РЕЖУЩИЙ НОЖ ДЛЯ ЛЕДОБУРА Российский патент 2011 года по МПК F25C5/02 B02C18/00 

Изобретение относится к области устройств, обеспечивающих образование скважин во льду, в частности к конструкциям режущих ножей.

Известен нож для шнекового ледобура, содержащий режущие кромки, выполненные в двух плоскостях, и два отверстия для крепления ножа к скошенным рабочим поверхностям головки ледобура. При этом режущий нож снабжен калибрующей кромкой, выполненной на дальнем от вертикальной оси головки ледобура крае наклонно наружу. См. патент на полезную модель №9054 от 17.04.1998 года. Крепление ножа к головке ледобура осуществляется при помощи двух винтов с потайной головкой, выполненной заподлицо с нижней поверхностью ножа.

К недостаткам известного ножа можно отнести наличие острого угла, образованного двумя плоскостями заточки ножа, который быстро скалывается и в дальнейшей работе ножей и ледобура в целом приводит к дополнительным усилиям, как при бурении лунок, так и при последующей переточке ножей. Наличие винтов с потайной головкой не позволяет прочно с достаточными усилиями прижать ножи к головке ледобура, что способствует ослаблению крепления ножа и ведет к нарушению работы ледобура.

Известно более совершенное устройство для бурения скважин во льду - прототип, содержащее укрепленные на штанге коловорот и разрезное кольцо с резцом (режущим ножом), при этом устройство снабжено двумя эквидистантными вертикальными пластинами на участке между резцом и штангой, пластины выполнены в виде прямоугольных треугольников, которые закреплены к штанге и кольцу вдоль их катетов. См. описание к авторскому свидетельству №1069746 от 06.05.1984 года «Устройство для бурения скважин во льду». Режущая кромка резца выполнена в виде нескольких зубьев, каждый из которых заточен в двух плоскостях. Резец крепится на одном из торцов разрезного кольца при помощи двух винтов.

К недостаткам режущего ножа (резца) в известной конструкции ледорезного устройства можно отнести высокую трудоемкость по заточке ножа, каждый зубец которого имеет две плоскости заточки. При этом наличие острых углов каждого зубца режущего ножа приводит к быстрому затуплению кромок в их вершине и периодическому перетачиванию. Постоянный контакт срезаемого льда с винтами, крепящими резец, приводит к нарушениям в работе ледобура.

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков в конструкции ножа ледорезного устройства - прототипа, в частности снижение трудоемкости заточки и перетачивания ножа, повышение его стойкости к затуплению и повышение надежности его крепления к головке ледобура.

Поставленная изобретением задача достигается тем, что режущий нож выполнен в виде цельной фигуры, образованной тремя пересекающимися друг с другом под тупыми углами плоскостями, образующими вершину, при этом на первой плоскости выполнены отверстия для крепления ножа к ледобуру, а на двух наклонно примыкающих плоскостях, параллельно первой плоскости, на заданном расстоянии выполнена заточка обеих плоскостей.

Тупой угол α между плоскостями выполнен равным от 140 до 170 градусов.

По линии пересечения плоскостей выполнено округление радиусом от 1 до 10 мм.

Режущая кромка ножа, образованная заточкой в пересечении наружных поверхностей двух наклонных к первой плоскостей, выполнена радиусом от 1 до 10 мм.

Расстояние между первой плоскостью и плоскостью заточки ножа выполнено равным толщине первой плоскости плюс 4-10 мм.

Угол β между линиями пересечения первой плоскости с двумя другими плоскостями выполнен равным 70…90 градусов.

Новизной предложенного технического решения является выполнение режущего ножа в виде цельной фигуры, образованной тремя пересекающимися друг с другом под тупыми углами плоскостями, образующими вершину, при этом на первой плоскости выполнены отверстия для крепления ножа к ледобуру, а на двух наклонно примыкающих плоскостях, параллельно первой плоскости, на заданном расстоянии выполнена заточка обеих плоскостей.

Так, выполнение ножа, образованного тремя плоскостями создает в нижней части ножа поднутрение, в котором могут, не мешая бурению льда и не касаясь льда, разместиться головки крепящих нож болтов. Выполнение заточки двух примыкающих к первой плоскостей параллельно первой плоскости позволяет затачивать одновременно две режущие кромки ножа.

Признаки выполнения углов между плоскостями, выполненными равными от 140 до 170 градусов, выполнение по линии пересечения плоскостей округлений и заточки радиусом от 1 до 10 мм, а также выполнение плоскости заточки на расстоянии от первой плоскостью равным толщине первой плоскости плюс 4-10 мм и выполнение угла между продольной стороной первой плоскости и линией пересечения двух других плоскостей, равного 70…90 градусов - являются признаками дополнительными, раскрывающими конкретное исполнение основных признаков и направлены на достижение поставленной изобретением задачи.

На фиг.1 представлен вид режущего ножа в изометрии: а) вид сверху, б) вид снизу.

На фиг.2 показаны сечения пересекающихся плоскостей ножа: а) пересечение первой плоскости с отверстиями и примыкающей к ней по поперечной боковой стороне плоскости, б) пересечение первой плоскости с отверстиями и примыкающей к ней по продольной боковой стороне плоскости, в) пересечение двух плоскостей, примыкающих к первой.

На фиг.3 показан нож, вид сверху.

Предлагаемый в качестве изобретения режущий нож состоит из первой плоскости 1 с выполненными на ней отверстиями 2. К боковой продольной стороне плоскости 1 под углом 140-170 градусов примыкает вторая плоскость 3. Третья плоскость 4 примыкает к первой под углом 140-170 градусов и образует со второй плоскостью 3 угол γ, равный 120-170 градусов.

Плоскость заточки 5, параллельная первой плоскости, образует с наружными поверхностями плоскостей 3 и 4 режущую кромку 6. В месте пересечения плоскостей 3 и 4 режущая кромка 6 выполнена с закруглением радиусом от 1 до 10 мм.

Предлагаемый режущий нож для ледобура изготавливают следующим образом. После вырубки заготовки ножа по контуру осуществляют штамповку ножа с последующей вырубкой двух отверстий. При этом образовалась заготовка ножа с поднутрением. Затем, закрепляя заготовку по плоскости 1, осуществляют параллельно плоскости 1 шлифовку боковых поверхностей 3 и 4 ножа, тем самым создается плоскость заточки 5 с режущей кромкой 6. При этом в месте пересечения поверхностей 3 и 4 на плоскости заточки образуется радиусная режущая кромка 6. Шлифовка боковых плоскостей обеспечивает одновременную заточку режущих кромок ножа по обеим наклонным к первой поверхностям.

Выполнение угла между плоскостями 1 и 3, а также между плоскостями 1 и 4 140…170 градусов создает жесткую конструкцию ножа и оптимальный угол заточки режущей кромки. При угле между плоскостями менее 140 градусов повышается износ режущей кромки и снижается стойкость ножа к истиранию и сколам. Угол между плоскостями больше 170 градусов приводит к неоправданному увеличению размеров ножа и снижению эффективности его работы.

Наличие по линии пересечения плоскостей и на плоскости заточки скругления радиусом от 1 до 10 мм повышает износ режущей кромки ножа и позволяет более длительное время производить бурение льда без промежуточных переточек ножа.

Выполнение расстояния между верхней поверхностью первой плоскостью и плоскостью заточки ножа, равного толщине первой плоскости плюс 4-10 мм, позволяет разместить в образовавшемся поднутрении ножа головки болтов крепления режущего ножа к головке ледобура. При этом во время работы головки болтов всегда находятся выше уровня плоскости заточки 5 с режущей кромкой 6.

Угол β между линиями пересечения первой плоскости с двумя другими плоскостями, см. фиг.3 вид сверху, выполненный равным 70…90 градусов, позволяет в зависимости от режима и условий работы ледобура использовать ножи с различными длинами округлений режущей кромки 6. Так, при необходимости более легкого срезания столба льда под режущими ножами этот угол выполняют больше 70 градусов. При угле более 90 градусов возрастает сопротивление срезанию льда.

Предлагаемый режущий нож работает следующим образом.

Нож болтами, например, М8 закрепляют на головке ледобура поднутрением вниз. При этом головки болтов не выступают ниже плоскости заточки 5 ножа. Во время вращения ледобура режущие кромки 6 ножа, врезаясь в лед, срезают заданную усилиями оператора толщину льда. Режущая кромка 6 с закруглением вследствие ее радиусного выполнения становится более стойкой к затуплению, поскольку ее острый край рассредоточен по сравнению с выполнением угла встречи плоскостей заточки прототипа.

В случае затупления режущих кромок ножа их заточка осуществляется шлифованием одной плоскости, при которой затачиваются одновременно обе режущие кромки ножа на обеих наклонных плоскостях и снижаются трудозатраты на заточку.

В настоящее время на предприятии изготовлена опытная партия предлагаемых в качестве изобретения ножей с различными расстояниями между верхней поверхностью плоскости 1 и плоскостью заточки, с различными углами наклона плоскостей ножа друг к другу и др. Ножи были испытаны при бурении льда различной толщины. Испытания показали хорошие результаты. Стойкость ножей возросла на 15-30 процентов, снизилась металлоемкость на 40%, крепящие нож болты не откручивались, нарушений в работе ледобура не было.

Принято решение об организации производства предлагаемых ножей.

Изобретение относится к области устройств, обеспечивающих образование лунок во льду, в частности к конструкциям режущих ножей. Режущий нож для ледобура включает корпус с отверстиями для крепления, плоскостями заточки и режущими кромками. Режущий нож выполнен в виде цельной фигуры, образованной тремя пересекающимися друг с другом под тупыми углами плоскостями, образующими с нижней стороны ножа поднутрение. На первой плоскости выполнены отверстия для крепления ножа к ледобуру. На двух наклонно примыкающих плоскостях содержится плоскость заточки с режущей кромкой, параллельная первой плоскости. Плоскость заточки выполняется на расстоянии, равном толщине первой плоскости плюс 4-10 мм. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Режущий нож для ледобура, включающий корпус с отверстиями для крепления, плоскостями заточки и режущими кромками, отличающийся тем, что режущий нож выполнен в виде цельной фигуры, образованной тремя пересекающимися друг с другом под тупыми углами плоскостями, образующими с нижней стороны ножа поднутрение, при этом на первой плоскости выполнены отверстия для крепления ножа к ледобуру, а на двух наклонно примыкающих плоскостях содержится плоскость заточки с режущей кромкой, параллельная первой плоскости, на расстоянии, равном толщине первой плоскости плюс 4-10 мм.

2. Режущий нож по п.1, отличающийся тем, что тупой угол между плоскостями выполнен равным 140-170°.

3. Режущий нож по п.1, отличающийся тем, что по линии пересечения плоскостей выполнено округление радиусом от 1 до 10 мм.

4. Режущий нож по п.1, отличающийся тем, что режущая кромка ножа, образованная заточкой в пересечении наружных поверхностей двух наклонных к первой плоскостей выполнена радиусом от 1 до 10 мм.

5. Режущий нож по п.1, отличающийся тем, что угол между линиями пересечения первой плоскости с двумя другими плоскостями выполнен равным 70-90°.