Рабочее оборудование роторного экскаватора с инерционной разгрузкой

(71) Алма-Атинский институт инженеров железнодорожного транспорта(56) Авторское свидетельство СССР М 1355675, кл, Е 02 Е 324, 1987,Авторское свидетельство СССР М 1479572, кл. Е 02 Г.З/24, 1987. (54) РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ РОТОРНОГО ЭКСКАВАТОРА С ИНЕРЦИОННОЙ РАЗГРУЗКОЙ(57) Использование; изобретение относится . к землеройным машинам, преимуществен- . но к роторным экскаваторам, СущностЪ изобретения, рабочее оборудование роторного экскаватора включает стрелу, установлен- . Изобретение отно.,ится к землеройным машинам, преимущественно к роторнымэкскаваторам для рытья котлованов, каналов, траншей, а также для разработки карьеров.Известно рабочее оборудование ротор- ного экскаватора, включающее установлен- ный на раме ротор с размещенными на нем ковшами, имеющими механизм разгрузки.Недостатком и рабочего оборудования роторн атора является сложность констру низма разгрузки ковшей.Известен также рабочий орган роторного экскаватора с центробежной разгрузкой, содержащий ротор с установленными по периферии ковшами, каждый из которых имезвестного ого экскав кции меха ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ный на ней ротор с установленными поего периферии ковшами, Приводной вал ротора кинематически связан с приводным"двигателем планетарным редуктором, Приводной вал ротора выполнен эксцентриковым. Планетарный редуктор состоит из центрального зубчатого колеса, закрепленного на боковине стрелы, и сателлита, жестко и соосно связанного с ротором. Функции водила выполняет эксцентрикприводного вала. Передаточное отношение планетарного редуктора от водила к сателлиту= -2, где 2 - число ковшей, не равное единице. При вращении приводного вала сателлит, обкатываясь внутри зубчатого колеса, совершает вращательное движениевокруг двух параллельных осей. Вместе с сателлитом планетарйое движение совершает и жестко связанный с ним ротор 1. 11 ил,ет жестко связанное с козырьком днищев виде пространственного каркасас цепным днищем, причем каждый пространственный каркас связан с основанием посредством горизонтального шарнира й"установлен с возможностью качания в плоскости ротора, при этом пространственный каркас и основание имеют упоры для:ограничения угла качания пространственного каркаса.Недостатком этого рабочего органа является сложность конструкции ковшей. Кроме этого, при работе устройства разработанный грунт удерживается от преждевременного выпадания из ковшей поверхностью забоя и дуговым щитком, примыкающим к забою, что приводит к дополнительным затратам энергии на преодоление работы сил трения, возникающихмежду грунтом в ковшах, поверхностью забоя и поверхностью дугового щитка.Цель изобретения - упрощение конструкции и снижение энергоемкости процесса копания.Поставленная цель достигается тем, чтов рабочем оборудовании роторного экскаватора с инерционной разгрузкой, включающем стрелу, установленный на ней ротор с приводным валом, кинематически связанный с приводным двигателем, ковши, установленные на периферии ротора, приводной вал ротора выполнен эксцентриковым, а кинематическая связь ротора с приводным двигателем выполнена в виде планетарного редуктора, центрально зубчатое колесо которого жестко связано со стрелой, а сателлит жестко связан с ротором и установлен соосно с ним, причем передаточное отношение планетарного редуктора от водила к сателлиту= -г, где г - число ковшей ротора, не равное единице.На фиг. 1 изображен общий вид рабочего органа экскаватора, на фиг, 2 - траектории движения элементов ковшей; на фиг, 3-5 - положения вращающегося ротора с числом ковшей к = 2; нэ фиг. 6 - 8 - положения вращающегося ротора с числом ковшей к = 3; на фиг. 9 - 11 - положения вращающегося ротора с числом ковшей к = 4.Рабочее оборудование роторногоэкскаватора содержит ротор 1 с установленными по его периферии ковшами 2, оснащенными режущими элементами (резцами) 3. Ковши выполнейы с цепным днищем 4, либо со сплошным днищем, Приводной вал ротора выполнен эксцентриковым - с эксцентриком 5 и опорными шейками 6 и 7, посредством которых вал через подшипники опирается на боковины 8 стрелы.Ротор 1 установлен с возможностью вращения на эксцентриковой части приводного вала и кинематически связан с приводным двигателем через планетарныйредуктор, который состоит иэ центрального зубчатого колеса 9, закрепленного на боковине 8 стрелы, и сателлита 10, жестко и соосно связанного с ротором 1(на фиг, 3 - 11 центральное зубчатое колесо 9 и сателлит 10 условно показаны окружностями, выполненными штрих-пунктирными линиями).функции водила выполняет эксцентрик 5 приводного вала, Отношение радиусов центрального колеса В и сателлита г планетарного редуктора й/г = (+ 1)/г, где х - число ковшей ротора(целое число, не равное единице). Длина водила (величина эксцентриситетэ эксцентрика) е = й - г, Радиус центрального колеса В = е(г + 1), а радиуссателлита г = ле, Передаточное отношение планетарного редуктора от водила к сателлитуан г ге1= - = = - =-г,5, ис г - Я - е х = е соз О+ а соз фу = -е зи О + а зи ф,(1)где а - производящий радиус(расстояние от50 центра сателлита до производящей точки),После преобразований х = г( - созга+ с соз /ф)1г55 1у = г(- - зп ф+ с з и ф)г(2) где С = а/г - параметр формы гипоциклоиды. где в - угловая скорость водила; ас - угловая скорость сателлита. Знак (-) перед гуказывает на то, что направления вращения10 родила и сателлита противоположные. Угловая скорость водила йъ = - ва угол поворота водила вокруг оси О 0= ф, где фугол поворота сателлита (ротора) вокругоси 01,15 Вал ротора приводится во вращение спомощью цепной передачи через ведомуюзвездочку 11, На концах вала установленыпротивовесы 12, На стреле расположен приемный конвейер 13.20 Рабочее оборудование роторного экскаватора с инерционной разгрузкой работаетследующим образом. При вращении приводного вала сателлит 10, обкатываясьвнутри зубчатого колеса 9, совершает пла 25 нетарное движение - вращательное движение вокруг двух параллельных осей; вокругоси О, эксцентрика и вместе с эксцентриком - водилом вокруг оси О опорных шеек 6и 7 приводного вала. Вместе с сателлитом30 10 планетарное движение совершает и жестко связанный с ним ковшовый ротор 1,Точки ковшей при движении описываюттраектории в виде гипоциклоид. В частно-сти, точки М режущих кромок ковшей опи 35 сывают одну и ту же гипоциклоиду 14практически с прямолинейными ветвями, ацентры тяжести ковшей (ц,т.) - одну и ту жегипоциклоиду 15 (фиг, 2),Резцы 3 ковшей 2, перемещаясь прямо 40 линейно и взаимодействуя с поверхностьюзабоя, разрабатывают грунт, Отделенный отзабоя грунт поступает в ковши.Уравнение гипоциклоиды в параметрической форме451754849 510 15 20 25 щего на него грунта 30 35 40 45 50 55 Форма и количество ветвей гипоциклоиды зависят от соотношения радиусов В зубчатого колеса 9 и г сателлита и от отношения С = а/г,Если радиусы К и г относятся как целые числа, отличающиеся на единицу, например, В/г = (к + 1)/г = 3/2; 4/3; 5/4 и т.,д., то каждая из соответствующих гипоциклоид есть замкнутая плоская кривая, у которой г + 1 конгруентных ветвей и столько же вершин (равносторонний треугольник (фиг. 3- 5), квадрат (фиг. 2, 6 - 8), пятиугольник (фиг, 9 - 11 и т.д). В зависимости от величины отношения с = а/г ветви гипоциклоиды, в общем случае, могут быть вогнутыми, выпуклыми или иметь прямолинейные участки. В частности, при ( - 1)а/г, к ветви гипоциклоиды практически совпадают с прямыми линиями,В контур гипоциклоиды 14 вписывается свободно ориентирующаяся в нем равносторонняя плоская фигура 16, у которой г вершин и столько же ветвей, т. е. на одну меньше,чем у самой гипоциклоиды (линза - фиг, 3 - 5), треугольник - фиг. 2,.6 - 8), квадрат (фиг. 9 - 11) и т, д, Если такую фигуру жестко связать с сателлитом, то при вращении водила ее вершины будут описывать исходную гипоциклоиду 14, а боковые стороны будут перекатываться по ветвям гипоциклоиды, не выходя за ее контуры, Ковши 2 расположены внутри фигуры 16, вписанной в контур гипоциклоиды. При этом точки режущих кромок резцов 3 совпадают с вершинами этой фигуры, а передние стенки не выступают за ее контур, Такое расположение ковшей позволяет исключить трение их передних стенок о разрабатываемый грунт,При планетарном движении ротора точки ковшей, описываемая траектории в виде гипоциклоид, движутся с переменными скоростями, зависящими от угла ф поворота ротора (сателлита) ч= вге 1+с - 2 с сов(к+1)ф. (3) При этом скорости точек ковшей, в том числе и центров тяжести, периодически изменяются от минимального значения чпп =йМе (с - 1), когда точки находятся в вершинах гипоциклоиды до максимального значения чван = вхе(с + 1), когда точки находятся в середине ветви гипоциклоиды, Таким образом, при движении от вершины до середины каждой иэ ветвей гипоциклоиды, ковши вместе с находящимся в них грун.том движутся с ускорением. От середины . ветви до следующей вершины движение ковшей замедляется, а грунт продолжает двигаться по инерции. Однако, при движении ковшей вверх по восходящим ветвям гипоциклоиды, движение грунта за счет действия гравитационных сил также замедляется и грунт остается в ковшах.Разгрузка ковшей 2, в зависимости от угловой скорости ротора 1. осуществляется, когда центр тяжести ковшей описывает верхнюю наклонную восходящую, горизонтальную, либо непосредственно следующую за ней нисходящую ветви гипоциклоиды. При этом грунт, после начала замедления движения ковша, продолжая двигаться по инерции с максимальной скоростью, выбрасывается иэ ковша и падает на конвейер 13,Цепное днище 4 в момент замедления движения ковша продолжает некоторое время двигаться по инерции с максимальной скоростью и, воздействуя на грунт, также способствует его выгрузке иэ ковша, Когда ковш резко изменяет траекторию движения (вершина гипоциклоиды), цепное днище встряхивается и очищается от налипТаким образом, жесткая связь ковшового ротора с сателлитом планетарного редуктора с передаточным отношением от водила к сателлиту, равным числу ковшей -г, обеспечивает планетарное движение ротора и перемещение одноименных точек ковшей по одним и тем же траекториям - гипоциклоидам с ускорением, что позволяет осуществить инерционную разгрузку ковшей при сравнительно простой их конструкции, реализовать различные частоты вращения и моменты на роторе при неизменной частоте вращения и мощности на приводном валу,Планетарное движение ковшового ротора позволяет также реализовать разработку котлованов и карьеров с плоской поверхностью забоя с различным углом наклона к горизонту.. Взаимодействие режущих элементов ковшей с забоем осуществляется в процессе их перемещения по прямой линии, а не по дуге окружности, что исключает возникновение центробежных сил инерции и их действие на грунт, находящийся в ковшах, а, следовательно, и потери энергии на трение грунта о поверхность забоя,Формула изобретенияРабочее оборудование роторного экскаватора с инерционной разгрузкой, включающее стрелу, установленный на ней ротор с приводным валом, кинематически связанный с приводным двигателем, ковши, уста1754849 7,новленные на периферии ротора, о т л и ч ею щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции и снижения энергоемкости процесса копания, приводной вал ротора выполнен эксцентриковым, а кинематиче ская связь ротора с приводным двигателем выполнена а виде планетарного редуктора,центральное зубчатое колесо которого жестко связано со стрелой, а сателлит жестко связан с ротором и установлен соосно с ним, причем передаточное отношение планетарного редуктора от водила к сателлиту= -Е, где Е - число ковшей, не равное единице.1754849 Составитель И. Синицкая Техред М,Моргентал Ко Редактор О. Спеси ктор А. Ворович СССР ательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 иэводствен. Заказ 2873ВНИИПИ Госуда Тиражвенного комитета по 113035, Москва, ЖПод бретениям и аушская наб, сноеткрытиям при Г