рабочий орган землеройной машины (варианты)

Формула изобретения

1. Рабочий орган землеройной машины, включающий корпус, шарнирно соединенный с ним режущий нож и механизм вибропривода, отличающийся тем, что он снабжен вибропластиной и преобразователем механизма вибропривода, при этом вибропластина жестко соединена с режущим ножом, расположена позади корпуса и соединена с ним при помощи шарнира, механизм вибропривода выполнен в виде генератора звуковых колебаний с рабочей камерой, а преобразователь механизма вибропривода выполнен в виде акустического резонатора с полостью, соединенной при помощи волновода с рабочей камерой, с образованием замкнутой механоакустической системы.

2. Рабочий орган по п.1, отличающийся тем, что вибропластина соединена с корпусом при помощи шарнира в нижней части, а акустический резонатор размещен над шарниром, при этом режущий нож с вибропластиной образует рычажный механизм первого рода.

3. Рабочий орган землеройной машины, включающий корпус, шарнирно соединенный с ним режущий нож и механизм вибропривода, отличающийся тем, что он снабжен вибропластиной и преобразователем механизма вибропривода, при этом вибропластина жестко соединена с режущим ножом, расположена внутри корпуса и связана с ним при помощи шарнира, механизм вибропривода выполнен в виде генератора звуковых колебаний с двумя противофазными рабочими камерами, а преобразователь механизма вибропривода в корпусе по обе стороны от вибропластины и своими полостями при помощи волноводов соединены с противофазными рабочими камерами с образованием замкнутой механоакустической системы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к землеройным машинам типа бульдозеров, грейдеров, скреперов, одноковшовых эксаваторов.

Известны рабочие органы таких машин, в которых применяются различные механизмы вибропривода для передачи колебательной энергии всему рабочему органу или его отдельным элементам. Так, в ковше экскаватора по авт. св. N 759659, вибропривод подвижных зубьев ковша обеспечивается механической системой, размещенной в днище ковша. Система содержит двигатель, шестеренную передачу и раздаточный эксцентриковый вал. Решение сложно в конструктивном исполнении, механическая система занимает много места, уменьшая полезный объем ковша и эффективность его работы.

Рабочий орган одноковшового экскаватора (заявка РСТ N 90/10756), содержит корпус и подвижную режущую часть, которая связана с корпусом с помощью соединительного шарнира и подвергается воздействию пневматического ударного механизма, размещенного в днище ковша. Решение позволяет развить высокую колебательную силу, но при высоких рабочих давлениях и энергозатратах и имеет те же недостатки расположения механизма вибропривода в днище рабочего органа.

Известны системы гидравлического вибропривода рабочих органов землеройных машин, в частности по авт. св. N 1594249. Возбуждение колебаний отвала бульдозера обеспечивается пульсирующей рабочей средой, а возбудитель колебаний, т. е. механизм вибропривода, выполнен в виде гидропульсатора. Решение требует применения сложной гидравлической системы с насосом, баком, гидроарматурой распределения. Конструкция рабочего органа не позволяет развить значительной колебательной мощности из-за сложности и многозвенности и малоэффективна, т. к. колебания несжимаемой рабочей среды передаются на весь рабочий орган.

Известен рабочий орган бульдозера, в котором колебательная энергия передается гидравлическими механизмами вибропривода не на весь рабочий орган, а на подвижный режущий нож, связанный с корпусом с помощью соединительного шарнира [1] Конструкция рабочего органа ограничивает возможности выбора направления колебаний режущего ножа вследствие размещения соединительного шарнира внутри корпуса бульдозера. Размещение в корпусе механизмов вибропривода требует специфической нетрадиционной конфигурации рабочего органа и не позволяет применить принципиальное решение в рабочих органах типа ковшей одноковшовых экскаваторов, скреперов и др.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса разработки материала за счет оптимизации направления колебаний подвижного режущего ножа, расширение технологических возможностей рабочего органа, упрощение механизма вибропривода и снижение энергозатрат на развитие высокого колебательного усилия.

Достигается это тем, что подвижный режущий нож соединен с вибропластиной, расположенной позади корпуса рабочего органа и связанной с ним с помощью соединительного шарнира, а между корпусом и вибропластиной размещен преобразователь механизма вибропривода, выполненный в виде акустического резонатора, полость которого сообщается с рабочей камерой генератора звуковых колебаний при помощи волновода с образованием замкнутой механоакустической системы.

Соединительный шарнир может быть расположен в нижней части между корпусом и вибропластиной, а преобразователь механизма вибропривода размещен над соединительным шарниром, при этом режущий нож с вибропластиной образуют рычажный механизм первого рода с изменением направления колебаний режущего ножа и увеличением колебательного усилия на ноже.

С целью дальнейшего повышения колебательного усилия задняя стенка корпуса рабочего органа может быть выполнена из двух опорных листов, установленных друг за другом, а между ними размещены вибропластина и расположенные по обе стороны от нее акустические резонаторы, полости которых соединены при помощи волноводов с противофазными рабочими камерами генератора звуковых колебаний двухстороннего действия.

На фиг.1 представлен рабочий орган землеройной машины, разрез; на фиг.2 другое исполнение рабочего органа, также в разрезе; на фиг.3 и 4 варианты исполнения рабочего органа с механизмом вибропривода двухстороннего действия; на фиг.5 и 6 схематично решения рабочих органов одноковшового экскаватора и скрепера.

Рабочий орган землеройной машины включает корпус 1, который имеет переднюю отвальную поверхность 2 и заднюю стенку 3. Корпус 1 связан обычным образом с толкающими брусьями 4 и гидроцилиндрами 5 базовой машины (не показана). Режущий нож 6 соединен с помощью жестких связей 7 с вибропластиной 8, которая расположена позади корпуса 1 и связана с ним соединительным шарниром 9, и упругой связью, которая может состоять из пружины 10 и болта с гайкой 11. Между корпусом 1 и вибропластиной 8 размещен преобразователь механизма вибропривода, выполненный в виде акустического резонатора 12 с полостью 13, которая соединена волноводом 14 с рабочей камерой 15 звукового генератора 16.

В исполнении на фиг.2 соединительный шарнир 9 расположен в нижней части между корпусом 1 и вибропластиной 8. При этом режущий нож 6 и вибропластина 8 образуют рычажный механизм первого рода, акустический резонатор 12 расположен над соединительным шарниром 9, а упругая связь 10 над акустическим резонатором 12.

В исполнении на фиг.3 задняя стенка корпуса выполнена из двух опорных листов 17, 18, установленных друг за другом. Вибропластина 8 размещена между листами 17 и 18, а акустические резонаторы 12 и 19 расположены по обе стороны от вибропластины; резонатор 19 имеет полость 20. Генератор звуковых колебаний 16 выполнен двухсторонним с противофазными рабочими камерами 15 и 21, которые соединены волноводами 14 и 22 с полостями 13, 20 акустических резонаторов 12, 19.

В исполнении рабочего органа на фиг.4 соединительный шарнир 9 расположен в нижней части между корпусом 1 и вибропластиной 8, а упругая связь 10 в верхней части. При этом режущий нож 6 и вибропластина 8 образуют рычажный механизм первого рода с изменением направления колебаний и усилия на режущем ноже.

На фиг.5 рабочий орган представлен в виде ковша одноковшового экскаватора; ковш включает корпус 1 и подвижный режущий нож 6, соединенный с вибропластиной 8 криволинейной конфигурации. Вибропластина расположена позади корпуса 1 и соединена с ним с помощью соединительного шарнира 9 и упругой связи 10. Между вибропластиной 8 и корпусом 1 помещен акустический резонатор 12, полость 13 которого сообщается волноводом 14 с рабочей камерой 15 звукового генератора 16.

На фиг.6 рабочий орган представлен в виде ковша скрепера с корпусом 1 и подвижным режущим ножом 6. Вибропластина 8 установлена позади корпуса и связана с ним с помощью соединительного шарнира 9 и упругой связи 10. Режущий нож 6 соединен с вибропластиной 8 шарнирной тягой 23. Акустический резонатор 12 помещен между корпусом и вибропластиной 8, его полость 13 сообщается волноводом 14 с рабочей камерой 15 звукового генератора 16.

Рабочий орган землеройной машины во всех представленных исполнениях работает по одному принципу. Механическое движение подачи рабочего органа сочетается с угловыми колебательными движениями подвижного режущего ножа 6 вокруг оси соединительного шарнира 9. Колебательная энергия генерируется замкнутой механоакустической системой, образованной звуковым генератором 16, волноводом 14, акустическим резонатором 12 и вибропластиной 8. Расположение вибропластины 8 за корпусом 1 рабочего органа обеспечивает создание развитых опорных поверхностей и передачу на режущий нож 6 значительной колебательной силы. Упругая связь 10 усиливает колебательное движение режущего ножа. Выбор места расположения соединительного шарнира 9 определяет направление колебаний режущего ножа, соответственно плеч и сил в рычажных механизмах, которые образует режущий нож с вибропластиной.

В исполнении на фиг.1 режущий нож 6 и вибропластина 8 образуют рычажный механизм второго рода. Режущий нож 6 совершает колебаний практически в направлении подачи рабочего органа, что повышает интенсивность резания и отделения стружки грунта от массива.

В исполнении по фиг.2 режущий нож 6 и вибропластина 8 образуют рычажный механизм первого рода с осью поворота в соединительном шарнире 9, который расположен в нижней части корпуса 1 и вибропластины 8. Совершая угловые колебания, режущий нож передает на грунт усилие копания, направленное вперед и вверх. Механизм вибропривода создает колебательную силу на более длинном плече механизма, что повышает интенсивность действия режущего ножа 6 на более коротком плече.

В исполнении на фиг.3 рабочий орган работает аналогично исполнению по фиг. 1, но с увеличенной примерно вдвое колебательной силой вследствие того, что на вибропластину 8 с двух сторон оказывается противофазное воздействие колебания газообразной рабочей среды в двухсторонней замкнутой механоакустической системе.

В исполнении на фиг.4 рабочий орган действует аналогично исполнению на фиг. 2, но также с увеличенной колебательной силой на режущем ноже за счет двухстороннего воздействия механизма вибропривода на вибропластину 8.

В исполнениях по фиг.5 и 6 рабочий орган в виде ковша одноковшового экскаватора и в виде ковша скрепера работает по тому же принципу, что и рабочий орган в исполнении на фиг.1. Подвижный режущий нож 6 совершает угловые колебания вокруг соединительного шарнира 9, колебательная сила передается на нож через вибропластину 8, расположенную позади корпуса и образующую одно из звеньев замкнутой механоакустической системы.

Во всех приведенных схемах режущий нож 6 воспроизводит не случайные, а гармонические колебания направленного действия. Поэтому регулирование частоты работы звукового генератора 16 позволяет выбирать более эффективный способ воздействия на грунт, разрушая в месте контакта с режущим ножом его структуру. При этом величина сопротивления резанию снижается не менее чем вдвое, что позволяет понизить тяговое усилие и повысить производительность землеройной машины.