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"Excavateur avec transpote à commande hydraulique"
La présente invention concerne un équipement excavateur niveleur, du type ayant un transporteur pour déplacer la terre vers l'arrière du récipient contenant la terre. Plus prticlièrement, l'invention concerne un perfectionnement dans le mécanisme de commande pour le transporteur.
Les excavateurs du type précité sont essen- tiellement des compartimente. mobiles à devant ouvert, munis de roues de sorte qu'ils peuvent être tirés par un tracteur ou par tout autre engin moteur approprié.
Afin de réduire la force de traction nécessaire pour
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tirer un tel appareil, on incorpore souvent à l'appa- reil des transporteurs du type racleur pour déplacer la terre raclée par la pelle niveleuse et la faire passer vers l'arrière dans le compartiment. Cette addition d'un tel transporteur à un équipement de terrassement du type niveleur non seulement assure la réduction de la force de traction mentionnée ci-dessus, mais en ou- tre diminue le temps nécessaire pour remplir le compar- timent dans sa totalité.
Bien que les excavateurs équi- pés de transporteurs constituent un perfectionnement par rapport aux excavateurs antérieures, ils sont sus- ceptibles de recevoir des perfectionnements supplémen- taires destinas à augmenter le rendement du transpor- teur et il en résulte une réduction à la fois pour ce qui concerne la force de traction nécessaire et pour ce qui concerne la durée du chargement.
J,asqu'à présent, les transporteurs qui ont été la prorés à un excavateur ont été commandés au moyen de trains d'engrenages,d'arbres extensibles et de joints universels divers, l'énergie étant fournie par une pri- se de force se trouvant sur le tracteur. Bien que ces dispositifs aient fonctionné d'une manière satisfaisan- te, leurs pièces sont susceptibles de subir des ruptu- res ou des détériorations pendant que l'équipement est soumis à un travail dur, par exemple quand de grosses pierres sont attsquées par les palettes du transporteur.
En outre, les trains mécaniques de commande nécessaires sont plus ou moins complexes étant donné qu'ils ont à assurer le mouverient relatif entre le tracteur et l'ex- cavteur pendant les virages et lorsqu'ils se déplacent sur un sol inégal.
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Pour essayer de simplifier la commande des transporteurs, on a suggère ant6rieurenent d'utiliser un moteur hydraulique porté par l'excavateur. Toutefois, ces premières tentatives faites pour substituer un mo- teur hydrauliqeu à la commande mécanique classique n'ont pas été couronnées de suches parce que le système hydraulique se détériorait rapidemt en raison d'une usure exagérée.
En conséquence, le but principal de la présen- te invention est de fournir un excavateur équipé d'un transporteur ayant une commande hydraulique sûre fai- sant fonctionner efficacent le transporteur pendant de longues périodes.
Un autre but de l'invention est de fournir un excavateur équipé d'un transo dur ayant une commande de transporteur qui ne souffre pas de charges soudaines appliquées au transporteur et ui est néanmoins d'une construction et d'un fonctionnement simples.
Enfin, un autre but de l'invention est de tour-, nir un excavateur équipé d'un transporteur comportant un moteur hydraulique combiné à un moyen à inertie éle- vée, pour commander le transporteur. L'action du moyen à inertie élevée empêche.que se produisent dans le sys- tème des augmentations soudaines, destructrices de pression, quand.les palettes du transporteur rencon- trent une résie ance soudaine au mouvement et elle maintient un movemt continu, régulier, du transpor- teur qui, autrement, aurait tendance b s'arrêter en rencontrant une résistance soudaine et en outre, elle réduit la puissance nécessaire pour faire fonctionner le transporteur.
L'utilisation de tuyaux souples au
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lieu des cimenta classiques de commode mécanique transmettant l'énergie. à partir de la source d'éner gie de l'engin moteur simplifie la commande de trans- mission d'énergie et permet, entre l'excavateur et 1'engin moteur, un mouvement relatif plus grand que celui qui a pu être obtenu jusqu'à présent avec les commandes mécaniques de transmission d'énergie.
Ces buts et ces avantages, ainsi que d'autres buts et d'autres avantages seront mis en évidence par la description qui va suivre et par les dessins anne ée sur lesquels :
La figure 1 est une vue en élévation latérale d'un excavateur équipa d'un transporteur conforme aux principes de 1a présente invention.
1a figure 2 est une vue en élévation latérale, avec coupe partielle, de l'excavateur de la figure 1 dont certaines parties occupent une position différant de celle qui est représentée sar la figure 1.
La figure 3 est une vue en élévation latérale . plus grande échelle et avec coupe partielle de la commande de transporteur des figures 1 et 2.
La figure 4 est une vue en élévation latérale avec coupe partielle d'une première variante de l'ex- cavateur de la figure 1.
La figure 5 est une vue en élévation latérale partielle d'une seconde variante de la commande de transporteur de la figure 1.
Sur les figures 1 et 2, on a représenté un excavateur 10, à dessus ouvert et à devant ouvert, du type général décrit dans le brevet des Etats-Unis d'é rique n 2.984.022 du 16 Mai 1961 , cet excavateur
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ayant des parois latérales 12 et une paroi postérieure 14 qui sont montées sur des éléments extérieurs 13 de châssis appropriés. La partie inférieure de l'excava- .teur 10 est formée par deux porte./de déchargement 16 et 18. Chacune de ces portes est montée pour exécuter un mouvement de pivotement autour d'un axe horizontal au moyen d'axes 20,22 articulant des oreilles verti- cales (non représentées), prévues sur les côtés de chaque porte, sur les parois latérales 12 de l'excava- teur.
Extérieurement aux parois latérales 12, les axes 20 et 22 sont fixée à des bras 24 et 26, respec- tivemtn qui sont articulés leurs extrémités infé rieures sur une bielle 28. Le bras postérieur 26 est articulé à son extrémité supérieure sur une extrémité d'un cylindre hydraulique 30 à double effet qui est articulé à son autre extré ité 32 sur un élément de renforcement 34 appartenant au châssis. L'élément de renforcement 34 et l'élément correspdoant sur le côté opposé s'étendent en arrière de la paroi postérieure 14 et ils sont supportés sur les extrémités opposées d'un essieu 36 sur lequel sont supportées des roues 38 reposant sur le sol.
Immédiatement en avant de la porte de déchargement 16 se trouve une pelle niveleuse fixe 40 qui s'étend vers l'avant et vers le bas, entre les parois latérales 12.
Deux bras 42 d'une structure en fourche et en col de cygne chevauchent l'extrémité avant de l'exca- vateur 10 et leurs extrémités sont articulées sur les éléments de renforcement 34 en 44. La tige 46 du col de cygne est reliée de manière amovible à l'extrémité
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arrière d'un tracteur 48 ou d'un autre engin au moyen d'un attelage classique, représenté en 50, qui permet un mouvement de rotation relatif entre l'excavateur et .le tracteur 48. Deux cylindres hydrauliques 52 a double effet, articles en 54 et en 56, relient !'ex trémité avant de l'excavateur 10 aux bras 42, de sorte que ces derniers peuvent être élevés et abaissés pour le déversement et le nivelage, respectivement.
A l'intérieur du devant ouvert de l'excava- teur 10 est disposé un transporteur 58 sans fin, du type niveleur, qui est incliné vers le haut et ters l'arrière, son extrémité inférieure avant étant dis posée immédiatement au-dessus de la pelle niveleuse 40. Ainsi qu'on peut le voir, le transporteur présen- te le construction et les montages qui sont décrits en détail dasnle brevet des Etats-Unis d'Amérieur n 2.984.022, mais il est bien évident que les détails cportuer ne forment pas une partie de la présen- te invention et qu'on peut se servir d'autres trans- porteurs du type niveleur.
Conforménet à la dexorip- tion donnée dans le brevet mentionné ci-dessus, le transporteur 58 comprend deux éléments longitudinaux 60 de chéssis cpi sont reliés entre eux par des élé monts traversua espacés longitudinalement (non re- présentés) %en deux extrémités des éléments de châs sis 60 sont munis d'arbres transversaux, pouvan tour- ner l'arbre inférieur étant représenté en 62.
Sur l'arbre inférieur 62 est fixée une paire de rouleaux
64, espacés dans le sens transversal et sur l'arbre supérieur est fixée une paire de pignons de chaîne de commande (non représentés) espacés dans le sens trans-
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versal, Sur les pignons de chaîne et sur les rouleaux 64 correspondants ainsi que sur deux galets fous 65 sont disposées deux chaînes sans fin 66, espacées dans le sens latéral, sur lesquelles sont montées des pa- lettes de raclage transversales 68, espacées dans le sens longitudinal.
Le transporteur 58 est supporté au voisinage de son extrémité arrière par une barre transversale 70 qui s'étend vers l'extérieur au-delà des éléments- de châssis 60 et qui est fixée à ces derniers par soudage.
La barre 70 est supportée à ses extrémités opposées par deux bras de levier courts 72 qui s'étendent vers le bas et qui sont placés à l'inférieur des parois laté- rales 12 de l'excavateur. La barre 70 peut tourner dans les extrémités supérieures des @ de levier 72 et les extrémités inférieures des bras sont articulées sur les parois latérales 12 de 1'excavateur au moyen d'axes 74. Deux bras de levier 76, long-,, s'étendant vers le haut et vers l'arrière, sont articulés sur les axes 74 et sur une barretransversale 78 qui est fixée par exem- ple par soudage aux éléments 60 du châssis de trans- porteur, au voisinage des extraites inférieures de ces derniers.
Au moyen de cette construction, qui est décri- te d'une manire plus détaillée dans le brevet n 2.964.022 de 'Etats-Unis d'Anérique précité, l'ex- trémité inférier du transporteur 58 peut se déplacer vers le haut quand elle rencontre des roches ou des matières analogues soulevées par la pelle niveleuse pendant son travail de raclage.
En outre, le poids du transporteur et l'action de ressorts (non représentés)
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poussent oonstamment 1'extrémité avant du transpor teur vers le bas de sorte que les palettes 68 creusent normalement profondément clans la terre 80 et main- tiennent la pelle niveleuse 40 relativement exempte de terre accumulée*
Conformément à la présente invention, le trans- porteur 58 ou un autre transporteur qui pourrait être utilisé en cet endroit est commandé par un moteur hy- draulique monté sur l'excavateur en combinaison avec un volant ou avec un organe équivalent afin que l'on puisse se passer de la commande mécanique habituelle compliquée entre l'excavateur et le moyen moteur et en même temps, afin de/foire un transporteur fonctionnant d'une manière efficace.
Dans la réalisation préférée, représentée sur les figures 1 à 3, un ensemble 82, mo- teur et volant, est fixé sur l'extrémité supérieure de l'un des éléments 60 de châsses du transporteur, de sor- te qu'il n'est pas nécessaire de prévoir de joints uni- versels ou des arbres télescopiques entre l'ensemble de commande 82 et le transporteur 58.
Ainsi qu'on peut le voir sur les figures 1 !3, l'ensemble de commande 82 comprend un moteur hydrauli- que réversible classique 84 un réducteur à engrenages 86 et un volant 88 en forme de disque, tous ces organes étant cnteue à l'intérieur d'un carter commun qui peut être en plusieurs pièces en cas de besoin. L'en- semble réducteur 86 a un arbre d'entrée 92 qui est supporte, au voisinage de chacune de ses extrémités, par un roulement 94, monté dans le carter 90, et qui ont relié à l'arbre de sortie du motour 84 Entre ses extrémités, *'-'arbre 92 est muni d'une vis sans fin 96
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qui est en prise avec une roue dentée 98 pour comman- der l'ensemble réducteur et son arbre de sortie 99.
Le volant 88 est relié à l'extrémité de d'erbre d'en- trée 92, opposée au moteur 84, d'une Manière appropriée, par exemple par une clavette radiale 100 disposée entre l'arbre 92 et un moyeu 102 du volant 88 et par un bou- lon 104 qui passe aixlment à travers le volant pour pénétrer dans l'arbre 92.
L'ensmeble de commande 82 est monté sur le transporteur 58 dans une position telle que l'axe de l'arbre de sortie 99 du réducteur est confondu avec l'axe du pignon à chaîne supérieur de commande (non re- présenté) du transporteur, de sorte qu'il n'y a pas be- soin de joints universels- l'ensemble 82 est relié au transporteur 58 au moyen d'un élément 107 en forme d'U renversé ayant des parois latérales verticales pendan- tes 108 et 108a qui sont réunies par une partie hori- zontale 109. L'ensemble de commande 82 est fixé à la surface supérieure de la partie horizontale 109 de tou- te maniè re appropriée.
Les parois latérales 108, 108a de l'U de support 107 sont placées entre l'extrémité su- périeure du transporteur 58 et la paroi latérale de droite 12 de l'excavateur, en observant lesdesisn et la paroi latérale 108 qui est la plus voisine du trans- porteur 58, est fixée à l'extrémité supérieure de l'élément de châssis adjacent 60 du transporteur par soudage ou au moyen de boulons.
Dans la construction particulière dont on fait la description et suivant la description complète du brevet précité n 2. 984.022 des Etats-Unis d'Amérique, les extrémités supérieures des éléments 60 de châssis
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du transporteur comportent des éléments de prolonge- ment qui peuvent être réglés longitudinalement par rapport au restant des éléments de châssis 60 de ma- !libre à permettre de régler la distance entre le pi-' gnon :le chaîne supérieur et le pignon de chaîne inférieur de transporteur. La proi latérale intérieu- re 108 du support 107 de l'ensemble de commando est
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fixée conuaod6mont à la partie formant le prolongement de l'élément adjacent 60 du châssis du transporteur.
Quand cela est réalisé, l'ensemble de commande 82 peut être réglé longitudinalement en même temps que la par- tie formant prolongement. Etant donné que la barre de support 70 du transporteur est fixée à la partie non réglable des éléments 60 de châssis, chacune des paroia latérales 108 et 108a du support de l'ensemble de commande est munie d'une fente 110 s'étendant vers le haut et vers l'arrière, à travers laquelle passe la
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ba:t...... \ -70.
Un fluide hydraulique pour faire fonctionner le moteur 84 est fourni au moteur et s'échappe hors du moteur au moyen de conduits partant d'une pompe hydrau- lique 112 qui est placeur le tracteur 48 ou sur un autre engin analogue. Ainsi qu'on peut le voir, la pompe 112 est montée sur l'arrière du châssis de trac- teur et elle est commandée par l'opérateur du tracteur par l'intermédiaire d'une tige de commande mobile 114.
Une soupape classique de commande de la pompe est prévue sur la pompe 112 et elle est disposée de façon à être actionnée par la tige 114 au moyen d'une biel- lette 118. Chacun des conduits d'alimentation et de retour reliés au moteur 84 comprend une partie formée
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par un tuyau souple 120 qui va de la pompe 112 à une partie tubulaire rigide 122 montée sur le dessus de l'un des bras42 en col de cygne et une autre partie 124 formée par un tuyau souple qui est reliée au mo- teur 84. Il est bien évident que le système hydrauli- que comprend les organes habituels de sécurité et de réglage tels que soupapes de sûreté et conduites de dérivation prévues classiquement dans les systèmes hydrauliques.
Bien que la pompe ait été représentée montée sur le tracteur 48, elle pourrait être montée sur l'excavateur 10, volonté.
Dans la réalisation représentée sur la figure 4, sur laquelle des repères, munis de l'indice :rime désignent des pièces qui sont les mêmes que dos pièces déjà décrites ou qui sont anale des auxdites pièces, le moteur hydraulique 84' est fixé rigidement à la partie supérieure de la structure en col de cygne à la jonction des bras 42' et de la tige 46'. La pompe 112' est placée, comme précédemment, sur l'arrière du ' tracteur 48' et elle est munie d'une soupape de com- mande 116' d'une tige de commande 114' et de tuyaux souples 120' qui aboutissent au moteur 84'.
Le réducteur à engrenages 86', dans la réali- ssationde la figure 4, est espacé du moteur 84' et il est monté sur setrémité supérieure de l'élément 60' de droite du Cissis du transporteur au moyen d'un support 107' en forme d'U, de la même manière que dans le cas de l'ensemble de commande combiné de la réalisation des figures 1 à 3. Un arbre de commande télescopique 126, muni chaque extrémité d'un joint universel classique 128, relie le moteur 84' à l'en-
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trée de l'ensemble réducteur d'engrenages 86'. L'arbre de commande 126 est classique, à cette différence près qu'il est d'un poids relativement grand, de manière à fournir l'effet d'inertie d'un volant.
Selon une va- riante, et ainsi que le montre la figure 5, l'arbre 126' peut être d'une construction relativement légère et un volant indépendant 130 peut être interposé entre le moteur 84' et le joint universel avant 128. Bien que la disposition suivant les figures 4 et 5 donne des résultats satisfaisants, on lui préféra la cons- truction suivant la figure 1 aux points de vue de la simplicité, du prix et de la commodité.
L'excavateur 10 est utilisé de la manière classique, pour racler de la terre de la surface du sol et pour décharger la terre raclée sous la forme d'une couche s'étendant le long d'un parcours voulu.
Pour racler de la terre, le conducteur du tracteur abaisse l'avant de l'excavateur en déployant le vérin 52 pour engager la pelle niveleuse 40 dans la surface du sol. L'excavateur est alors tiré vers l'avant par le tracteur 48 de manière que la pelle 40 creuse dans le sol. La terre ameublie 80 passe au-dessus de la pelle 40 et elle peut alors être soumise à l'action des palettes 68 du transporteur 58.
Pendant une opération de raclage, on fait fonctionner le transporteur dans le sens des aiguil- les d'une montre, en observant la figure 1, au moyen de la pompe 112 et de l'ensemble de commande 82. Les palettes 68 du transporteur attaquent la terre ameu- blie 80 et la déplacent vers l'arrière dans le trac- teur et remplissent ainsi l'excavateur en un temps
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plus court que celui qui serait nécessaire si l'on n'avait pas de transporteur. rendant une opération de déchargement, représentée sur la figure 2, on soulève le devant de l'excavateur 10, on fait tourner dans le sens des aiguilles d'une Montre les portes do déchar- gement 16 et 18 et l'on peut faire tourner le transpor- teur dans le sens inverse du sens des aiguilles d'une montre pendant que l'excavateur 10 est déplacé vers l'avant.
Avec la construction décrite ci-dessus qui per- met à l'extrémité inférieure du transporteur de passer au-dessus des roches et autres débris, le coincement des palettes et les efforts qui en sont la conséquence ainsi que les ruptures dans la commande mécanique clas sique sont relativement paur nombreux. En conséquence. on a tout d'abord estimé que la substitution d'une commande hydraulique à une commande mécanique serait une affaire simple, Mais on a trouvé lors de l'instal- lation d'une commande hydraulique pour le transporteur et lors du fonctionnement de cette dernière que, même a.ns des conditions optima, le système hydraulique se détériorait rapidement en raison d'une usure exagérée dont la cause n'était pas apparente.
Après une expérimentation poussée, on a trouvé, en mesurant d'une maniera continue la pression à l'in- térieur du système hydraulique que des montées subites de pression extrêmement élevées se produisaient chaque fois qu'une palette de transporteur s'engageait et pé- nétrait dans de la terre ameublie. En fait, même avec un système de commande ayant la même puissance que celle dont il était fait usage dans le dispositif mé-
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canique, le transporteur en venait sensiblement à
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strrter ,chaQue fois qu'une palette pénétrait dans terre.
Une auor-,ientation de la puissance du système hydraulique avec une' augmentation correspondante du prix à tendu maintenir un mouvement continu du transporteur, main on a trouvé encore qu'il se pro-
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duiso.it des auL7.iontations subites de pression ayant une telle qu'elles entraînaient la destruc- tion des tuyaux couples et finalement la destruction de la pompe et du moteur. en définitve, o a trouvé qu'en nceorpant un volant ou un élément d'inertie équivalent dans la commande hydraulique du transporteur, on peut maintenir le transporteur en Mouvement continu, et qu'il se pro-
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duit en outre, d'une Manière inattendue, une surpression des montées subites et élevées de pression dans le sys- tème jybl:
t.3..ru. n outre et d'une manière inattendue, <1']..niré>.ntaltex ,ont obtenue dans un système de puissance relativement f .lale, de sorte que la puissance de la pompe et celle du moteur n' ont pas besoin d'être aug- meüt6es contrnirertieiit h ce que l'on avait est1c n6vea-* . sairo ^Y1ieurCalex:.
On a indiqué, ci-après un exemple des avantages de la présente invention. Un excavateur de 7,645 m3
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ét1t.équip avec un transporteur du type décrit rzi dessus. Normalement, une machine de ce type nécessite
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une cO)1ID1ande de transporteur d'environ 30 OV quand on se sert d'une commande mécanique classique.
Toute- fois, on a trouvé qu'un système hydraulique de 30 CV faisant usage d'un moteur tournant à raison de 1.450 t.p.m. et avnay un ensemble réducteur de 22,1 pour faire tourner le transporteur développant des montées subites,
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destructives, 1(1 pression 1L 0 2'\0 kdcI'!\2 choqua fô'i'sr qu'une palette de' trarcpartu: attnqaailt la tut'r(. al.lOU... blie* En outre., le transporteur ma"c",Uaît un temps d'ar- rêt bref à chaque attaque dt;:;,1 palettes, ce qui empêchait par connèqu,ent un f'On.ctiOM(H.1ent replier et produisait une tendance au coincement en présence de grandes pier- res. La substitution d'un système hydraulique do 90 CV
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au système de 30 OV n'a pts améliore senaiblefent le fonctionnement.
Avec la cO..JrJW1r; plus puissante, le transporteur ne s'est pas réellement arrête à chaque entrée en contact d'une palette avec la terre, mais les montres subites, destructives, de pression dans le système n'ont pas été supprimées.
Mais quand on a incorpore dans la commande,
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entre le moteur décrit ci-des::J1: et l'ensemble réduc- teur, de la manière représentée sur la figure 1, un volant de 25 kg oyant un diamètre de 298 mm, le trans- porteur s'est majnteun à une vitesse constante. Toute- tefois, l'avantage principal a résida dans 1'élimina- tion sensible et inattendue des montées subites des- tructives de pression dans le système hydraulique.
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Dans des conditions normales de fonctionnement, on a trouvé que la pression à l'intérieur du système demeu-
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rait sensiblement constante à bzz ',/arn2 avec des va- riationo de 14 kg/cm2 seulement so produisant lors de l'entrée en con et d'une palette avec lierre ameu- blie.
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On se rend campte, d'aprèc oe qui préobdo, que 1'avantage principal do la présente invention réside dans la réalisation d'un excavateur ayant un
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transporteur, con1lnandé f hydrul.i:quetaent, qui est offi-
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cace, sûr et durable, tandis que les tentatives an térieures faites pour substituer une commande hydrau- lique à lE'!. commande mécanique classique dans une com- binaison excavateur-transporteur n'ont eu que peu de succès ou'n'en ont pas eu du tout.
Par conséquent, l'incorporation d'un volant ou d'un élément d'inertie equivalent enseignée par l'invention non seulement assure un fonctionnement approprie d'Orne combinaison excavateur-transporteur, mais en outre permet: que d'autres caractéristiques utiles d'un système hydrau- lique soient exploitées dans la combinaison.
Il est bien évienet, par exemple, que tout coincement du transporteur 58 par de grandes pierres ou par d'autres débrib peut être facilement corrigé au moyen d'une inversion temporaire du sens de rota- tion du moteur 84 et du transporteur 58 à l'aida de la soupape 116. En outre, et cela est même plus impor tant, le système de commande du transporteur est trée simplifié du fait qu'il n' y a pas besoin d'arbres té lescopliuqes, de joints universels et de paliers aux:
,,, liires entre le pignon à chaîne de commande du trans - porteur et la source d'énergie sur l'engin otuer au lieu des liaisons mécaniques compliquées et coûteuses qui doivent transmettre le mouvement de rotation à partir d'une prise de force sur l'engin moteur et, i mulanément permettre un mouvement relatif entre 1 ex- cavateur et l'engin moteur, un système hydraulique nécessite seulement des tuyaux souples montée entre l'excava-tour et l'engin moteur. Par conséquent, 1'e cavateur peut être engagé sur un sol très inégal et dans des tournanti dure sans qu'il y ait risque de
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' détérioration ou De rupture de la commande de trans- mission d'énergie pour le transporteur.
Naturellement, l'invention ne doit pas être considérée comme limitée aux modes de réalisation dé- crits et représentes, qui n'ont été donnés titre d'exemples non limitatifs et qui sont susceptibles de recevoir diverses variantes entrant dans le cadre et l'esprit de l'invention.