Гідравлічний ударний розпушувач для механічних екскаваторів

Реферат: Винахід стосується гідравлічного розпушувача для землерийних машин, які застосовують для розламування і виймання твердих об'єктів з ґрунту, таких як камені, бетон, асфальт або подібні, який має зуб (1), з'єднаний з несучою головкою (5) землерийної машини за допомогою декількох з'єднувальних елементів (6) і який включає принаймні один зуб (1) із привідними пристроями (2, 3), міцно з'єднаними з акумулятором (4) енергії, причому вузол, що складається із привідних пристроїв (2, 3) та акумулятора (4) енергії, приєднано до зуба (1), розміщено на поздовжній осі (7) зуба (1), і ця вісь (7) є віссю, на якій ґрунт розпушують між положеннями (А) відведеного зуба (1) від ґрунту і положенням (Б) висунутого зуба в напрямку ґрунту. UA 104318 C2 (12) UA 104318 C2 UA 104318 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до гідравлічного ударного розпушувача, як обладнання для землерийної машини для розламування й виймання з фунту каменів, бетону, асфальту і т.п., і яке в основному складається з гідравлічного двигуна, в який подається тиск і потік олії від землерийної машини, що пускає в рух ряд пристроїв, які урухомлюють зуб, забезпечуючи йому необхідний рух для завдавання ударів по ґрунту. В даний час, розпушувачі для землерийних машин в основному складаються з декількох зубів, які міцно з'єднано і які урухомлюються безпосередньо землерийною машиною за допомогою гідравлічного засобу, як це описано в опублікованій заявці США US 2005/189125, фірми КОМАЦУ (KOMATSU), в якій наведено варіанти роботи і краще виконання цієї роботи, що забезпечується конструкцією робочого зуба і комбінацією сил різних циліндрів для покращення удару по ґрунту. Проте, згаданим системам потрібні засоби для виконання кращого удару по ґрунту безпосередньо кожним із зубів через коливання кожного зуба незалежним механізмом, який забезпечує ударну дію на ґрунт через робочий зуб. В документі WO2009/022762 описано вібраційну систему для зуба, в якій здійснюють передачу коливань до зазначеного зуба, але в якій інерція зуба не використовується для забезпечення удару по ґрунту. Це означає, що зазначена вібраційна система не забезпечує високої ефективності, яка можлива при застосуванні вібраційного засобу, і зуб не вдаряє по ґрунту, втрачаючи генеровану енергію. Крім того, зв’язок між несучою головкою і вузлом вібратора зуба забезпечується пасивним демпфером типу ґумо-металевої втулки, і хоча він і поглинає ударне навантаження на землерийну машину, але він не дозволяє повторно використовувати енергію від вібрацій для нанесення ударів по ґрунту. Для того, щоб вирішити технічну задачу покращення удару по ґрунту розпушувачем, пропонується гідравлічний ударний розпушувач для землерийних машин, об'єкт даного винаходу, в якому зазначений розпушувач, який використовується для розламування і витягування з ґрунту твердих об'єктів, таких як камені, бетон, асфальт і т.п. Розпушувач має зуб, прикріплений до несучої головки на землерийній машині за допомогою декількох елементів кріплення, і в основному складається із зуба, привідних пристроїв, які міцно скріплено з акумулятором енергії, причому, засоби привідні пристрої і акумулятор енергії, міцно скріплено із зазначеним зубом, і встановлено на поздовжній осі зуба, який б'є по фунту в положеннях, коли він віддаляється від ґрунту і всувається в фунт. Основною перевагою цього винаходу у порівнянні з відомими з рівня техніки конструкціями розпушувачів, де сила розпушування забезпечується землерийною машиною, на якій його встановлено, через його з'єднувальні елементи, коли він просто врізається і тягне, є те, що в цьому винаході сила розпушування забезпечується сумою ударних сил на діючий розпушувач від акумулятора енергії, які складаються з силами на поздовжній осі зуба, який вдаряє по фунту, врізаючись у фунт, плюс з'єднувальний елемент машини, який зміщує фунт. Далі наведено дуже короткий опис креслень, які допоможуть краще зрозуміти суть винаходу і на яких показано втілення винаходу, яке його не обмежує. На фіг. 1 показано схематичний вигляд гідравлічного ударного розпушувача для землерийних машин згідно з винаходом, де докладно показано розташування робочих частин. На фіг. 2 наведено схематичний вигляд гідравлічного ударного розпушувача для землерийних машин згідно з винаходом, де докладно показано робочу вісь на зубі. На фіг. 3 показана схема сил на привідних пристроях гідравлічного ударного розпушувача для землерийних машин, згідно з винаходом. На фіг. 4 наведено схематичний вигляд гідравлічного ударного розпушувача для землерийних машин згідно з винаходом, де показано зміну кута між привідними пристроями. На фіг. 5 наведено схематичний вигляд гідравлічного ударного розпушувача для землерийних машин згідно з винаходом, де показано зміну центру ваги привідних пристроїв. На фіг. 6 наведено схематичний вигляд гідравлічного ударного розпушувача для землерийних машин згідно з винаходом, де показано направляюча система, яка включає з'єднувальні елементи, де використовують два однакові з'єднувальні елементи (фіг. 6А) або два різні з'єднувальні елементи (фіг.6Б). На фіг. 7 представлено вигляд у перспективі робочого втілення гідравлічного ударного розпушувача для землерийних машин згідно з винаходом. На фіг. 8, показано вигляд, як на фіг. 7, в розібраному стані. На фіг. 9 показано перспективний вид у перспективі елементів у розібраному вигляді з фіг. 8, але з іншого боку гідравлічного ударного розпушувача для землерийних машин згідно з винаходом. 1 UA 104318 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Як можна побачити на прикладених кресленнях, гідравлічний ударний розпушувач для землерийних машин, які використовують для розламування і витягнення з ґрунту твердих об'єктів, таких як камені, бетон, асфальт або подібних, має, принаймні, зуб (1), з декількома засобами (2, 3) урухомлення, які складаються з двох ексцентриків, який міцно приєднаний до акумулятора (4) енергії, переважно це демпфер або пневматичний циліндр або, взагалі, будьякий пристрій, який дозволяє акумулювання енергії, а саме, коли зуб (1) піднімається від ґрунту, акумулятор (4) заряджається (підвищується тиск в пневматичному циліндрі або демпфері), а коли він падає на ґрунт, то акумулятор (4) розряджається (знижується тиск в пневматичному циліндрі або демпфері), причому, вузол, утворений зубом (1), привідними пристроями (2, 3) і акумулятором (4) енергії, прикріплено до несучої головки (5) на землерийній машині за допомогою декількох з'єднувальних елементів (6), переважно анкерних з'єднувальних елементів. Привідні пристрої (2, 3) з’єднано з гідравлічним двигуном, який отримує тиск і потік олії від діючої землерийної машини і який забезпечує обертання у протилежних напрямках один до одного першого ексцентрика (2) і другого ексцентрика (3), що входять до складу вищезазначених привідних пристроїв. Векторна вісь (7) - це вектор сили, яку створюють привідні пристрої (2, 3), коли вони обертаються. Існують різні варіанти положення цих привідних пристроїв відносно зазначеної векторної осі (7). Перший варіант, коли положення першого ексцентрика (2) і другого ексцентрика (3) є симетричними відносно векторної осі (7) зуба (1), яка визначена лінією, що простягається від вершини наконечника на зубі (1) і проходить через точки повороту на зубі (1). Ця симетрія забезпечена тим, що вал кожного з ексцентриків (2, 3) зачеплено з валом іншого ексцентрика. Таке зачеплення означає, що перший ексцентрик (2) і другий ексцентрик (3) обертаються в протилежних напрямках і не втрачають свої відносні кутові положення. Іншими словами, векторна вісь (7) є перпендикулярною до площини, в якій розміщені обертальні вали привідних пристроїв (2, 3). Відповідно, кінець зуба (1) описує лінію удару, яка відповідає фактичній осі, як це показано на фігурах 2 і 3. Тому, враховуючи кутові положення ексцентриків (2, 3), коли ці ексцентрики (2, 3) знаходяться в кутовому положенні 0° (при цьому, вісь координат у співпадає з віссю (7) зуба (1), а вісь координат χ визначена ексцентриками (2, 3), див. фіг. 3), відцентрова сила, породжена першим ексцентриком (2) врівноважує відцентрову силу другого ексцентрика, оскільки обидва ексцентрики (2, 3) мають однакову масу і центр ваги (розташований на осі (7) зуба (1)). Цей же ефект досягається, коли кут між ексцентриками (2, 3) становить 180°. Але, при кутовому положенні -90°, відцентрові сили об'єднуються і діють у напрямку (А) донизу, і оскільки вони зв'язані з зубом (1), то вони тягнуть його, створюючи великий вектор сили, яка діє донизу по осі (7) зуба (1), наносячи удару по ґрунту. Протилежний ефект виникає при кутовому положенні 90° між ексцентриками (2, 3), коли сили об'єднуються в напрямку догори (В), тягнучи зуб (1), який міцно приєднано до акумулятора (4) енергії, стискаючи останній і збільшуючи внутрішній тиск в ньому. Це відбувається, коли зуб (1) відходить від ґрунту. Енергія, накопичена в акумуляторі (4) буде вивільнятися, коли ексцентрики (2, 3) будуть рухатися від кутового положення +90° до кутового положення -90°, тобто, коли зуб (1) рухається донизу у ґрунт, підсилюючи таким чином удар виконуваний зубом (1). Але, також можливо, щоб кінець векторної осі (7) не описував пряму лінію удару, як було показано в попередньому випадку, і в іншому варіанті втілення кінець зуба (1) описує еліпс (8), велика вісь якого є направляючою віссю (7’), а не прямою лінією, згаданою попередньо. Це викликає поворотний рух, що забезпечує легше руйнування ґрунту. Це стає можливим, завдяки певному куту (α, β), утвореному між векторною віссю (7) і направляючою віссю (7’). Ці кути можна утворити з урахуванням наступних варіантів: (а) зміни кута привідних пристроїв (2, 3) між собою, як показано на фіг. 4 або (б) зміни центру ваги, принаймні, одного із привідних пристроїв (2, 3), як показано на фіг. 5. У першому з цих варіантів, зміна кута може бути постійною, тобто, як тільки він був встановлений, еліпс (8), описаний кінцем зуба (1), завжди однаковий або ж може бути змінним, при цьому, зміна кута виконується за рішенням оператора, коли землерийна машина знаходиться в робочому стані, або зміна кута відбувається автоматично в залежності від обертів, кута удару, опору ґрунту або будь-якої іншої зміни, яка потребує додаткової переваги збільшенням описаного еліпсу. Ця зміна кута означає, що є певний кут () між векторною віссю (7) і направляючою віссю (7’), що забезпечує еліптичний рух кінця зуба (1). У другому з цих варіантів, еліпс (8), описаний кінцем зуба (1), може бути забезпечений шляхом зміни центра ваги між привідними пристроями (2, 3), тобто, зазначені привідні пристрої 2 UA 104318 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 (2, 3) не є симетричними, створюючи направляючу вісь (7’) під певним кутом (β) між цією направляючою віссю (7’) і векторною віссю (7). Цю зміну може бути здійснено збільшенням маси або діаметру одного із провідних пристроїв (2, 3). Як вже зазначалось, зв'язок між зубом (1) і землерийною машиною здійснюється через несучу головку (5), яку приєднано до землерийної машини з допомогою болтів або автоматичним зчепленням, якщо землерийна машина має таку функцію. З'єднання повинні бути жорсткими, як тільки можливо, за виключенням власно осі (7) зуба (1), який є рухомим для нанесення ударів по ґрунту або для заряджання акумулятора (4) енергії. Ця жорсткість є важливою, оскільки машина генерує сили, подібні до сил витягання цвяхів. З'єднання між несучою головкою (5) і зубом (1) здійснюється з допомогою з'єднувальних елементів (6), які дозволяють повороти між несучою головкою (5) і зубом (1). З'єднувальні елементи (6) можуть бути встановлені в різних варіантах, які відрізняються довжинами, кутами і/або вихідним положенням, тому траєкторія (9), яку описує кінець зуба (1), відрізняється від траєкторії векторної осі (7), як це можна бачити на фіг. 6, де змінена довжина і точка кріплення одного із з'єднувальних елементів (6’), як видно на фіг. 6Б, при цьому траєкторія (9) зуба (1) не іде в тому ж напрямку, що і векторна вісь (7), як у випадку на фіг. 6А (однакові з'єднувальні елементи), і замість цієї траєкторії вона є такою, що допомагає руйнувати ґрунт, так як в результаті різниці з'єднувальних елементів (б) забезпечується більший поворотний рух. Коли зуб (1) опущено (див. фіг. 6Б), то він завжди "загрібає" в напрямку власне землерийної машини, допомагаючи тим самим руйнувати ґрунт, у протилежність тому, що має місце у випадку, показаному на фіг. 6А, де приблизно верхню половину ходу зуб (1) рухається від землерийної машини. З'єднувальні елементи (6) можуть бути замінені іншими з'єднувальними пристроям, такими як, наприклад, лінійні напрямні, які забезпечують зв'язок між несучою головкою (5) і зубом (1), в спосіб, подібний описаному. Нарешті, слід зазначити, що в іншому особливому втіленні винаходу, в залежності від опору, який чинять різні види ґрунтів, зручно мати можливість змінювати енергію удару зуба (1) дією на акумулятор (4) енергії, тобто змінювати його жорсткість та/або положення. (А) Зміна жорсткості: Можна збільшити або зменшити тиск газу у внутрішній камері акумулятора (4) енергії та/або змінювати внутрішній об'єм акумулятора (4) енергії вручну або автоматично, наприклад, за допомогою системи, яка зменшує внутрішній об'єм демпфера за рішенням оператора або зменшує внутрішній об'єм пневматичного циліндра. Слід пам'ятати, що, чим більша жорсткість акумулятора, тим буде меншою свобода його руху, хоча він буде більш швидким. (Б) Зміна положення: Положення акумулятора (4) енергії може бути змінено, внаслідок чого передача сили між зубом (1) і акумулятором (4) енергії стає не безпосередньою, співвісною і лінійною, змінюючи енергію удару. Також, кут між акумулятором (4) і зубом може бути змінним або вони можуть бути виконані з можливістю взаємодії за допомогою системи важелів. Практичний приклад використання винаходу На фіг. 7 показановигляд у перспективі розпушувача з гідравлічним молотом, який готовий для встановлення на землерийну машину. На фігурі 7 показано зуб (1), з'єднувальні елементи (6), для з'єднання з несучою головкою (5) на землерийній машині. На фіг. 8 показано вузол несуча головка-зуб, зображений на фіг. 7, у розібраному вигляді, де можна бачити, як виконано з'єднання з несучою головкою (5) на землерийній машині з допомогою переднього і заднього з'єднувальних елементів (6), а несуча головка (5) має накладний елемент (51), який є опорою для з'єднання з несучою головкою. На цій фігурі можна бачити вбудовані у зуб (1) привідні пристрої (2, 3), які в основному складаються з двох ексцентриків, зчеплених один з одним (що видно більш чітко на фіг. 9) і приводяться в дію двигуном (21), який також встановлено на осі зуба (1). Акумулятор (4) енергії з'єднано з несучою головкою (5), і в цьому практичному прикладі це є демпфер, який міцно з'єднано з несучою головкою (5) і з опорою (41) зуба (1). ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 60 1. Гідравлічний ударний розпушувач для землерийних машин, які застосовують для розламування і виймання з ґрунту твердих об'єктів, таких як камені, бетон, асфальт або подібне, який має зуб (1), з'єднаний з несучою головкою (5) на землерийній машині за допомогою декількох з'єднувальних елементів (6), і привідних пристроїв (2, 3), які складаються з першого ексцентрика (2) і другого ексцентрика (3), і акумулятора (4) енергії, який відрізняється тим, що привідні пристрої (2, 3) жорстко з'єднано з акумулятором (4) енергії, причому привідні пристрої (2, 3) і акумулятор (4) енергії жорстко з'єднано із зубом (1) і 3 UA 104318 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 розташовано на поздовжній осі зуба (1), призначеного завдавати удару ґрунту за допомогою зміни руху вперед і назад, тим, що привідні пристрої (2, 3) під час їх обертання створюють векторну вісь (7) вектора сили, направленого до ґрунту, причому перший ексцентрик (2) і другий ексцентрик (3) встановлено для обертання в протилежних напрямках, і тим, що під час руху зуба (1) назад акумулятор (4) енергії заряджається, а під час руху вперед акумулятор (4) енергії розряджається. 2. Гідравлічний ударний розпушувач за п. 1, який відрізняється тим, що привідні пристрої (2, 3) складаються з першого ексцентрика (2) і другого ексцентрика (3), симетрично розміщених відносно векторної осі (7) зуба (1), і тим, що вал першого ексцентрика (2) зачеплено з валом другого ексцентрика (3), причому на векторній осі (7) так, що удар здійснюється по ґрунту між верхнім положенням (А) зуба (1) і нижнім положенням (Б) зуба (1). 3. Гідравлічний ударний розпушувач за п. 2, який відрізняється тим, що привідні пристрої (2, 3) з'єднано з гідравлічним двигуном, який отримує тиск і потік олії від діючої землерийної машини для обертання першого ексцентрика (2) і другого ексцентрика (3) в протилежних напрямках. 4. Гідравлічний ударний розпушувач за п. 2 або 3, який відрізняється тим, що в нижньому положенні (Б) зуба (1) ексцентрики (2, 3) обіймають кутове положення -90°, тягнучи зуб (1) донизу. 5. Гідравлічний ударний розпушувач за будь-яким з пп. 2-4, який відрізняється тим, що у верхньому положенні (А) зуба (1) ексцентрики (2, 3) обіймають кутове положення 90°, тягнучи зуб (1) уверх і стискаючи акумулятор (4) енергії. 6. Гідравлічний ударний розпушувач за будь-яким з пп. 2-5, який відрізняється тим, що енергія, накопичена в акумуляторі (4) енергії, вивільняється, коли зуб (1) опускається в напрямку ґрунту. 7. Гідравлічний ударний розпушувач за п. 1, який відрізняється тим, що привідні пристрої (2, 3) складаються з першого ексцентрика (2) і другого ексцентрика (3), розміщених так, що вони ′ утворюють кут (а, β) між векторною віссю (7) і направляючою віссю (7 ), забезпечуючи еліптичний рух (8) кінця зуба (1). 8. Гідравлічний ударний розпушувач за п. 7, який відрізняється тим, що еліптичний рух (8) кінця зуба забезпечується зміною кута між першим ексцентриком (2) і другим ексцентриком (3), і тим, що зазначений рух може бути регульовано, через що еліпс (8), описаний кінцем зуба (1), завжди є однаковим або змінним, іншими словами, зміна кута здійснюється автоматично або вручну. 9. Гідравлічний ударний розпушувач за п. 7, який відрізняється тим, що еліпс (8), описаний кінцем зуба (1), може бути забезпечений зміною центра ваги між привідними пристроями (2, 3), коли їх розташовано не симетрично. 10. Гідравлічний ударний розпушувач за п. 1, який відрізняється тим, що з'єднувальні елементи (6) розташовано не симетрично один відносно іншого і можуть мати як різну довжину, так і положення для забезпечення руху кінця зуба (1) по траєкторії (9), направленій всередину землерийної машини. 11. Гідравлічний ударний розпушувач за п. 1, який відрізняється тим, що акумулятор (4) енергії змінює свою жорсткість, підвищуючи і/або знижуючи тиск газу та/або змінюючи свій внутрішній об'єм вручну або автоматично. 12. Гідравлічний ударний розпушувач за п. 1, який відрізняється тим, що положення акумулятора (4) енергії є змінним, через що передача сили між зубом (1) і акумулятором (4) енергії не є безпосередньою, співвісною та лінійною, що створює зміну енергії удару. 13. Гідравлічний ударний розпушувач за п. 12, який відрізняється тим, що кутове положення між акумулятором (4) і зубом (1), не є співвісним. 14. Гідравлічний ударний розпушувач за п. 12, який відрізняється тим, що акумулятор (4) енергії і зуб (1) взаємодіють за допомогою системи важелів. 15. Гідравлічний ударний розпушувач за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що акумулятор (4) енергії є демпфером або пневматичним циліндром і таким, що коли його стискають, відбувається акумулювання енергії, а коли знижують тиск, відбувається вивільнення енергії. 4 UA 104318 C2 5 UA 104318 C2 6 UA 104318 C2 7 UA 104318 C2 8 UA 104318 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9