RU2709573C1

RU2709573C1 - Scraper bucket

Info

Publication number: RU2709573C1
Application number: RU2019109094A
Authority: RU
Inventors: Вадим Дмитриевич Глебов
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2019-12-18

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to excavating equipment, namely, to scrapers. Scrap bucket comprises side and rear sliding walls, bottom with cutting blade, front gate with clamping in form of arc-shaped plate, installed with possibility of limited turn in ladle behind cutting blade and inside front gate, respectively, rear and front guide plates with spherical surfaces. Bucket is equipped with hydraulic cylinders of guide plates, hydraulic accumulator and adjustable reduction hydraulic valve. Front guide plate is installed on shaft and to its ends from external side sides of flap are attached levers with possibility of one-side communication with rods of hydraulic cylinders of clamping, connected by housings to side walls of shutter and communicated by piston chambers with hydraulic accumulator, which is communicated via controlled reduction hydraulic valve with pressure hydraulic line and through valve with hydraulic tank. Rear guide plate is installed on shaft, to ends of which from external sides of bucket side walls levers are attached with possibility of one-side communication with rods of hydraulic cylinders of clamp, connected with housings to side walls of bucket and rod cavities are equipped with springs, and piston cavities are communicated by hydraulic line with piston cavity of hydraulic cylinder of rear sliding wall drive. At that, hydraulic distributor of hydraulic cylinders of front gate is made as four-position with possibility of connection, in one of slide valve positions, of piston cavities of these hydraulic cylinders with piston cavity of hydraulic cylinder of rear pull-out wall.

EFFECT: higher efficiency and easier control of working process.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к землеройной технике, а именно к скреперам.The invention relates to earthmoving equipment, namely to scrapers.

Известен ковш скрепера (SU а.с. 1418425, E02F 3/64, 9/22), включающий боковые и заднюю выдвижную стенки, днище с режущим ножом, переднюю заслонку с направляющей плитой, установленной на валу и к концам его с внешних боковых сторон заслонки прикреплены рычаги с возможностью односторонней связи со штоками гидроцилиндров прижима, соединенных корпусами с боковыми стенками заслонки и сообщенных с гидроаккумулятором. В известном ковше скрепера направляющая плита оказывает давление на срезаемую стружку грунта упрочняя ее, что облегчает продвижение в ковш и его наполнение. Однако известный ковш имеет недостатки которые выражаются в том, что при отсутствии задней направляющей плиты в ковше обжатие стружки не эффективно и упрочение ее не существенно, а это снижает наполняемость ковша и производительность. Кроме того, угол отклонения стружки относительно днища уменьшается с увеличением объема грунта в ковше, тогда как этот угол необходимо увеличивать с переходом от первой фазы заполнения ковша ко второй и третьей фазам (Гальперин М.И., Домбровский Н.Г. Строительные машины: Учебник для вузов. - 3 изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа. 1980. с. 201-202).A known scraper bucket (SU a.s. 1418425, E02F 3/64, 9/22), including side and rear retractable walls, a bottom with a cutting knife, a front shutter with a guide plate mounted on the shaft and to its ends from the outer sides levers are attached levers with the possibility of one-way communication with the rods of the pressure hydraulic cylinders, connected by bodies to the side walls of the valve and communicated with the accumulator. In the well-known scraper bucket, the guide plate exerts pressure on the ground cuttings, strengthening it, which facilitates the advancement into the bucket and its filling. However, the known bucket has disadvantages in that, in the absence of a rear guide plate in the bucket, chip compression is not effective and its hardening is not significant, which reduces the bucket filling and productivity. In addition, the angle of deviation of the chips relative to the bottom decreases with increasing soil volume in the bucket, while this angle must be increased with the transition from the first phase of filling the bucket to the second and third phases (Halperin M.I., Dombrovsky N.G. Construction vehicles: Textbook for universities. - 3rd ed., revised and extended - M .: Higher school. 1980. S. 201-202).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и принятый за прототип является ковш скрепера (SU а.с. 1532663, E02F 3/64), включающий боковые и заднюю выдвижную стенки, днище с режущим ножом, переднюю заслонку с прижимом в виде дугообразной плиты, установленные с возможностью ограниченного поворота в ковше за режущим ножом и внутри передней заслонки, заднюю и переднюю направляющие плиты с цилиндрическими поверхностями. Во втором известном ковше скрепера передняя и задняя направляющие плиты, а также прижим обеспечивают двустороннее обжатие срезаемой стружки грунта, что повышает ее прочность и проникающую способность при заполнении ковша, однако и этот ковш имеет недостатки. Так согласно описанию задняя направляющая плита при заполнении ковша удерживается неподвижным упором в положении близком к вертикали, а это препятствует движению грунта в первой фазе заполнения ковша, что увеличивает затраты энергии. Кроме того, при зафиксированной передней заслонке прижим оказывает переменное воздействие на грунт вследствие вертикального перемещения ковша при регулировании толщины стружки и вследствие неровности опорной поверхности, что ведет к снижению прочности стружки, и к вытекающим из этого последствий описанных выше. При ручном способе регулирования силы прижатия, управляя заслонкой с помощью гидрораспределителя, не удается обеспечить равномерное прижатие и это увеличивает сопротивление движению скрепера и усложняет управление рабочим процессом.Closest to the proposed technical essence and adopted for the prototype is a scraper bucket (SU a.s. 1532663, E02F 3/64), including side and rear retractable walls, a bottom with a cutting knife, a front damper with a clip in the form of an arcuate plate, installed with the possibility of limited rotation in the bucket behind the cutting knife and inside the front flap, the rear and front guide plates with cylindrical surfaces. In the second known scraper bucket, the front and rear guide plates, as well as the clamp, provide bilateral compression of the cut soil chips, which increases its strength and penetration when filling the bucket, however, this bucket also has drawbacks. So, according to the description, the rear guide plate when filling the bucket is held by a fixed stop in a position close to the vertical, and this prevents the movement of soil in the first phase of filling the bucket, which increases energy costs. In addition, when the front flap is fixed, the clamp has a variable effect on the soil due to the vertical movement of the bucket when adjusting the chip thickness and due to the roughness of the supporting surface, which leads to a decrease in chip strength and the consequences described above. With the manual method of adjusting the pressing force, controlling the shutter with the help of a control valve, it is not possible to ensure uniform pressing and this increases the resistance to movement of the scraper and complicates the control of the working process.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение производительности за счет большей наполняемости ковша грунтом и упрощение управления рабочим процессом.The objective of the invention is to increase productivity due to the greater filling of the bucket with soil and simplify the management of the workflow.

Указанный технический результат достигается тем, что ковш скрепера, включающий боковые и заднюю выдвижную стенки, днище с режущим ножом, переднюю заслонку с прижимом в виде дугообразной плиты, установленные с возможностью ограниченного поворота в ковше за режущим ножом и внутри передней заслонки соответственно заднюю и переднюю направляющие плиты с цилиндрическими поверхностями, снабжен гидроцилиндрами прижима направляющих плит, гидроаккумулятором и регулируемым редукционным гидроклапаном, при этом передняя направляющая плита установлена на валу и к концам его с внешних боковых сторон заслонки прикреплены рычаги с возможностью односторонней связи со штоками гидроцилиндров прижима, соединенных корпусами с боковыми стенками заслонки и сообщенных поршневыми полостями с гидроаккумулятором, который сообщен через регулируемый редукционный гидроклапан с напорной гидролинией и через вентиль с гидробаком, а задняя направляющая плита установлена на валу, к концам которого, с внешних сторон боковых стенок прикреплены рычаги с возможностью односторонней связи со штоками гидроцилиндров прижима, соединенных корпусами с боковыми стенками ковша и штоковые их полости снабжены пружинами, а поршневые полости сообщены гидролинией с поршневой полостью гидроцилиндра привода задней выдвижной стенки, причем гидрораспределитель гидроцилиндров передней заслонки выполнен четырехпозиционным с возможностью сообщения, в одной из позиций золотника, поршневых полостей этих гидроцилиндров с поршневой полостью гидроцилиндра задней выдвижной стенки. Упомянутые выше гидроцилиндры прижима передней и задней прижимных плит имеют штоки снабженные роликами.The specified technical result is achieved in that the scraper bucket, including side and rear sliding walls, a bottom with a cutting knife, a front damper with a clip in the form of an arcuate plate, installed with the possibility of limited rotation in the bucket behind the cutting knife and inside the front damper, respectively, the rear and front guides plates with cylindrical surfaces, equipped with hydraulic cylinders for clamping the guide plates, a hydraulic accumulator and an adjustable pressure reducing valve, while the front guide plate leveled on the shaft and levers are attached to the ends of it from the outer sides of the valve with the possibility of one-way communication with the rods of the pressure hydraulic cylinders connected by housings to the side walls of the valve and communicated by the piston cavities with a hydraulic accumulator, which is communicated through an adjustable pressure reducing valve with a pressure hydraulic line and through a valve with a hydraulic tank and the rear guide plate is mounted on the shaft, to the ends of which, on the outer sides of the side walls, levers are attached with the possibility of one-way communication with the rods clamp hydraulic cylinders connected by housings to the side walls of the bucket and their rod cavities are provided with springs, and the piston cavities are communicated by a hydraulic line with a piston cavity of the rear sliding wall drive hydraulic cylinder, and the hydraulic valve of the front flap hydraulic cylinders is made four-position with the possibility of communicating, in one of the positions of the spool, of the piston cavities of these hydraulic cylinders with a piston cavity of a hydraulic cylinder of a rear retractable wall. The aforementioned pressure cylinders of the front and rear pressure plates have rods equipped with rollers.

Предлагаемый ковш скрепера отличается от прототипа совокупностью отличительных признаков, приведенных в отличительной части формулы изобретения. Решается задача повышения прочности срезаемой стружки грунта и оптимизация угла ее наклона в зависимости от объема грунта в ковше с автоматизацией управления передней заслонкой, что повышает наполняемость ковша и производительность при упрощении управления.The proposed scraper bucket differs from the prototype in the totality of distinctive features given in the characterizing part of the claims. The problem of increasing the strength of the cut soil chips and optimizing the angle of its inclination depending on the volume of soil in the bucket with automation of the front flap control, which increases the bucket filling and productivity while simplifying management, is being solved.

На фиг. 1 изображен ковш скрепера и гидросхема управления.In FIG. 1 shows a scraper bucket and control circuit.

Ковш скрепера включает боковые 1, заднюю 2 выдвижную стенки и днище 3 с режущим ножом 4. Задняя выдвижная стенка 2 имеет привод в виде гидроцилиндров 5, соединенных с гидрораспределителем 6. Передняя заслонка 7 с гидроцилиндрами 8, сообщенными с гидрораспределителем 9. В передней нижней наружной части передней заслонки установлен прижим 10 в виде дугообразной плиты, а внутри заслонки установлена имеющая сферическую поверхность передняя направляющая плита 11. Плита 11 закреплена на валу 12, к концам которого с наружных сторон боковых стенок заслонки прикреплены рычаги 13, установленные с возможностью односторонней связи со штоками гидроцилиндров 14 прижима с роликами 15. Гидроцилиндры 14 поршневыми полостями соединены гидролиниями с гидроаккумулятором 16, сообщенным с напорной гидролинией через регулируемый редукционный гидроклапан 17 и через вентиль 18 с гидробаком. Задняя направляющая плита 19 со сферической поверхностью установлена на валу 20, на концах которого с наружных сторон боковых стенок 1 прикреплены рычаги 21, с возможностью односторонней связи со штоками гидроцилиндров 22 прижима, имеющих ролики 23. Гидроцилиндры 22 корпусами прикреплены к боковым стенкам 1 ковша и в их штоковые полости установлены пружины 24, а поршневые полости сообщены гидролинией 25 с поршневыми полостями гидроцилиндров 5 привода задней стенки. Кроме того, поршневые полости гидроцилиндров 5 сообщены гидролинией 26 с четырехпозиционным гидрораспределителем 9, выполненным с возможностью соединения, в одной из позиций золотника, поршневых полостей гидроцилиндров 5 со штоковыми полостями гидроцилиндров 8 привода передней заслонки 7.The scraper bucket includes side 1, rear 2 sliding walls and a bottom 3 with a cutting knife 4. The rear sliding wall 2 has an actuator in the form of hydraulic cylinders 5 connected to a hydraulic distributor 6. The front shutter 7 with hydraulic cylinders 8 in communication with the hydraulic distributor 9. In the front lower outer of the part of the front shutter, a clamp 10 is installed in the form of an arcuate plate, and a front guide plate 11 having a spherical surface is installed inside the shutter. The plate 11 is mounted on a shaft 12, to the ends of which from the outside of the side walls of the shutter and levers 13 are attached, installed with the possibility of one-way communication with the rods of the hydraulic cylinders 14 of the clip with the rollers 15. The hydraulic cylinders 14 are connected by piston cavities by hydraulic lines to the hydraulic accumulator 16, which is in communication with the pressure hydraulic line through an adjustable pressure reducing valve 17 and through valve 18 with a hydraulic tank. A rear guide plate 19 with a spherical surface is mounted on a shaft 20, at the ends of which levers 21 are attached on the outer sides of the side walls 1, with the possibility of one-way communication with the rods of the pressure cylinders 22 having rollers 23. The hydraulic cylinders 22 are attached to the side walls of the bucket 1 and their rod cavities are equipped with springs 24, and the piston cavities are connected by a hydraulic line 25 with the piston cavities of the hydraulic cylinders 5 of the rear wall drive. In addition, the piston cavities of the hydraulic cylinders 5 are connected by a hydraulic line 26 with a four-position valve 9 made with the possibility of connecting, in one of the positions of the spool, the piston cavities of the hydraulic cylinders 5 with the rod cavities of the hydraulic cylinders 8 of the front damper actuator 7.

Ковш скрепера, действует следующим образом.The scraper bucket operates as follows.

Ковш скрепера на фиг. 1, изображен в рабочем положении с заглубленным ножом 4. Передняя заслонка приоткрыта, свободно опирается прижимом 10 на грунт, оказывая на него давление собственной силой тяжести. Поршневые полости гидроцилиндров 8 сообщены через гидрораспределитель 9 с гидробаком, а штоковые полости сообщены с поршневыми полостями гидроцилиндров 5, которые также соединены с поршневыми полостями гидроцилиндров 22. В начале первой фазы заполнения ковша, давление грунта на заднюю выдвижную стенку 2 отсутствует или еще мало, поэтому штоки гидроцилиндров 22 под действием пружин 24 вдвинуты и опирающиеся на них рычаги 21 определяют максимальное отклонение направляющей плиты 19 назад в сторону задней стенки 2. Передняя направляющая плита 11 также отклонена в эту же сторону и прижимает срезаемый грунт под действием гидроцилиндров 14, сообщенных с гидроаккумулятором 16, заряженным на заданную величину давления. По мере увеличения объема грунта в ковше увеличивается его давление на заднюю стенку 2 и на поршни гидроцилиндров 5. В поршневых полостях гидроцилиндров 5 и 22, а также в штоковых полостях гидроцилиндров 8 увеличивается давление рабочей жидкости. Под действием этого давления поршни и штоки гидроцилиндров 22, преодолевая усилие пружин 24, воздействуют на рычаги 21 и поворачивают на подъем направляющую плиту 19, увеличивая угол направления стружки грунта до оптимального значения, для второй и третьей фаз наполнения ковша. Передняя направляющая плита 11 также отклоняется влево, сохраняя прижимное воздействие на срезаемую стружку грунта, и величина этого воздействия определяется величиной давления зарядки гидроаккумулятора 16. В течении второй фазы наполнения ковша осуществляется заполнение передней части ковша и передней заслонки 7, что увеличивает давление прижима 10 на грунт. Это с одной стороны хорошо для упрочнения стружки и не очень хорошо с другой стороны из-за возрастания сопротивления перемещению скрепера. Однако возрастание давления рабочей жидкости в штоковых полостях гидроцилиндров 8, по мере увеличения объема грунта в ковше, уменьшает величину давления прижима 10 на грунт до оптимального значения, что снижает сопротивление перемещению скрепера и затраты энергии на перемещение.The scraper bucket of FIG. 1, is depicted in working position with a recessed knife 4. The front flap is ajar, freely rests with clamp 10 on the ground, exerting pressure on it with its own gravity. The piston cavities of the hydraulic cylinders 8 are connected through the hydraulic distributor 9 to the hydraulic tank, and the rod cavities are connected to the piston cavities of the hydraulic cylinders 5, which are also connected to the piston cavities of the hydraulic cylinders 22. At the beginning of the first phase of filling the bucket, there is no or little soil pressure on the rear sliding wall 2, therefore the hydraulic cylinder rods 22 are retracted by the action of the springs 24 and the levers 21 resting on them determine the maximum deviation of the guide plate 19 back towards the rear wall 2. The front guide plate 11 t It is also deflected in the same direction and presses the cut soil under the action of hydraulic cylinders 14, in communication with the hydraulic accumulator 16, charged by a predetermined pressure value. As the volume of soil in the bucket increases, its pressure increases on the rear wall 2 and on the pistons of the hydraulic cylinders 5. In the piston cavities of the hydraulic cylinders 5 and 22, as well as in the rod cavities of the hydraulic cylinders 8, the working fluid pressure increases. Under the influence of this pressure, the pistons and rods of the hydraulic cylinders 22, overcoming the force of the springs 24, act on the levers 21 and turn the guide plate 19 to raise, increasing the angle of the direction of the soil chips to the optimum value for the second and third phases of filling the bucket. The front guide plate 11 also deviates to the left, retaining the pressure effect on the cut chips, and the magnitude of this effect is determined by the charging pressure of the accumulator 16. During the second phase of filling the bucket, the front part of the bucket and the front damper 7 are filled, which increases the pressure of the clamp 10 on the ground . On the one hand, this is good for hardening the chips and not very good on the other hand due to the increased resistance to movement of the scraper. However, the increase in the pressure of the working fluid in the rod cavities of the hydraulic cylinders 8, as the volume of soil in the bucket increases, reduces the pressure value of the clamp 10 on the soil to the optimum value, which reduces the resistance to movement of the scraper and the energy consumption for moving.

Для разгрузки ковша золотник гидрораспределителя 6 перемещается влево, направляя рабочую жидкость из напорной гидролинии в поршневые полости гидроцилиндров 5, которая одновременно поступает в штоковые полости гидроцилиндров 8 и поршневые полости гидроцилиндров 22. С небольшим опережение, вследствие меньшего сопротивления, поднимается передняя заслонка 7 с направляющей плитой 11, которая под действием грунта и собственной силы тяжести поворачивается отвесно вниз, не препятствуя высыпанию грунта. Задняя направляющая плита 19 также совершает небольшой поворот влево. С увеличением давления рабочей жидкости начинает перемещаться вперед задняя выдвижная стенка 2 и вытеснять грунт из ковша, который, перемещаясь, поворачивает плиту 19 до опоры ее на режущий нож.To unload the bucket, the spool valve 6 moves to the left, directing the working fluid from the pressure line to the piston cavities of the hydraulic cylinders 5, which simultaneously enters the rod cavities of the hydraulic cylinders 8 and the piston cavities of the hydraulic cylinders 22. With a little lead, the front shutter 7 rises with a guide plate 11, which, under the action of the soil and its own gravity, turns steeply downward, without preventing the soil from spilling out. The rear guide plate 19 also makes a slight left turn. With increasing pressure of the working fluid, the rear sliding wall 2 begins to move forward and displace the soil from the bucket, which, moving, rotates the plate 19 until it rests on the cutting knife.

После разгрузки ковша, золотник гидрораспределителя 6 перемещается вправо, и задняя стенка 2 возвращается в исходное положение. Одновременно опускается передняя заслонка 7 и штоки гидроцилиндров 22. С началом нового рабочего цикла режущий нож 4 заглубляется в грунт, который перемещаясь в ковше, поворачивает переднюю 11 и заднюю 19 направляющие плиты до упора в штоки с роликами соответствующих гидроцилиндров 14 и 22, а затем повторяются все описанные выше этапы заполнения ковша скрепера грунтом.After unloading the bucket, the spool valve 6 moves to the right, and the rear wall 2 returns to its original position. At the same time, the front shutter 7 and the hydraulic cylinder rods 22 are lowered. With the beginning of a new working cycle, the cutting knife 4 is buried in the ground, which, moving in the bucket, rotates the front 11 and rear 19 guide plates all the way into the rods with the rollers of the corresponding hydraulic cylinders 14 and 22, and then are repeated all the above steps of filling the scraper bucket with soil.

Таким образом, использование предлагаемого ковша скрепера обеспечивает эффективное упрочнение срезаемой стружки грунта и оптимальное направление ее движения, в зависимости от величины объема грунта в ковше. Это снижает время заполнения ковша, повышает его наполняемость и соответственно производительность. Кроме того, снижаются энергозатраты и упрощается управление рабочим процессом, путем автоматизации управления передней заслонкой, а это снижает утомляемость машиниста и также способствует повышению производительности.Thus, the use of the proposed scraper bucket provides effective hardening of the cut soil chips and the optimal direction of its movement, depending on the amount of soil in the bucket. This reduces the filling time of the bucket, increases its filling capacity and, accordingly, productivity. In addition, energy costs are reduced and workflow management is simplified by automating front-flap control, which reduces driver fatigue and also helps increase productivity.

Claims

1. Ковш скрепера, включающий боковые и заднюю выдвижную стенки, днище с режущим ножом, переднюю заслонку с прижимом в виде дугообразной плиты, установленные с возможностью ограниченного поворота в ковше за режущим ножом и внутри передней заслонки соответственно, заднюю и переднюю направляющие плиты со сферическими поверхностями, отличающийся тем, что он снабжен гидроцилиндрами прижима направляющих плит, гидроаккумулятором и регулируемым редукционным гидроклапаном, при этом передняя направляющая плита установлена на валу и к концам его с внешних боковых сторон заслонки прикреплены рычаги с возможностью односторонней связи со штоками гидроцилиндров прижима, соединенных корпусами с боковыми стенками заслонки и сообщенных поршневыми полостями с гидроаккумулятором, который сообщен через регулируемый редукционный гидроклапан с напорной гидролинией и через вентиль с гидробаком, а задняя направляющая плита установлена на валу, к концам которого с внешних сторон боковых стенок ковша прикреплены рычаги с возможностью односторонней связи со штоками гидроцилиндров прижима, соединенных корпусами с боковыми стенками ковша и штоковые их полости снабжены пружинами, а поршневые полости сообщены гидролинией с поршневой полостью гидроцилиндра привода задней выдвижной стенки, причем гидрораспределитель гидроцилиндров передней заслонки выполнен четырехпозиционным с возможностью сообщения, в одной из позиций золотника, поршневых полостей этих гидроцилиндров с поршневой полостью гидроцилиндра задней выдвижной стенки.1. Scraper bucket, including side and rear sliding walls, a bottom with a cutting knife, a front damper with a clip in the form of an arcuate plate, installed with the possibility of limited rotation in the bucket behind the cutting knife and inside the front damper, respectively, the rear and front guide plates with spherical surfaces characterized in that it is equipped with hydraulic cylinders for clamping the guide plates, a hydraulic accumulator and an adjustable pressure reducing valve, while the front guide plate is mounted on the shaft and to its ends levers are attached on the outer sides of the valve with the possibility of one-way communication with the rods of the pressure hydraulic cylinders, connected by housings to the side walls of the valve and communicated by the piston cavities with a hydraulic accumulator, which is communicated through an adjustable pressure relief valve with a pressure hydraulic line and through a valve with a hydraulic tank, and the rear guide plate is mounted on a shaft, to the ends of which levers are attached on the outside of the side walls of the bucket with the possibility of one-way communication with the hydraulic cylinder rods connected by housings to the side walls of the bucket and their stem cavities are provided with springs, and the piston cavities are communicated by a hydraulic line with a piston cavity of the hydraulic cylinder of the rear sliding wall drive; piston cavity of the hydraulic cylinder of the rear retractable wall.

2. Ковш скрепера по п. 1, отличающийся тем, что штоки гидроцилиндров прижима передней и задней направляющих плит снабжены роликами.2. The scraper bucket according to claim 1, characterized in that the rods of the pressure hydraulic cylinders of the front and rear guide plates are equipped with rollers.