ЗУБ КОВША ЗЕМЛЕРОЙНОЙ МАШИНЫ Российский патент 1994 года по МПК E02F9/28 

Изобретение относится к машинам для разработки и транспортировки грунта и может использоваться как зуб ковша землеройной машины, а также как долото буровой машины.

Известен зуб ковша землеройной машины, включающий рабочую головку с закрепленным на ней вдоль ее оси симметрии выступом, имеющий угол при вершине, отличающийся тем, что, с целью снижения сопротивления грунта резанию за счет стабилизации силовых и энергетических параметров процесса копания, выступ на передней грани выполнен в виде сектора диска радиусом R и углом при вершине образующих диска j ≅ 2μ, где μ - угол трения грунта по металлу, расположенного веерообразно в выемке на передней грани, образованной двумя пересекающимися плоскостями одинаковой длины R [1].

Недостатком такого устройства является низкая производительность из-за высокой энергоемкости процесса разработки грунта. Высокая энергоемкость вызывается значительным сопротивлением грунта резанию из-за несовершенства контуров режущих кромок зуба, большим сопротивлением перемещению зуба в грунте из-за большой площади, контакта (трения) боковых граней выступа и передней грани головки, а также налипания (сгруживания) частиц грунта в месте соединения выступа с передней гранью головки.

Цель изобретения - повышение производительности зуба за счет уменьшения энергоемкости процесса разработки грунта. Уменьшение энергоемкости, в свою очередь, достигается за счет снижения усилий резания, уменьшения сил трения грунта на передней поверхности зуба, уменьшения налипания частиц грунта в месте соединения выступа (средней части) с передней гранью головки зуба.

Цель достигается тем, что передняя поверхность головки зуба представлена выпуклой средней частью и вогнутыми боковыми частями, причем средняя часть выполнена в виде части поверхности конуса, вершина которого направлена одновременно вверх и в сторону, противоположную направлению перемещения зуба, а боковые части выполнены в виде частей поверхности конуса, вершины которых направлены одновременно вниз и в сторону перемещения зуба, углы при вершинах конусов равны между собой, а вертикальные оси конусов расположены в одной фронтальной плоскости.

На фиг. 1 изображен зуб ковша землеройной машины, вид соку; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1.

Зуб ковша землеройной машины включает корпус 1 с закрепленной симметрично относительно его продольной оси головкой. Передняя поверхность 3 головки состоит из средней 4 и боковых 5 частей. Средняя часть 4 представляет собой выступ в виде выпуклой конической поверхности с радиусом кривизны, уменьшающимся до значения R = 0 в направлении от передней режущей кромки зуба к хвостовику. Левая и правая боковые части 5 представляют собой вогнутые конические поверхности с радиусом кривизны, увеличивающимся от минимального (но отвечающего условиям незалипаемости) значения у передней режущей кромки к хвостовику зуба. Боковые части передней поверхности головки со средней частью соединены плавно: циркулярность кривых сопряжения обеспечивается тем, что углы при вершинах конусов, образующих переднюю поверхность, одинаковы и их вертикальные оси лежат в одной плоскости. Ширина головки зуба ограничена плоскими боковыми гранями 6. Плоская задняя грань 7 головки зуба, пересекаясь с передней поверхностью 3, образует криволинейную переднюю режущую кромку, как выпуклая 8, так и вогнутые 9 части которой представляют собой кривые конического сечения - параболы.

В зависимости от траектории перемещения рабочего органа зуб выполняется изогнутым в вертикальной и(или) горизонтальной плоскостях.

Устройство работает следующим образом.

В результате движения рабочего органа землеройной машины зуб (фиг.1) рабочей головкой 2 перемещается в грунте под углом δ к траектории резания. В зависимости от категории разрабатываемого грунта, характеризующегося различными физико-механическими свойствами, процесс технологического воздействия зуба на грунт отличается большим разнообразием динамики, поэтому к зубу предъявляются высокие требования к универсальности. Хотя такие требования и допустимы к предлагаемому зубу, рассматривается только процесс взаимодействия зуба с грунтом, реологической моделью которого является сплошная, однородная и обладающая свойствами упругих деформаций среда, характерная для большинства грунтов, особенно низких и средних категорий. Если допустить, что в межзубовом пространстве давления на нож рабочего органа отсутствуют, то при перемещении зуба в горизонтальной плоскости процесс резания грунта осуществляется в основном выпуклым (частью 8) параболическим контуром режущей кромки в условиях равномерного распределения давлений грунта на нее; при этом вогнутые 9 части передней режущей кромки участвуют в процессе резания незначительно и наличие их вызвано необходимостью уменьшения залипания этих частей головки частицами грунта; в продольно-вертикальной плоскости процесс резания грунта осуществляется в хороших динамических условиях, вызванных различными значениями угла резания режущей кромки; в поперечно-вертикальной плоскости подрезанный грунт подвергается в основном деформациям изгиба, достигающим максимального, по мере продвижения грунта по выступу 4), значения у хвостовика зуба.

Снижение энергоемкости процесса разработки такого грунта объясняется еще и тем, то при значительной длине режущих кромок, обладающих различными углами резания и рациональными контурами, площадь контакта (трения) передней поверхности головки зуба минимальна.

Для процесса разработки грунта высокой категории характерно скалывание грунта блоками. В этом случае сколотый блок зависает на выступах двух соседних зубьев и по мере продвижения к ковшу разрушение свода обеспечивается не только определенным шагом расстановки зубьев, но и увеличивающимися контактными напряжениями.

Использование: зубья ковшей землеройных машин для разработки и транспортировки грунтов. Сущность: средняя часть передней поверхности выполнена в виде части поверхности конуса, вершина которого направлена одновременно вверх и в сторону, противоположную направлению перемещения зуба. Боковые части выполнены в виде частей поверхностей конусов, вершины которых направлены одновременно вниз и в сторону перемещения зуба. Углы при вершинах конусов равны между собой. Вертикальные оси конусов расположены во фронтальной плоскости. 3 ил.

ЗУБ КОВША ЗЕМЛЕРОЙНОЙ МАШИНЫ, содержащий хвостовик и режущий элемент с передней поверхностью в виде средней части и вогнутых боковых частей, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности зуба путем уменьшения энергоемкости процесса разработки грунта, средняя часть передней поверхности выполнена в виде части поверхности конуса, вершина которой направлена одновременно вверх и в сторону, противоположную направлению перемещения зуба, а боковые части передней поверхности выполнены в виде частей поверхностей конуса, вершины которых направлены одновременно вниз и в сторону перемещения зуба, причем углы при вершинах конусов равны между собой, а вертикальные оси конусов расположены во фронтальной плоскости.