Устройство для определения глубины копания одноковшовым экскаватором

(19 ПИСАНИ ТЕНИ ТсЯфщдц;.:,:ЛЬСТВ из соленоида, сердечвяэан посредством зубередачи с валом арифарифмометраник которогочато-реечной мометра.2. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что датчик пройденного пути выполнен из катушки с канатом и имеет контакт, электрически соединенный с соленоидом и установленный с возможность дического замыкания катушкой.3Устройство по п. 1, о та ю щ е е с я тем, что дат глубины копания с индикатором нен из рулетки с лентой, прог рованной в единицах заглублен ша, при этом устройство снабж нематически связанным с рулет чатым сектором для установки идетелъство ССС3/28, 1981.етельство СССР9/20, 1972 ОПРЕДЕЛЕВШОВЫМ суммато индика- -я тем,ра- ко- йден- з ств глу ком олне ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ОО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НИЯ ГЛУБИНЫ КОПАНИЯ ОДНО ЭКСКАВАТОРОИ, включающее и датчик глубины копания ром, о т л и ч а ю щ е е что, с целью повышения к бот и точности измерения павия, оно снабжено датчи ного пути, а сумматор вып 51) С 01 С 9/00; ЕО ю перно л ичик выполРадуи ия конево кикой зуб на стре.Бутяга т Заказ 250/3 Тираж 651 ИИПИ Государственного коми по делам изобретений Москва, Ж, РаушскаяПодписноеета СССР открытии 5 11303 Филиал.ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 411399 Изобретение относится к одноковшовым экскаваторам, а именно к устройствам для измерения глубины копанияс целью выдерживания заданного уклона, например, дна траншеи. 5Известно устройство для определения глубины копания, включающее датчик наклона стрелы экскаватора Г 1 1,Однако данное устройство не учитывает изменение уклонов по трассе Оработы экскаватора.Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения глубины копания одноковшовым экскаватором, включающее сумматор и датчики пройденного пути и положения стрелы 2 1Наличие электронной системы усложняет систему измерений.Цель изобретения - повышение точ Оности измерения глубинь копанияи качества работ,Указанная цель достигается тем,что устройство для определения глубины копания одноковшовым экскаватором, включающее сумматор и датчикглубины копания с индикатором,снабжено датчиком пройденного пути,а сумматор выполнен из арифмометраи из соленоида, сердечник которого ЗОсвязан посредством зубчато-реечнойпередачи с валом арифмометра.При этом датчик пройденного путивыполнен из катушки с канатом и имеет контакт, электрически соединенный З 5с соленоидом и установленный с возможностью периодического замыканиякатушкой.Причем датчик глубины копанияс индикатором выполнен из рулетки 4 Ос лентой, проградуированной в единицах эаглублеиия ковша, при этомустройство снабжено кинематическисвязанным с рулеткой зубчатым сектором для установки на стреле. 45На фиг, 1 изображено устройство,смонтированное на экскаваторе, видспереди; на фиг, 2 - зубчато-реечнаяпередача с соленоидом, вид со стороныприводной шестерни вала арифмометра; на фиг. 3 и 4 - механизм передачи вращения к валу арифмометра;на фиг. 5 - зубчатый сектор, видсверху при опущенной стреле; нафиг. 6 - арифмометр с приводом враще-ния вала , вид в аксонометрии ,на фиг, 7 - график разметки ленты рулетки; на фиг. 8 - продольный про 65 2филь трассы; на фиг. 9 и. О - панель арифмометра.К корпусу хода экскаватора крепится датчик глубины копания, содержащий катушку 1 на осях 2. Диск катушки 1 с наружной стороны имеет радиальный выступ 3 клинообразного сечения. На катушку 1, длина окружности которой 1 м, наматывается в один ряд канат с якорем 4. Длина каната 50-60 м, К корпусу хода с выходом эа плоскость движения радиального выступа 3 крепится кнопка 5 с замыкающим контактом и самовозвратом на кронштейне 6. К кузову экскаватора, вокруг опорно-поворотного устройства, крепится контактная кольцевая шина 7, изолированная от массы экскаватора, к которой подводится положительный полюс бортовой сети. Один контакт кнопки 5 соединен с контактной шиной 7 пластинчатой пружиной 8, второй - с массой экскаватора. Перед смотровым стеклом на кронштейне 9 устанавливается арифмометр 10 с соленоидом 11. Шестерня 12 (фиг. 3 и 4) состоит из цилиндра 13 и зубчатого венца 14, имеющего на внешней поверхности зубчатую нарезку для сцепления с зубчатой рейкой 15, а на внутренней поверхности части венца, выступающей за цилиндр 13, - нарезку для пластины - реверса 16. Рейка 15 находится в зацеплении непосредственно с венцом 14, образующим в совокупности с цилиндром 13 шестерню 12. Такое устройство шестерни 12 обеспечивает с помощью реверса 16 преобразование возвратно-поступательного движения рейки 15 во вращательное движение главного вала арифмометра. Цилиндр 13 служит для передачи вращения от венца 14 на ось привода главного вала арифмометра. Пластина-реверс 16 служит дпя периодического блокирования и разблокирования цилиндра 13 и венца 14, для изменения направления вращения вала арифмометра 17 и для обеспечения действий "Сложение" и "Вычитание. Для предотвращения возможности проворачивания вала 17 арифмометра при вращении венца 14 на цилиндре 13 в момент их разблокирования, т.е ,когда реверс скользит на нарезке венца 14, служит муфта постоянного торможения, крепящаяся на кронштейне 18 привода вала ариф139965 4 имеется ввиду нулевой отсчет по ленте в момент, когда режущая кромка ковша касается поверхности земли при перпендикулярном положении рукоятки ковша к поверхности земли.В качестве примера приведена разметка ленты рулетки применительно к экскаватору Э-А. Исходные данные: угол возвьппения стрелы в момент нулевого отсчета 17 (фиг. 7), угол максимального наклона стрелы 45, расстояние от оси вращения стрелы до оси вращения рукоятки ковша 690 см, расстояние от оси вращения стрелы до сектора 27 - 69 см.Для достижения соответствия каждого деления ленты одной высоте эаглубления при различных углах наклона стрелы разметка ленты выполняется .следующим образом. 5 10 15 20Чз =254620" Поскольку СЕ касательная к ПИ, получим 3 1 мометра 17, состоящая из пластмассо. вого диска 19, резинового диска 20 и стального диска 21, зафиксированного от смещения на кронштейне 18 винтом 22. С сердечником 23 электромагнита шарнирным креплением 24 соединена зубчатая рейка 15. Возвратное движение рейки 15 осуществляется посредством пружины 25. Штифты 26, крепящиеся к вертикальной стенке кронштейна 9, служат для ограничения и регулирования хода рейки 15, которой должен соответствовать ровно одному обороту шестерни 12. Для рабо ты в ночное время предусматривается подсветка счетчика арифмометра от бортовой сети.Датчик глубины копанья содержит зубчатый сектор 27 на оси 28 (фиг.1) для вращения посредством шестерни 29 катушки 30 для передвижения ленты рулетки 31. К поворотной платформе между стрелой и кабиной крепится кронштейн 32, на котором на общей оси 33 крепится шестерня 29, находящаяся в зацеплении с сектором 27, и катушка 30 для передвижения ленты индикатора, выполненной в виде рулетки 31, крепящейся на кронштейн 34 к верхней части кузова экскаватора. Сектор 27 имеет возможность смещаться на оси 28, чем достигается отключение датчика, например, во время перекидки грунта и др, Рулетка 31 имеет спиральную пружину для наматывания ленты и крепится к кронштейну 34. Отсчет по ленте берется по отсчетному штриху на амке 35, кренящейся к кронштейну 34 имеется щиток с отсчетным штрихом. Для установки места нулевого отсчета по ленте предусматривается возможность перемещения рамки 35 вверх - вниз . Под местом нулевого отсчета На бумаге проводятся параллельные линии с интервалом через 1 см, которые означают одинаковые горизонты заглубления (фиг. 7). Одна из линий принимается за ось ОВ, означающую положение стрелы экскаватора, параллельное опорной поверхности. Из точки О радиусом г=69 см проводим дугу ПМ, ограничив ее верх от оси ОВ 17 и вниз 45 . Проводится касательоная СЕ перпендикулярно оси ОВ (на фиг, 7 касательная СЕ смещена для удобства размещения обозначений от дуги). Полученные точки пересечения дуги ВМ с параллельными линиями Э 2,3Ы означают положения оси рукоятки ковша при различных углах наклона стрелы, соответствующие равным высотам эаглубления. Из точки О проектируются точки О, 1, 2, 3 М на СЕ. Полученные интервалы между проекциями точек будут делениямиленты рулетки1139965 ГРОВС, где 9 =г р Ч=69 0,01450= 1 см; ЛОВА, где 0 =г ТрУ =69 0,02900= 2 см; ЛОВР, где Юз=г р,Ч =690,04352= 3 см; Юзо=г 1 р Ч =69 0,48282 =33,3 см; Е=г МДеления ленты вверх от оси ОВ зеркальны делениям от оси ОВ вниз,Нулевой штрих ленты должен бытьобращен к катушке 30 (вниз).;В диапазоне 20( 10 вверх от оси ОВ10 вниз от нее), т.е, в диапазоненаклона стрелы от 7 до 27 ф, вследствие малой разницы в величинахфункций синуса и тангенса, деленияленты рулетки практически будут одинаковы;20з 1 п 10 69=0, 17 365 69=11, 9 Й см;р 10 69 0,17633 69=12,17 см,т.е. погрешность в разметке на угловой интервал 10 составит 1,9 мм.С целью выбора оптимальной величины делений (масштаба разметки),свободно воспринимаемой невооруженным глазом с места машиниста доленты (предполагаемое расстояние41 м), можно принять соответствующееЗОсоотношение радиусов шестерни 29и катушки 30 для ленты.В приведенном примере разметкисоотношение радиусов шестерни 29и катушки 30 принято 1;2, Чтобыобеспечить величину наименьшего деления (1 см), первые деления по обестороны от оси ОВ, остальные за пре, делом 10 (по обе стороны от ОВ)будут возрастать пропорционально изменению тангенса угла наклона или40возвышения стрелы. При этом кахдоеделение ленты 1 соответствует заглуб-лению Ью 5 см;6 К 1 690Ь= - = -- - = 5,452 г 2 69 фгде- деление ленты;В - расстояние от оси вращениястрелы до оси вращения рукоятки ковша;г - расстояние от оси вращениястрелы до сектора 27.В расчетах по разметке ленты рулетки расстояние от оси вращения рукоятки ковша до режущей кромки не5учитывается, так как эта величинапостоянная и ковш при выемке грунтавсегда проходит точку максимальногозаглубления. пРабота устройства заключается в следующем.При движении экскаватора проволока, один конец которой прикреплен к земле стержнем - якорем 4, натягивается и вращает катушку 1 (фиг. 1) . Так как длина окружности цилиндра катушки 1 м, то через каждый метр пройденного экскаватором по трассе расстояния выступ 3 клинообразного сечения на диске катушки, нажимая на кнопку 5, будет замыкать электрическую цепь соленоида 11. Сердечник 23 соленоида и возвратная пруж на 25 (фиг. 2) посредством рейки 15 вращают шестерню 12 вала арифмометра к числу, соответствующему исходному заданному заглублению, введенному на результативный счетчик предварительно, автоматически через каждый метр прибавляется (или вычитается от него) число, равное алгебраической разности уклона профиля земной поверхности и проектного уклона дна траншеи (перепад уклонов), предварительно набранное рычажками арифмометра. В результате вычисляется относительная высота заглубления в той или иной точке трассы, соответствующая проекту. Измерение расстояний, пройденных экскаватором по трассе, и автоматическое замыкание электрической цепи на соленоид, приводящий в действие арифмометр, могут быть выполнены без применения катушки с проволокой: к тракам любой из гусениц экскаватора с внутренней стороны крепятся несколько зубьев, деля гусеницу на равные части. Если ход экскаватора колесный, то зубья-зацепы крепятся к диску колеса. Зацепы будут выполнять назначение радиального выступа на диске катушки. В этом случае на рычажках арифмометра набирается число, равное произведению расстояния между смежными зацепами на перепад уклонов. При заглублении рабочего органа изменяется угол наклона стрелы. Шестерня 29 (фиг, 5), находящаяс. в зацеплении7 1139с сектором 27, вращаясь, вращает крепящуюся на одной с ней оси катушку 30, на которой закреплен конец.ленты рулетки 31, На катушкеперематывается с рулетки Э часть ленты 5соответственно заглублению ковша.Точность работы непосредственно зависит от качества планировки трассы,поэтом до начала работ по рытью траншеи трасса должна быть спланирована Ои разбита с закреплением в натуреточек изменения направления трассыв плановом и высотном отношениии характерных точек изменения рельефа земной поверхности. Все обоэначения точки нивелируются геометрическим методои и на основе данных нивелирования составляется продольныййрофиль существующей земной поверхности, на которой согласно данным20проекта наносится продольный профильднатраншеи (фиг. 8). Для всех интер"валов трассы, имеющих разные уклонырельефа при одинаковых заданных уклонах проФиля дна траншеи, разные укло ны дна траншеи при одинаковых уклонах рельефа, разные и уклон рельефа,и уклон профиля дна траншеи, вычисляется перепад уклонов, т.е. алгебраическая разность уклона земной ЗОповерхности и проектного уклона днатраншеи. При этом подъем (по ходуэкскаватора) принимается со знаком"+", уклон - со знаком "-". Когдапрофиль дна траншеи и земной поверх- Зности совпадают, то машинист находит в продольном проФиле (фиг. 8,графа 3) проектное эаглубление наточке(Ь=370) и копает до момента,когда с отсчетным штрихом рамки 35 4 Осовместится деление ленты рулетки "370", и на протяжении всего интервала до точки 2 придерживаетсяэтого деления, т,е., копирует профиль эеиной поверхности, который 4параллелен профилю дна траншеи поусловию,При наличии уклонов земной поверхности, выкопав траншею до точки 2 (фиг. 8), машинист забиваетстержень-якорь 4 вблизи экскаватора(1-2 м), в 0,6 - 0,7 и от края траншеи, чтобы проволока не провислав траншею. Затем, ослабив гайку шарнирного соединения 24, разблокируетрейку 15 от шестерни 12, подняв ее .передний конец ослабив гайку пластины-реверса 16 и сдвигая его вдоль 9658оси на себя, выводит из зацеплениявнутренней нарезкой венец 4 и ставит в положение "Вычитание"; набира-ет рачажками арифмометра "9", "8",(расстояние от точки 2 до точки 3).Вводит оба числа на результативныйсчетчик и возвращает рычажки "9",Не передвигая каретки арифмометра, рычажками "7", "6", "5" набираетчисло 15,6 - величина перепада уклонов (ии) в интервале точка 2 - 4,а рычажок "1" ставит на число 1(фиг. 9). Вводит рейку 15 в зацепление с шестерней 12, закрепляетгайку шарнирного соединения.Через каждый метр пройденного пути экскаватором расстояния из числа 370 вычитается 1,56 см, а отложен.ное на результативный счетчик расстояние - 45 м (против рычажков "1". и "2", фиг. 9) уменьшается на 1 м.На пикете О + 65, в трех метрахот точки 2, счетчик арифмометра покажет вычисленное проектное заглубление дна траншеи:игде Ь- эаглубление дна траншеив исходной точке 2 согласно продольному профилю;1 д - перепад уклонов для данного интервала трассы;1 - расстояние пройденное отисходной точки.Подставив числовое значение величин, получимЬ370-1,56 х 3=365(число берется из первых трех цифр с округлением до сантиметра).На счетчике против рычажков "1" и "2" будет остаток расстояния до точки 3, равной 45-3=42 м. Так как значение каждого деления ленты рулетки соответствует 5 см эаглубления ковша и оцифровка кратна "5", то машинист опускает стрелу до совмеще ния с отсчетным штрихом деления"365", а не "370". На пикете 0+66 вычисленное заглубление дна траншеи (соответ- вующее проекту) Ь=370-1,56 х 4 364 см. При опускании стрелы с отсчетным штрихом совмещается деление "365", ближайшее к числу 364. Напикете 1+0,7, точка 3, арифмометрпокажет нужное заглубление:М 370- 1,56 х 45=300.Остаток расстояния равен О.5Пройденное расстояние равно 45-0= 45 м. Стрела опускается до совмещения с отсчетным штрихом деления ленты "300".Таким образом машинист, руководст вуясь показаниями счетчика арифмометра, корректирует заглубление рабочего органа экскаватора: как только на счетчике появится число, кратное делению ленты (числу 5) или близкое к нему, при опускании стрелы машинист совмещает это число с отсчетным штрихом, т,е. арифмометр вычисляет проектные эаглубления дна траншеи (Ь), а машинист реализует данные, вычисленные арифмометром, в натуре, фиксируя нужное заглубление по ленте рулетки. Вычисленное арифмометром пройденное расстояние машинисту необходимо знать для своевременного переноса стержня-якоря 4, чтобы не по рвать проволоку. Как только пройденное расстояние приблизится к длине проволоки, машинист вытаскивает якорь из земли, наматывает проволоку на катушку 1 и забивает якорь в 1-2 м от экскаватора.Изобретение просто по конструкции, надежно в эксплуатации и обеспечивает достаточную точность производства работ.