lost in accelerating the batch of material from rest to operating speed, since the mass of the material is accelerated by the force of gravity. This allows you to approximately double the cutting speed, and thus increase the excavator's performance. This method also avoids the rotation of large masses of the rotating platform, boom, bucket and the debris contained therein, as is the case with single-bucket excavators. The elimination of cyclic work in these excavators, with the additional advantages mentioned above, allows the same undercarriage to mount an excavator with about eight times greater capacity. The stability of the excavator is thereby improved because the overturning moment for the boom, buckets and spoil is largely counterbalanced by the stabilizing moment exerted by the loading conveyor on the other side of the undercarriage. In addition, a significant moment from the ground cutting reaction in single bucket excavators is replaced with a much smaller and at the same time stabilizing moment from the cutting reaction (due to the opposite direction of the reaction).

W stosunku do koparek wieloczerpakowych system skrawania według wynalazku umożliwia wydatne zmniejszenie energii zużywanej do odspajania urobku, wydatne zmniejszenie masy koła czerpakowego, a w konsekwencji również i masy przeciwwagi oraz konstrukcji wsporczej. Dodatkową zaletą sposobu odspajania ziemi według wynalazku jest zastosowanie mechanizmu naporu, pozwalającego na pracę koparki przy skrawaniu gruntu niejednorodnego, zawierającego znaczną ilość kamieni, co uniemożliwia w praktyce pracę koparek wieloczerpakowych. Wyeliminowane pełnego obrotu koparek znacznie upraszcza mechanizm obrotu. Zbędna jest w tym przypadku wielostopniowa przekładnia mechaniczna napędzana prostym silnikiem hydraulicznym lub hydrauliczny silnik wolnoobrotowy. Zamiast tych urządzeń wystarczy zastosowania prosty siłownik hydrauliczny. Unika się również skomplikowanych obrotowych kolumn doprowadzających olej pod ciśnieniem do mechanizmów jazdy obydwu gąsienic podwozia, przy czym każda gąsienica musi mieć możliwość jazdy w obydwu kierunkach.Compared to multi-bucket excavators, the cutting system according to the invention makes it possible to significantly reduce the energy used to break the excavated material, to significantly reduce the weight of the bucket wheel and, consequently, also the weight of the counterweight and the supporting structure. An additional advantage of the method of breaking the soil according to the invention is the use of a thrust mechanism, which allows the excavator to work when cutting heterogeneous soil, containing a significant amount of stones, which in practice prevents the operation of multi-bucket excavators. Eliminated full rotation of the excavator greatly simplifies the rotation mechanism. In this case, there is no need for a multi-stage mechanical transmission driven by a simple hydraulic motor or a low-speed hydraulic motor. Instead of these devices, a simple hydraulic cylinder is sufficient. Complicated pivoting columns supplying pressurized oil to the running mechanisms of both undercarriage tracks are also avoided, with each track having to be able to travel in both directions.

Claims

1. Sposób odspajania i załadunku ziemi na środki transportowe, znamienny tym, że odspajanie ziemi odbywa się za pomocą kilku, najkorzystniej trzech, czerpaków zamontowanych na kole czerpakowym, przy czym odspajanie ziemi od calizny gruntu odbywa się przy ruchu czerpaków od góry do dołu, po czym czerpaki przesuwajjikolejno odspojone porcje urobku po lemieszu na wysokość umożliwiająca - dzięki sile grawitacji i sile odśrodkowej - zsyp kolejnych porcji na pochyły pierwszy przenośnik o ruchu ciągłym, zamontowany razem z kołem czerpakowym na obrotowej części koparki, po czym urobek zostaje przesypywany z pierwszego przenośnika na drugi przenośnik o ruchu ciągłym, zamontowany niezależnie obrotowo na podwoziu koparki, a następnie ten drugi przenośnik transportuje urobek na dowolny środek transportu drogowego, kolejowego lub na inne niezależne od koparki przenośniki lub na stertę materiału.1. A method of releasing and loading soil onto means of transport, characterized in that the soil is loosened by means of several, preferably three, buckets mounted on a bucket wheel, while the soil is loosened from the ground by moving the buckets from top to bottom. with which the buckets move the decayed portions of the spoil over the blade to a height that allows - thanks to the force of gravity and centrifugal force - to discharge successive portions on the inclined first conveyor with continuous motion, mounted together with the bucket wheel on the rotating part of the excavator, then the spoil is transferred from the first conveyor to the second a continuous-motion conveyor, rotatably mounted independently on the excavator's chassis, and then the second conveyor transports the excavated material to any means of road, rail, or other conveyors independent of the excavator, or to a material heap.

2. Urządzenie do odspajania i załadunku ziemi na środki transportowe, składające się z podwozia z mechanizmem jazdy i obrotowej platformy na tym podwoziu, znamienne tym, że na obrotowej platformie zamontowany jest przegubowo pochylany wysięgnik (4) z kołem czerpakowym (6) i lemieszem (11) oraz pochyły pierwszy przenośnik o ruchu ciągłym (15), a poza tym na podwoziu (1) jest zamontowany niezależnie obrotowy drugi przenośnik załadowczy (20) o ruchu ciągłym, przy czym każdy czerpak (7) na kole czerpakowym (6) jest zaopatrzony w ostrza skrawające (8), dwie boczne ścianki (9) i usytuowaną od wewnętrznej strony koła czerpakowego płytę wewnętrzną (10), umożliwiającą zsyp po niej urobku na pierwszy przenośnik (15), po przesunięciu tego urobku po lemieszu (11) na wysokość zsypu (14).2. Device for releasing and loading soil onto means of transport, consisting of a chassis with a driving mechanism and a rotating platform on this chassis, characterized in that an articulated tilting boom (4) with a bucket wheel (6) and a blade ( 11) and the first inclined conveyor with continuous motion (15), and furthermore, a rotating second continuous loading conveyor (20) is independently mounted on the undercarriage (1), with each bucket (7) on the bucket wheel (6) provided with the cutting blades (8), two side walls (9) and an internal plate (10) located on the inside of the bucket wheel, allowing the material to be discharged on the first conveyor (15) after moving this material over the ploughshare (11) to the height of the chute (14).

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że wysięgnik (4), na którym zamontowane jest koło czerpakowe (6) ma zmienny wysięg dzięki siłownikowi (17) przesuwającemu przednią część wysięgnika z kołem czerpakowym w stosunku do tylnej części wysięgnika połączonej przegubowo z platformą obrotową (2).3. The device according to claim 1 A machine according to claim 2, characterized in that the boom (4) on which the bucket wheel (6) is mounted has a variable projection thanks to the actuator (17) moving the front part of the boom with the bucket wheel in relation to the rear part of the boom articulated with the rotating platform (2).

4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że zamiast lemiesza jest wyposażone w czerpaki (7), z których każdy ma ostrza skrawające (8), dwie ścianki boczne (9), płytę wewnętrzną (10) oraz uchylną ściankę zewnętrzną, otwieraną za pomocą krzywki lub zderzaka w momencie, gdy czerpak w ruchu do góry osiągnie poziom zsypu (14), w celu wysypania urobku na pierwszy przenośnik o ruchu ciągłym (15).4. The device according to claim 1 2, characterized in that, instead of the ploughshare, it is equipped with buckets (7), each of which has cutting blades (8), two side walls (9), an inner plate (10) and a hinged outer wall, opened by a cam or a bumper in when the bucket in an upward motion reaches the level of the chute (14) in order to discharge the spoil onto the first continuous conveyor (15).

5. Urządzenie do odspajania i załadunku ziemi na środki transportowe przeznaczone do odspajania ziemi poniżej poziomu, po którym się ono porusza oraz do załadunku tej ziemi na środki transportowe, składające się z podwozia i platformy obrotowej, znamienne tym, że jest wyposażone w koło czerpakowe z kilkoma, najkorzystniej trzema, czerpakami, umieszczone na wysięgniku zamontowanym przegubowo do platformy obrotowej, przy czym skrawanie gruntu odbywa się odsiębiernie przy ruchu czerpaków od góry do dołu, wskutek czego urobekjest przesuwany w przeciwnym kierunku do kierunku jazdy urządzenia i po lemieszu do góry do wysokości zsypu, a następnie jest transportowany za pomocą przenośników na podstawione środki transportowe lub na stertę materiału.5. A device for releasing and loading soil onto a means of transport designed to loosen the soil below the traveling level and for loading the soil onto a means of transport consisting of a chassis and a rotating platform, characterized by the fact that it is equipped with a bucket wheel with several, preferably three, buckets, placed on a boom mounted articulated to the rotating platform, the soil being cut backwards when the buckets move from top to bottom, as a result of which the output is moved in the opposite direction to the driving direction of the machine and up the blade up to the height of the chute and then it is transported by means of conveyors to the provided means of transport or to a pile of material.

Sposób odspajania i załadunku ziemi na środki transportowe oraz urządzenie do stosowania tego sposobu mogą być wykorzystane w różnego rodzaju koparkach oraz w ładowarkach pobierających rozdrobniony materiał składowany na hałdach i przenoszących go na różnego rodzaju środki transportowe.The method of releasing and loading soil onto means of transport and the device for using this method can be used in various types of excavators and in loaders collecting the shredded material stored in heaps and transferring it to various types of transport means.