1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 28722
(51) E02F 3/627 (2006.01)
E21B 7/26 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/1136.1
(22) 28.08.2013
(45) 15.07.2014, бюл. №7
(72) Журсенбаев Балахазы Ибраевич; Тлеукенов
Сатритен; Гебель Елена Сергеевна
(73) Журсенбаев Балахазы Ибраевич
(56) RU №2152486, 2000
(54) РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ
ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ЭКСКАВАТОРА 1
(57) Изобретение относится к буровой технике, а
именно к конструкции рабочего оборудования
гидравлических экскаваторов для бурения ям.
Технический результат повышение
производительности рабочего оборудования в
результате уменьшения времени на выполнение
работ.
В рабочем оборудовании гидравлического
экскаватора, включающем базовую машину, стрелу,
рабочий орган в виде бура с приводом и
гидроцилиндр управления, при этом базовая
машина связана со стрелой через шарнирно-
рычажный механизм вертикального перемещения
рабочего органа, который содержит стойку, два
распорных звена и тягу, причем стойка и распорные
звенья кинематически связаны с базовой машиной и
стрелой и образуют прямолинейно-направляющий
механизм Чебышева, верхнее распорное звено
которого выполняет роль кривошипа, а
нижерасположенное распорное звено - роль шатуна,
при этом в качестве тяги использован гидроцилиндр
подъема стрелы, соединяющий стойку со средней
частью шатуна. На вертикальной линии
соединяющей оси шарниров кривошипа и шатуна
смонтирована жестко проушина и соединена тягой с
проушиной смонтированной в шарнире В, которая в
свою очередь соединена тягой с приводом
смонтированным в шарнире D, причем обе
проушины и двигатель равны между собой и
смонтированы вертикально, а также тяги равны
между собой и образуют вместе со стрелой и
распорным звеном параллелограмные механизмы.
(19)KZ(13)A4(11)28722

2. 28722
2
Изобретение относится к буровой технике, а
именно к конструкции рабочего оборудования
гидравлических экскаваторов для бурения ям.
Известно рабочее оборудование гидравлического
экскаватора (А.с. СССР №1460131, Кл. Е02F 3/627,
1987г.), включающее связанное с базовой машиной
стрелу, установленный на ней рабочий орган в виде
бура с приводом и гидроцилиндр управления, один
из которых служит для подъема стрелы, а второй -
управляет рабочим органом. Базовая машина
связана со стрелой через шарнирно-рычажный
механизм вертикального перемещения рабочего
органа, выполненного в виде стойки, двух
распорных звеньев и тяги, причем стойка и
распорные звенья кинематически связаны с базовой
машиной и стрелой, а тяга размещена в замкнутом
контуре механизма перемещения и шарнирно
соединяет стойку с распорными звеньями между
собой.
В рассматриваемом рабочем оборудовании
гидравлического экскаватора механизм
вертикального перемещения рабочего органа
достаточно сложен в конструктивном отношении и
кинематически представляет собой шестизвенный
шарнирно-рычажный механизм. В отдельных
положениях звенья этого механизма испытывают
усилия многократно превосходящее полезную
нагрузку от внедрения и подъема рабочего органа.
Это в первую очередь, обусловлено
нерациональным соотношением составляющих
усилий в звеньях шарнирно-рычажного механизма,
когда отдельные его элементы занимают взаимное
положение близкое к «мертвому», например в
нижнем положении стрелы, когда тяга и нижнее
распорное звено оказываются под небольшим углом
друг к другу. Конструктивно-кинематическая
неопределенность количественного соотношения
длин звеньев механизма вертикального
перемещения рабочего органа затрудняет
практическое его выполнение и использование.
Наиболее близким к предлагаемому по
технической сущности и достигаемому результату
является рабочее оборудование гидравлического
экскаватора (Патент RU №2152486 C1 Е02F 3/627,
3/06, 5/04, 2000г.), включающем связанную с
базовой машиной стрелу установленный на ней
рабочий орган в виде бура с приводом и
гидроцилиндр управления, один из которых служит
для подъема стрелы, а второй управляет рабочим
органом, при этом базовая машина связана со
стрелой через шарнирно-рычажный механизм
вертикального перемещения рабочего органа,
который содержит стойку, два распорных звена и
тягу, причем стойка и распорные звенья
кинематически связаны с базовой машиной и
стрелой, а тяга размещена в замкнутом контуре
механизма перемещения и шарнирно соединяет
стойку и распорное звено между собой, стойка на
базовой машине закреплена жестко, а распорные
звенья смонтированы на стойке один над другим и
связаны со стрелой, кинематически образуя с
последней четырехзвенный прямолинейно-
направляющий механизм Чебышева, верхнее
распорное звено которого выполняет роль
кривошипа, а нижерасположенное распорное звено -
роль шатуна, в качестве тяги использован
гидроцилиндр подъема стрелы, соединяющий
стойку со средней частью шатуна, при этом
продольная ось гидроцилиндра расположена
параллельно стреле в ее нижнем положении, стрела
с кривошипом образует угол в пределах 30-155
градусов, первое значение из которых соответствует
верхнему положению стрелы, а второе - ее нижнему
положению, причем оси шарниров кривошипа и
шатуна, которыми они закреплены на стойке,
расположены на одной вертикальной линии.
Задача предлагаемого изобретения - повышение
производительности рабочего оборудования и за
счет упрощения управления технологическим
процессом.
Технический результат повышение
производительности рабочего оборудования в
результате уменьшения времени на выполнение
работ.
Это достигается тем, что в рабочем
оборудовании гидравлического экскаватора,
включающем базовую машину, стрелу,
установленный на ней рабочий орган в виде бура с
приводом и гидроцилиндры управления, один из
которых служит для подъема стрелы, при этом
базовая машина связана со стрелой через шарнирно-
рычажный механизм вертикального перемещения
рабочего органа, который содержит стойку, два
распорных звена и тягу, причем стойка и распорные
звенья кинематически связаны с базовой машиной и
стрелой, а тяга размещена в замкнутом контуре
механизма перемещения и шарнирно соединяет
стойку и распорное звено между собой, стойка на
базовой машине закреплена жестко, а распорные
звенья смонтированы на стойке один над другим и
связаны со стрелой, кинематически образуя с
последней четырехзвенный прямолинейно-
направляющий механизм Чебышева, верхнее
распорное звено которого выполняет роль
кривошипа, а ниже расположенное распорное звено
- роль шатуна, при этом в качестве тяги использован
гидроцилиндр подъема стрелы, соединяющий
стойку со средней частью шатуна - продольная ось
гидроцилиндра расположена параллельно стреле в
ее нижнем положении, стрела с кривошипом
образует угол в пределах 30-155 градусов, первое
значение из которых соответствует верхнему
положению стрелы, а второе - ее нижнему
положению, причем оси шарниров кривошипа и
шатуна, которыми они закреплены на одной
вертикальной линии. На вертикальной линии
соединяющей оси шарниров кривошипа и шатуна
смонтирована жестко проушина и соединена тягой с
проушиной смонтированной в шарнире В, которая в
свою очередь соединена тягой с приводом
смонтированным в шарнире D, причем обе
проушины и двигатель равны между собой и
смонтированы вертикально, а также тяги равны
между собой и образуют вместе со стрелой и
распорным звеном параллелограмные механизмы.

3. 28722
3
На фиг.1 изображено рабочее оборудование
гидравлического экскаватора, общий вид, а на фиг.2
изображена кинематическая схема механизма
вертикального перемещения рабочего органа.
Рабочее оборудование гидравлического
экскаватора включает рабочий орган в виде
шнекового бура 1 с приводом 2, стрелу 3,
гидроцилиндр 4, управление положением стрелы 3.
Стрела 3 опирается на базовую машину 6 через
механизм вертикального перемещения, причем
последний смонтирован на стойке 7, которая жестко
установлена на базовой машине 6 и выполняет роль
основания механизма. Механизм вертикального
перемещения представляет собой шарнирно-
рычажный четырехзвенный прямолинейно-
направляющий механизм Чебышева, который
включает стойку 7, закрепленные на стойке
посредством шарниров А и Е два распорных звена 8
и 9 и стрелу 3, которая, подвешена на других концах
распорных звеньев в шарнирах С и В, причем
верхнее распорное звено 8 выполняет роль
кривошипа, ниже расположенное распорное звено 9
- роль шатуна, а стрела 3 в этом механизме - роль
коромысла, на внешнем конце которого в шарнире
D закреплен рабочий орган - шнековый бур с
приводом. В шарнире Е на стойке 7 жестко
смонтирована проушина 10 и соединена в шарнире
К тягой 11 с шарниром N проушиной 12
смонтированной в шарнире В. Та в свою очередь
соединена тягой 5 с шарниром М двигателя 4. При
этом соотношение длины этого четырехзвенника
удовлетворяют условиям упомянутого механизма
Чебышева:
CB=BE=BD=2,5AC; АЕ=2АС
А также тяги и проушины равны между собой и
удовлетворяют следующим соотношениям:
KN=NM; EK=BN=DM
В предложенном механизме вертикального
перемещения ведущим звеном является шатун 9,
который перемещает другие звенья этого
механизма. Для чего шатун 9 в своей средней части
снабжен осью F, которая шарнирно соединяет его с
тягой, выполненной в виде силового элемента
переменной длины, в качестве которого использован
гидроцилиндр 4 подъема стрелы. Другой конец
гидроцилиндра (тяги) через ось G опирается на
основание-стойку 7.
Для обеспечения плоско-параллельного
движения двигателя DM по вертикали (линин D-D1)
шарниры А кривошипа 8, Е шатуна 9 и К проушины
10, которыми они закреплены на стойке,
располагаются на одной вертикальной линии. А
проушина 10 и 12, и двигатель 4 равны между
собой, располагаются вертикально и соединены
тягами 11 и 5 и образуют параллелограмные
механизмы с шатуном 9 и стрелой 3.
Рабочее оборудование гидравлического
экскаватора работают следующим образом.
Перемещением базовой машины 6 и изменением
положения стрелы 3 гидроцилиндром 4 нижний
конец бура 1 подводится к поверхности грунта в
месте бурения ямы. Далее приводом 2 бур 1
приводится во вращательное движение. Затем
движением штока гидроцилиндра 4 осуществляется
заглубление бура 1 в грунт, причем шток
гидроцилиндра перемещаясь, поворачивает шатун 9
вокруг шарнира Е, который в. свою очередь
перемещает стрелу 3 и кривошип 8. При этом стрела
совершает сложное движение, так ее точка В
движется по часовой стрелке вокруг шарнира Е по
радиусу BE, а точка С движется также по часовой
стрелке вокруг шарнира А по радиусу СА, который
в 2,5 раза меньше BE. Благодаря указанному
соотношению длин звеньев шарнирно-рычажного
четырехзвенного механизма точка D стрелы 3
движется по линии D-D1, параллельно АЕ.
Поскольку точки А, Е и К находятся на одной
вертикальной линии, а проушина 10 параллельна
проушине 12 и двигателю 2 и равны между собой и
соединены тягами 11 и 5, которые в свою очередь
равны между собой и образуют параллелограмные
механизмы с шатуном 9 и стрелой 3, двигатель 2
совершает плоскопараллельное движение, а бур 1
совершает строго вертикальное движение одним
гидроцилиндром 4.
Предложенное рабочее оборудование
гидравлического экскаватора за счет простоты
управления (одним гидроцилиндром) сокращает
время выполнения работы и в результате
повышается его производительность.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Рабочее оборудование гидравлического
экскаватора, включающее базовую машину, стрелу,
установленный на ней рабочий орган в виде бура с
приводом и гидроцилиндры управления, один из
которых служит для подъема стрелы, при этом
базовая машина связана со стрелой через шарнирно-
рычажный механизм вертикального перемещения
рабочего органа, который содержит стойку, два
распорных звена и тягу, причем стойка и распорные
звенья кинематически связаны с базовой машиной и
стрелой, а тяга размещена в замкнутом контуре
механизма перемещения и шарнирно соединяет
стойку и распорное звено между собой, стойка на
базовой машине закреплена жестко, а распорные
звенья смонтированы на стойке один над другим и
связаны со стрелой, кинематически образуя с
последней четырехзвенный прямолинейно-
направляющий механизм Чебышева, верхнее
распорное звено которого выполняет роль
кривошипа, а ниже расположенное распорное звено
- роль шатуна, при этом в качестве тяги использован
гидроцилиндр подъема стрелы, соединяющий
стойку со средней частью шатуна - продольная ось
гидроцилиндра расположена параллельно стреле в
ее нижнем положении, стрела с кривошипом
образует угол в пределах 30-155 градусов, первое
значение из которых соответствует верхнему
положению стрелы, а второе - ее нижнему
положению, причем оси шарниров кривошипа и
шатуна, которыми они закреплены на одной
вертикальной линии, отличающееся, тем, что на
вертикальной линии соединяющем оси шарниров
кривошипа и шатуна смонтирована жестко

4. 28722
4
проушина и соединена тягой с проушиной
смонтированной в шарнире В, которая в свою
очередь соединена тягой с приводом
смонтированным в шарнире D, причем обе
проушины и двигатель равны между собой и
смонтированы вертикально, а также тяги равны
между собой и образуют вместе со стрелой и
распорным звеном параллелограммные механизмы.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор Е. Барч