Результат интеллектуальной деятельности: УЗЕЛ КОРОМЫСЛА

Уровень техники

Данное изобретение относится к области землеройных машин. В частности, изобретение относится к коромыслу для карьерного экскаватора.

Общепринятый канатный карьерный экскаватор содержит стрелу, рукоять, подвижно соединенную со стрелой, ковш, который соединен с рукоятью, коромысло, которое соединено с ковшом, балансир, который соединен с верхней частью коромысла, и трос лебедки, который соединен с балансиром. Трос лебедки проходит через направляющий блок, соединенный с концом стрелы, и наматывается и разматывается барабаном лебедки. Коромысло обеспечивает поворачивающееся соединение между тросами и ковшом и выдерживает зазор между тросом и ковшом и материалом в ковше. Балансир выравнивает трос лебедки, чтобы он располагался по касательной к направляющему блоку, уменьшая изнашивание троса.

В общем, имеется три общепринятых способа прикрепления троса лебедки к корпусу ковша, поддерживаемого на канатном экскаваторе. Во-первых, ковш, содержащий балансир, образованный в виде единого целого с ковшом, увеличивает высоту подъема и копания за счет уменьшения режущего и копающего усилий. В качестве альтернативы ковш, содержащий коромысло с встроенными блоками для установки троса, улучшает режущие усилия. Однако данная конфигурация отрицательно влияет на срок годности тросов вследствие изгибания тросов в соединении коромысла, когда коромысло поворачивается вперед, в то время как тросы провисают. В-третьих, ковш, содержащий как балансир, так и коромысло, обеспечивает увеличенные режущие усилия и дополнительную точку поворота для удерживания тросов лебедки выровненными, но комбинация уменьшает высоту копания и подъема. В результате, все известные конфигурации имеют недостаток в отношении одного из данных факторов (высота копания/подъема, режущее усилие и скорость изнашивания троса).

Сущность изобретения

В одном варианте осуществления изобретение предоставляет узел коромысла для карьерного экскаватора, содержащий трос лебедки и ковш. Узел коромысла включает в себя коромысло, выполненное с возможностью соединения с ковшом, и балансир, содержащий установочный блок, выполненный с возможностью размещения части троса лебедки. Коромысло может поворачиваться вокруг оси коромысла и имеет плоскую поверхность. Балансир шарнирно соединен с коромыслом. Балансир может поворачиваться вокруг оси балансира, которая параллельна плоской поверхности коромысла и смещена от плоской поверхности.

В другом варианте осуществления изобретение предоставляет узел коромысла для карьерного экскаватора, содержащий трос лебедки и ковш. Узел коромысла включает в себя коромысло и балансир. Коромысло включает в себя пару рычагов, выполненных с возможностью соединения с ковшом, и поперечный элемент, расположенный между рычагами. Коромысло может поворачиваться вокруг оси коромысла. Поперечный элемент имеет форму, изогнутую таким образом, чтобы центральная часть поперечного элемента располагалась в первом направлении, перпендикулярном относительно оси коромысла. Балансир включает в себя установочный блок, выполненный с возможностью размещения части троса лебедки. Балансир шарнирно соединен с коромыслом и может поворачиваться вокруг оси балансира, которая смещена от центральной части поперечного элемента во втором направлении, противоположном первому направлению в сторону оси коромысла.

В еще одном варианте осуществления изобретение предоставляет узел ковша для карьерного экскаватора. Экскаватор включает в себя трос лебедки, проходящий по стреле и соединенный с узлом ковшом для поднимания и опускания узла ковша. Узел ковша включает в себя ковш, коромысло и балансир. Ковш включает в себя корпус ковша и днище ковша. Корпус ковша образует принимающий материал конец и выгружающий материал конец. Днище ковша шарнирно соединено с корпусом ковша, чтобы выборочно закрывать выгружающий материал конец. Коромысло соединено с корпусом ковша рядом с принимающим материал концом. Коромысло имеет плоскую поверхность и может поворачиваться вокруг оси коромысла. Балансир включает в себя установочный блок, выполненный с возможностью принимать часть троса лебедки. Балансир шарнирно соединен с коромыслом. Балансир может поворачиваться вокруг оси балансира, которая параллельна плоской поверхности коромысла и смещена от плоской поверхности.

Другие аспекты изобретения станут очевидны при рассмотрении подробного описания и сопровождающих чертежей.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой вид в перспективе карьерного экскаватора.

Фиг.2 представляет собой увеличенный вид сбоку справа части экскаватора фиг.1.

Фиг.3 представляет собой вид в перспективе сзади узла ковша.

Фиг.4 представляет собой вид в перспективе узла коромысла.

Фиг.5 представляет собой вид сверху узла коромысла фиг.4.

Фиг.6 представляет собой покомпонентный вид узла коромысла фиг.4.

Фиг.7 представляет собой вид в разрезе узла коромысла фиг.4, если смотреть по сечению 6-6.

Фиг.8 представляет собой вид в перспективе балансира.

Фиг.9 представляет собой вид в разрезе узла коромысла фиг.4, если смотреть по сечению 8-8.

Фиг.10 представляет собой увеличенный вид в перспективе балансира, соединенного с коромыслом.

Фиг.11 представляет собой вид в перспективе балансира согласно еще одному варианту осуществления.

Подробное описание изобретения

Перед подробным объяснением каких-либо вариантов осуществления изобретения следует понять, что применение изобретения не ограничено деталями конструкции и расположением составных элементов, изложенными в следующем описании или проиллюстрированными на следующих чертежах. Изобретение допускает другие варианты осуществления и практического использования или выполнения различными способами. Также следует понять, что фразеология и терминология, используемые в данной заявке, предназначены для цели описания и не должны рассматриваться в качестве ограничения. Использование в данном описании «включающий», «содержащий» или «имеющий» и их вариантов подразумевает охват пунктов и их эквивалентов, перечисленных после этого, а также дополнительных пунктов. Термины «установленный», «соединенный» и «сцепленный» используются в широком смысле и охватывают как прямую, так и непрямую установку, соединение и сцепление. Кроме того, «соединенный» и «сцепленный» не ограничены физическими или механическими соединениями или сцеплениями и могут содержать электрические соединения или сцепления, либо прямые, либо непрямые. Также электронные сообщения и уведомления могут осуществляться с использованием любых известных средств, включая прямые соединения, беспроводные соединения и т.д.

Как показано на фиг.1, землеройная машина, такая как карьерный экскаватор 10, содержит основание 22, стрелу 26, вытянутый элемент или рукоять 30 и узел 34 ковша, содержащий ковш 36 и узел 38 коромысла, соединенный с ковшом 36. Основание 22 содержит барабан лебедки (не показано) для наматывания и разматывания каната или троса 42. Стрела 26 включает в себя первый конец 46, соединенный с основанием 22, второй конец 50, расположенный напротив первого конца 46, опорные блоки 52, направляющий блок 54, соединенный со вторым концом 50 и вал 56 рукояти ковша. В проиллюстрированном варианте осуществления опорный элемент (не показано) ограничивает или тормозит поворотное движение стрелы 26 относительно основания 22. В других вариантах осуществления стрела 26 поддерживается порталом и аналогичной конструкцией.

Рукоять 30 подвижно соединена со стрелой 26 и включает в себя первый конец 60 и второй конец 62. Первый конец 60 подвижно принимают опорные блоки 52, при этом рукоять проходит через опорный блок 52 таким образом, чтобы рукоять 30 имела возможность вращательного и поступательного движения относительно стрелы 26. Существует еще один способ: рукоять 30 может прямолинейно выдвигаться относительно опорного блока 52 и может поворачиваться вокруг вала 56 рукояти ковша.

Как показано на фиг.2, трос 42 прикреплен к барабану лебедки (не показано), проходит поверх направляющего блока 54 и соединен с ковшом 36 с помощью узла 38 коромысла. Ковш 36 поднимается или опускается относительно направляющего блока 54 по мере того, как трос 42 наматывается или разматывается, соответственно, барабаном лебедки. В проиллюстрированном варианте осуществления ковш 36 является неподвижным относительно рукояти 30. В других вариантах осуществления экскаватор 10 включает в себя ковш, который может поворачиваться относительно рукояти 30 вокруг второго конца 62.

Как показано на фиг.3 и 4, узел 38 коромысла включает в себя коромысло 66 и балансир 70. Коромысло 66 включает в себя пару рычагов 74, шарнирно соединенных с ковшом 36 (фиг.3), и поперечный элемент 78, расположенный между рычагами 74. Рычаги 74 могут поворачиваться вокруг оси 80 коромысла. Со ссылкой на фиг.4 и 5 поперечный элемент 78 образует верхний край 82, нижний край 86, расположенный напротив верхнего края 82, первую или отвальную сторону 90, обращенную в сторону насыпи или отвала материала (не показано), который необходимо копать, и вторую или неотвальную сторону 94, обращенную от отвала материала, который необходимо копать. Как показано на фиг.5, коромысло 66 имеет форму, в общем изогнутую так, что центральная часть 78a поперечного элемента 78 выходит за концевые части 78b и 78c, расположенные вблизи рычагов 74. То есть центральная часть 78a тянется в первом направлении, перпендикулярном оси 80 коромысла, так что центральная часть 78a расположена в сторону, дальше от оси коромысла, чем концевые части 78b и 78c. В проиллюстрированном варианте осуществления участок неотвальной стороны 94 имеет плоскую поверхность 96.

Как лучше всего показано на фиг.7, расстояние между отвальной стороной 90 и неотвальной стороной 94 образует толщину D1 коромысла. В проиллюстрированном варианте осуществления поперечный элемент 78 включает в себя внутреннюю полость 102 (фиг.7 и 9) и раскосные опоры 106 (фиг.7 и 9). Полость 102 уменьшает массу коромысла 66, а раскосы 106 повышают прочность коромысла 66, реагируя на изгибающие и скручивающие нагрузки, которые возникают вследствие размещения балансира 70 на коромысле 66 и результирующих сил, которые возникают во время процесса врезания.

Как показано на фиг.6, поперечный элемент 78 включает в себя пару кронштейнов 110 для поддержки балансира 70. В проиллюстрированном варианте осуществления кронштейны 110 расположены параллельно друг другу и продолжаются или выступают из неотвальной стороны 94 центральной части поперечного элемента 78. То есть кронштейны 110 продолжаются во втором направлении, перпендикулярном оси 80 коромысла, и в сторону от центральной части 78a. Кронштейны 110 поддерживают подшипниковые блоки 114 рядом с нижним краем 86 коромысла 66. Кронштейны 110 открыты рядом с нижним краем 86 коромысла 66, обеспечивая возможность установки балансира 70 за счет вставки балансира в направлении в сторону от нижнего края 86 коромысла 66 в направлении верхнего края 82. Подшипниковые блоки 114 поддерживают балансир 70 с возможностью вращения относительно коромысла 66 вокруг оси 118 балансира (фиг.4 и 5). В проиллюстрированном варианте осуществления, показанном на фиг.5, ось 118 балансира по существу выровнена с осью 80 коромысла, если смотреть вдоль верхнего края 82 поперечного элемента 78. То есть ось 118 балансира и ось 80 коромысла выровнены горизонтально.

Снова со ссылкой на фиг.6 каждый подшипниковый блок 114 входит в зацепление с кронштейном 110 с возможностью скольжения и упирается в полукруглое крепление 122, которое прикреплено к кронштейну 110. Крепление 122 является объектом для большей части нагрузок ковша в процессе рытья. В проиллюстрированном варианте осуществления крепление 122 представляет собой сменный элемент износа для предотвращения изнашивания коромысла 66, балансира 70 и подшипникового блока 114. После того как крепление 122 соединяют с кронштейном 110, подшипниковый блок 114 располагается рядом с креплением 122. Торцевую пластину помещают поверх открытого конца кронштейна 110, при этом торцевую пластину 126 соединяют с кронштейном 110 посредством, например, сварки. Торцевая пластина 126 посредством этого удерживает подшипниковый блок 114 относительно крепления 122 и кронштейна 110. Подшипниковый блок 114 не связан непосредственно с кронштейном 110, предоставляя возможность небольшого смещения подшипникового блока 114. С торцевой пластиной 126 соединен установочный элемент 130, при этом действие установочного элемента 130 описано более подробно ниже. В проиллюстрированном варианте осуществления подшипниковый блок 114 представляет собой корпус, имеющий отверстие 134, который поддерживает балансир 70 с возможностью вращения в качестве подшипника скольжения. Для облегчения вращения балансира 70 поверхность отверстия 134 может быть смазана. В других вариантах осуществления подшипниковый блок 114 включает в себя подшипник качения.

Со ссылкой на фиг.8 балансир 70 включает в себя пару выступающих частей 138a и 138b и установочный блок 142 для закрепления троса 42 лебедки (фиг.3). В проиллюстрированном варианте осуществления установочный блок 142 и выступающие части 138 образованы в виде единого целого в качестве единой детали, например, посредством метода литья. В других вариантах осуществления выступающие части 138 могут быть образованы отдельно от установочного блока 142. Каждая выступающая часть 138 тянется вдоль оси 118 вращения балансира, при этом первая выступающая часть 138a тянется в противоположном направлении от второй выступающей части 138b. Каждая выступающая часть 138 попадает в одно из отверстий 134 подшипникового блока (фиг.6) и поддерживается с возможностью вращения относительно подшипникового блока 114. В проиллюстрированном варианте осуществления через обе выступающие части 138a и 138b тянется канал 146, при этом выступающие части 138 образованы в виде полых штифтов, уменьшая за счет этого массу балансира 70. Кроме того, в проиллюстрированном варианте осуществления торцевая поверхность каждой выступающей части 138 включает в себя отверстие 148 для приема установочного элемента 130 во время процесса установки троса (описано ниже).

Как показано на фиг.9, ось 118 балансира по существу параллельна оси 80 коромысла, и балансир 70 не продолжается за пределы верхнего края 82 коромысла 66. Ось 118 балансира параллельна и смещена от неотвальной стороны 94 коромысла 66. Более конкретно ось 118 балансира смещена от плоской поверхности 96 в положение, которое находится под верхним краем 82 коромысла 66. В проиллюстрированном варианте осуществления ось 118 балансира смещена от плоской поверхности 96 в положение между верхним краем 82 и нижним краем 86 коромысла 66. Балансир 70 может поворачиваться вокруг оси 118 балансира на угол, составляющий по меньшей мере 180 градусов. Балансир 70 расположен рядом с неотвальной стороной 94 во всем диапазоне поворотного движения. Существует еще один способ: ось 118 балансира смещена в сторону от передней поверхности или отвальной стороны 90 центральной части 78a поперечного элемента 78 в направлении в сторону оси 80 коромысла. Балансир 70 соответственно расположен в стороне от материала, который необходимо копать (т.е. впереди экскаватора) во время процесса врезания, и коромысло 66 по меньшей мере частично экранирует местоположение балансира от обломков выкопанного материала.

Со ссылкой на фиг.8 установочный блок 142 образован по существу на одной линии с выступающими частями 138 (т.е. вдоль оси 118 балансира) и включает в себя первую сторону 150 (фиг.9) и вторую сторону 154. Расстояние между первой стороной 150 и второй стороной 154 образует толщину D2 балансира. В проиллюстрированном варианте осуществления толщина D2 балансира меньше, чем толщина D1 коромысла, при этом балансир 70 имеет более узкий профиль, чем коромысло 66. В проиллюстрированном варианте осуществления каждая из первой стороны 150 и второй стороны 154 включает в себя полукруглую или D-образную прорезь 162 для приема троса 42, который проходит по направляющему блоку 54, при этом направляющие 166 троса расположены вблизи прорези 162 для закрепления троса 142 относительно прорези 162. Вторая сторона 154 включает в себя упорную поверхность 170, которая входит в зацепление с наружной поверхностью направляющего блока 54, когда узел 38 коромысла поднимается около направляющего блока 54. Как показано на фиг.9, первая сторона 150 расположена, в общем, вблизи плоской поверхности 96 неотвальной стороны 94 поперечного элемента 78 коромысла, несмотря на то, что вращение балансира 70 вокруг оси 118 вызывает передвижение первой стороны 150 относительно плоской поверхности 96.

Фиг.10 иллюстрирует положение балансира 70, когда трос 42 лебедки установлен вокруг прорези 162. Установочный элемент 130 соединен с торцевой пластиной 126 и включает в себя стержень 178, тянущийся через торцевую пластину 126 и в отверстие 148 на конце выступающей части 138a. Зацепление стержня 178 в отверстия 148 защищает выступающую часть 138а от вращения относительно подшипникового блока 114, так что балансир 70 остается с должной ориентацией относительно поперечного элемента 78 коромысла для того, чтобы облегчить установку троса 42 лебедки на установочный блок 142. После того, как установку завершают, запирающий элемент 130 передвигают таким образом, чтобы стержень 178 проходил в канал 146 (т.е. установочный элемент 130 расположен по существу с вертикальной ориентацией, как показано на фиг.10) и не зацепляет выступающую часть 138a.

Фиг.11 иллюстрирует еще один вариант осуществления балансира 470, и аналогичные признаки обозначены аналогичными ссылочными номерами плюс 400. Балансир 470 включает в себя выступающие части 538a и 538b, образующие ось 518 балансира, и установочный блок 542. Установочный блок 542 образован в виде единого целого с выступающими частями 538a и 538b, но установочный блок 542 в общем смещен от оси 518 балансира.

Снова со ссылкой на фиг.3 балансир 70 расположен с неотвальной стороны 94 коромысла 66, обеспечивая балансиру 70 возможность поворота в сторону направляющего блока 54. Узкий профиль установочного блока 142 по сравнению с общепринятыми установочными блоками 142 уменьшает угол наклона троса по отношению к оси барабана лебедки или угол, образованный между установочным блоком 142 и тросом 42, тянущимся от наружной поверхности головного полиспаста 54 стрелы. Результатом этого является меньшее сдавливание или перекручивание троса 42 относительно установочного блока 142, когда узел 38 коромысла поднимается близко к головному полиспасту 54 стрелы. Геометрия установочного блока 142 и выступающих частей 138 обеспечивает установочному блоку 142 возможность тщательного выравнивания со сторонами 90, 94 поперечного элемента 78 коромысла и уменьшения угла наклона троса по отношению к оси барабана лебедки. Кроме того, вследствие того, что установочный блок 142 расположен ниже верхнего края 82 коромысла 66, балансир 70 имеет относительно низкую высоту по сравнению с коромыслом 66, улучшая высоту копания и подъема и режущие силы ковша 36. Балансир 70 фиг.10 предоставляет такие же преимущества, как преимущества, описанные выше.

Установочный блок 142 и выступающие части 138 уменьшают размер и массу узла 38 коромысла, увеличивая посредством этого усилие резания ковша 36. Компактная конструкция балансира 70 уменьшает высоту копания и подъема ковша 36, особенно по сравнению с узлами коромысел предыдущего уровня техники. Балансир 70 уменьшает угол наклона троса по отношению к оси барабана лебедки, уменьшая посредством этого изнашивание троса 42 лебедки. Балансир 70 также предоставляет дополнительную точку поворота, которая предоставляет тросу 42 лебедки возможность оставаться выровненным по касательной к головному полиспасту 54 стрелы, даже когда коромысло 66 и трос 42 находятся в расслабленном состоянии и не болтаются. Выступающие части 138 обеспечивают большую несущую поверхность, которая входит в зацепление с блоками 114 и улучшает срок годности коромысла 66. Образованный в виде единого целого установочный блок 142 и выступающие части 138 могут быть отсоединены от коромысла 66, обеспечивая возможность простой замены балансира 70. В дополнение узел 38 коромысла облегчает установку и замену тросов 42 лебедки по сравнению с ковшами, которые содержат только коромысла или только балансир. В некоторых вариантах осуществления балансир 70 выдерживает по меньшей мере один год.

Соответственно, изобретение предоставляет, среди прочего, систему лебедка для промышленной машины. Несмотря на то, что изобретение было подробно описано со ссылкой на определенные предпочтительные варианты осуществления, в пределах объема правовых притязаний и сущности одного или более независимых описанных аспектов изобретения существуют варианты и модификации. Различные признаки и преимущества изобретения изложены в следующей формуле изобретения.