Концепция 1: Непрерывная экскавация грунта бинарным шнековым рабочим органом

Аннотация:

Предлагается заменить ковшевой рабочий орган экскаватора, рукоять и стрелу, поворотную платформу и механизм поворота на бинарный шнековый рабочий орган, расположенный в центре тяжести машины и имеющий три степени свободы перемещения: вертикальное, поперечное и продольно поступательное. Рабочий орган состоит из двух шнеков, вращающихся в противоположные стороны, периферийная часть винтовой линии каждого шнека снабжена резцами, расположенными таким образом, что плоскость реза образует схему полублокированного разрушения грунта, а перемещение целика грунта на подвижную поверхность шнека осуществляется посредством специального скалывателя Перемещение рабочего органа осуществляется по направляющим, установленным на ходовой раме с помощью гидропривода. Перемещение грунта осуществляется непрерывно за счет шнековых транспортирующих органов. Для удержания грунта в зоне работы шнеков его транспортирующая часть закрыта подвижным кожухом, который в зоне разгрузки имеет разгрузочные окна. Дальнейшая разгрузка грунта осуществляется с помощью виброжелобов.

Последовательность разработки концепции представлена в таблице 4.1.

Исходная проблема:

В современных конструкциях одноковшовых экскаваторов циклический характер его рабочего процесса приводит к возникновению большего количества нежелательных эффектов (противоречий). Сюда следует отнести значительные инерционные усилия в момент разгона и торможения, проблемы неуравновешенности поворотной платформы, невозможность автоматизировать рабочий процесс и т.д. Эти недостатки делают сдерживают процесс развития экскаватора, а существующие подходы не разрешают имеющиеся конструктивные противоречия, а лишь только оптимизирую рабочий процесс в рамках уже сложившейся конструктивной схемы. Необходимо при минимальных изменениях в конструктивной схеме экскаватора найти способ разрешения выявленных противоречий.

Таблица 4.1 - Последовательность разработки концепции

Описание сущности концепции:

Предлагается заменить ковшевой рабочий орган на шнековый, представляющий собой двухвальный шнековый питатель, расположенный в кожухе и приводимый во вращение посредством двух высокомоментных гидромоторов. Винтовая линия каждого шнека снабжена резцами расположенными таким образом, что каждый из них работает в режиме полублокированного резания. На винтовой линии установлены скалывающие пластины, предназначенные для перемещения грунта из зоны резания на поверхность шнека. Вращение шнеков в противоположные стороны предназначено для компенсации реактивной составляющей силы резания. Подвижный кожух обеспечивает удержание грунта при его транспортировке вверх до места разгрузки, где в нем имеются соответствующие разгрузочные окна. Грунт после выхода из шнекового рабочего органа через разгрузочные окна попадет на виброжелоба, имеющие возможность устанавливаться таким образом, что грунт может разгружаться одновременно на две стороны. Шнековый рабочий орган закреплен в направляющих ходовой рамы таким образом, что он имеет возможность вертикального, наклонного перемещения. Кроме того, имеются специальные направляющие, которые обеспечиваю поперечное движение рабочего органа. Таким образом, рабочий орган имеет возможность перемещаться вверх и вниз, вправо и влево, и имеет возможность наклоняться в стороны. Продольное перемещение рабочего органа обеспечивается за счет перемещения самой машины. Общая схема машины приведена на рисунках 4.1.

Рисунок 4.1 - Схема машины для землеройных работ:

- рама; 2 - ДВС с насосной станцией; 3 - виброжелоб; 4 - направляющий кожух; 5 - движитель; 6 - шнек; 7 - гидромотор; 9 - гидроцилиндр поперечного перемещения шнека; 10 - гидроцилиндр вертикального перемещения шнека; 11 - гидроцилиндр поворота шнека; 12 - телескопический виброжелоб

Достоинства предлагаемой концепции:

1. Высокая производительность;

2. Возможность автоматизации рабочего процесса и полного исключения из него человека;

. Отсутствие инерционных сил и уравновешенность конструкции;

. Возможность отрывки котлованов и траншей имеющих наклон боковых стенок;

. Исключается процесс налипания грунта на поверхность шнеков (самоочистка шнеков)