Изнашиваемый элемент ковша землеройной машины Российский патент 2023 года по МПК E02F9/28 

Изобретение относится в целом к землеройному оборудованию, более конкретно к составляющей части изнашиваемого составного элемента ковша экскаватора, такому как коронка зуба ковша.

Известен зуб, содержащий верхнюю и нижнюю наружные поверхности и соответственно, расположенные позади передней режущей кромки и простирающиеся к заднему концу зуба. Удаляясь от кромки, верхняя и нижняя наружные поверхности расходятся под углом друг к другу. Верхняя наружная поверхность зуба выполнена с углублением специальной формы, расположенным позади поперечной кромки 56 (фиг. 1) с целью замедления затупления зуба 14 в результате его истирания (RU №2249655, МПК E02F 9/28, опубл. 14.07.1999).

Недостатком известного технического решения является недостаточная направленность земляного потока в ковш при контакте зуба с земляным массивом, что вызвано тем что, углубления передней части на верхней стороне не обеспечивают должную подачу и направление земли в ковш при копании.

Известен зубец, содержащий активную часть, расположенную спереди, содержащую на верхней поверхности выемки, и полую часть, ориентированную назад. Известным образом активная часть предусмотрена для соскабливания и удаления материалов, например грязи или гравия, в то время как задняя часть предусмотрена для установки зубца на опору. Более конкретно, часть задняя содержит внутреннюю полость, сконфигурированную для установки на носу опоры, а также выступы, которые ориентированы на заднюю часть и предусмотрены для приема в корпус (EP 2751349, МПК E02F 3/38, E02F 9/28, F16B 3/00, опубл. 10.02.2016).

Недостатком известного технического решения является недостаточная направленность земляного потока в ковш при контакте зубца с земляным массивом, что вызвано тем что, углубления передней части не обеспечивают должную подачу и направление земли в ковш при копании.

Наиболее близким техническим решением является быстроизнашивающаяся деталь, выполненная в виде корпуса, включающего наконечник, боковые ребра жесткости, углубления в передней части корпуса и пояс (RU №2606724, МПК E02F 9/28, опубл. 10.08.2011).

Недостатком наиболее близкого технического решения является недостаточная направленность земляного потока в ковш при контакте быстроизнашивающейся детали с земляным массивом, что вызвано тем что, углубления передней части не обеспечивают должную подачу и направление земли в ковш при копании.

Технической проблемой, решаемой заявляемым изобретением, является устранение недостатков аналогов.

Задачей заявляемого изобретения является создание изнашиваемого элемента ковша землеройной машины, обеспечивающего направленный поток зеленого массива в ковш, способного к более длительной эксплуатации, при разряжении земляного массива и разрушающем воздействии на изнашиваемый элемент земляной массой.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении направленности потока земляного массива, при снижении воздействия на изнашиваемый элемент земляной массой.

Указанный технический результат достигается тем, что изнашиваемый элемент ковша землеройной машины выполнен в виде корпуса, включающего наконечник, ребра жесткости, углубления, выполненные в верхней части корпуса, пояс, согласно изобретению пояс выполнен в задней части корпуса сужающимся к центральной оси корпуса, верхняя часть которого содержит дополнительные углубления, простирающиеся вплоть до окончания верхней стороны в задней части корпуса, ребра жесткости, расположенные с боковых сторон корпуса, выполнены длиной не менее 1/2 длины корпуса, при этом концевые части ребер жесткости направлены в сторону дополнительных углублений без образования общего углубления между ними.

В настоящей заявки под земляным массивом (потоком) понимается различная абразивная среда, с которой взаимодействует изнашиваемый элемент при эксплуатации ковша (при копании), например, земля, песок, глина, грязь, гравий и т.д., ровно как и понимается то, что землеройная машина при эксплуатации контактирует с указанными средами.

В частности, дополнительные углубления выполнены глубже верхних поверхностей верхней и боковых сторон.

В частности, дополнительные углубления выполнены на глубину не менее 10 мм, но не более 80 мм.

В частности, дополнительные углубления выполнены радиусными.

В частности, дополнительные углубления расположены с верхней стороны верхней части в задней части корпуса.

В частности, дополнительные углубления с одной стороны контактируют с боковой стороной корпуса, а с другой с верхней стороной корпуса.

В частности, стороны углублений смежные с боковой и верхней сторонами корпуса выполнены по радиусу R_в, находящемуся в диапазоне 60-120 мм.

В частности, нижняя сторона корпуса содержит дополнительные углубления.

В частности, пояс выполнен сужающимся к центральной оси корпуса.

В частности, сужение пояса выполнено по радиусу R_п, находящему в диапазоне 50-120 мм.

В частности, переход ребер жесткости в концевые части выполнен под углом β.

В частности, переход нижней стороны передней части корпуса к поясу выполнен под углом β.

В частности, угол β находится в диапазоне 130-170 градусов.

В частности, вершина угла β направлена в нижнюю сторону корпуса и выполнена скругленной.

В частности, переход ребер жесткости в концевые части расположен на одной линии с переходом нижней стороны передней части корпуса в пояс.

В частности, переход ребер жесткости в концевые части расположен в стороне от перехода нижней стороны в передней части корпуса в пояс.

В частности, углубления передней части корпуса образованы радиусным переходом между ребрами и верхней стороной корпуса.

В частности, наконечник и ребра жесткости радиально переходят в верхнюю сторону корпуса.

В частности, наконечник переходит в верхнюю сторону корпуса по радиусу R_н, находящемуся в диапазоне 10-50 мм.

В частности, ребра жесткости переходят в верхнюю сторону корпуса по радиусу R_н, находящемуся в диапазоне 10-50 мм.

В частности, ребра жесткости выполнены сужающимися по направлению от передней части корпуса к задней.

В частности, наконечник выполнен заостренным в передней части.

В частности, корпус содержит захват.

В частности, задняя часть корпуса содержит крепления.

В частности, крепления задней части корпуса расположены с верхней стороны корпуса.

В частности, крепления задней части корпуса расположены с нижней стороны корпуса.

В частности, крепления задней части корпуса расположены с боковой стороны корпуса.

В частности, крепления выполнены в виде выступов.

В частности, крепления выполнены Г-образной формы.

Предложенное изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг. 1 – изнашиваемый элемент, вид сбоку; на фиг. 2 – изнашиваемый элемент, вид сверху; на фиг. 3 – изнашиваемый элемент, вид снизу; на фиг. 4 – изнашиваемый элемент с углублениями, вид снизу; на фиг. 5 – изнашиваемый элемент, вид спереди.

На фигурах обозначено: 1– корпус; 2 – наконечник; 3 – передняя часть; 4 – ребра жесткости; 5 – боковые стороны; 6 – углубления; 7 – верхняя сторона; 8 – пояс; 9 задняя часть; 10 – углубления; 11 – нижняя сторона; 12 – углубления; 13 – захват; 14 – крепления.

Изнашиваемый элемент ковша землеройной машины, выполненный в виде корпуса 1, включающего наконечник 2, выполненного заостренным в передней части 3 корпуса 1, ребра жесткости 4, расположенные с боковых сторон 5 корпуса 1 углубления 6, выполненные в верхней стороне 7 передней части 3 корпуса 1 и пояс 8, выполненный в задней части 9 корпуса 1 сужающимся к центральной оси корпуса 1.

В верхней стороне 7 задней части 9 корпуса 1 выполнены дополнительные углубления 10, простирающиеся вплоть до окончания верхней стороны 7 в задней части 9 корпуса 1. Ребра жесткости 4 выполнены длиной не менее 1/2 длины корпуса 1, при этом концевые части ребер жесткости 1 направлены в сторону углублений 10, расположенных в верхней стороне 7 задней части 9 корпуса 1 без образования общего углубления между ними.

Наконечник 2 выполнен заостренным с одной стороны, а с другой он переходит в верхнюю сторону 7 корпуса 1 и в углубления 6, которые также переходят в верхнюю сторону 7 корпуса 1 и образованы плавным радиусным переходом ребра жесткости 4 в верхнюю сторону 7 корпуса 1. Наконечник 2 и ребра жесткости 4 переходят в верхнюю сторону 7 корпуса 1 по радиусу R_н, находящемуся в диапазоне 10-50 мм, так как данный радиусный переход позволяет снизить концентрации напряжений, возникающих на переходе наконечника 2 в ребро 4 и верхнюю сторону 7 корпуса 1. Радиусный переход является формообразующим для углубления 6 и определяющим его глубину с боковых сторон 5 корпуса 1 для первичного разряжения на корпусе и направления потока земляного массива при копании. Выполнение перехода менее 10 мм не обеспечит разряжение, а более 50 мм снизит надежность корпуса 1.

Ребра жесткости 4 выполнены длиной не менее 1/2 длины корпуса 1, при этом концевые части ребер жесткости 4 направлены в сторону углублений 10, расположенных в верхней стороне 7 задней части 9 корпуса 1 и простирающиеся вплоть до окончания верхней стороны 7 в задней части 9 корпуса 1. Необходимость решения заключается в направленности поднимаемого наконечником 2 земляного массива и его целенаправленной ориентации в ковш, при этом снижается концентрация напряжений на корпусе 1, так как массив проходит по заданной траектории и менее воздействует на обтекаемый корпус 1. Этим решением определена обтекаемость корпуса 1, так как при контакте с земляным массивом земля через наконечник 2 попадает в первую очередь на ребра жесткости 4.

Длина ребер менее 1/2 корпуса 1 не позволяет обеспечить ориентацию земляного массива, что определяется их малой длиной, в связи с этим длина ребер 4 является обязательной для повышения эффективности при копании и направления земли в ковш. При отказе от выполнения концевых частей ребер жесткости 4 направленными в сторону углублений 10, заявленное решение не позволит направить поток земли в верхнюю сторону корпуса, и цепочка ориентации потока прервется, также, как её прерывание вызовет отсутствие углублений 10 в верхней стороне 7 задней части 9 корпуса 1 или выполнение их длиной не до окончания верхней стороны 7 в задней части 9 корпуса 1, так как в этом случае будет отсутствовать конструктивно заложенный канал прохождения земли и целенаправленная его ориентация в ковш.

Под заложенным каналом прохождения земли понимается: ребра 4 - концевые части ребер 4 - углубления 10 в верхней стороне 7 задней части 9 корпуса 1 – ковш. Дополнительно этим решением обеспечена надежность корпуса 1 и повышение его срока службы, так земляной массив, проходящий по заложенному каналу, менее изнашивает корпус 1 и позволяет увеличить его срок службы.

При этом следует понимать, что канал назван условно по направлению прохождения земляного потока, при эксплуатации заявленного изобретения. На практике концевые части ребер жесткости 4 напрямую не соединены с углублениями 10, то есть ребра жесткости 4 не переходят в углубления 10 с образованием общего углубления (полости), это связано с выбором оптимальности между соотношением повышения эффективности при направлении потока и надежностью корпуса 1, так как при образовании ребром 4 и углублением 10 общего углубления (полости) площадь соприкосновения, проходящего земляного потока с корпусом будет большая и со временем будет изнашивать места контакта, что приведет к быстрому выходу из строя корпуса 1. В данном решении заявленный эффект достигается за счет направленности концевыми частями ребер 4 земляного потока, его «подбрасывания» и направления к углублениям 10, при этом даже в случае, если со временем поток начнет двигаться от ребра 4 к углублению 10 по поверхности расположенной между ними, то у корпуса в этом месте всё равно будет дополнительный запас по возможности истирания, в связи с чем обеспечена надежность корпуса, при эффективности направления земляного потока.

Ребра жесткости 4 могут быть выполнены сужающимися по направлению от передней части 3 корпуса 1 к задней 9 для дополнительного эффекта и направленности потока.

Дополнительные углубления 10 выполнены на глубину не менее 10 мм, так как глубина менее не позволит направить земляной поток из-за малой глубины, но не рекомендовано выполнять их более 80 мм, так как это снизит надежность корпуса 1 и может привести к его излому. Дополнительные углубления 10 контактируют с боковой стороной 5 корпуса 1, а с другой с верхней стороной 7 корпуса 1, при этом они выполнены с разницей по высоте (глубже), как по отношению к боковой 5, так и к верхней 7 сторонам корпуса 1, в противном случае, либо не будет канала для прохождения земляного массива, либо массив не будет направлен в необходимом направлении. Для повышения эффективности снижения концентраций напряжений на корпусе 1 и направленности земляного массива углубления 10 выполнены радиусными вглубь и в стороне, смежной с боковой 5 и в стороне, смежной с верхней 7. Стороны углублений 10 смежные с боковой 5 и верхней 7 сторонами корпуса 1 выполнены по радиусу R_в, находящемуся в диапазоне 60-120 мм. Выход за диапазоны не позволит обеспечить должное прохождение земляного потока при обеспеченности надежности корпуса 1.

Для повышения направленности земляного массива на нижней стороне 11 корпуса 1 также могут быть выполнены дополнительные углубления 12.

Дополнительно для повышения свойств изнашиваемого элемента в процессе копания пояс 8 выполнен сужающимся к центральной оси корпуса 1, причем сужение образовано сужением всех сторон 5, 7, 11 корпуса 1. Сужение пояса 8 выполнено по радиусу R_п, находящему в диапазоне 50-120 мм. Переход нижней стороны 11 передней части 3 корпуса 1 к поясу 8 и переход ребер жесткости 4 в их концевые части выполнен под углом β, находящимся в диапазоне 130-170 градусов. Вершина угла β направлена в нижнюю сторону 11 корпуса 11 и выполнена скругленной. Переход ребер жесткости 4 в концевые части может быть расположен на одной линии с переходом нижней стороны 11 передней части 3 корпуса 1 в пояс 8, а может располагаться в стороне от него. Указанные параметры с выбранными диапазонами носят рекомендательный характер, так как позволяют дополнительно усилить создание обтекаемого корпуса 1, обеспечивающего направление земляного потока, в случае верхней стороны 7 - в ковш, в случае боковых сторон - в ковш, а в частных случаях реализации могут направлять и из ковша, в случае нижней стороны 11 - из ковша, при этом во всех случаях обеспечивается направление массива в заданную сторону. Разряжение в ковш и от ковша обеспечивается обтекаемостью корпуса 1 и влияет на снижение его износа при контакте с массивом. Выход за заявленные диапазоны значений не позволит получить дополнительный эффект от решения.

Для удобства эксплуатации корпус 1 содержит захват 13 для возможности установки и транспортирования. Задняя часть 9 корпуса 1 содержит крепления 14. Крепления 14 находятся в задней части 9 корпуса 1 и могут быть расположены с верхней 7 и/или с нижней 11 и/или с боковых 5 сторон корпуса 1, крепления 14 могут быть выполнены в виде выступов или выполнены Г-образной формы, например, задняя часть 11 корпуса 1 может одновременно содержать крепления 14, выполненные в виде выступов, направленных в сторону задней части 9 корпуса 1, и крепления 14, выполненные Г-образной формы.

Следует понимать, что приведенное выше описание является только предпочтительным вариантом осуществления настоящей заявки, чтобы специалисты в данной области техники могли понять или реализовать настоящую заявку. Различные модификации этих вариантов осуществления будут легко очевидны специалистам в данной области техники, и общие принципы, определенные в настоящем описании, могут быть применены к другим вариантам осуществления, не отходя от сути или объема применения, включая, но не ограничиваясь различными отклонениями от размеров и форм. Таким образом, настоящая заявка не предназначена для ограничения вариантами осуществления, указанными в настоящем описании, но должна представлять максимально широкий объем, соответствующий принципам и новым признакам, раскрытым в настоящем документе.

Примером реализации может служить изнашиваемый элемент ковша землеройной машины, выполненный в виде корпуса 1, включающего заостренный наконечник 2, ребра жесткости 4, углубления 6 в верхней стороне передней части 3 корпуса 1 и пояс 8 в задней части 9 корпуса 1. Наконечник 2 и ребра жесткости 4 радиально переходят в верхнюю сторону 7 корпуса 1 по радиусу R_н=40 мм. Углубления 6 образованы радиусным переходом между ребрами 4 и верхней стороной 7 корпуса. В верхней стороне 7 задней части 9 корпуса 1 выполнены дополнительные углубления 10, простирающиеся вплоть до окончания верхней стороны 7 в задней части 9 корпуса 1. Углубления 10 выполнены радиусными, так что стороны углублений смежные с боковой 5 и верхней 7 сторонами корпуса 1 выполнены по переходному радиусу R_в, находящемуся в диапазоне 60-90 мм, причем углубления 10 углубляются относительно боковой 5 и верхней 7 сторон корпуса на 10 мм. Ребра жесткости 4 выполнены длиной, равной 1/2 длины корпуса 1, при этом концевые части ребер жесткости 4 направлены в сторону углублений 10, а сами ребра жесткости 4 выполнены сужающимися по направлению от передней части 3 корпуса 1 к задней 9, причем ребра жесткости 4 переходят в углубления 10 без образования общего углубления (полости) между ними. Пояс 8 выполнен сужающимся к центральной оси корпуса 1, причем сужение выполнено по радиусу R_п, составляющему 55 мм с боковых сторон 5, 70 мм с верхней стороны 7 и 120 мм с нижней стороны 11. Переход ребер жесткости 4 в концевые части и переход нижней стороны 11 передней части 3 корпуса 1 к поясу 8 выполнены в стороне друг от друга под углом β=165 градусов, вершина которого направлена в нижнюю сторону 11 корпуса 1 и выполнена скругленной. На верхней стороне 7 корпуса 1 выполнена ручка 13, а задняя часть 9 корпуса 1 содержит крепления 14, примыкающие к верхней 7 и нижней 11 сторонам, выполнены в виде выступов, а к боковым сторонам 5 Г-образной формы.

Второй вариант осуществления в целом повторяет предыдущий за исключением следующих моментов. Наконечник 2 и ребра жесткости 4 переходят в верхнюю сторону 7 корпуса по радиусу R_н=15 мм. Углубления 10 выполнены радиусными, так что стороны углублений смежные с боковой 5 и верхней 7 сторонами корпуса 1 выполнены по переходному радиусу R_в, находящемуся в диапазоне 90-120 мм, причем углубления 10 углубляются относительно боковой 5 и верхней 7 сторон корпуса на 20 мм. Ребра жесткости 4 выполнены длиной, равной 3/4 длины корпуса 1. Пояс выполнен сужающимся к центральной оси корпуса, причем сужение выполнено по радиусу R_п, составляющему 70 мм с боковых сторон 5, 98 мм с верхней стороны 7 и 90 мм с нижней стороны 11. Переход ребер жесткости 4 в концевые части и переход нижней стороны 11 передней части 3 корпуса 1 к поясу 8 расположены на одной линии и выполнены под углом β=150 градусов.

Третий вариант осуществления в целом повторяет первый за исключением следующих моментов. Наконечник 2 и ребра жесткости 4 переходят в верхнюю сторону 7 корпуса по радиусу R_н=25 мм. Углубления 10 выполнены радиусными, так что стороны углублений смежные с боковой 5 и верхней 7 сторонами корпуса 1 выполнены по постоянному радиусу R_в=90 мм, причем углубления 10 углубляются относительно боковой 5 и верхней 7 сторон корпуса на 70 мм. Ребра жесткости 4 выполнены длиной равной 3/5 длины корпуса 1. Пояс 8 выполнен сужающимся к центральной оси корпуса, причем сужение выполнено по радиусу R_п, составляющему 90 мм с боковых сторон 5, 120 мм с верхней стороны 7 и 110 мм с нижней стороны 11. Переход ребер жесткости 4 в концевые части и переход нижней стороны 11 передней части 3 корпуса 1 к поясу 8 расположены на одной линии и выполнены на под углом β=135 градусов.

По сравнению с известными техническими решениями, предлагаемое, заявленными существенными признаками, позволяет добиться и обеспечить эффективное прохождение и ориентирование земляного массива в заданные зоны по заданным каналам, что обеспечивает повышение количества горной массы, попадающей в ковш, и тем одновременно снизить концентрации напряжений, возникающих в корпусе при воздействие на него абразивной земляной массой.

Изобретение относится в целом к землеройному оборудованию, более конкретно к составляющей части изнашиваемого составного элемента ковша экскаватора, такому как коронка зуба ковша. Технический результат - повышение направленности потока земляного массива, при снижении воздействия на изнашиваемый элемент земляной массой. Изнашиваемый элемент ковша землеройной машины выполнен в виде корпуса, включающего наконечник, ребра жесткости, углубления, выполненные в верхней части корпуса, пояс. При этом пояс выполнен в задней части корпуса сужающимся к центральной оси корпуса, верхняя часть которого содержит дополнительные углубления, простирающиеся вплоть до окончания верхней стороны в задней части корпуса. Ребра жесткости расположены с боковых сторон корпуса, выполнены длиной не менее 1/2 длины корпуса, при этом концевые части ребер жесткости направлены в сторону дополнительных углублений без образования общего углубления между ними. 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Изнашиваемый элемент ковша землеройной машины, выполненный в виде корпуса, включающего наконечник, ребра жесткости, углубления, выполненные в верхней части корпуса, пояс, отличающийся тем, что пояс выполнен в задней части корпуса сужающимся к центральной оси корпуса, верхняя часть которого содержит дополнительные углубления, простирающиеся вплоть до окончания верхней стороны в задней части корпуса, ребра жесткости, расположенные с боковых сторон корпуса, выполнены длиной не менее 1/2 длины корпуса, при этом концевые части ребер жесткости направлены в сторону дополнительных углублений без образования общего углубления между ними.

2. Изнашиваемый элемент по п. 1, отличающийся тем, что дополнительные углубления выполнены глубже поверхностей верхней и боковых сторон.

3. Изнашиваемый элемент по пп. 1, 2, отличающийся тем, что дополнительные углубления выполнены на глубину не менее 10 мм, но не более 80 мм.

4. Изнашиваемый элемент по пп. 1-3, отличающийся тем, что стороны углублений смежные с боковой и верхней сторонами корпуса выполнены по радиусу R_в, находящемуся в диапазоне 60-120 мм.

5. Изнашиваемый элемент по п. 1, отличающийся тем, что пояс сужается к центральной оси корпуса, при этом сужение выполнено по радиусу R_п, находящему в диапазоне 50-120 мм.

6. Изнашиваемый элемент по п. 1, отличающийся тем, что переход ребер жесткости в концевые части и переход нижней стороны передней части корпуса к поясу выполнен под углом β.

7. Изнашиваемый элемент по п. 6, отличающийся тем, что угол β находится в диапазоне 130-170 градусов.

8. Изнашиваемый элемент по п. 1, отличающийся тем, что наконечник выполнен заостренным.

9. Изнашиваемый элемент по пп. 1, 8, отличающийся тем, что наконечник и ребра жесткости радиально переходят в верхнюю сторону корпуса, по радиусу R_н, находящемуся в диапазоне 10-50 мм.

10. Изнашиваемый элемент по пп. 1, 9, отличающийся тем, что углубления передней части корпуса образованы радиусным переходом между ребрами и верхней стороной корпуса.

11. Изнашиваемый элемент по п. 1, отличающийся тем, что ребра жесткости выполнены сужающимися по направлению от передней части корпуса к задней.