ЗУБ ЗЕМЛЕРОЙНОЙ МАШИНЫ Российский патент 1994 года по МПК E02F9/28 E21C25/38 E21C35/18 

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к конструкции ковшей экскаваторов, например, для перемещения горной массы.

Известен зуб для перемещения горной массы, на верхней поверхности которого выполнены параллельно расположенные продольные канавки с выступающей частью, направленные вдоль движения кусков породы при их загрузке в ковш [1].

Недостатком данного изобретения является невысокая износостойкость зуба, так как твердость материала не превышает 250 НВ.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является зуб землеройной машины, содержащий режущую часть с ограниченными режущей и боковыми кромками верхней и нижней поверхностями, на каждой из которых расположены наплавки [2].

Как показывает опыт эксплуатации, применение указанной конструкции зуба эффективно при перемещении мелкозернистой горной массы. Если по поверхности зуба перемещаются крупные куски горной породы, то вследствие значительных растягивающих напряжений, возникающих в наплавках, последние разрушаются при малом числе циклов воздействия горной породы.

Целью изобретения является повышение износостойкости зуба.

Достигается это тем, что в известной конструкции зуба землеройной машины, включающего режущую часть с ограниченными режущей и боковыми кромками верхней и нижней поверхностями, на каждой из которых расположены наплавки, последние выполнены в виде участков прямоугольной формы и участков в форме квадрата, каждые из которых расположены рядами, по несколько участков в каждом ряду и симметрично относительно продольной оси симметрии соответствующей поверхности, а участки наплавки прямоугольной формы примыкают к режущей и боковым кромкам соответствующей поверхности и один из участков в каждом ряду расположен симметрично относительно продольной оси соответствующей поверхности, при этом расположенные в первом со стороны режущей кромки ряду участки наплавки в форме квадрата размещены между расположенными в первом со стороны режущей кромки ряду участков наплавки прямоугольной формы и смещены относительно режущей кромки соответствующей поверхности, а, начиная со второго ряда, участки наплавки в форме квадрата примыкают к боковым кромкам соответствующей поверхности и расположены с зазором между смежными рядами наплавок прямоугольной формы, причем длина одной из сторон участка наплавки прямоугольной формы составляет 1,5σ_p, где σ_p - величина диаметра круга Мора, мм, которая определяется из выражения:
σ_p = 6,9 + 3,2 ρ /14, где ρ - величина угла внутреннего трения экскавируемой массы, град., а длина второй стороны участка наплавки прямоугольной формы составляет 1,0σ_p, при этом длина стороны участка наплавки в форме квадрата составляет 0,5 σ_p , а высота участков наплавки от соответствующей поверхности составляет 0,15 σ_p, причем величина зазора между смежным рядом участков наплавки в форме квадрата по продольной оси соответствующей поверхности составляет 0,5σ_p.

На фиг. 1 представлена верхняя поверхность зуба землеройной машины с наплавками в плане; на фиг. 2 - вид на зуб сбоку, на фиг. 3 - нижняя поверхность зуба в плане.

Зуб землеройной машины содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 поверхности, ограниченные режущей 3 и боковыми 4 кромками с размещенными на этих поверхностях наплавками 5 и 6. Наплавки выполнены в виде участков различной площади. Наплавки 5 выполнены в виде участков прямоугольной формы, а наплавки 6 - в виде участков в форме квадрата. Каждые из них расположены рядами по несколько участков в каждом ряду и симметрично относительно продольной оси симметрии соответствующей поверхности. При этом участки наплавки 5 примыкают к режущей 3 и боковым 4 кромкам верхней 1 и нижней 2 поверхностей зуба, а по крайней мере, один из участков 7 в каждом ряду расположен симметрично относительно продольной оси соответствующей поверхности - в центральной части 8 зуба.

Участки наплавок 6 в первом 9 со стороны режущей 3 кромки ряду размещены между участками наплавки 5 со стороны их задней кромки 10. Начиная со второго 11 ряда, участки наплавки 6 в форме квадрата примыкают к боковым 4 кромкам верхней 1 и нижней 2 поверхностей зуба и расположены с зазором между смежными рядами наплавок 5 прямоугольной формы.

Длина одной из сторон участка наплавки 5 прямоугольной формы составляет 1,5σ_p, где σ_p - величина диаметра круга Мора, мм, определяемая из выражения:
σ_p= 6,9 + 3,2 ρ /14, где ρ - величина угла внутреннего трения экскавируемой массы, град.; длина второй стороны участка наплавки 5 составляет 1,0σ_p. Длина стороны участка наплавки 6 в форме квадрата составляет 0,5σ_p. Высота участков наплавки 5 и 6 от соответствующей поверхности составляет 0,15 σ_p. Величина зазора между смежными рядами участков наплавки 6 по продольной оси соответствующей поверхности составляет 0,5 σ_p.

Зуб землеройной машины работает следующим образом.

В начале процесса экскавации в горную породу внедряется режущая кромка 3 с примыкающими к ней участками наплавок 5. За счет перепада высот между участками наплавок 5 и поверхностью 1 основного материала зуба, а также наличия участков наплавок 6 осуществляется фокусировка механической энергии в глубь массива горной породы. Одновременно с этим совокупность геометрических элементов, образующих наплавки, примыкающие к режущей 3 кромке, обеспечивают образование перед последней устойчивого уплотнительного ядра горной породы повышенного давления. Пульсирование данного ядра предопределяет истечение потока горной породы в виде турбулизованных вихрей, снижающих коэффициент трения по сравнению с движением породы по зубьям известной конструкции. Примыкающие к боковым 4 кромкам верхней 1 и нижней 2 поверхностям зуба участки наплавок 5 и 6, а также расположенные в центральной части 8 зуба являются направляющими для перемещения вихрей турбулизованных потоков горной породы. В связи с тем, что перемещение горной массы по поверхностям зуба происходит с минимальными флуктуациями в поперечных плоскостях, обеспечивается перемещение породы по вихрям пограничного слоя по механизму трения качения.

Поскольку участки наплавок 5 и 6 размещены в наиболее изнашиваемых областях зуба, а в промежутках между ними, занятых основным металлом, износ минимальный и изгибающие напряжения в зубе максимальные, то достигается высокая износостойкость зуба при сохранении его высокой прочности при действии циклических напряжений в процессе экскавации.

Сущность изобретения: зуб землеройной машины содержит режущую часть, выполненную с верхней и нижней поверхностями, которые ограничены режущей и боковыми кромками. На верхней и нижней поверхностях режущей части расположены наплавки, выполненные в виде участков прямоугольной формы и участков в форме квадратов. 3 ил.

ЗУБ ЗЕМЛЕРОЙНОЙ МАШИНЫ, включающий режущую часть с ограниченными режущей и боковыми кромками верхней и нижней поверхностями, на каждой из которых расположены наплавки, отличающийся тем, что наплавки выполнены в виде участков прямоугольной формы и участков в форме квадрата, каждые из которых расположены рядами, по несколько участков в каждом ряду и симметрично относительно продольной оси симметрии соответствующей поверхности, а участки направки прямоугольной формы примыкают к режущей и боковым кромкам соответствующей поверхности и один из участков в каждом ряду расположен симметрично относительно продольной оси соответствующей поверхности, при этом расположенные в первом со стороны режущей кромки ряду участки наплавки в форме квадрата размещены между расположенными в первом со стороны режущей кромки ряду участками наплавки прямоугольной формы и смещены относительно режущей кромки соответствующей поверхности, а, начиная с второго ряда, участки наплавки в форме квадрата примыкают к боковым кромкам соответствующей поверхности и расположены с зазором между смежными рядами наплавок прямоугольной формы, причем длина одной из сторон участка наплавки прямоугольной формы составляет 1,5 диаметра σ_p круга Мора, определяемого из выражения
σ_p = 6,9+3,2 ρ / 14 ,
где ρ - величина угла внутреннего трения экскавируемой массы, град,
а длина второй стороны участка наплавки прямоугольной формы составляет 1,0 σ_p , длина стороны участка наплавки в форме квадрата - 0,5 σ_p , а высота участков наплавки от соответствующей поверхности - 0,15 σ_p , причем величина зазора между смежными рядами участков наплавки в форме квадрата по продольной оси соответствующей поверхности составляет 0,5 σ_p .