Зуб землеройной машины Советский патент 1989 года по МПК E02F9/28 

О1

о

;о со

(риг./

Изобретение относится к разработке и транспортированию грунта землеройными машинами и может быть использовано в ковшовых рабочих органах и рыхлителях.

Цель изобретения - снижение сопротивления грунта резанию за счет стабили- зации силовых и энергетических параметров процесса копания.

На фиг. 1 изображен зуб землеройной машины, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид в плане; на фиг. 3 - сечения А-А и Б-Б на фиг. 1.

Зуб состоит из рабочей головки I и при- мыкаюш.его к нему элемента 2 крепления. Передняя грань рабочей головки зуба 1 выполнена ломаной из двух равных элементов длиной R: нижнего элемента 3, составляю- ш.его с траекторией резания угол , и верхнего элемента 4, расположенного под углом к траектории резания 6i, который лежит в интервале 2jii; 6i n/2. Для снижения сопротивлений, при взаимодействии с раз- рушенным грунтом верхнего элемента 4, его поверхность может быть выполненной криволинейной с кривизной по радиусу R. Между элементами передней грани, верхним 4 и нижним 3, симметрично оси рабочей головки 1, веерообразно расположен секторный выступ 5 радиуса R, примыкающий вериш- ной к передней режуш.ей кромке. Секторный выступ 5 выполнен с углом при вершине Y 2ц. Задняя грань головки зуба составляет с траекторией резания угол а, который боль- ше или равен углу 6. На задней грани зуба расположен выступ 6 в виде начальной пло- шадки износа шириной а, пропорциональной толщине нижнего элемента передней грани головки зуба d, принимаемой из условия прочности.

Зуб работает следующим образом.

В результате движения рабочего органа землеройной машины зуб (фиг. 1) рабочей головкой 1 внедряется в грунт. Толщина срезаемой зубом стружки, как правило, значительно превышает высоту проекции головки зуба на плоскость, нормальную к траектории резания. Движение зуба в грунтовом массиве сопровождается периодическим образованием сколов грунта. Сколы происходят в результате пластического деформирования грунта нижним эле.ментом и передней грани зуба и последующего разрушения грунта, в основном за счет деформаций отрыва, сдвига и скола в верхней части элемента стружки. Секторный выступ 5 с опережением, вступающим в процессе резания относитель- но нижнего элемента 3, взаимодействуя с грунтом, пластически его деформирует, подготавливая очередной скол грунта. Одновременно секторный выступ 5 разрезает нижнюю часть массива и раздвигает его в стороны, чем нарушает сплошность массива, с которым должен взаимодействовать нижний элемент 3 передней грани. Благодаря тому, что угол при вершине образующей

0

, 0 0 5

0 5

0

секторного выступа 5 меньше двух углов трения, касательная составляющая внедрения выступа в массив минимальна, а боковые распорные усилия, деформирующие грунт по бокам выступа, весьма значительны, однако вследствие симметрии зуба они рабочим органом не воспринимаются. Нижний элемент 3, взаимодействуя с грунтом с уже частично нарущенной сплошностью, воспринимает значительно меньшие нагрузки, чем он воспринимал бы в ненарушенном массиве. Одновременно секторный выступ 5, продолжая своей вершиной и поверхностью взаимодействовать с грунтом, воспринимает часть нагрузки, которая при отсутствии секторного выступа воспринималась бы нижним элементом 3, тем самым значительно разгружает зоны в углах сопряжения передней режущей кромки с боковыми гранями. Эффект уменьшения нагрузки на нижний элемент 3 еше более усиливается благодаря небольшому углу резания б, который должен быть больше угла трения jx, для создания скалывающего усилия. Грунт, разрушенный нижним элементом 3 с секторным выступом 5, перемещается к верхнему элементу 4 и далее в КОВШ землеройной машины. Большой угол резания верхнего элемента 4, который может достигать величины л/2, уже не оказывает существенного влияния на сопротивления резанию, так как взаимодействует с уже разрушенным грунтом. Криволинейная поверхность верхнего элемента 4, выполненная радиусом R, еще в больщей степени способствует уменьшению сопротивлений в этой части передней грани зуба.

По мере износа (укорочения) нижнего элемента 3 зуба ширина площадки износа BiiiCTyna 6 благодаря тому, что угол резания б нижнего элемента 3 передней грани меньще заднего угла а, несколько уменьшается. К общей площади износа прибавляется некоторая площадь от износа нижней части секторного выступа 5. В результате по мере укорочения зуба суммарная площадь площадки износа практически остается неизменной.

Таким образом, сила резания для преодоления сопротивлений площадке Износа Б процессе всей эксплуатации зуба остается практически постоянной величиной и постоянного направления. Этим достигается стабилизация внешней нагрузки от сил резания в процессе эксплуатации.

Формула изобретения

Зуб землеройной машины, включаюший рабочую головку с передней и задней гранями, выемку на передней грани зуба, выполненную криволинейной, и выступ, расположенный симметрично оси рабочей головки, имеющий угол при вершине, отличающийся тем, что, с целью снижения сопротивления грунта резанию за счет стабилизации силовых и энергетических параметров процесса

копания, выступ на передней грани выполнен в виде сектора диска радиусом R и углом при вершине образующих диска , где ц,- угол трения грунта по металлу, расположенного веерообразно в выемке на передней грани, образованной двумя пересекающимися плоскостями одинаковой длины R, равной или больще допустимому укоро6

чению зуба при износе, и составляющий с касательной к траектории резания угол нижней плоскости , верхней - ;л/2, а задняя грань нижней части головки зуба составляет с траекторией резания угол (5-8°) и снабжена выступом в виде начальной площадки износа щириной, равной толщине нижней части головки зуба.

Изобретение касается разработки и транспортирования грунта землеройными машинами. Цель - снижение сопротивления грунта резанию за счет стабилизации силовых и энергетических параметров процесса копания. Для этого передняя грань резца выполнена ломанной из двух равных элементов длиной R-нижнего 3 и верхнего 4. Нижний элемент 3 составляет с траекторией резания угол δ≥μ. Верхний элемент 4 расположен под углом к траектории резания δ₁, равным -2 μ ≤ δ₁*98 φ/2. МЕжду элЕМЕНТАМи пЕРЕдНЕй гРАНи (ВЕРХНиМ 4 и НижНиМ 3) РАСпОлОжЕН ВЕЕРООбРАзНО СЕКТОРНый ВыСТуп 5 РАдиуСА R, примыкающий вершиной к передней режущей кромке. Выступ 5 выполнен с углом при вершине γ ≤ 2μ (μ-угол трения грунта по металлу). Задняя грань головки зуба составляет с траекторией резания угол α, равный или больший угла δ. На задней грани расположен выступ 6 в виде начальной площадки износа шириной A. Секторный выступ 5 взаимодействует с опережением с грунтом, пластически его деформирует, одновременно разрезает нижнюю часть массива и раздвигает его в стороны, чем нарушает сплошность массива. Кроме того, секторный выступ воспринимает часть нагрузки, которая при его отсутствии воспринималась бы нижним элементом 3. 3 ил.

А -А и 6-5

фиг.2

фие.З