Рыхлитель ударного действия

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2380489:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Читинский государственный университет (ЧитГУ) (RU)

Изобретение относится к строительному и горному делу и может быть использовано при разработке скальных пород, прочных и мерзлых грунтов. Технический результат - повышение эффективности рыхления грунта и снижение динамических нагрузок, воздействующих на базовую машину. Рыхлитель ударного действия включает базовую машину, навесную раму 1, гидроцилиндр и пневмомолот 3. Пневмомолот 3 содержит корпус с установленным внутри поршнем-бойком 5 и зубом 4. Рыхлитель снабжен, по меньшей мере, одной балкой 6, соединенной с навесной рамой 1 при помощи оси вращения 7 и балансировочным грузом 8. При этом пневмомолот 3 и балансировочный груз 8 установлены на балке 6 с возможностью перемещения. 3 ил.

Изобретение относится к строительному и горному делу и может быть использовано при разработке скальных пород, прочных и мерзлых грунтов.

Известен рыхлитель, включающий молот с двуплечим шарнирным рычагом, на концах которого установлены рыхлительные зубья (см. а.с. №574534, М. кл. Е21С 37/02, 1974 г.).

Однако этот рыхлитель имеет низкую эффективность при разработке грунтов, так как рыхление осуществляется без использования сил отдачи.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является рыхлитель, включающий базовую машину, смонтированный на навесной раме пневмомолот с корпусом, внутренняя полость которого разделена поршнем-бойком на переднюю и заднюю камеры и воздухораспределитель с источником сжатого воздуха (см. Захарчук Б.З. и др. Навесное тракторное оборудование для разработки высокопрочных грунтов. М., «Машиностроение», 1979 г., с.33-36).

Недостатками указанного устройства являются нагрузка на навесную раму от сил отдачи и снижение за счет этого общей эффективности рыхления.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности рыхления грунта за счет снижения динамических нагрузок, воздействующих на базовую машину, и передачи их в зону разрушения грунта.

Сущность изобретения заключается в том, что рыхлитель, включающий базовую машину, навесную раму, гидроцилиндр и пневмомолот, содержащий корпус с установленным внутри поршнем-бойком и зубом, снабжен балкой, соединенной с навесной рамой при помощи оси вращения, и балансировочным грузом, при этом пневмомолот и балансировочный груз установлены на балке с возможностью перемещения, а расстояние от центра вращения балки до оси симметрии пневмомолота определяют из условия:

где L - расстояние от центра вращения балки до оси симметрии пневмомолота; J_o1 - момент инерции балки относительно оси вращения; J_о2 - момент инерции балансировочного груза относительно оси вращения; J_С3 - момент инерции пневмомолота относительно центра масс; m₁ - масса балки; m₂ - масса балансировочного груза; l_C1 - расстояние от оси вращения до центра масс балки; l_C2 - расстояние от оси вращения балки до центра масс балансировочного груза.

Для создания концентраторов напряжения в замкнутом объеме грунта и исключения центробежных сил инерции при работе рыхлитель снабжен дополнительной балкой с осью вращения, балансировочным грузом и пневмомолотом.

Снабжение рыхлителя балкой с осью вращения, балансировочным грузом и пневмомолотом, расположенным на расстоянии от оси, причем балансировочный груз и пневмомолот установлены с возможностью перемещения относительно балки, позволяет максимально снизить передачу динамических нагрузок на базовую машину.

Снабжение рыхлителя дополнительной балкой с осью вращения, пневмомолотом и балансировочным грузом позволяет компенсировать центробежные силы инерции, возникающие при вращении, а также создавать концентраторы напряжений в объеме грунта, заключенном между зубьями пневмомолотов и, тем самым, снизить энергоемкость процесса разрушения грунта.

В совокупности указанные преимущества предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяют увеличить передачу энергии динамических нагрузок в грунт, снизить их воздействие на базовую машину, уменьшить тяговое усилие.

На фиг.1 изображен рыхлитель ударного действия, общий вид. На фиг.2, 3 - вид сверху на рабочий орган (верхняя часть рабочего органа условно не показана).

Рыхлитель содержит базовую машину с навесной рамой 1, гидроцилиндр 2, пневмомолоты 3, содержащие зубья 4 и поршни-бойки 5, балки 6, соединенные осями 7 с навесной рамой 1, балансировочные грузы 8. На балке 6 расположены направляющие 9.

Рыхлитель работает следующим образом. При опускании навесной рамы 1 гидроцилиндром 2 происходит касание зубьями 4 дневной поверхности грунта. Статическая нагрузка, действуя на зубья 4, приводит к подаче сжатого воздуха в полость между поршнем-бойком 5 и зубом 4 пневмомолотов 3 (поршни-бойки 5 в начальный момент времени находились в нижней части корпусов пневмомолотов 3). Усилие сжатого воздуха начинает ускоренно перемещать поршни-бойки 5 вверх. При этом силы отдачи воздействуют на корпус пневмомолотов 3, прижимая их к зубьям 4. Далее усилие передается на грунт, приводя его к разрушению. В момент ускоренного перемещения корпуса пневмомолота 3 вниз, сила инерции пневмомолота 3 и балки 6 воздействует на ось 7, соединяющую балку с навесной рамой 1. Аналогичная ситуация возникает и в случае, когда поршень-боек 5 при подъеме вверх силами сжатого воздуха ударяет о верхнюю часть корпуса пневмомолота 3. Но в этом случае сил реакции будет передаваться на ось 7 в противоположном направлении. При перемещении поршня-бойка 5 вниз, силы реакции давления сжатого воздуха действуют на корпус пневмомолота 3 и далее на балку 6, ось 7, навесную раму 1. Накопленная кинетическая энергия в момент касания поршнем-бойком 5 зуба 4 передается в грунт. Поочередное воздействие динамической нагрузки на ось 7 воздействует на базовую машину и оператора.

Для исключения динамической составляющей усилия резания грунта на навесную раму 1, на балках 6 установлены балансировочные грузы 8. При этом положение пневмомолота 3 относительно оси вращения определяется из условия динамического равновесия (см., например, книгу Яблонского А.А. Курс теоретической механики. Ч.2. Динамика. Учебник для втузов. Изд. 5-е, испр. - М.: Высш. школа, 1977. - 430с. С.279-292). Полагая, что реакция в точке крепления балки 6 равна нулю, условие равновесия сил и моментов сил, включая силы инерции, может быть представлено следующей зависимостью:

где J_o- момент инерции вращающихся тел относительно оси вращения (балки 6 - J_o1, балансировочного груза 8 - J_o2 и пневмомолота - J_o3); ε - угловое ускорение балки 6; F - усилие, возникающее при работе пневмоударника; L - расстояние от оси вращения рычага до оси симметрии пневмомолота 3; М - масса вращающихся тел (балки 6 - m₁, балансировочного груза 8 - m₂ и пневмомолота 3 - m₃); а_с - ускорение центра масс вращающихся тел.

В соответствии с теоремой о моментах инерции относительно параллельных осей (см., например, книгу Яблонского А.А. Курс теоретической механики. Ч.2. Динамика. Учебник для втузов. Изд. 5-е, испр. - М.: Высш. школа, 1977. - 430с. С.93-94), момент инерции пневмоударника 3 представим в следующем виде

где J_С3- момент инерции пневмомолота 3 относительно центра масс.

Ускорение центра масс вращающихся тел представим в следующем виде а_С=εl_С, где l_С - расстояние от центра масс вращающихся тел до оси вращения. В соответствии с теоремой о движении центра масс механической системы [см., например, книгу Яблонского А.А. Курс теоретической механики. Ч.2. Динамика. Учебник для втузов. Изд. 5-е, испр. - М.: Высш. школа, 1977. - 430с. С.121-1241,

где l_С1, l_С2, l_С3 - расстояние от оси вращения до центра масс, соответственно, балки 6, балансировочного груза 8 и пневмомолота 3. Расстояние от оси вращения до центра масс пневмомолота 3 l_С3=L. С учетом полученных преобразований, формулы (1) и (2) примут вид

Решая совместно уравнения (3) и (4), получим

Для исключения центробежных сил инерции, возникающих при вращении балки 6 с пневмомолотом 3 и балансировочным грузом 8, а также разработке грунта в замкнутом объеме, на навесной раме 1 установлены дополнительная балка 6 с пневмомолотом 3 и балансировочным грузом 8. При работе в стесненных условиях одна из балок 6 вместе с пневмоударником 3 и балансировочным 8 грузом может убираться.

Для работы рыхлителя в различных грунтовых условиях на балке 6 установлены направляющие 9, относительно которых могут перемещаться пневмомолот 3 и балансировочный груз 8.

Применение предлагаемого рыхлителя позволяет повысить эффективность рыхления грунта за счет снижения тягового усилия и динамических нагрузок, воздействующих на базовую машину, и передачи их в зону разрушения грунта.

Рыхлитель ударного действия, включающий базовую машину, навесную раму, гидроцилиндр и пневмомолот, содержащий корпус с установленным внутри поршнем-бойком и зубом, отличающийся тем, что он снабжен, по меньшей мере, одной балкой, соединенной с навесной рамой при помощи оси вращения и балансировочным грузом, при этом пневмомолот и балансировочный груз установлены на балке с возможностью перемещения, а расстояние от оси вращения балки до оси симметрии пневмомолота определяется из условия

где L - расстояние от оси вращения балки до оси симметрии пневмомолота;
J_o1 - момент инерции балки относительно оси вращения;
J_o2 - момент инерции балансировочного груза относительно оси вращения;
J_C3 - момент инерции пневмомолота относительно центра масс;
m₁ - масса балки;
m₂ - масса балансировочного груза;
l_C1 - расстояние от оси вращения до центра масс балки;
l_C2 - расстояние от оси вращения балки до центра масс балансировочного груза.

Похожие патенты:

Рыхлитель ударного действия // 2372447

Изобретение относится к строительству и горному делу и может быть использовано при разработке скальных пород, прочных и мерзлых грунтов. .

Вибрационный рыхлитель // 2367747

Изобретение относится к области разработки грунтов с помощью землеройных машин и может быть использовано в горном деле, строительном деле при прокладке каналов и линий связи в прочных и мерзлых грунтах и породах.

Наконечник рыхлителя для разрушения твердых и мерзлых грунтов // 2301866

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для оснащения рабочих органов горных и землеройных машин, в частности к машинам для разработки прочных и мерзлых грунтов.

Инженерная гусеничная машина на базовом танковом шасси // 2283467

Изобретение относится к инженерным машинам, выполненным на шасси военно-гусеничных машин (ВГМ), в частности танковом, и может быть использовано для подъема и перемещения грузов, перемещения и планировки грунтов, прокладывания колонных путей.

Устройство для разработки мерзлых грунтов // 2263183

Изобретение относится к строительной технике и для разработки мерзлых и плотных грунтов. .

Устройство для разрушения прочных и мерзлых грунтов // 2256751

Изобретение относится к горному делу и строительству и может быть использовано в устройствах для послойного разрушения массива грунта путем воздействия на него импульсным давлением сжатого газа.

Устройство для разрушения прочных и мерзлых грунтов // 2252989

Изобретение относится к области горного дела и строительства и может быть использовано в устройствах газодинамического действия для послойного разрушения массива прочного и мерзлого грунта.

Газодинамический рыхлитель // 2244784

Изобретение относится к области горного дела и строительства и может быть использовано в рыхлителях газодинамического действия для рыхления прочных и мерзлых грунтов.

Газодинамический рыхлитель // 2236514

Гидравлический механизм ударного действия // 2229025

Изобретение относится к ударным механизмам, которые могут быть использованы в машинах для разработки скальных пород и мерзлых грунтов в горной и строительной промышленностях.

Усовершенствованный рыхлительный наконечник // 2434998

Рыхлитель с пружинным аккумулятором энергии двухстороннего действия // 2455428

Изобретение относится к области разработки грунтов с помощью землеройных машин

Рыхлительное оборудование бульдозера // 2483167

Изобретение относится к навесному оборудованию машин, например тракторов, и предназначено для рыхления твердых пород и дорожных покрытий, а также может быть использовано для разработки мерзлых грунтов

Рыхлитель с жидкостным аккумулятором энергии двухстороннего действия // 2505647

Изобретение относится к разработке грунтов с помощью землеройных машин и может быть использовано в горном и строительном деле при прокладке каналов и линий связей в прочных и мерзлых грунтах и породах. Техническим результатом является повышение эффективности рыхления грунта за счет снижения тягового усилия и динамических нагрузок, воздействующих на базовую машину, и передачи их в зону разрушения грунта в широком интервале изменения частот вынужденных колебаний рабочего органа. Рыхлитель содержит жидкостной аккумулятор энергии двухстороннего действия, базовую машину, подвеску с рамой, на которой шарнирно смонтирован рыхлительный зуб, и упругую систему. При этом упругая система содержит закрепленный на раме главный цилиндр с поршнем на штоке и силовой шток, пропущенный сквозь торцевую стенку цилиндра и соединенный через шарнирную тягу с рыхлительным зубом. Причем главный цилиндр разделен перегородкой на два независимых цилиндра, снабженных основной и дополнительной полостями. В дополнительных полостях цилиндров установлены поршни, соединенные с полыми штоками, взаимодействующими с силовыми штоками, пропущенными через основные полости, и закрепленными на внутренних стенках подвижного цилиндра, охватывающего главный цилиндр, соединенный через шарнир с рыхлительной стойкой. Дополнительные полости каждого из цилиндров снабжены отверстиями со стороны штоковой и свободной части поршня, взаимодействующими с реверсивным гидронасосом через гидрозамки двухстороннего действия и трубопроводы. Кроме того, упругая система снабжена дополнительным реверсивным гидронасосом, выходное отверстие которого соединено через гидрозамки двухстороннего действия с отверстиями, выполненными в стенках основных полостей цилиндров, а входное отверстие гидронасоса соединено трубопроводом с емкостью для жидкости. 4 ил.

Рыхлитель // 2637819

Изобретение относится к лесной промышленности. Гидроцилиндр 6 подъема-опускания шарнирно прикреплен к опорной раме 2. Шток 7 гидроцилиндра шарнирно прикреплен к рабочей балке 5 и к верхней тяге 3. Рабочая балка 5 имеет левый выступ 9 и правый выступ 10. Средний зуб 11 прикреплен к рабочей балке 5. Крайний зуб 12 прикреплен к левому выступу 9. Крайний зуб 13 прикреплен к правому выступу 10. Шток 7 входит в цилиндр 6 и, вращая верхнюю и нижнюю тяги 3 и 4, опускает рабочую балку 5 к земле. Рыхлитель отъезжает назад. Зуб 11 выдергивает корни перед деревом. Зубья 12 и 13 выдергивают корни по бокам дерева. Рыхлитель едет к дереву и бампером 8 давит на него. Дерево, корни которого выдернуты из земли, валится на землю. Рыхлитель предложенной конструкции валит деревья, не оставляя пней. Это уменьшит затраты в лесной промышленности. 3 ил.

Рыхлитель землеройной машины // 2639220

Изобретение относится к строительному и дорожному машиностроению, в частности к машинам и механизмам для рыхления прочных и мерзлых грунтов. Задачей, достигаемой настоящим изобретением, является обеспечение стабилизации положения по вертикали режущей части зуба при изменении сопротивления рыхлению грунта за счет исключения внецентренного действия реактивных сил. При этом достигается также возможность передачи на рыхлитель без усиления его несущей части большей по величине силы, создаваемой базовой землеройной машиной, что повышает кпд землеройной машины в целом. Для решения этой задачи рыхлитель землеройной машины содержит рычаг, соединенный с рамой машины посредством шарниров, каждый из которых имеет горизонтальную ось, причем на конце рычага под углом к нему закреплен зуб рыхлителя, а гидроцилиндр подъема и опускания рычага рыхлителя шарнирно соединен с ним и с рамой таким образом, что его продольная ось в рабочем положении рыхлителя составляет с плоскостью, проходящей через горизонтальные оси шарниров соединения рычага с рамой, угол 80-100°. Кроме того, рыхлитель землеройной машины может быть снабжен механизмом относительного смещения шарнира крепления рычага к раме машины и/или по крайней мере одного из шарниров соединения гидроцилиндра с рамой или с рычагом рыхлителя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Почвообрабатывающая секция // 2644960

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано при обработке почвы. Задачей изобретения является улучшение качества обработки почвы и снижение тягового сопротивления. Почвообрабатывающая секция включает раму с опорным колесом, механизм крепления рыхлителя, сам рыхлитель, пружину давления. Механизм крепления рыхлителя к раме выполнен в виде четырехзвенного механизма, причем нижнее звено выполнено в виде рычага, длина которого равна радиусу кривизны поверхности рыхлителя, а верхнее звено выполнено в виде поворотного рычага длиной в 10 раз меньше радиуса кривизны поверхности рыхлителя. Расстояние между верхним и нижним неподвижными шарнирами четырехзвенного механизма составляет пять длин поворотного рычага. Нижний подвижный шарнир, соединяющий рычаг с рыхлителем, и верхний подвижный шарнир поворотного рычага находятся на одной дуге окружности радиусом, равным радиусу кривизны поверхности рыхлителя. Совокупное расположение и динамика перемещения узлов секции и рыхлителя позволяет рационально перемещаться рыхлителю в почве без дополнительных динамических нагрузок, что снижает тяговое сопротивление. 1 ил.

Устройство для рыхления прочных грунтов и строительных материалов // 2646266

Изобретение относится к строительной и горной промышленности и является рабочим органом для оснащения землеройных машин, в частности, используемых при разработке прочных и мерзлых грунтов, разрушении твердых строительных материалов. Предложено устройство для рыхления прочных грунтов и строительных материалов, включающее режущий и несущий элементы. На конце несущего элемента установлен режущий элемент, состоящий из адаптера, имеющего конусный выступ, с закрепленной при помощи винта на нем коронкой, а также углубления для крепления к адаптеру и монтажа сменного зуба. Детали адаптер и коронка имеют форму тела вращения и выполнены из материалов, способных подвергаться термообработке. Технический результат, реализуемый при помощи заявляемого изобретения, выражается в снижении себестоимости производства, увеличении стойкости к износу, увеличении удобства обслуживания. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Устройство для рыхления прочных грунтов и строительных материалов // 2646266

Землеройная машина // 2647138

Изобретение относится к области строительных и дорожных машин, а именно к землеройным машинам, предназначенным для перемещения грунта и его рыхления. В качестве таких машин могут быть использованы автогрейдеры, бульдозеры и др. Задачей настоящего изобретения является повышение надежности работы гидроцилиндров путем исключения действия на них внецентренных нагрузок в пределах всего диапазона глубины рыхления. Достигается это тем, что землеройная машина включает рыхлитель с по крайней мере одним рабочим зубом, смонтированный на шарнирно закрепленном к раме машины рычаге, и шарнирно соединенный с базовой машиной и с рычагом рыхлителя гидроцилиндр его подъема и опускания, причем продольная ось гидроцилиндра подъема и опускания рычага расположена в плоскости, проходящей через концевую часть зуба рыхлителя. При этом продольная ось гидроцилиндра подъема и опускания рычага проходит также и через шарнир соединения гидроцилиндра с базовой машиной. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.