Пристрій для виймання ґрунту

1. Пристрій для виймання ґрунту, зокрема грейфер для копання вузьких траншей, що містить основу (32), яка може бути з'єднана з несучим пристроєм (12), робочий блок (20), на якому розміщені інструменти (22) для обробки ґрунту і який встановлено з можливістю обертання на основній частині на опорному пристрої (30), і поворотний пристрій (40) для прокручування робочого блока (20) відносно основи (32) навколо осі обертання (34), який відрізняється тим, що поворотний пристрій (40) має принаймні один лінійний привід (44) і канатну або ланцюгову передачу (50), виконану зі здатністю перетворення лінійного руху, утворюваного лінійним приводом (44), в обертовий рух. 2. Пристрій для виймання ґрунту за п. 1, який відрізняється тим, що лінійний привід (44) має виконавчий циліндр, зокрема гідроциліндр, на штоку (47) поршня якого розміщений гнучкий елемент (45) передачі (50). 3. Пристрій для виймання ґрунту за п. 2, який відрізняється тим, що виконавчий циліндр є цилінд C2 2 UA 1 3 асиметрію, особливо несиметричне розподілення зубів грейфера на ковшах, може виникнути небажане відхилення від вертикалі. Щоб компенсувати це в відомих пристроях ківш грейфера періодично, зокрема, після кожного піднімання повертається на 180°. Таким чином можна вирівняти відхилення через несиметричне розміщення зубів. Пристрій для виймання ґрунту такого виду відомий наприклад, з публікації JP 55-152228 А. В цьому відомому пристрої робочий блок з грейферними ковшами розміщений над поворотним пристроєм на телескопічному пристрої. Обертання здійснюється за допомогою поворотного серводвигуна з привідною шестернею та зовнішньою зубчастою передачею, яка з'єднана з робочим блоком. Оскільки поворотний пристрій розміщується на нижньому кінці телескопічного пристрою, то він разом з грейферним ковшем опускається в канаву або траншею. Якщо траншея заповнена рідиною, то це може призвести до псування поворотного серводвигуна і вразливої передачі. З публікації ЕР 0 533 559 В1 відомий спосіб запобігання цій проблемі шляхом розміщення поворотного пристрою на верхньому кінці телескопічних направляючих в місці переходу до консолі несучого апарата. Правда, при такому розміщенні поворотний пристрій повинен повертати і всі телескопічні направляючі, що тягне за собою не лише більші затрати зусиль, але й відповідно більші грошові затрати на установку поворотного серводвигуна та поворотної опори. До того ж утруднюється зміна телескопічних направляючих, яка буває необхідною, наприклад, коли бажано зробити більш глибоке виймання ґрунту. В публікації ЕР 0 872 596 В1 пропонується поворотний пристрій, в якому поворотний серводвигун нерухомо розміщений на верхньому сегменті телескопічних направляючих. На робочому блоці передбачений привідний вал, який через стикувальний пристрій тільки тоді входить в зачеплення з поворотним двигуном, коли телескопічні направляючі повністю втягнуті і робочий блок разом з грейферними ковшами повністю витягнуті з землі. Для стопоріння повороту робочого блоку, роз'єднаного з поворотним двигуном, необхідний дорогий гальмівний пристрій. В основі винаходу лежить задача запропонувати пристрій для виймання ґрунту, в якому робочий блок при простій, надійній конструкції повертається з особливо великою надійністю. Згідно з винаходом ця задача вирішується в пристрої для виймання ґрунту з ознаками згідно з пунктом 1 формули винаходу. Доцільні форми виконання вказані в залежних підпунктах. Пристрій для виймання ґрунту згідно з винаходом відрізняється тим, що поворотний пристрій має принаймні один лінійний привід і канатну або ланцюгову передачу, за допомогою якої лінійний рух, створюваний лінійним приводом, перетворюється в обертовий. Основна ідея винаходу полягає втому, що поворотний рух утворюється не з допомогою поворотного серводвигуна з відносно дорогим редуктором, а простим і надійним лінійним приводом. Для перетворення лінійного руху привода в оборотний 89412 4 передбачена канатна або ланцюгова передача, яка теж має просту конструкцію. В таких передачах застосовується гнучкий елемент, наприклад, канат або ланцюг. Поняття канатної або ланцюгової передачі згідно з винаходом не має вузького змісту використання канату або ланцюга як гнучкого елемента, ним може бути і стрічка, і ремінь, і інші гнучкі елементи. Ними можна просто обхопивши колесо перетворити лінійний рух на обертовий. Такі гнучкі елементи, які можуть змінювати свій напрямок, можуть працювати навіть в суворих умовах оточуючого середовища і при великому забрудненні, і при цьому не вимагають особливого технічного обслуговування. До того ж відносно високі крутні моменти можна звести до обмеженої кількості обертів, які цілком достатні для використання згідно з винаходом. Лінійним приводом можуть бути різні приводи, наприклад, рейковий привід або привід з кульковим гвинтом. Але згідно з винаходом особливо доцільно, щоб лінійний привід мав виконавчий циліндр, зокрема гідроциліндр, на поршневому штоку якого розміщений гнучкий елемент передачі. Виконавчий циліндр, зокрема гідроциліндр, компактний і може розвивати велике зусилля. До того ж пристрій для виймання ґрунту, як правило, вже має гідравлічну систему з великою кількістю гідроциліндрів. Виконавчі гідроциліндри застосовуються для приведення в дію грейферних ковшів, зокрема в грейферах для копання вузьких траншей. Лінійний привід згідно з винаходом для поворотного пристрою може бути вмонтований в існуючі системи без особливих витрат. Винахід може бути здійснений з одним або кількома виконавчими циліндрами. Зокрема, можна застосовувати два виконавчих циліндра простої дії, які розміщені і приводяться в дію в протилежних напрямках. Особливо компактне розміщення згідно з винаходом досягається тим, що виконавчий циліндр є циліндром подвійної дії, з корпусу якого по обидва боки виходять поршневі штоки, і що гнучкий елемент передачі розміщений на обох кінцях поршневого штока. Цим може досягатись певне обертання вперед та назад. Крім того досягається надійне напруження гнучкого елемента або гнучких елементів, бо під час руху вперед та назад завжди утворюється натягування. Крім того, згідно з винаходом доцільно, щоб канатна або ланцюгова передача мала установче колесо, яке з'єднується принаймні з одним гнучким елементом і хоч би частково охоплюється ним. З'єднання гнучкого елемента з установчим колесом радіально знаходиться на відстані від осі його обертання. Ця відстань створюється плечем важеля, з допомогою якого лінійне розтяжне зусилля гнучкого елемента перетворюється в крутний момент для прокручування робочого блоку. Трос можна прикріплювати до установчого колеса відомим способом з'єднанням з силовим або кінематичним замиканням, наприклад, гвинтами, затискачами або іншим способом. Для цього доцільно на установчому колесі передбачити стопорний болт, на який можна підвісити кінцеву петлю гнучкого елемента. У відповідності з довжиною лінійного руху 5 досягається обертання в залежності від активного обхвату установчого колеса. Особливо надійний і ефективний прямий привід згідно з винаходом досягається тим, що установче колесо розміщене в області підшипникового блока співвісно до осі обертання. При цьому установче колесо нерухомо посаджене на основу, яка сама нерухома відносно несучого пристрою. Тягнуче зусилля, яке діє на гнучкий елемент, викликає безпосереднє розтягування робочого блоку відносно установчого колеса і основи. При цьому передача для компенсації осьового зміщення не потрібна. При розміщенні установчого колеса на основі згідно з винаходом лінійний привід знаходиться на робочому блоці. На рамі робочого блока є достатньо вільного місця. Альтернативно можна навпаки, установче колесо прикріпити на робочому блоці без можливості прокручування, тоді як на основі передбачений лінійний привід, щоб забезпечити бажане повертання робочого блоку та елемента основи відносно один одного. Підйомнотранспортний пристрій, тобто, телескопічні та трубчаті тягові механізми можна розміщувати під або над підшипниковим блоком. Передача тягового зусилля на установче колесо може відбуватись також з допомогою часткового або багаторазового обвивання троса виключно за рахунок сили тертя. Вісь обертання поворотного пристрою проходить в основному паралельно до напрямку виймання ґрунту, який звичайно є вертикальним. При певних видах застосування можливі деякі відхилення на кілька кутових градусів. Для особливо надійного прокручування згідно з винаходом на установчому колесі з'єднуються два гнучких елементи, з допомогою яких може виконуватись обертання і в протилежному напрямку. При цьому розміщення і обвивання гнучких елементів на установчому колесі протилежне, так що вони при прикладанні тягнучого зусилля змінюють напрямок руху на взаємно протилежний. Цим може забезпечуватись надійне обертання в вперед та назад. Як уже згадувалось, гнучкими елементами можуть бути ланцюг, стрічка, ремінь і т.д, якщо вони дозволяють виконувати лінійний рух і одночасно обертання і обвивання. Особливо економічно вигідною, простою і надійною формою виконання є така, в якій гнучким елементом є стальний трос. В машинах для копання вузьких траншей як правило, застосовується стальний трос як підйомний та підтримуючий трос. Стальні троси дуже надійні при використанні безпосередньо в траншеї з опорною суспензією і практично не вимагають ніяких затрат на технічне обслуговування. Особливо надійне розміщення згідно з винаходом досягається тим, що на опорному пристрої передбачене підключення для гідравлічної рідини. Для переміщення гідравлічної рідини через поворотний пристрій від машини-носія до робочого блока можна передбачити можливість обертання відомим способом. Оскільки звичайно передбачене лише повертання робочого блока на 180° з наступним повертанням назад, то гнучке перемикання гідравлічних трубопроводів від основи до 89412 6 робочого блока може відбуватись через гнучкі шланги. Далі згідно з винаходом передбачена машинаносій з консоллю, на якій розміщений стійкий до прокручування підйомно-транспортний пристрій, на нижньому кінці якого знаходиться робочий блок. Машина - носій - це частіше за все гусенична машина з поворотною платформою, з якою шарнірно з'єднана опора або консоль. Підйомнотранспортним пристроєм може бути окрема вертикально рухома тяга або повзун, телескопічний циліндр або самопривідні трубчаті тягові механізми. Завдяки компактності та надійності поворотного пристрою згідно з винаходом його можна розмістити в будь-якому місці між консоллю та підйомнотранспортним пристроєм, або найкраще між підйомно-транспортним пристроєм та робочим блоком. Апарат для виймання ґрунту - це головним чином грейфер для копання вузьких траншей, але цим він не обмежується. В принципі він може застосовуватись і в інших пристроях для копання вузьких траншей, наприклад, для фрез для копання щілинних траншей з поворотно розміщеним фрезерним колесом, особливо якщо в фрезерному колесі зуби розміщені нерівномірно. Винахід пояснюється нижче на прикладах найбільш доцільного виконання, які схематично показані на кресленнях. На них зображено: Фіг.1. Вид збоку пристрою для виймання фунту з машиною-носієм Фіг.2. Інша форма виконання пристрою для виймання ґрунту згідно з винаходом з грейферними ковшами Фіг.3 Більш детальний вид до Фіг.2 з поворотним пристроєм Фіг.4. Вид збоку пристрою для виймання ґрунту за Фіг.2 Фіг.5. Вид зверху пристрою для виймання ґрунту за Фіг.2 і Фіг.6. Частково вирізаний вид зверху пристрою для виймання ґрунту за Фіг.2. На Фіг.1 схематично показана принципова конструкція пристрою для виймання ґрунту 10 для риття вузької траншеї 5 в ґрунті. На машині-носії 12 з приблизно вертикально стоячою опорою 14 та її головкою 16 через підйомно-транспортний пристрій 18, який складається з кількох підтримуючих тросів, з можливістю вертикального переміщення кріпиться робочий блок 20 для риття вузької траншеї 5. Згідно з Фіг.2. показаний пристрій для виймання ґрунту 10, який виконаний як грейфер для копання вузьких траншей. Грейфер для копання вузьких траншей включає в себе раму 24 з повздовжнім тримачем 60 всередині, на якому на поперечинах 62 відомим способом розміщені бокові направляючі пластини 64. З нижнім кінцем повздовжнього тримача 60 шарнірно з'єднаний відкидний інструмент 22 для виймання ґрунту в вигляді двох грейферних ковшів 65 з зубами 68. За допомогою виконавчого циліндра 70, розміщеного всередині повздовжнього тримача 60 грейферні ковші 68 можуть відкриватись та закриватись тягами управління 72, щоб відомим способом вий 7 мати і піднімати ґрунт. На верхньому кінці повздовжнього тримача 60 розміщений підшипниковий блок 30, з допомогою якого робочий блок 20 опирається на основу 32 з можливістю повертатись на 180°. Основа 32 має підтримуючий пристрій 31, з допомогою якого грейфер для копання вузьких траншей може кріпитись до підйомнотранспортного пристрою майже вертикально. Для відхилення робочого блоку 20 відносно основи 32 установлений поворотний пристрій 40 з лінійним приводом 44, виконаним як виконавчий циліндр і канатною передачею 50. Лінійний привід 44 має циліндричний корпус 46, на обох кінцях якого виступає по 1 штоку поршнів 47. Штоки поршнів 47 розміщені вздовж повздовжньої осі робочого блока 20 і можуть рухатись для приведення в дію троса 45 як гнучкого елемента. Канатна передача 50 включає в себе нижній направляючий ролик 54, два верхніх направляючих ролика 55 і регулююче колесо 52. В той час, як регулююче колесо 52 встановлене на основі 32 без можливості прокручування, нижні направляючі ролики 54 і верхні направляючі ролики 55 розміщені на рамі 24 робочого блоку 20 з можливістю обертання. В даному прикладі виконання гнучкий елемент 45 утворюється двома окремими тросами, які одним кінцем кріпляться до штока поршня 47, а іншим кінцем - до регулюючого колеса 52 і частково обвивають його. Завдяки такому розміщенню утворюється замкнуте коло дії, так що при приведенні в дію штока поршня 47 гнучкий елемент 45 завжди знаходиться під натягом. Опора і прокручування робочого блока 20 описується нижче з посиланням на Фіг.3. На основі 32 нерухомо кріпиться зверху утримуючий пристрій 31 в вигляді стійки, а знизу - корінна цапфа 33. Для опори з можливістю прокручування на зовнішній стороні корінної цапфи 33 кріпиться опорна втулка 35, зокрема підшипник ковзання, який на своїй зовнішній стороні підтримується кріпильною втулкою 63. Кріпильна втулка 63 через опору 61 нерухомо з'єднана з повздовжнім тримачем 60. Через опорну втулку 35 кріпильна втулка 63 і весь робочий блок 20 установлені з можливістю обертання відносно основи 32. Опора 61 має вільний простір, в який входить вільний кінець корінної цапфи 33. До корінної цапфи 33 кріпиться регулююче колесо 52, по зовнішньому периметру якого проходять дві канавки для прийому гнучкого елемента 45 в вигляді троса. За допомогою двох верхніх направляючих роликів 55, які розміщені над кронштейном підшипника 56 на опорі 61 робочого блока 20 з можливістю обертання, гнучкий елемент 45, що проходить вертикально і паралельно до осі обертання 34, змінює горизонтальний напрямок на регулюючому колесі 52, так що трос попадає в відповідну канавку на регулюючому колесі 52. Регулююче колесо 52 співвіс 89412 8 не до осі обертання 34, яка співпадає з повздовжньою віссю робочого блока 20. На нижньому кінці корінної цапфи 33 знаходиться фітинг з приєднаннями 36 для гідравлічної рідини. Через гідравлічні трубопроводи 28 на основі 32, які ведуть до джерела гідравлічної рідини з боку несучого елемента, гідравлічна рідина через внутрішню частину корінної цапфи 33 може за допомогою гнучких шлангів 37 переводитись над підводом 36 до нерухомо приєднаного штуцера 38 на поворотному робочому блоці 20. Постачання гідравлічної рідини служить зокрема для живлення управляючого циліндра грейферного ковша, а також лінійного привода поворотного пристрою. Згідно з Фіг.4, вид збоку, нижній направляючий ролик 54 через нижній кронштейн підшипника 57 розміщується з можливістю обертання на повздовжньому тримачі 60 агрегатного пристрою 10. Лінійний привід 44, розміщений паралельно вертикалі і повздовжній осі апарата, має циліндричний корпус 46, який кріпиться до повздовжнього тримача 60. Згідно з Фіг.4 нижній шток поршня 47 опускається, тоді як верхній шток поршня 47, навпаки, виїжджає, так що гнучкий елемент 45 завжди знаходиться під натягом. Для регулювання натягу вздовж вільної частини гнучкого елемента 45 розміщений натяжний пристрій 48. Механізм прокручування пояснюється зокрема на Фіг.5 та 6. Перший гнучкий елемент 45а, який представляє собою трос з петлею на кінці, проходить через перший верхній направляючий ролик 55а до регулюючого колеса 52. За допомогою петлі перший гнучкий елемент 45а з'єднується з першим утримуючим болтом 58 регулюючого колеса 52 для створення обертання регулюючого колеса 52 і робочого блока 20 відносного один одного проти годинникової стрілки навколо осі обертання 34. Своїм іншим вільним кінцем перший гнучкий елемент 45а з'єднується з нижнім штоком поршня 47 лінійного привода 44 за Фіг.4. Другий гнучкий елемент 45b з одного боку з'єднується за допомогою петлі з другим утримуючим болтом 59 регулюючого колеса 52, а з другого боку з верхнім штоком поршня 47 лінійного привода 44. Якщо верхній шток поршня 47 втягується, то відповідно другий гнучкий елемент 45b через другий верхній направляючий ролик 55b теж втягується, причому відбувається взаємне прокручування регулюючого колеса 52 і робочого блока 20 навколо осі обертання 34. При цьому обертовому русі перший гнучкий елемент 45а знову намотується навколо регулюючого колеса 52 за годинниковою стрілкою, завдяки чому пізніше стає можливим зворотне обертання проти годинникової стрілки першого гнучкого елемента 45а приблизно на 180°. 9 89412 10 11 89412 12 13 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 89412 Підписне 14 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601