ЗУБ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ГРУНТА Российский патент 1997 года по МПК E02F9/28 

Изобретение относится к проникающему в землю зубу, а более конкретно к зубу, имеющему твердый материал, нанесенный на его селективные поверхности.

Известно, что когда зубы, например, зубы ковша, используются в условиях абразивного истир ания, материал каждого зуба изнашивается с большой скоростью вследствие воздействия на него рабочего материала. Повышенная скорость износа укорачивает период нормальной эксплуатации зуба и кроме того, в течение эксплуатации зуб обычно затупливается, как показано на фиг. 21 патента Д. Дж. Грира и пр. США N 4187626 от 12 февраля 1980 г. По мере того, как зуб тупеет в процессе износа, уменьшается его способность проникания в рабочий материал. Для проникновения затупленного зуба в рабочий материал требуется приложение дополнительного усилия, что приводит к уменьшению эффективности работы.

Делались попытки увеличить срок службы до полного износа и поддерживать остроту зуба в процессе периода нормальной эксплуатации. Примерами этого являются соответственно патент Дж. Г. Беннетти и пр. США N 3286379, выданный 22 ноября 1966 г. и патент Х.Л. Енжел и пр. США N 3805423, выданный 23 апреля 1974 г. В каждом из этих патентов показано применение вставки из твердого материала или наплавленного твердого материала, нанесенного на верхнюю поверхность зуба. Считается, что эти конструкции помогают увеличить срок службы до полного износа и поддерживать уровень остроты зуба в течение периода его нормальной эксплуатации. Однако в каждом случае нижняя поверхность соответствующих зубов подвергалась еще повышенной интенсивности изнашивания, поскольку незащищенная нижняя поверхность каждого зуба находится в прямом контакте с рабочим материалов.

Другая попытка увеличения срока службы до полного износа при поддержании остроты показана в патенте М.А. Коллиджа и др. США N 4083605 от 11 апреля 1978 г. Зуб этой конструкции предназначен для использования в рыхлителе. Зуб имеет вставки из твердого материала "U"-образной формы, причем ветви этой "U"-образной формы сечения являются передней и задней кромками зуба. По мере износа одной ветви "U"-образного сечения для продления срока службы зуба зуб может быть повернут так, чтобы воздействию подвергалась неиспользованная ветвь этого сечения. В процессе использования в рыхлителе износу подвергается только нижняя и передняя кромки "U"-образного сечения. Следовательно, нет необходимости в обеспечении дополнительной защиты кромки ветви по сравнению с необходимостью защиты нижней поверхности зуба ковша.

Настоящее изобретение служит решению одной или более проблем, описанных выше.

В одном отношении зуб согласно заявленному изобретению предусматривается для использования в инструменте. Зуб включает в себя ближнюю торцевую часть, приспособленную для присоединения зуба к инструменту. Предусмотрена также периферийная торцевая часть, в которой имеется верхняя поверхность, нижняя поверхность, боковые поверхности, расположенные напротив по отношению друг к другу, и поперечный передний край, имеющий заданную ширину. Каждая из этих поверхностей располагается продольно от ближней торцевой поверхности до поперечного переднего края. Верхняя и нижняя поверхности сходятся на поперечном переднем крае, образуя острый угол для лучшего проникновения. Первая часть твердого материала, имеющая заданную ширину и длину, наносится на нижнюю поверхность в области, простирающейся от поперечного переднего края в продольном направлении к ближней торцевой части. Заданная ширина первой части твердого материала меньше заданной ширины поперечного переднего края. Вторая часть твердого материала, имеющая заданную ширину и длину, наносится на верхнюю поверхность в область, простирающуюся от поперечного переднего края в продольном направлении к ближней торцевой части. Заданная ширина второй части твердого материала меньше ширины первой части твердого материала. Первая часть твердого материала вместе со второй частью твердого материала является рабочей в процессе нормальной эксплуатации зуба, увеличивая срок службы до полного износа зуба и поддерживая остроту зуба для лучшего проникновения в рабочий материал.

Настоящее изобретение предусматривает простой зуб, имеющий твердый материал, стратегически наносимый на верхнюю и нижнюю поверхности, которые в процессе эксплуатации увеличивают срок службы зуба, поддерживая его остроту для лучшего проникновения в рабочий материал.

На фиг.1 представлен разрез зуба, включающего в себя вариант осуществления настоящего изобретения; фиг. 2 вид снизу на зуб, показанный на фиг.1; фиг. 3 вид сверху на зуб, показанный на фиг.1; фиг.4 продольный разрез зуба, показанного на фиг.1, при износе его части; фиг.5 вид снизу частично изношенного зуба, показанного на фиг.1, при большей величине его износа; фиг.7 вид снизу сильно изношенного зуба, показанного на фиг.6; фиг.8 сечение по 8-8 на фиг. 4, включающее в себя всю ширину зуба; фиг.9 сечение по 9-9, на фиг. 4, включающее в себя всю ширину зуба; фиг.10 сечение по 10-10 на фиг.4, включающее в себя всю ширину зуба.

На фиг. 1-3, показан зуб 10. Зуб 10 приспособлен хорошо известным способом для использования на инструменте (не показан). Зуб 10 имеет ближнюю торцевую часть 12 и дальнюю торцевую часть 14.

Ближняя торцевая часть 12 приспособлена для присоединения зуба 10 к инструменту. Более конкретно, ближняя торцевая часть 12 ограничивает полость 16 и пару расположенных напротив друг друга отверстий на противоположных боковых сторонах полости 16. Полость 16 работает хорошо известным способом в сопряжении с выступающей частью инструмента, а расположенные напротив друг друга отверстия служат для приема штыря (не показан) для крепления зуба 10 к выступающей части инструмента.

Периферийная часть 14 имеет верхнюю поверхность 20, нижнюю поверхность 22, противоположные боковые поверхности 24, 26 и поперечный передний край 28. Каждая из поверхностей 20, 22, 24, 26 простирается в продольном направлении от ближней торцевой части 12 к поперечному переднему краю 28.

Верхняя и нижняя поверхности 20 и 22 сходятся на поперечном переднем крае 28, образуя кромку, которая обычно острая для обеспечения более хорошего проникновения зуба в рабочий материал. Противоположные боковые поверхности 24 и 26 обычно параллельны, без отклонения от существа настоящего изобретения.

Продольная протяженность полости 30 ограничена в нижней поверхности 22 периферийной торцевой частью 14. Полость 30 расположена по центру между противоположными боковыми поверхностями 24 и 26 и на некотором расстоянии от поперечного переднего края 28.

Первая часть твердого материала 32 наносится на нижнюю поверхность 22 периферийной торцевой части 14. Первая часть твердого материала 32 расположена по центру между боковыми поверхностями 24 и 26 и распространяется от окрестности поперечного переднего края 28 в направлении ближней торцевой части 12 и в простирающуюся в продольном направлении полость 30. Первая часть твердого материала 32 имеет заданную ширину W₁ и заданную длину L₁. Заданная ширина W₁ первой части твердого материала 32, обычно, меньше ширины полости 30, распространяющей в продольном направлении.

Вторую часть твердого материала 34 наносят на верхнюю поверхность 20 периферийной торцевой области 14, расположенной по центру между боковыми поверхностями 24, 26 и в направлении от окрестности поперечного переднего края 28 к ближней торцевой части 12. Вторая часть твердого материала 34 имеет заданную ширину W₂ и заданную длину L₂. Заданная ширина W₂ второй части твердого материала 34 меньше, чем заданная ширина W₁ первой части твердого материала 32. Более конкретно, в показанном примере воплощения изобретения ширина W₁ первой части твердого материала 32, обычно, в два раза шире ширины W₂ второй части твердого материала 34. Заданная длина L₂ второй части твердого материала 34, обычно, равна длине L₁ первой части твердого материала 32.

В показанном примере первая и вторая части твердого материала 32 и 34 наносятся на соответствующие верхнюю и нижнюю поверхности 20 и 22 посредством формирования соединения твердого материала с соответствующими поверхностями зуба 10. Более конкретно, в заявленном устройстве соединение выполняется путем добавления твердых частиц в ванную расплавляемого материала, образующегося в процессе сварки. Этот способ, обычно, называют упрочнением поверхности с помощью износостойкого материала (ARM). В этом способе сварочный процесс с газовой защитой (MIG) используют для создания ванны расплавленного металла, а твердые частицы добавляют в ванну расплавленного металла через трубку питателя, близко следующую за сварочной головкой. ARM-частицы, используемые в этом процессе являются сплавом, содержащим, в общем, 6-12% бора, 25-61% хрома и остальное железо. Дополнительная информация о формировании ARM-чатиц может быть получена из патента Гэйла и др. США 3960445 от 20 июля 1976 г. Потребляемая сварочная проволока, используемая в этом случае, имеет химический состав совместимый с химическим составом зуба. Признано, что в этом случае может быть использовано много других соединений твердых частиц без отклонения от существа изобретения. Например, может использоваться карбид вольфрама. Подобно этому, для формирования соединения первой и второй частей твердого материала 32, 34 к поверхности зуба 10 может быть использовано множество других технологий. Кроме того, на поверхности может быть предусмотрена выемка, чтобы твердый материал мог быть сформирован в ее пределах. Подобным образом, материал может быть в виде вставок, которые припаивают твердым припоем в выемке или к поверхностям зуба 10. технология, используемая для нанесения твердого материала на поверхность, является вторичной по отношению к стратегическому положению твердого материала и отношения между первой и второй частями твердого материала 32, 34.

Теперь обратимся к фиг.4 и 5, на которых показана теоретическая форма износа зуба 10, возникающая в процессе эксплуатации последнего, которая показывает, как зуб сохраняет свою способность лучшего проникновения в рабочий материал. Как можно видеть из фиг.4, часть переднего торца зуба 10 изношена. Ничего особенного нет в том, что основной износ имеет место на нижней поверхности 22. На фиг.5 теоретически иллюстрируется как изнашивается верхняя поверхность 20 при более низкой скорости износа и как боковые поверхности 24 и 26 в результате такого износа помогают сохранять более острые точки, которые лучше помогают способности зуба проникать в рабочий материал.

На фиг.6 и фиг.7 теоретически показана форма износа зуба 10 при дальнейшей эксплуатации последнего. Снова больший износ имеет место на нижней поверхности 22, в то время как верхняя поверхность изношена меньше. И снова, боковые части 24, 26 изнашиваются для поддерживания остроты с целью более хорошего проникновения в рабочий материал.

Обратимся к фиг.8-10, каждая из которых является сечением частично изношенного зуба 10, представленного на фиг.4 с целью дополнительной иллюстрации теоретической формы износа зуба 10. Эти чертежи показывают, как боковые поверхности 24 и 26 изнашиваются, помогая обеспечить остроту, необходимую для большей помощи зубу 10 проникать в рабочий материал.

Несмотря на то, что в заявленном варианте изобретения отношение ширины W₁ первой части твердого материала 32 к соответствующей ширине W₂ второй части твердого материала 34 составляет два к одному, признается, что отношение может быть изменено в зависимости от типа абразивного материала, с которым приходится работать. Однако представляется, что ширина W₁ первой части твердого материала 32 должна быть больше, чем ширина W₂ второй части твердого материала 34. Поскольку нанесение твердого материала на соответствующие поверхности зуба 10 дорого, думается, что длины L₁, L₂ первой и второй части твердого материала 32, 34, должны быть, обычно, одинаковы. Однако, признается, что в зависимости от природы рабочего материала, эти длины могут быть несколько изменены.

При эксплуатации зуб 10 монтируют на инструмент, например, ковш погрузчика, используется для проникновения в материал, нагружаемый в ковш. Нижняя поверхность 22 находится в непосредственном контактировании с рабочим материалом и подвергается самому большому износу от абразивного контактирования с рабочим материалом. Верхняя поверхность 20 изнашивается от материала, скользящего по ее поверхности в процессе поступления материала в ковш. Боковые поверхности 24 и 26, будучи незащищенными, подвергаются износу от материала, направляемого по любой стороне и изнашиваются быстрее, чем защищенная верхняя поверхность 20. При нанесении первой части твердого материала на нижнюю поверхность, скорость износа нижней поверхности 22 значительно уменьшается. Подобно этому при нанесении второй части твердого материала 34 на верхнюю поверхность 20, скорость износа верхней поверхности значительно уменьшается. Поскольку нанесение твердого материала очень дорого, выгодно наносить только то количество, которое необходимо для достижения требуемых целей. Не экономично или практично наносить твердый материал по всей верхней, нижней и/или боковым поверхностям зуба 10.

Путем нанесения первой части твердого материала 32, имеющей заданную ширину W₁ и длину L₁ на нижнюю поверхность 22 зуба 10 и второй части твердого материала, имеющей заданную ширину W₂ меньшую ширины W₁ первой части твердого материала 34, на верхнюю поверхность 20 срок жизни зуба 10 до полного износа продлевается, а вследствие стратегического положения и размеров первой и второй частей твердого материала 32, 34, износ зуба 10 регулируется с целью поддержания остроты зуба 10 в течение периода его нормальной эксплуатации.

Фиг. 4 лучше показывает теоретическую форму износа заявленного варианта воплощения изобретения. Отмечено, что нижняя поверхность 22 изнашивается с большей скоростью, чем верхняя поверхность 20. Путем формирования первой части твердого материала 32 простирающего с полости 30, часть первой части твердого материала, расположенная в полости 30, защищается боковыми сторонами полости от износа и сильного ударного воздействия на ранней стадии использования зуба 10. Кроме того, рассматривая фиг.8-10 вместе с фиг.5, очевидно, что боковые поверхности 24 и 26 изнашиваясь, дополнительно помогают заострять зуб 10 с целью обеспечения лучшего проникновения. Если бы верхняя поверхность 20 и нижняя поверхность 22 изнашивалась бы с одной скоростью, зуб 10 затупился бы и потерял свою способность более просто проникать в рабочий материал.

На фиг. 6 и 7 дополнительно показана теоретическая форма износа зуба 10 по продолжению периода его нормальной эксплуатации. Несмотря на то, что первая часть твердого материала 32 полностью снашивается на нижней поверхности 22, вторая часть твердого материала 34 на верхней поверхности 20 продолжает изнашиваться. Желательно, чтобы когда зуб 10 заканчивал свой период нормальной эксплуатации, то вторая часть твердого материала 34 также полностью израсходовалась бы. Следовательно, весь более дорогой твердый материал используется в течение периода нормальной эксплуатации зуба 10 и не выбрасывается с зубом, который не может быть дальше использован.

Ввиду сказанного выше вполне очевидно, что зуб 10 настоящего изобретения с его первой и второй частями твердого материала 32 и 34, имеющими стратегическое положение и размеры, обеспечивают зубу 10 более продолжительный срок эксплуатации до полного износа и более хорошую проникающую способность в течение периода его нормальной эксплуатации.

Использование изобретение относится к инструменту для рабочего оборудования землеройных машин. Сущность изобретения: зуб для разработки грунта имеет рабочие поверхности, на которые нанесен твердый материал для уменьшения износа зуба и увеличения его срока службы. Твердый материал наносится двумя полосами - на верхнюю и нижнюю поверхности зуба, причем ширина полосы, нанесенной на нижнюю поверхность зуба больше ширины полосы, нанесенной на верхнюю его поверхность. 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Зуб для обработки грунта, приспособленный для использования на инструменте, содержащий ближнюю торцевую часть, предназначенную для присоединения зуба к инструменту, периферийную торцевую часть, имеющую верхнюю поверхность, нижнюю поверхность, поперечный передний край заданной ширины с острой кромкой для лучшего проникновения зуба и противоположные боковые поверхности, которые проходят в продольном направлении от ближней торцевой части к поперечному переднему краю, а также верхнюю часть твердого износостойкого материала, которая располагается на верхней поверхности и имеет заданные длину и ширину, которая меньше заданной ширины поперечного переднего края, отличающийся тем, что нижняя часть твердого износостойкого материала нанесена на нижнюю поверхность, имеющую заданную длину и ширину, которая больше заданной ширины части износостойкого материала, располагающейся на верхней поверхности, причем нижняя часть твердого износостойкого материала взаимодействует с верхней частью твердого износостойкого материала в период срока службы зуба для увеличения износостойкости зуба и поддержания острой кромки зуба для лучшего проникновения в обрабатываемый материал, при этом нижняя поверхность имеет простирающуюся в продольном направлении полость и нижняя часть износостойкого материала проходит в полость. 2. Зуб по п.1, отличающийся тем, что заданная длина нижней части твердого материала равна заданной длине верхней части твердого материала. 3. Зуб по п.2, отличающийся тем, что простирающаяся в продольном направлении полость расположена на расстоянии от поперечного переднего края по центру между противоположными боковыми поверхностями. 4. Зуб по п. 3, отличающийся тем, что верхняя и нижняя части твердого материала расположены по центру между противоположными боковыми поверхностями. 5. Зуб по п.4, отличающийся тем, что простирающаяся в продольном направлении полость имеет ширину, большую заданной ширины нижней части твердого материала. 6. Зуб по п. 5, отличающийся тем, что верхняя и нижняя части твердого материала нанесены посредством формирования соединения твердого материала с верхней и нижней поверхностями. 7. Зуб по п.6, отличающийся тем, что формирование соединения верхней и нижней частей твердого материала с верхней и нижней поверхностями выполнено добавлением твердых частиц к сварочной ванне, создаваемой в процессе нанесения навариваемого материала на верхнюю и нижнюю поверхности. 8. Зуб по п.7, отличающийся тем, что заданная ширина нижней части твердого материала обычно в два раза больше заданной ширины верхней части твердого материала. 9. Зуб по п.8, отличающийся тем, что противоположные боковые поверхности периферийной торцевой части являются параллельными.