ЗУБ КОВША ЭКСКАВАТОРА Российский патент 1998 года по МПК E02F9/28 

Изобретение относится к землеройной технике, а именно к одноковшовым экскаваторам циклического действия, и может быть использовано в горнодобывающей промышленности и строительстве для разрушения и выемки пород и грунтов любой крепости после, либо без предварительного рыхления.

Известен зуб ковша экскаватора, содержащий хвостовую часть для присоединения зуба к передней стенке ковша экскаватора, а также рабочую часть, выполненную со смещением режущей кромки зуба относительно продольной оси зуба [1]. При этом верхняя и нижняя грани зуба, а также его боковые грани выполнены криволинейными. Такая форма зуба выбрана из соображений соответствия дуговой траектории движения ковша экскаватора при копании и позволяет увеличить эффективность копания за счет более легкого проникновения зуба в породу.

Однако зуб такой формы по мере эксплуатации стачивается, превращаясь в болванку, что существенно снижает эффективность копания и затрудняет работу экскаватора.

Известен также зуб ковша экскаватора, содержащий хвостовую часть и рабочую часть с режущей кромкой, смещенной относительно продольной оси зуба [2]. Верхняя и нижняя грани зуба выполнены в виде криволинейных поверхностей с чередующими выпуклыми и вогнутыми участками. Использование данной формы зуба позволяет уменьшить абразивный износ зуба за счет создания на поверхности зуба турбулентного потока частиц в пограничном слое породы и исключения тем самым многократного проскальзывания частиц породы.

Однако такой зуб хоть и позволяет несколько снизить износ, но его стачивание тем не менее не предотвращается и приводит, как и в предыдущем случае, к образованию болванки и необходимости скорой замены зуба, что в свою очередь приводит к дополнительным материальным затратам
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является зуб ковша экскаватора, включающий хвостовик, рабочую часть, состоящую из верхней и нижней криволинейных граней и режущей части, смещенной относительно продольной оси зуба [3].

При использовании зуба такой формы происходит самозатачивание режущей кромки зуба, что продлевает его использование и обеспечивает повышение эффективности копания за счет лучшего проникновения зуба в породу при копании.

Однако самозатачивание известного зуба происходит лишь на начальном участке зуба в области режущей части. По мере эксплуатации форма зуба теряет свою первоначальную форму, что приводит к резкому снижению эффективности копания.

Кроме того, отмеченные выше известные технические решения не защищают переднюю стенку ковша экскаватора, которая находится в условиях воздействия на нее породы, проходящей между зубьями ковша. В таких условиях передняя стенка ковша при использовании обычного варианта зуба служит в зависимости от условий эксплуатации примерно 8 месяцев, после чего подлежит замене. При средней стоимости передней стенки 10000 $ общие материальные затраты существенно возрастают.

Задача изобретения - увеличение срока службы зубьев и передней стенки ковша экскаватора.

Задача решается за счет того, что в зубе ковша экскаватора, включающем хвостовик, рабочую часть, состоящую из верхней и нижней криволинейных граней с режущей частью, режущая часть смещена вверх относительно продольной оси зуба на 0,05 - 0,09 по отношению к длине зуба, верхняя и нижняя грани зуба снабжены продольными ребрами, причем верхняя грань образована тремя сопряженными цилиндрическими поверхностями, соответственно выпуклой, вогнутой и выпуклой с радиусами кривизны в пределах 400-550, 250-350 и 450-550 мм соответственно, верхнее ребро жесткости образовано четырьмя сопряженными выпуклой, вогнутой, вогнутой и выпуклой цилиндрическими поверхностями с радиусами кривизны в пределах 400-550, 900-1100, 350-450 и 100-140 мм соответственно, а нижняя грань в области режущей части имеет форму вогнутой цилиндрической поверхности с радиусом кривизны в диапазоне 700-900 мм, а далее до хвостовика образована двумя сопряженным вогнутой и выпуклой цилиндрическими поверхностями с радиусами кривизны в пределах 200-300 и 450-550 мм соответственно, нижнее ребро образовано двумя сопряженными вогнутой и выпуклой цилиндрическими поверхностями с радиусами кривизны в пределах 700-900 и 900-1100 мм соответственно.

Кроме того, на боковых поверхностях зуба выполнены козырьки в виде уголков, обращенных ребром в сторону режущей части, причем размер козырька вдоль поперечной оси зуба выбирается в пределах половины расстояния между соседними зубьями ковша экскаватора.

На фиг. 1 изображен предлагаемый зуб, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху, на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1.

Зуб включает в себя хвостовик 1 с отверстиями 2 для крепления хвостовика 1 к ковшу экскаватора (не показан), рабочую часть, состоящую из режущей части 3, верхней 4 и нижней 5 граней. На рабочих гранях выполнены соответственно верхнее 6 и нижнее 7 ребра жесткости, а на боковых поверхностях зуб содержит козырьки 8.

Зуб ковша экскаватора работает следующим образом.

Внедряют режущую часть зуба в породу. При этом разрушаемая порода перемещается вдоль верхней 4 и нижней 5 граней зуба, попадая после этого в ковш экскаватора. В процессе многократного перемещения породы вдоль граней 4 и 5 зуба происходит их постепенный абразивный износ. За счет наличия ребер жесткости 6 и 7 и выбора величины смещения d режущей части 3 относительно продольной оси зуба в пределах, определяемых соотношением d/L = 0,05-0,09, где L - длина зуба, а также при выборе формы граней 4 и 5 зуба и его ребер 6 и 7 в пределах заданных соотношений износ происходит таким образом, что режущая часть зуба 3 остается острой, а сам зуб в целом и его режущая часть сохраняют свою первоначальную форму за счет равномерного стачивания зуба по всей поверхности. В результате значительно возрастает долговечность зуба с сохранением первоначальной эффективности копания. При этом козырьки 8 в зависимости от их размера полностью или частично перекрывают доступ породы к передней стенке ковша экскаватора (не показана), защищая тем самым ее от абразивного износа.

Форма зуба и его ребер подбиралась экспериментально в процессе заводских испытаний зуба на экскаваторе типа ЭКГ-8И.

Испытания проводились для зубьев с типовой базовой длиной L порядка 1200 мм и углом между верхней и нижней гранями порядка 27 - 35^o, выбираемым из соображений его соответствия углу трения для разрушаемой породы.

В ходе испытаний варьировались как величина смещения режущей части 3, так и кривизна граней 4 и 5 зуба и его ребер 6 и 7. В ходе испытаний контроль велся за состоянием остроты зуба, а также его общей формой. Наилучшие результаты по сохранению контролируемых параметров были достигнуты в пределах вышеприведенных соотношений размеров этих элементов.

Использование: в землеройной технике, а именно в ковшовых экскаваторах цикличного действия, и может быть использовано в горнодобывающей промышленности и строительстве для разрушения и выемки пород грунтов любой крепости. Сущность изобретения: для увеличения срока службы зубьев и передней стенки ковша экскаватора в зубе, включающем хвостовик, рабочую часть, состоящую из верхней и нижней криволинейных граней с режущей частью, режущая часть смещена вверх относительно продольной оси зуба на 0,05-0,09 по отношению к длине зуба. Верхняя и нижняя грани зуба снабжены продольными ребрами. Верхняя грань образована тремя сопряженными цилиндрическими поверхностями, соответственно выпуклой, вогнутой и выпуклой с радиусами кривизны в пределах 400-550, 250-350 и 450-550 мм соответственно. Верхнее ребро жесткости образовано четырьмя сопряженными выпуклой, вогнутой, вогнутой и выпуклой цилиндрическими поверхностями с радиусами кри визны в пределах 400-550, 900-1100, 350-450 и 100-140 мм соответственно. Нижняя грань в области режущей части имеет форму вогнутой цилиндрической поверхности с радиусом кривизны в диапазоне 700-900 мм, а далее до хвостовика образована двумя сопряженными вогнутой и выпуклой цилиндрическими поверхностями с радиусами кривизны в пределах 200-300 и 450-550 мм соответственно. Нижнее ребро образовано двумя сопряженными вогнутой и выпуклой цилиндрическими, поверхностями с радиусами кривизны в пределах 700-900 и 900-1100 мм соответственно. 1 з.п.ф.-лы, 3 ил.

1. Зуб ковша экскаватора, включающий хвостовик, рабочую часть, состоящую из верхней, нижней криволинейных граней с режущей частью, смещенной относительно продольной оси зуба, отличающийся тем, что режущая часть смещена вверх на 0,05 - 0,09 по отношению к длине зуба, верхняя и нижняя грани зуба снабжены продольными цилиндрическими поверхностями, соответственно выпуклой, вогнутой и выпуклой с радиусами кривизны 400 - 550, 250 - 350 и 450 - 550 мм соответственно, верхнее ребро жесткости образовано четырьмя сопряженными выпуклой, вогнутой, вогнутой и выпуклой цилиндрическими поверхностями с радиусами кривизны 400 - 550, 900 - 1100, 350 - 450 и 100 - 140 мм, а нижняя грань в области режущей части имеет форму выгнутой цилиндрической поверхности с радиусом кривизны 700 - 900 мм, а далее до хвостовика, образована двумя сопряженными вогнутой и выпуклой цилиндрическими поверхностями с радиусами кривизны 200 - 300 и 450 - 550 мм соответственно, нижнее ребро образовано двумя сопряженными вогнутой и выпуклой цилиндрическими поверхностями с радиусами кривизны 700 - 900 и 900 - 1100 мм соответственно. 2. Зуб ковша экскаватора по п.1, отличающийся тем, что на боковых поверхностях зуба выполнены козырьки в виде уголков, обращенных ребром в сторону режущей части, причем размер козырька вдоль поперечной оси зуба выбирается в пределах половины расстояния между соседними зубьями ковша экскаватора.