КРЕПЛЕНИЕ ДЛЯ СМЕННОГО ИНСТРУМЕНТА Российский патент 2013 года по МПК E21C35/19 

Настоящее изобретение относится к креплению для сменного инструмента, а также закрепленным сменным инструментам и способам работы машин, таких как машины для землеройных работ или для открытых горных работ. Пример машин для открытых горных работ касается таких машин, обычно имеющих вращающиеся барабаны с выступающими сменными резцами, которые приводятся в действие для разрушения и транспортировки руды на месте добычи для собирания в грузовые машины.

Изобретение не ограничено использованием в конструкциях, применимых только к таким машинам для открытых горных работ, но применение относительно этих машин будет дано в качестве примера.

Обычно машина для открытых горных работ имеет вращаемый барабан, имеющий держатели для резцов, приваренные к периферии барабана в разнесенных местах, и каждый выполненный с возможностью размещения сменного резца. Резец обычно имеет луковицеобразную головку с наплавкой твердого сплава и цилиндрический крепежный вал, который предназначен для установки с посадкой скольжения в размещающее отверстие в держателе для резца. Пружинный зажим окружает среднюю часть с уменьшенным диаметром вала и упруго удерживает резец в держателе. В одной конструкции резец выполнен с возможностью вращения при использовании, но вследствие попадания твердого материала и общего изнашивания такое вращение может прекращаться, тем самым вызывая ускоренное изнашивание резца, а также держателя.

Поскольку резец обычно установлен с помощью подходящей киянки, он выполнен с возможностью снятия посредством давления на заднюю торцевую поверхность вала, прикладываемого с помощью домкрата. Вследствие изнашивания снятие может быть проблематичным.

Так как такие машины для открытых горных работ представляют собой очень высокие капитальные затраты, время простоя машины для технического обслуживания изношенных частей является ключевым экономическим фактором. Было установлено, что обычно будет необходимой регулярная замена держателей инструмента и обычно держатели инструмента приварены к барабану и имеют наклонные отверстия относительно радиального направления барабана для крепления вала резца. Время простоя, требующееся для срезания изношенных держателей инструмента и приваривания сменных держателей, является существенным и требует значительного опыта и соответствующего оборудования на месте.

Настоящее изобретение направлено на обеспечение системы, которая имеет своей задачей уменьшение времени простоя для замены изношенных частей и может быть выполнено в различных вариантах осуществления, предлагающих различные преимущества. Хотя один вариант осуществления подходит для машин для открытых горных работ, как описаны выше, другие варианты осуществления могут подходить для других машин и других конструкций резца или инструмента.

В одном аспекте изобретение заключается в креплении для сменного инструмента на машине для землеройных работ, при этом крепление имеет держатель инструмента, имеющий отверстие, проходящее в корпусной части держателя инструмента, для размещения выступающей крепежной части инструмента, при этом держатель инструмента имеет взаимосцепляемую конструкцию для механического сцепления с основанием, имеющим сопрягаемую конструкцию, при этом основание выполнено с возможностью прикрепления к машине, при этом крепление дополнительно имеет удерживающее средство для взаимодействия с держателем и инструментом, когда установлен для удерживания держателя на основании.

В некоторых вариантах осуществления инструмент выполнен с возможностью вращения вокруг оси выступающей крепежной части, и отверстие имеет круглое поперечное сечение и является таким, что инструмент может нормально вращаться.

В некоторых вариантах осуществления удерживающее приспособление выполнено с возможностью взаимосцепления с основанием дополнительно к держателю и инструменту.

Изобретение также может быть определено как заключающееся в держателе инструмента с его удерживающим приспособлением и основанием и может дополнительно распространяться на комбинацию элементов, когда инструмент установлен. Таким образом, в другом аспекте, изобретение заключается в креплении для инструмента для использования в машине для землеройных работ, при этом крепление для инструмента содержит инструмент, держатель инструмента, удерживающее приспособление и основание, при этом основание выполнено с возможностью закрепления на машине для землеройных работ, выполненной с возможностью вращения вокруг ее оси, при этом инструмент имеет ось, по существу, параллельную оси машины, при этом держатель инструмента имеет отверстие в нем для размещения выступающей части вала инструмента для закрепления инструмента, и держатель инструмента имеет профилированную корпусную часть, выполненную с возможностью взаимосцепления с соответствующим образом профилированной корпусной частью основания, посредством чего держатель инструмента является перемещаемым в осевом направлении, но ограничен от перемещения поперечно к осевому направлению посредством удерживающего приспособления, когда установлено, при этом держатель инструмента имеет часть для размещения удерживающего приспособления, при этом удерживающее приспособление имеет углубление для размещения в нем концевой части выступа от инструмента, посредством чего инструмент устанавливается с возможностью вращения вокруг оси, но нормально с возможностью удерживания в сцеплении в отверстии и углублении, при этом удерживающее приспособление дополнительно имеет взаимосцепляемую конструкцию для сцепления с сопрягаемой взаимосцепляемой конструкцией основания и держателя инструмента, таким образом, держатель инструмента ограничен от осевого перемещения после установки удерживающего приспособления, при этом удерживающее приспособление, держатель инструмента и основание взаимодействуют для задания углубления, заданного между направленной в осевом направлении торцевой стенкой основания, посредством чего оказывающий давление элемент может быть вставлен в углубление между торцевой стенкой и концом выступающего вала инструмента таким образом, что при приведении в действие оказывающего давление элемента инструмент смещается в осевом направлении из сцепления с удерживающим приспособлением и держателем инструмента, посредством чего инструмент может быть заменен после периода службы, когда он изнашивается, и тем самым, когда необходимо, обеспечивая возможность снятия удерживающего приспособления и держателя инструмента и их замены, если требуется.

Условно изношенный инструмент может быть в виде луковицеобразной головки с наплавкой твердого сплава и крепежного вала с круглым поперечным сечением, выполненного с возможностью плотной посадки в соответствующее отверстие, проходящее через держатель с фрикционным расположением для обеспечения возможности вращения вала относительно держателя, но удерживания в держателе съемным образом посредством прикладывания осевого усилия к валу с помощью подходящего инструмента.

В другом аспекте, в широком смысле, изобретение направлено на способ работы машины для землеройных работ, содержащий закрепление основания, как описанное в первом аспекте изобретения выше, относительно элемента машины, который перемещается при использовании, закрепление держателя инструмента на основании посредством взаимосцепления сопрягаемых частей и использование удерживающего приспособления и инструмента для взаимодействия с держателем для закрепления держателя на основании и тем самым закрепления инструмента для функционального использования, и периодическую замену каждого инструмента и, когда требуется, соответствующего держателя и, если требуется, связанного удерживающего приспособления.

Важный вариант осуществления изобретения может быть определен как заключающийся в креплении для сменного инструмента на машине для землеройных работ, при этом крепление имеет основание, подлежащее прикреплению к машине и имеющее профиль для взаимного расположения с держателем инструмента, имеющим отверстие для размещения выступающей крепежной части инструмента, и проходящее вдоль оси крепежной части и от головки для землеройных работ; при этом основание имеет элементы для сцепления для взаимосцепления посредством относительного перемещения в направлении вдоль оси с держателем инструмента, который выполнен для размещения удерживающего приспособления, вставленного в поперечном направлении относительно оси, при этом основание имеет средства для взаимосцепления для взаимодействия с соответствующими элементами удерживающего приспособления для предотвращения относительного перемещения в осевом направлении.

Держатель может быть выполнен для установки на основание посредством движения в направлении, параллельном относительно оси отверстия (в котором проходит выступ инструмента), и удерживающее приспособление может быть выполнено для установки в направлении, перпендикулярном относительно оси для выравнивания его углубления с отверстием держателя, в соответствии с чем, когда инструмент установлен, его выступ проходит через отверстие и углубление, и элементы для сцепления соответственно держателя и основания препятствуют боковому относительному смещению, поперечному относительно заданной оси, и взаимодействующие дополнительные элементы для сцепления удерживающего приспособления и основания предотвращают относительное перемещение параллельно оси.

Удерживающее приспособление и основание могут иметь профиль для обеспечения частично цилиндрической полости, имеющей торцевую стенку, удаленную от и противостоящей торцевой поверхности выступа инструмента, когда установлен, посредством чего домкрат может быть вставлен для обеспечения давления для снятия изношенного инструмента и для обеспечения возможности его замены.

Конструкция в предпочтительном варианте осуществления является такой, что как только инструмент снят, всего-навсего необходимы простые ручные инструменты для извлечения удерживающего приспособления из его установленного положения, тем самым обеспечивая простое снятие держателя.

Варианты осуществления изобретения обеспечивают простую и быструю замену изношенных элементов и, в частности, сменного держателя инструмента. Благодаря наличию элемента, отдельного от основания и удерживающегося простым удерживающим приспособлением, могут быть достигнуты различные преимущества. Например, разные металлы могут использоваться для разных элементов и, если требуется, например, держатель может иметь его отверстие, заданное втулкой из специально выбранного металла для целей сопротивления изнашиванию. Следует понимать, что эти факторы имеют большое значение, когда суровые атмосферные условия горных работ рассматриваются с изнашиванием, вызванным вибрацией, коррозией, ударом и попаданием мелких частиц.

Изобретение будет ниже поясняться со ссылкой на вариант осуществления, раскрытый на прилагаемых чертежах, на которых:

Фиг.1 представляет собой вид в перспективе спереди с разнесением деталей варианта осуществления;

Фиг.2 представляет собой вид в перспективе сзади с разнесением деталей;

Фиг.3 представляет собой собранный вид варианта осуществления на Фиг.1 и 2, представляющий собой вид в перспективе, в общем смысле, сзади;

Фиг.4 представляет собой собранный вид в перспективе спереди конструкции, показанной на Фиг. 3;

Фиг.5 представляет собой вид сбоку собранного варианта осуществления на Фиг. 3 и 4;

Фиг.6 представляет собой вид сзади Фигуры 5; и

Фиг.7 представляет собой осевой вид сбоку в разрезе варианта осуществления на Фиг. 3 и 6, когда собран.

Вариант осуществления на чертежах выполнен с возможностью установки на цилиндрический барабан машины для открытых горных работ, где руда, подлежащая разрушению, зацепляется посредством подходящих инструментов, имеющих поверхность с наваренным твердым сплавом, таких как инструменты в виде резца 10, показанного на чертежах. Показанный резец является известным в настоящей области техники и содержит головку 12, имеющую наплавку твердого сплава, основание 14 и крепежный вал 16 с круглым поперечным сечением и содержащий цилиндрические переднюю и заднюю части 18 и 20 вала с промежуточной частью 22 вала с уменьшенным диаметром, размещающей стопорное разрезное кольцо 24 из пружинной стали. Вал 16 установлен с помощью посадки скольжения в цилиндрическом отверстии 26 держателя инструмента таким образом, что вал является вращаемым в отверстии 26, кроме того, пружинный зажим 24 удерживает с помощью трения резец 10 от выпадения из отверстия.

Держатель 28 инструмента выполнен с возможностью установки на основание 30 и закрепления на месте посредством удерживающего приспособления 32 в комбинации с валом 16 резца. Основание 30 имеет цилиндрически изогнутую нижнюю поверхность 34 для сцепления с поверхностью вращающегося барабана горной машины для земляных работ и оно выполнено с возможностью приваривания к нему. Основание 30 в настоящем варианте осуществления в общем смысле не подвержено значительному изнашиванию и, следовательно, должно иметь большой эксплуатационный срок службы. Основание 30 имеет переднюю и заднюю стенки 36 и 38 и основную полость 40 для размещения держателя 28 инструмента в заднем конце с полуцилиндрической задней полостью 42, имеющей поперечную заднюю стенку 44 для размещения домкрата для выталкивания резца, который работает между стенкой 44 и противостоящей задней поверхностью 20А задней части 20 вала резца 10.

На Фиг. 7 показана более понятно нижняя часть полости 40, которая размещает, в общем смысле, Т-образную часть 46 основания держателя 28 инструмента. Часть 46 основания содержит промежуточную часть 46А с уменьшенной толщиной и изогнутую Т-образную головку 46В. Как хорошо показано на Фиг.1, держатель инструмента имеет верхнее седлообразное удлинение 47 с направленным назад удлинением, обеспечивающим на каждой стороне имеющее уступ углубление 52 для размещения соответствующих ножек 53 для сцепления удерживающего приспособления 32, которое имеет внутренние поверхности 55 с контуром, для соответствия цилиндрическому профилю седлообразной части 47.

Удерживающее приспособление 32 имеет отверстие 54 с круглым поперечным сечением, в котором часть 20 вала установлена с помощью посадки скольжения, но может вращаться с пружинным зажимом 24, также удерживающим часть вала в удерживающем приспособлении, как показано на Фиг.7.

Когда основание 30 приварено к барабану машины, резец 10 может быть легко вставлен посредством, прежде всего, смещения держателя 28 инструмента в осевом направлении относительно его отверстия 26 таким образом, что седло 47 и часть 46 основания надежно сцепляются в сопрягаемую конструкцию основания, посредством этого предотвращая перемещение держателя 28 перпендикулярно относительно оси.

Когда удерживающее приспособление 32 установлено, ножки 53 сцепляются с соответствующими пазами 58 в боковых стенках основания 30, и дугообразный передний элемент 50 для сцепления удерживающего приспособления 32 сцепляется с соответствующими боковыми пазами 48 в держателе 28 инструмента. Таким образом, существует ограничение для осевого перемещения частей относительно друг друга. В итоге, взаимосцепление достигается посредством вставки вала 16 резца 10 через отверстие 26 в держателе 28 и через отверстие 54 в удерживающем приспособлении 32. Таким образом, элементы удерживаются относительно друг друга.

Однако демонтаж и замена изношенных частей (обычно резец 10 и держатель 28) могут быть легко выполнены посредством вставки винтового домкрата между торцевой поверхностью 20А вала 16 и поперечной задней стенкой 44 в основании. Приведение в действие винтового домкрата давит на резец в осевом направлении и наружу.

Очевидно, что разные материалы могут без труда использоваться для разных элементов. Необходимо, чтобы основание 30 было из марки стали, пригодной для сварки, но другие марки могут использоваться для других элементов. Например, белый чугун может использоваться для держателя 28 инструмента, таким образом, он может иметь большой срок службы и устойчивость к изнашиванию.

Группа изобретений относится к креплению сменного инструмента в машинах для землеройных работ, обеспечивает уменьшение времени простоя для замены изношенных частей. Крепление имеет держатель инструмента, имеющий отверстие, проходящее в корпусной части держателя инструмента, для размещения выступающей крепежной части инструмента, при этом держатель инструмента имеет взаимосцепляемую конструкцию для механического сцепления с основанием, имеющим сопрягаемую конструкцию, при этом основание выполнено с возможностью прикрепления к машине, при этом крепление дополнительно имеет удерживающее приспособление, содержащее взаимозацепляемую конструкцию для взаимодействия с держателем и основанием, когда находится в установленном положении для удерживания держателя на основании, при этом удерживающее приспособление дополнительно содержит углубление для размещения в нем крепежной части инструмента, и инструмент имеет возможность закрепляться таким образом, чтобы удерживаться в сцеплении с отверстием и углублением, и когда закреплен таким образом, инструмент препятствует снятию удерживающего приспособления из его установленного положения. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Крепление для инструмента для использования в машине для землеройных работ, содержащее инструмент, держатель инструмента, удерживающее приспособление и основание, при этом основание выполнено с возможностью закрепления на машине для землеройных работ, выполненной с возможностью вращения вокруг ее оси, причем инструмент имеет ось, по существу, перпендикулярную относительно оси машины, при этом держатель инструмента имеет отверстие в нем для размещения выступающей части вала инструмента для закрепления инструмента, и держатель инструмента имеет профилированную корпусную часть, выполненную с возможностью взаимосцепления с соответствующим образом профилированной корпусной частью основания, посредством чего держатель инструмента является перемещаемым в направлении оси инструмента, но ограничен от перемещения поперечно к осевому направлению основания, когда установлен, при этом держатель инструмента имеет часть для размещения удерживающего приспособления, при этом удерживающее приспособление имеет углубление для размещения в нем концевой части выступа от инструмента, посредством чего инструмент устанавливается с возможностью вращения вокруг оси инструмента, но нормально с возможностью удерживания в сцеплении в отверстии и углублении, при этом удерживающее приспособление дополнительно имеет взаимосцепляемую конструкцию для сцепления с сопрягаемой взаимосцепляемой конструкцией основания и держателя инструмента, таким образом, держатель инструмента ограничен от осевого перемещения после установки удерживающего приспособления, при этом удерживающее приспособление, держатель инструмента и основание взаимодействуют для образования углубления, выполненного между направленной в осевом направлении торцевой стенкой основания и концом выступающего вала инструмента, посредством чего оказывающий давление элемент может быть вставлен в углубление между торцевой стенкой и концом выступающего вала инструмента таким образом, что при приведении в действие оказывающего давление элемента инструмент смещается в осевом направлении из сцепления с удерживающим приспособлением и держателем инструмента, посредством чего инструмент может быть заменен после периода службы, когда он изнашивается, и тем самым, когда необходимо, обеспечивая возможность снятия удерживающего приспособления и держателя инструмента и их замены, если требуется.

2. Крепление для инструмента по п.1, в котором инструмент имеет вал с промежуточной частью с уменьшенным диаметром, прикрепляющей, по существу, цилиндрический пружинный зажим, который вытянут в осевом направлении и упруго сцеплен с внутренней частью отверстия держателя инструмента и углублением в удерживающем приспособлении после вставки, но обеспечивает возможность вращения вала.

3. Крепление для инструмента по п.1, в котором держатель инструмента выполнен с отверстием с круглым поперечным сечением в головке держателя инструмента и проходящим через него для закрепления вала инструмента и седлообразной частью, проходящей в осевом направлении от головки для размещения удерживающего приспособления, при этом держатель инструмента имеет Т-образное основание с частью с уменьшенной толщиной, расположенной рядом с седлообразной частью, при этом Т-образная головка удалена от нее для того, чтобы быть сцепляемой с возможностью скольжения с соответствующим углублением в основании.

4. Крепление для инструмента по п.3, в котором держатель инструмента имеет углубление в, по меньшей мере, одной верхней краевой части седлообразной части, и удерживающее приспособление имеет соответствующий выступ для сцепления с углублением для предотвращения относительного осевого перемещения.

5. Крепление для инструмента по п.4, в котором основание имеет сцепляющую конструкцию, и удерживающее приспособление имеет соответствующую сцепляющую конструкцию для взаимосцепления для ограничения относительного осевого перемещения, при этом удерживающее приспособление имеет углубление для размещения концевой части вала инструмента, тем самым ограничивая удерживающее приспособление от относительного перемещения поперечно оси.

6. Крепление для сменного инструмента на машине для землеройных работ, содержащее держатель инструмента, имеющий отверстие, проходящее в корпусной части держателя инструмента, для размещения выступающей крепежной части инструмента, при этом держатель инструмента имеет взаимосцепляемую конструкцию для механического сцепления с основанием, имеющим сопрягаемую конструкцию, при этом основание выполнено с возможностью прикрепления к машине, и при этом крепление дополнительно имеет удерживающее приспособление, содержащее взаимосцепляемую конструкцию для взаимодействия с держателем и основанием, когда находится в установленном положении для удерживания держателя на основании, при этом удерживающее приспособление дополнительно содержит углубление для размещения в нем крепежной части инструмента, и инструмент имеет возможность закрепляться таким образом, чтобы удерживаться в сцеплении с отверстием и углублением, и когда закреплен таким образом, инструмент препятствует снятию удерживающего приспособления из его установленного положения.

7. Крепление по п.6, в котором отверстие имеет круглое поперечное сечение для размещения в осевом направлении соответствующим образом профилированной корпусной части инструмента для ее закрепления для вращения вокруг оси отверстия.

8. Крепление для инструмента для использования на машине для землеройных работ, содержащее инструмент, держатель инструмента, удерживающее приспособление и основание; при этом основание выполнено с возможностью закрепления на машине для землеройных работ; при этом инструмент имеет выступающую часть вала, при этом держатель инструмента имеет отверстие в нем для размещения части вала инструмента, профилированную корпусную часть, выполненную с возможностью взаимосцепления с соответствующим образом профилированной корпусной частью основания в установленном положении, и часть для размещения удерживающего приспособления, посредством чего держатель инструмента является перемещаемым в первом направлении, но ограничен от перемещения поперечно к первому направлению посредством основания, когда находится в установленном положении; при этом удерживающее приспособление имеет углубление для размещения в нем концевой части вала инструмента и взаимосцепляемую конструкцию для сцепления с сопрягаемой взаимосцепляемой конструкцией основания и держателя инструмента в установленном положении; причем, когда держатель инструмента и удерживающее приспособление находятся в своих установленных положениях, инструмент имеет возможность закрепляться таким образом, чтобы удерживаться в сцеплении с отверстием и углублением, и когда закреплен таким образом, инструмент препятствует снятию удерживающего приспособления из его установленного положения, при этом инструмент является смещаемым из сцепления с удерживающим приспособлением и держателем инструмента, обеспечивая возможность снятия удерживающего приспособления и держателя инструмента.

9. Крепление инструмента по п.8, в котором удерживающее приспособление, держатель инструмента и основание взаимодействуют для образования углубления, выполненного между направленной в осевом направлении торцевой стенкой основания и концом части вала инструмента, посредством чего оказывающий давление элемент может быть вставлен в углубление между торцевой стенкой и концом части вала инструмента таким образом, что при приведении в действие оказывающего давление элемента инструмент является смещаемым из сцепления с удерживающим приспособлением и держателем инструмента.

10. Крепление инструмента по п.8, в котором инструмент имеет ось, вокруг которой он является вращаемым, когда установлен в сцеплении с удерживающим приспособлением и держателем инструмента.

11. Крепление инструмента по п.10, в котором первое направление имеет место в направлении оси инструмента.

12. Крепление инструмента по п.8, в котором удерживающее приспособление выполнено с возможностью перемещения в и из его установленного положения посредством перемещения во втором направлении, поперечном к первому направлению.

13. Крепление инструмента по п.8, в котором взаимосцепляемая конструкция удерживающего приспособления и сопрягаемая взаимосцепляемая конструкция основания и держателя инструмента имеют форму взаиморасполагаемых выступов и углублений.

14. Крепление инструмента по п.8, в котором держатель инструмента включает в себя головку, через которую проходит отверстие, и седлообразную часть, проходящую от головки, для размещения удерживающего приспособления.

15. Крепление инструмента по п.14, в котором держатель инструмента имеет углубление в, по меньшей мере, одной верхней краевой части седлообразной части, которое образует, по меньшей мере, часть сопрягаемой взаимосцепляемой конструкции держателя инструмента, и удерживающее приспособление имеет соответствующий выступ для сцепления с углублением и который образует часть взаимосцепляемой конструкции удерживающего приспособления.

16. Крепление инструмента по п.15, в котором основание дополнительно содержит одно или более углублений в своей верхней краевой части, которая образует, по меньшей мере, часть сопрягаемой взаимосцепляемой конструкции основания, при этом удерживающее приспособление имеет, по меньшей мере, одну ножку, удаленную от выступа, для сцепления с одним или более углублениями в основании, и которая образует часть взаимосцепляемой конструкции удерживающего приспособления.

17. Крепление инструмента по п.8, в котором профилированная корпусная часть держателя инструмента представляет собой Т-образное основание с частью с уменьшенной толщиной, сцепляемой со скольжением с соответствующим углублением в основании.

18. Крепление инструмента по п.9, в котором углубление в удерживающем приспособлении имеет форму отверстия.

19. Крепление для прикрепления инструмента к основанию на машине для землеройных работ, содержащее: держатель инструмента, имеющий корпусную часть, включающую отверстие и первую взаимосцепляемую конструкцию для сцепления с основанием в установленном положении, при этом крепление выполнено с возможностью перемещения относительно основания из установленного положения в освобожденное положение, и удерживающее приспособление, имеющее углубление и вторую взаимосцепляемую секцию для сцепления как с держателем инструмента, так и с основанием в установленном положении, причем удерживающее приспособление препятствует перемещению держателя относительно основания из его установленного положения в его освобожденное положение, причем, когда держатель инструмента и удерживающее приспособление находятся в своих соответствующих установленных положениях, отверстие и углубление выровнены и расположены для образования размещающего прохода для размещения инструмента с тем, чтобы прикрепить инструмент к основанию, и причем, когда он прикреплен таким образом, удерживающее приспособление удерживается в своем установленном положении посредством инструмента.