Пути совершенствования конструкции рыхлителя.

Учитывая то, что рыхлители нашли широкое применение в строительстве при разработки мерзлых и прочных грунтов, над их конструкцией постоянно ведутся работы по совершенствованию. Приведем наиболее близкие по решению конструкции рыхлители.

Известны конструкции рыхлителя, целью которого является повышение эффективности разрушения грунтов разными углами.

Цель конструкции – повышение надежности рыхлителя путем уменьшения давлений в гидроцилиндрах управления при работе на различных грунтах.

Эта цель достигается тем, что рыхлитель, включающий базовую машину, параллелограммную подвеску с нижними и верхними тягами, рабочею балку с рабочим органом и гидроцилиндры заглубления, шарнирно связанные с опорной рамой, снабжен кронштейном, установленным на рабочей балке со стороны базовой машины, при этом один конец которого жестко закреплен к рабочей балке, а второй – шарнирно соединен вертикально установленными гидроцилиндрами заглубления. Кроме того, крепление гидроцилиндров заглубления и нижних тяг к опорной раме выполнено соосным.

Рыхлитель содержит базовую машину 1, параллелограммную подвеску, образованную нижними 2 и верхними 3 тягами, опорной рамой 4 и рабочей балкой 5 стойки 6 зуба 7. Верхние тяги 3 выполнены в виде гидроцилиндров изменения угла рыхления, шарнирно прикрепленных к раме 4 машины и рабочей балки 5. Рабочая балка 6 снабжена кронштейном 8, к концу которого шарнирно прикреплен гидроцилиндр 9 заглубления, установленный в вертикальной плоскости. Ось его крепления расположена на оси крепления нижних тяг 2 к опорной раме 4. Размеры звеньев параллелограммной подвески, их ориентация по отношению к базовой машине и опорной поверхности связаны зависимостями, при чем точка крепления нижней тяги максимально приближена к оси ведущего колеса машины, а максимальная длина гидроцилиндров 3 изменения угла рыхления с выдвинутыми штоками равна длине нижних тяг 2.

При рыхлении острыми наконечниками внедрение рабочего органа в грунт осуществляется с малыми значениями угла резания 35-40° , что обеспечивает быстрое заглубление.

Заглубление зуба происходит при втягивании штока гидроцилиндра 9 при полностью задвинутых штоках гидроцилиндров 3 изменения угла рыхления.

При этом обеспечивается минимальное значение угла резания по всей глубине, так как звенья навески образуют параллелограмм. В случае сильного затягивания наконечника в грунт, что может привести к стопореннию рабочего органа и буксованию трактора, производится частичное втягивание штоков гидроцилиндров 3 изменения угла рыхления. При этом увеличивается угол рыхления, а глубина рыхления уменьшается. Траектория выглубления наконечника, направлена назад и вверх, позволяет рабочему органу беспрепятственно выйти из зоны стопорения .

При рыхлении грунта изношенными наконечниками заглубления осуществляется с большими значениями угла рыхления 50-65° в зависимости от ширины и угла наклона площадки износа. При этом штоки гидроцилиндров 3 втянуты, а заглубление рабочего органа осуществляется на глубину рыхления может быть увеличена за счет выдвижения штоков гидроцилиндров 3.

Применение предлагаемой конструкции повышает надежность и долговечность рыхлителя путем уменьшения давления в гидроцилиндрах управления.

Рыхлитель, включающий базовую машину, параллелограммную подвеску с нижними и верхними тягами, рабочую балку с рабочим органом и гидроцилиндры заглубления, шарнирно связанные с опорной рамой, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы рыхлителя путем уменьшения давления в гидроцилиндрах управления, он снабжен кронштейном, установленным на рабочей балке со стороны базовой машины, при этом один конец которого жестко закреплен к рабочей балке, а второй – шарнирно соединен с вертикально установленными гидроцилиндрами заглубления.

Рисунок 3.1- конструкция рыхлителя с уменьшенным давлением в гидроцилиндрах.

Также и имеется конструкция рыхлителя целью которой является расширение эксплуатационных возможностей и повышение производительности при рыхлении грунтов различной прочности.

Рыхлитель включает в себя базовую машину, трактор 1, плиту 2,П-образную несущую раму 3 с зубьями 4. Рама 3 соединена с закрепленной на тракторе 1 плитой 2 посредством осей 5 и гидроцилиндров 6 подъема- опускания рамы 3. На поперечной балке 7 рамы 3 посредством осей 8 шарнирно установлены зубья 4. Кроме того, балка 7 снабжена неподвижно закрепленными на ней упорами 9, которые ограничивают поворот расположенных перед балкой 7 зубьев 4 против часовой стрелки. От поворота по часовой стрелке каждый зуб 4 удерживается фиксирующим элементом 10, установленным в направляющей втулке , 11 балке 7 и входящим в углубление 12 ответный фиксирующий элемент зуба 4. Каждый фиксирующий элемент имеет заходную фаску 13 и ограничительный выступ 14 и соединен с балкой 7 через пружины 15 гайкой 16, которая прижимает элемент 10 к втулке 11. На балке 7 и зубьях 4 смонтированы также элементы храпового механизма для автоматической фиксации зубьев 4 в нерабочем положении. На балке 7 шарнирно на осях 17 установлены собачки 18. Каждая собачка 18 имеет свободно посаженный на оси 19 флажковый упор 20, поворот которого по часовой стрелке ограничен упором 21, неподвижно закрепленным на собачке 18. Каждый зуб 4 имеет храповой зацеп 22.

Работа рыхлителя осуществляется следующим образом. Рыхление грунта производят движением трактора 1 вперед опустив при этом раму 3 с зубьями 4 на необходимую величину. Рыхление может производится в зависимости от категории грунта одним , двумя или тремя зубьями 4. Для перевода любого либо всех зубьев 4 , из рабочего в нерабочее положение раму 3 опускают в нижние положение и трактор 1 подают назад. При этом под действием силы тяги и сопротивления грунта все зубья 4 выворачиваются по часовой стрелки , фиксирующие элементы 10 выходят из углублений 12 зубьев 4, сжимая пружины 15. После освобождения зубьев 4 от контакта с фиксирующими элементами 10 последние пружинами 15 возвращаются в исходное положение. Затем раму 3 гидроцилиндрами 6 поворачивают до совпадений осей 8 с вертикальной плоскостью, проходящей через оси 5, или перехода осей 8 за эту плоскость. В этом положении собачка 18 входит в зацепление с храповым зацепом 22 зуба 4.

Для перевода любого любо всех зубьев в рабочее положение раму 3 переводят гидроцилиндрами 6 в верхние положение, близкое к вертикальному и поднимают, например вручную собачку 18. При этом флажковый упор 20 под действием силы тяжести поворачивается на оси 19 до упора 21. Затем собачку 18 опускают, причем флажковый упор 20 упирается в балку 7, либо в какой-нибудь из элементов неподвижно связанных с балкой 7 и собачка 18 не достигает храпового зацепа 22. При опускании рамы 3 ее повороте по часовой стрелке гидроцилиндрами 6 освобожденный от собачки зуб 4 под действием силы тяжести поворачивается против часовой стрелки относительно оси 8 на балке 7 до встречи с фиксирующим элементом 10. В этом положении нижний рабочий конец зуба 4 при соответствующем положении рамы 3 при движении трактора вперед внедряется в грунт. Далее действием силы тяги и сопротивления грунта, т.е. движением трактора 1 вперед с одновременным опусканием рамы гидроцилиндрами 6, зуб 4 проворачивается до упора 9. При этом фиксирующий элемент 10, контактирую с зубом 4 заходной фаской 13, снимает пружины 15 и устанавливается в углубление 12 зуба 4.

К преимуществам представленной конструкции рыхлителя перед известным следует отнести и то, что она обеспечивает возможность перевода рыхлительных зубьев 4 в рабочее и нерабочее положение без применения тяжелого ручного труда, дополнительных механизмов, дополнительных гидронасосов и гидрораспределителей. Возможность изменения количества работающих рыхлительных зубьев 4 позволяет использовать один рыхлитель как при работе на прочных грунтах одним зубом 4, так и при работе на слабых грунтах любым количеством зубьев 4, что расширяет технологические возможности машины.

Рисунок 3.2- конструкция рыхлителя с изменяющимся количеством работающих зубьев.

Так как рыхлители нашли широкое применение в строительстве при разработки мерзлых и прочных грунтов, над их конструкцией постоянно ведутся работы по совершенствованию. Приведем наиболее близкие по решению конструкции рыхлители.

Конструкция относится к области разработки грунта, а именно к навесному оборудованию рыхлителя и может быть использовано при разработке мерзлых и скальных грунтов.

Известна конструкция навесного рыхлителя, включающая подвеску с подъемными и регулирующими цилиндрами и стойку с наконечником.

Недостатком этой конструкции является то, что образующие в процессе рыхления глыбы заклиниваются между нижней рамой подвески и стойкой зуба рыхлителя.

Известен также рыхлитель, включающий многозвенную навеску с нижней рамой и рабочей балкой, на которой закреплена рыхлительная стойка с наконечником. Гидроцилиндры защищены от сопротивления с грунтом защитным листом, приваренным к раме 2.

Недостатком этого рыхлителя является заклинивание глыбами разрыхлительного грунта между стойкой и защищенным листом, приваренным к раме, что ухудшает процесс заглубления рабочего органа. При этом возникают дополнительные значительные сопротивления от волочения глыб грунта.

Цель конструкции – снижение заклинивания рабочего оборудования рыхлителя глыбами грунта и повышение его производительности.

Указанная цель достигается тем, что рыхлитель снабжен двусторонним отвалом с расклинивающим ножом, закрепленным в нижней части рамы.

Рыхлитель включает гидроцилиндры 1 для подъема и опускания рабочего органа поперечную балку 2, в которой жестко закреплена стойка 3 с наконечником 4, нижнюю раму 5, на которой смонтирован двусторонний отвал, состоящий из расклинивающего ножа 6, выполненного в виде симметричного клина с углом у острия 50-60° и направленного в сторону поверхности массива, и направляющий пластин 7, являющихся одновременно ребрами жесткости конструкции и сориентированных по отношению к нижней раме 5 под углом 45-50° .

Рисунок 3.3- конструкция рыхлителя с расклинивающим ножом.

Известны конструкции рыхлителя, над которыми проводятся масштабные работы по их усовершенствованию, целью которых является повышение эффективности разрушения грунтов под разными углами.

Известны приспособления преимущественно к трактору для разработки мерзлых грунтов, включающие рыхлитель со сменными ножами и шарнирный четырехзвенный механизм, навешенный на коробке заднего моста трактора и образованный рамой и телескопическими тягами.

Предлагаемое приспособление для разработки мерзлых грунтов обеспечивает постоянный угол резания независимо от величины заглубления ножа в грунт. Для этого рыхлитель укрепляют на стойке, являющийся звеном шарнирного механизма .

На чертеже изображено предлагаемое приспособление для разработки мерзлых грунтов .

Приспособление состоит из рыхлителя и шарнирного четырехзвенного механизма, навешенного на коробке заднего моста 1 и образованного рамой 2, телескопическими тягами 3 и стойкой 4 рыхлителя. На стойке устанавливают сменные ножи 5, форму которых выбирают в зависимости от разрабатываемого грунта. Рама 2 опускается и поднимается при помощи гидроцилиндров 6.

Для разработки грунта на глубину. Например, до 1,2 м предусмотрена перестановка стойки 4 при помощи пальцев 7, входящих в соответствующие отверстия стойки.

Чтобы уменьшить рабочее давление в гидросистеме, шток гидроцилиндра укреплен в нижнем правом шарнире четырехзвенного механизма; в этом случае на наконечнике 8 рыхлителя обеспечивается максимальное активное напорное усилие.

Приспособление преимущественно к трактору для разработки мерзлых грунтов, включающее рыхлитель со сменными ножами и шарнирный четырехзвенный механизм, навешенный на коробке заднего моста трактора, образованный рамой и телескопическими тягами, отличающееся тем, что, с целью обеспечения постоянного угла резания независимо от величины заглубления ножа в грунт, рыхлитель укреплен на стойке, являющейся звеном шарнирного механизма.

Рисунок 3.4- конструкция рыхлятеля с телескопическими тягами.

На протяжении длительного времени, ведутся работы по модернизации конструкций рыхлителя.

Разработаны конструкция рыхлителя целью которой является снижение сопротивления рыхлителя с изменяемым углом рыхления.

Рыхлитель содержит гидроцилиндры 1 изменения угла рыхления, рабочую балку 2, в которой жестко закреплена рыхлительная стойка 3 с наконечником 4, нижнюю раму 5 , на которой смонтирован двусторонний отвал, состоящий из расклинивающего ножа 6, выполненного в виде симметричного клина с углом у острия 50-60 ° и направленного в сторону поверхности массива и направляющих пластин 7, являющихся одновременно ребрами жесткости конструкции и сориентированных по отношению к нижней раме 5 под углом 45-50°, пластину 8, к которой жестко прикреплен двусторонний отвал с расклинивающим ножом 6, направляющие рейки 9, прикрепляемые к нижней раме 5, под углом 45-50°, пластину 8, к которой жестко прикреплен двусторонний отвал с расклинивающим ножом 6, направляющие рейки 9, прикрепляемые к нижней раме 5 , соединяющие двусторонний отвал с расклинивающим ножом 6. Двусторонний отвал с помощью шарнирных тяг 10 соединен со стойкой 3.

Рыхлитель содержит также гидроцилиндр 11 для подъема и опускания рабочего оборудования.

Рыхлитель работает следующим образом.

Внедренный в массив грунта с помощью гидроцилиндра 11 рабочий орган рыхлителя, состоящий из стойки 3 и наконечника 4, производит разрушение мерзлого трещиноватого скального грунта. Образующийся в процессе рыхления глыбы грунта, перемещаясь в направлении свободной поверхности, встречают на своем пути расклинивающий нож 6 с направляющими пластинами 7. Под действием нормальной составляющей силы рыхления глыбы раскалываются или отодвигаются в стороны двусторонним отвалом. При изменении угла рыхления гидроцилиндром 1 стойка 3 поворачивается и перемещает с помощью шарнирных тяг 10 пластину 8, на которой крепится двусторонний отвал с расклинивающим ножом 6, в направляющих рейках 9 вдоль нижней рамы 5. Этим перемещением исключается образование зазора между стойкой 3 рыхлителя и двусторонним отвалом с расклинивающим ножом 6.

Таким образом предотвращается заклинивание рабочего оборудования рыхлителя между задним торцом двустороннего отвала с расклинивающим ножом и стойкой рыхлителя.

Использование конструкции позволит увеличить производительность путем устранения зазора между стойкой рыхлителя и двусторонним отвалом с расклинивающим ножом, т.е. снизить сопротивление рыхления при работе рыхлителя с изменяемым углом рыхления рыхлительной стойки

Рисунок 3.5- конструкция рыхлителя с двусторонним отвалом с расклинивающим ножом.

В данном разделе были приведены усовершенствованные конструкции рыхлителей с изменяющимся углом рыхления.

2. Модернизация статического рыхлителя.