CC BY
2
УДК 621.879.064
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-8-210-211
НЕСТАНДАРТНЫЙ КОВШ ЭКСКАВАТОРА
Г.Г. Бурый
В работе приведена актуальность применения одноковшовых гидравлических экскаваторов. Приведены способы увеличения производительности данных машин. Рассмотрен существенный недостаток существующих конструкций ковшей экскаваторов. Приведена конструкция нестандартного ковша экскаватора, в которой сокращён до минимума указанный недостаток. Рассмотрен принцип работы нестандартного ковша в рабочем оборудовании экскаватора. Поясняется полезный эффект от предлагаемой конструкции нестандартного ковша экскаватора.
Ключевые слова: экскаватор, копание, ковш, конструкция.
Одноковшовый гидравлический экскаватор является одной из самых универсальных строительных машин. Строительство невозможно представить без разработки грунта. Здания, дороги, мосты и другие сооружения возводятся на основании фундамента. Строительство фундамента не обходится без копания грунта, для этой операции применяется преимущественно одноковшовый гидравлический экскаватор. При добыче полезных ископаемых одноковшовый гидравлический экскаватор также востребован. От объёма изъятого грунта зависит объём добытой руды. Одноковшовые гидравлические экскаваторы также применяются и в коммунальном хозяйстве, например при ремонте труб под землей. Применение экскаватора также целесообразно на фронте, например при рытье окопов и блиндажей. Однако одноковшовый гидравлический экскаватор является достаточно дорогой техникой стоимость, которой составляет до 10 миллионов рублей для мини экскаваторов и десятки миллионов рублей для экскаваторов больших размерных групп. Сокращение парка этих машин позволило бы сэкономить внушительные деньги. Однако объём выполняемых работ не позволяет это сделать. Всё зависит от производительности данных машин. Если бы производительность экскаватора увеличилась, появилась бы возможность сокращения парка машин. Производительность во многом зависит от объёма грунта, который зачерпывается ковшом. Однако увеличение объёма ковша также влечёт за собой удорожание техники, так как требуется большее значение силы для изъятия грунта. Для решения данной проблемы можно либо более рационально использовать энергию машины для создания большего усилия, либо внести изменения в конструкцию ковша, чтобы процесс копания проходил более беспрепятственно. В работе будет рассмотрен способ связанный с изменением конструкции ковша одноковшового гидравлического экскаватора. [1-6]
На сегодняшний день существуют различные виды ковшей для экскаваторов. Они классифицируются по назначению, по рабочему объёму и другим параметрам. Однако все они работают по одному принципу рис. 1. [7,8].
6 7
Рис. 1. Стандартный ковш экскаватора
Гидроцилиндр 1 поворота ковша воздействует на палец 2, который закреплён на рычаге 3, от которого сила действует на палец 4 установленный на ковше. В процессе копания ковш поворачивается вокруг оси 5 и грунт, заполняя ковш, наталкивается на стенку 6, стрелками 7 указано направление воздействия грунта на ковш. При наполнении ковша грунт оказывает давление на заднюю стенку 6, на преодоление которого, затрачиваются значительные силы.
Этот недостаток относится ко всем существующим ковшам. Производители экскаваторов вынуждены оснащать свои машины мощными приводами для зачерпывания грунта. Мощный привод ковша побуждает производителей устанавливать на экскаваторы более мощный двигатель. Всё это несомненно ведёт к удорожанию экскаватора.
Для решения данной проблемы автором работы была разработана нестандартная конструкция ковша, представленная на рис. 2. [9,10]
Машиноведение
Рис. 2. Нестандартный ковш экскаватора: а - вид сбоку; б - вид спереди
Рассмотрим конструкцию ковша представленного на рис. 2. Гидроцилиндр поворота ковша воздействует на палец 1, закреплённый в проушинах 2. Проушины 2 приварены на задней стенке 3, которая имеет форму полого цилиндра. К стенке 3 по бокам приварены боковые стенки 4 из листового металла в форме секторов круга с углом менее 180о. В стенках 4 выполнены проушины 5. Центр проушин 5 совпадает с осью стенки 3, а также с центром круга, в виде секторов которого, выполнены стенки 4. В проушинах 5 выполнены отверстия 6, в которые вставляется ось 7. Ось 7 также закреплена в отверстии рукояти экскаватора. В стенке 3 присутствует паз 8 для беспрепятственного прохождения гидроцилиндра.
Рассмотрим принцип работы рассматриваемого ковша. Машинист экскаватора опускает ковш на грунт как показано на рис. 3а. Далее гидроцилиндр 2 создаёт толкающее усилие, поворачиваясь вокруг оси 1 крепления к рукояти экскаватора. Шток 3 гидроцилиндра выдвигается и воздействует на палец 4 закрепленный на ковше 6. Таким образом, ковш 6 поворачивается вокруг оси 7. Шток 3 свободно проходит по пазу 5. На рис. 3б представлено конечное положение ковша.
Преимущество нестандартного ковша в том, что стенка 5 представленная на рис. 3, имеет форму полого цилиндра. Стенка 5 поворачивается вокруг оси 7. Такая траектория движения и форма стенки облегчает зачерпывание так как основная масса грунта проходит по касательной. Нормальные нагрузки от грунта присутствуют только на рёбрах стенок 5 и 6.
Рис. 3. Положения нестандартного ковша: а - начальное; б - конечное
В заключении стоит отметить, что в процессе копания предлагаемая конструкция ковша имеет, больший полезный эффект, чем стандартный ковш. Это достигается за счёт возможности увеличения объёма ковша без внесения изменений в конструкцию рабочего оборудования и самого экскаватора.
Список литературы
1. Литвин О.И., Хорешок А.А., Дубинкин Д.М., Марков С.О., Стенин Д.В., Тюленев М.А. Анализ методик расчета производительности карьерных гидравлических экскаваторов. Горная промышленность, 2022. №5. С. 112-120. DOI: 10.30686/1609-9192-2022-5-112-120.
2. Зеньков С.А., Дрюпин П.Ю., Высоцкий Е.С., Ревин Д.В. Повышение производительности экскаватора при разработке влажного грунта в условиях севера. Транспортное, горное и строительное машиностроение: наука и производство, 2023, №21. С. 92-97. DOI: 10.26160/2658-3305-2023-21-92-97.
3. Журавлёв А.Г., Глебов И.А., Черепанов В.А. К вопросу повышения производительности и технической готовности мощных отечественных экскаваторов. Проблемы недропользования, 2023, №4 (39). С. 76-88. DOI: 10.25635/2313-1586.2023.04.076.
4. Influence of crushed rock properties on the productivity of a hydraulic excavator/ T. Kujundzic, M. Klanfar, T. Korman, Z. Brisevac // Applied Sciences (Switzerland). 2021. V. 11(5). P. 1-15. DOI: 10.3390/app11052345.
5. Choudhary B.S. Effect of blast induced rock fragmentation and muckpile angle on excavator performance in surface mines // Mining of Mineral Deposits. 2019. V. 13(3). P. 119-126. DOI: 10.33271/mining13.03.119.
6. High-gain observer-based sliding mode control for hydraulic excavators/ G. Xu, Z. Yu, N. Lu, G. Lyu // Harbin Gongcheng Daxue Xuebao. 2021. V. 42(6). P. 885-892. DOI: 10.11990/jheu.201911056.
7. Зеленин А.Н., Павлов В.П., Агароник М.Я., Королев А.В., Перлов А.С. Исследование разработки грунта гидравлическими экскаваторами // Строительные и дорожные машины. 1976. № 10. С. 9 - 11.
8. Баловнев В.И. Дорожно-строительные машины и комплексы. Омск: СибАДИ, 2001. 528 с.
9. Пат. 218368 Рос. Федерация, МПК E02F 3/40. Ковш экскаватора / Г.Г. Бурый; патентообладатель Г.Г. Бурый. - № 2023100483/03; заявл. 10.01.2023; опубл. 23.05.2023, Бюл. №15.
10. Бурый Г.Г., Щербаков В.С., Потеряев И.К. Увеличение производительности одноковшового экскаватора через усовершенствование формы ковша. Вестник Брянского государственного технического университета, 2019, №11(84). С. 38-45. DOI: 10.30987/1999-8775-2019-2019-11-38-45.
Бурый Григорий Геннадьевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected]. Россия, Омск, Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет
NON-STANDARD EXCAVATOR BUCKET G.G. Buriy
The paper presents the relevance of using single-bucket hydraulic excavators. Methods for increasing the productivity of these machines are given. A significant drawback of existing excavator bucket designs is considered. A design of a non-standard excavator bucket is presented, in which the indicated drawback is reduced to a minimum. The operating principle of a non-standard bucket in the working equipment of an excavator is considered. The beneficial effect of the proposed design of a non-standard excavator bucket is explained.
Key words: excavator, digging, bucket, design.
Buriy Grigoriy Gennadjevich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Omsk, Siberian State Automobile and Road University
УДК 691
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-8-212-213
ЗАМКОВЫЙ МЕХАНИЗМ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ЩИТОВОЙ ОПАЛУБКИ
А.Н. Гречухин, В.В. Куц, А.В. Олешицкий, И.А. Чернышев
Исследование посвящено изучению вопросов проектирования замковых механизмов для соединения элементов съемной опалубки. Проведен анализ конструкций замковых устройств, предназначенных для соединения элементов съемной опалубки. Выявлено, что широкое применение в опалубочном строительстве получили замковые механизмы, в которых, для перемещения зажимных губок применяется винтовая передача. Одним из недостатков такой конструкции является низкая скорость перемещения зажимных губок, ограниченная скоростью вращения винта, что в производственных условиях снижает производительность процесса соединения элементов щитовой опалубки. Для решения задачи исследования была разработана конструкция замкового механизма винтового типа, обеспечивающего соединение элементов съемной опалубки с более высокой производительностью. Отличительной особенностью применения новой конструкции замкового механизма для соединения элементов съемной опалубки является применение специального трещоточного механизма, позволяющего производить перемещение зажимных губок вдоль ходового винта с более высокой скоростью. Проведен проверочный расчет резьбы ходового винта по напряжениям смятия. На основании данных, полученных в результате расчета, предложено применение в составе трещоточного механизма двух фиксирующих элементов, обеспечивающих работоспособность устройства для соединения элементов съемной опалубки.
Ключевые слова: строительство; замковый механизм; щит; опалубка; замок.
Опалубкой является совокупность элементов и деталей, предназначенных для образования формы монолитных бетонных или железобетонных конструкций и сооружений, возводимых на строительной площадке [1].
В монолитном бетонном строительстве на сегодняшний день широко применяются сборные опалубочные системы, предназначенные для многократного использования на различных возводимых объектах.
Согласно ГОСТ 34329-2017, к конструкции таких систем предъявляют ряд требований, таких как прочность, жесткость и т. д.
