Зуб землеройной машины Советский патент 1992 года по МПК E02F9/28 

Изобретение относится к области раз- работки и транспортировки грунтов и может быть использовано для оснащения исполнительных органов землеройных машин, разрабатывающих мерзлые и прочные грунты.

Известны зубья землеройных машин, режущая часть которых упрочнена электродной наплавкой, нанесенной на различные грани.

Недостатками таких зубьев являются невысокая износостойкость и отсутствие самозатачивания при работе на различных грунтах.

Наиболее близким по достигаемому результату является инструмент рыхлителя для грунтов и горных пород, режущая часть которого изготовлена из мягкого и твердого материалов, причем слой из твердого материала, имеющий меньшую толщину, чем мягкий, присоединен плотно к передней поверхности рабочей стороны мягкого слоя.

Недостатками такого зуба является то, что различная твердость материалов режущей части не гарантирует во всех случаях его самозатачивания и тем самым сохранения высокой производительности землеройной машины до предельногсгизноса зуба, а меньшая толщина твердого слоя не гарантирует высокой износостойкости зуба, что приводит к снижению долговечности инструмента и пройзв одитёЖйоетй мГаШины.

Целью изобретения является повышение производительности землеройной машины путем сох р а нёния высокой работоспособности зуба до предельного износа и увеличения его долговечности, Ука- занна.я цель достигается тем, что у зуба, включающего хвостовик и режущую часть из корпуса и упрочняющего слоя на передней грани, упрочняющий слой выполнен из материала, износостойкость которого превышает износостойкость материала корпуса не менее чем в 1,3 - 1,4 раза, а толщина этого слоя составляет не менее 4 мм.

В процессе работы землеройных машин происходит изнашивание их зубьев в основном по задней и боковым граням, приводящее к образованию на этих гранях площадок износа, ориентация которых относительно плоскости резания, оцениваемая углом профиля р , зависит от свойств материала режущей части.

(Л

С

Х|

со ю ю ел

Ч)

Сл)

У зубьев, режущая часть которых упрочнена по передней грани, профиль износа носит сложный характер. В пределах упрочненного слоя угол профиля /За отличается от угла профиля площадки износа корпуса режущей части (фиг.2).

Исследованиями установлено, что сопротивление резанию гнута зависит от угла профиля ft площадки износа. Минимальные добавочные сопротивления резанию, вызванные износом зубьев, возникают при / О (фиг.З).

Угол профиля площадки износа корпуса Дс зависит от соотношения износостойко- стей материалов упрочняющего по передней грани слоя Ја и корпуса Јк. Как показали исследования, при Ја/Јк 1,3-1,4 угол профиля площадки износа корпуса Дс 0,фиг.4. Угол профиля площадки износа упрочненного слоя зависит от свойств материала этого слоя и разрабатываемого грунта.

Образование профиля на площадке износа корпуса с углом 0 объясняется разницей в износостойкостях материалов упрочняющего слоя и корпуса зуба, поскольку интенсивности их изнашивания при одновременном контакте с разрушаемым грунтом равны между собой.

Между износостойкостью и твердостью зуба не при всех условиях работы имеется однозначная связь. Увеличение твердости может привести не только к повышению износостойкости, но и к ее снижению за счет микровыкрашивания материала режущей части при изнашивании зубьев в условиях динамических нагрузок, например, при разработке мерзлых грунтов с каменистыми включениями. Поэтому создание режущих элементов землеройных машин, у которых передняя грань состоит из материала более высокой твердости, чем корпус , не во всех условиях работы приводит к само затачива- нию, позволяющему сохранять высокую работоспособность зуба до предельного износа.

Износостойкость зубьев землеройных машин может быть повышена не только увеличением твердости материала упрочняющего слоя, но и, например, применением материалов с более высокими показателями пределов прочности на растяжение, сжатие и других характеристик.

Поэтому можно утверждать, что повышение производительности землеройных машин путем сохранения высокой работоспособности зубьев до предельного износа за счет самозатачивания достигается упрочнением передней грани режущей части материалом, износостойкость которого превышает износостойкость материала корпуса не менее чем в 1,3 - 1,4 раза. При этом не имеет значения каким путем повышена износостойкость: увеличением твердости или другими методами.

Интенсивность изнашивания зуба, а следовательно, его долговечность и производительность землеройной машины зависят от толщины упрочняющего слоя. Экспериментально выяснено, что интенсивность изнашивания I стабилизируется после достижения износа по задней грани Дс (фиг.2), зависящего от свойств материала

зуба и разрабатываемого грунта, фиг.5. По результатам исследований, проведенных при резании различных видов мерзлых грунтов зубьями, упрочненными разными способами (термической обработкой, износостойкими наплавками, твердосплавными металлокерамическими пластинами) износ Дс не превышает 4 мм.

По указанной причине толщина армирующего слоя должна быть не меньше определенной фиксированной величины, а именно

-параметра Дс , что обеспечивает максимальную для данного материала долговечность зуба.

Рекомендация о толщине армирующего

слоя, заключается в том, что он должен быть тоньше более мягкой основы режущей части зуба, без указания конкретного значения его толщины не гарантирует, как указано выше, максимальной долговечности зуба.

Повышение долговечности зубьев снижает время простоев землеройных машин, связанное с заменой инструмента, и увеличивает тем самым эксплуатационную производительность замлеройной техники.

Таким образом, оба отличительных при- знака заявляемого решения позволяют достичь поставленной цели - повышения производительности землеройной машина за счет сохранения высокой работоспособности зубьев до предельного износа и увеличения их долговечности.

На фиг.1 показан предлагаемый зуб в остром состоянии, а также характер износа его режущей части при соотношении износостойкости материалов Ја упрочненного слоя и Јк корпуса более 1,3 - 1,4; на фиг.2

-характер износа зуба, упрочненного по передней грани при соотношении износо- стойкостей материалов упрочненного слоя и

корпуса зуба еа/Јк 1,3 - 1,4; на фиг.З - зависимость сопротивляемости резанию мерзлого грунта от угла профиля площадки износа; на фиг,4 - график изменения угла профиля $с площади износа корпуса режущей части от соотношения износостойко- стей материалов ЕЗ упрочняющего слоя и Ек корпуса: на фиг.5 - зависимость интенсивности изнашивания зуба от износа по задней грани.

Предлэгаемый Зуб состоит из хвостовика 1 и режущей части, содержащей корпус 2, на передней грани 3 которого имеется упрочняющий слой 4.1/ -;:осостойкость материала упрочняющего слоя 4 превосходит износостойкость материала корпуса 2 режущей части не менее чем в 1.3 - 1,4 раза, а толщина упрочняющего слоя 4 не менее 4 мм.

В процессе разработки грунта происхо- дит абразивное изнашивание режущей части зуба, в результате чего на его рабочих поверхностях появляются площадки износа, ориентированные под углом ft к плоскости резания. Наличие указанных площадок приводит к возрастанию сопротивлений резанию, величины которых заёи- сит от угла профиля /. При соотношении износостойкостей упрочненного слоя 4 и корпуса 2 режущей части не менее 1,3 - 1,4 угол профиля площадки износа на корпусе 4 близок к нулю, т.е. практически происходит самозатачивание зуба и сохраняется его высокая работоспособность до предельного износа. При толщине упрочненного слоя 4 не менее 4 мм изнашивания зуба протекает с минимальной интенсивностью, что обеспечивает повышение его долговечности.

Таким образом, заявляемое техническое решение в сравнении с прототипом обладает преимуществами, заключающимися в обеспечении самозатачивания и максимальной долговечности зуба при любых условиях работы, что повышает производительность землеройной машины. Кроме того, увеличение долговечности зуба способствует сокращению расхода сравнительно дорогих армирующих материалов и тем самым уменьшает затраты на выполнение земляных работ.

Формула изобретения

1.Зуб землеройной машины, содержащий режущую часть и хвостовик и упрочняющий элемент, расположенный на передней грани режущей части, износостойкость которого отлична от износостойкости режущей части, отличающийся тем, что,с целью повышения производительности зуба за счет самозатачивания режущей части, упрочняющий элемент выполнен из материа1 ла, износостойкость которого не менее чем в 1,3 - 1,4 раза выше стойкости материала режущей части.

2.Зуб по п. 1,отличающийся тем, что толщина упрочняющего слоя составляет не менее 4 мм..

Использование: разработка и транспортировка грунтов и может быть использована для оснащения исполнительный органов землеройных машин для разработки мерзлых и прочных грунтов. Сущность: износостойкость упрочняющего элемента в 1,3 - 1,4 раза выше износостойкости режущей части. Толщина упрочняющего элемента не менее 4 мм. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

-.-.. . . :, .: ; V : j

плоскость резани

/11ЩЩЩ;

jVCvf ffe Фцг.2.

Уып профиля

Фиа.5

плоскость шпищ

У (2 Ја/Јк 1

Физ.4