УЗЕЛ ЗУБА ЗЕМЛЕРОЙНОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА С КОРОНКОЙ И АДАПТЕРОМ
DIGGING WORKING MEMBER WITH CROWN AND ADAPTER TOOTH ASSEMBLY

Настоящее изобретение относится в целом к землеройным машинам с землеройными рабочими органами, в частности, к узлам землеройных зубьев со сменными коронками и адаптерами, прикрепляемыми к передней или базовой кромке таких землеройных рабочих органов.
Известные землеройные машины используются для внедрения в грунт или породу и перемещения измельченного материала с одного места на другое на рабочем участке. Эти машины и оборудование, как правило, включают в себя кузов с двигателем и задними колесами, гусеницами или аналогичными компонентами, приводимыми двигателем, а также расположенной на определенной высоте кабиной оператора. Кроме того, такие машины и оборудование включают в себя шарнирно-сочлененные манипуляторы или другие рычажные системы, такие как Z-образный механизм навески ковша, для манипулирования одним или несколькими рабочими органами машины. Рычажные механизмы могут поднимать, опускать и поворачивать рабочие органы для их внедрения в грунт или другой обрабатываемый материал желаемым образом. При проведении землеройных работ в качестве рабочих органов машин или другого оборудования являются ковши со скошенной кромкой или пластиной на базовой кромке для перемещения или выемки грунта или другого рабочего материала.
Для упрощения процесса землеройных работ и увеличения срока службы рабочего органа на его базовой кромке располагают несколько узлов зубьев, которые прикрепляют к поверхности рабочего органа. Эти узлы зубьев выдаются вперед от базовой кромки и являются первой точкой контакта и проникновения в обрабатываемый материал, и служат для уменьшения степени износа базовой кромки. При такой конфигурации узлы зубьев подвержены износу и ломаются в результате повторяющегося взаимодействия с обрабатываемым материалом. В конечном счете, узлы зубьев должны быть заменены, но сам рабочий орган остается годным к эксплуатации на протяжении многих циклов замены узлов зубьев. В зависимости от различных способов применения и обрабатываемого материала для оборудования, также может быть желательно изменять тип или форму узлов зубьев, с тем, чтобы использовать рабочий орган наиболее эффективно.
Во многих исполнениях установку и замену узлов зубьев можно упростить, если использовать узлы зубьев, представляющие собой двухкомпонентные системы. Такая система может включать в себя адаптер, прикрепляемый к базовой кромке рабочего органа, землеройную коронку, прикрепляемую к адаптеру, и фиксирующее устройство, служащее для прикрепления коронки к адаптеру во время использования. Адаптер может привариваться, крепиться с помощью болтов или каким-либо иным способом к базовой кромке, а затем на адаптере можно устанавливать коронку и прикреплять ее с помощью фиксирующего устройства. Коронка воспринимает большую часть ударных и абразивных нагрузок, возникающих при взаимодействии с обрабатываемым материалом, и поэтому изнашивается быстрее и выходит из строя чаще, чем адаптер. Следовательно, на адаптере можно установить несколько коронок, которые износятся и будут заменены, прежде чем станет необходимо заменить сам адаптер. В конце концов, адаптер может износиться и потребовать замены, прежде чем износится базовая кромка рабочего органа.
Один из способов выполнения зуба ковша экскаватора раскрыт в патенте США №4,949,481 на имя Fellner. Данный зуб ковша экскаватора имеет вогнутую верхнюю поверхность и выпуклую нижнюю поверхность, которые пересекаются, образую переднюю режущую кромку. Боковые стенки, соединяющие две вышеуказанные поверхности, являются вогнутыми и имеют форму плужного отвала. В задней части зуба предусмотрен крепежный узел для установки зуба для земляных работ на ковше. Нижняя поверхность зуба постепенно расширяется в направлении от передней режущей кромки к задней части, в то время как его верхняя поверхность сначала сужается, а затем расширяется в направлении от передней режущей кромки к задней части. В задней части зуба расположена полость, в которую входит хвостовик; верхняя и нижняя стенки этой полости сходятся по мере ее углубления в тело зуба, в результате чего полость имеет треугольную или клиновидную форму поперечного сечения.
Способ исполнения зуба ковша погрузчика раскрыт в патенте США №5,018,283 на имя Fellner. Зуб ковша погрузчика имеет вогнутую верхнюю поверхность и нижнюю поверхность с плоской передней частью и выпуклой задней частью. Плоская передняя часть и верхняя поверхность пересекаются, образуя переднюю режущую кромку. Боковые стенки, соединяющие две вышеуказанные поверхности, являются вогнутыми и имеют форму плужного отвала. В задней части зуба предусмотрен крепежный узел для установки данного зуба на ковше. Нижняя поверхность зуба постепенно сужается в направлении от передней режущей кромки к задней части, в то время как его верхняя поверхность сначала сужается, а затем расширяется в направлении от передней режущей кромки к задней части. В задней части зуба расположена полость, в которую вставляется хвостовик; нижняя стенка этой полости расширяется по мере углубления в тело зуба, в то время как первая часть верхней стенки расширяется практически параллельно нижней стенке, а вторая часть расположена под углом в нижней части и расширяется в направлении к закругленной передней части.
В патенте США №2,982,035 на имя Stephenson раскрыт способ исполнения зуба ковша экскаватора с адаптером, прикрепляемым к передней кромке ковша, и коронкой, прикрепляемой к адаптеру. Нижняя и верхняя поверхности коронки сходятся в одну сравнительно острую точку; при этом коронка имеет горизонтальную плоскость симметрии. Верхняя и нижняя поверхности адаптера имеют утопленные центральные части, при этом передняя поверхность верхней центральной части вертикально отклоняется от плоскости симметрии и образует закругленную переднюю поверхность адаптера. Внутри коронки имеются соответствующие плоские поверхности, контактирующие с центральными поверхностями адаптера, а также передние поверхности, отклоняющиеся от плоскости симметрии по мере их приближения к передней поверхности; при этом, когда детали надлежащим образом собраны, одна из передних поверхностей коронки упирается в переднюю поверхность адаптера.
Как уже указывалось выше, рабочие органы могут использоваться для выполнения многих различных видов работ с различными условиями эксплуатации. При выполнении погрузочных работ, нижняя поверхность и базовая кромка ковша, установленного в передней части колесного или гусеничного погрузчика, перемещается по грунту и врезается в грунт или кучу обрабатываемого материала, после чего машина перемещается вперед. Силы, действующие на узел зуба при внедрении ковша в кучу, заставляют коронку взаимодействовать с соответствующим адаптером. После этого ковш поднимают, отводят назад с поднятым обрабатываемым материалом, и погрузчик перемещается и выгружает данный материал в другом месте. При подъеме ковша в обрабатываемом материале сила действует вертикально вниз на узел зуба. Вследствие комбинированного воздействия срезания обрабатываемого материала и внедрения в него, в также других операций, при которых нижняя поверхность испытывает изнашивающее воздействие из-за более частого взаимодействия с обрабатываемым материалом, износ передней части и нижней поверхности коронки и адаптера является более высоким. При износе материала на передней части коронки ее заостренная передняя часть превращается в округлую, тупую поверхность, различие между которыми аналогично различию между вытянутыми пальцами кисти руки и рукой, сжатой в кулак. Имеющая такую форму изношенная коронка менее эффективна при проведении землеройных работ, при перемещении погрузчика вперед, хотя коронка все еще может иметь достаточно материала для использования на рабочем органе в течение определенного времени до ее замены.
При проведении экскаваторных работ, а также других видов работ, при которых происходит износ верхних поверхностей, износ верхней поверхности происходит быстрее вследствие более частого взаимодействия с обрабатываемым материалом; кроме того, ковш внедряется и проходит сквозь грунт или другой материал под разными углами, а не так, как это происходит при операциях, изнашивающих нижнюю поверхность, например, при описанной выше работе погрузчика, и, таким образом, износ узлов зубьев происходит по-другому. Экскаваторное устройство, например, экскаватор с обратной лопатой, сначала вводит в обрабатываемый материал базовую кромку и зубья, расположенные практически перпендикулярно относительно поверхности материала, и, как правило, вводит их в материал путем перемещения вниз. После начального проникновения в материал механический рычаг разрывает его и захватывает ковшом порцию материала путем подтягивания ковша назад к экскаватору и поворота ковша внутрь, чтобы загрузить материал в ковш. Такое сложное движение ковша вызывает износ коронки узла зуба при вертикальном перемещении вниз, когда на коронку воздействует сила, заставляющая его взаимодействовать с адаптером. После начального внедрения ковш подтягивается назад к экскаватору и поворачивается, совершая зачерпывающее движение, чтобы захватить порцию материала и начать загрузку рабочего органа. Во время данного движения силы действуют в направлении, сначала практически перпендикулярном верхней поверхности узла зуба, и материал проходит над верхней поверхностью зуба и вокруг нее, приводя к износу верхней поверхности. По мере поворачивания и протягивания рабочего органа сквозь слой материала, усилия и материал воздействуют на коронку зуба, вызывая ее износ. Как и в случае с узлами зубьев погрузчика, узлы зубьев экскаватора изнашиваются, приобретая менее эффективные формы после многократного взаимодействия с загружаемым материалом, но все же сохраняют достаточное количество материала для продолжения работы без замены. В связи с этим, существует необходимость разработки усовершенствованных конструкций узла зуба для рабочих органов погрузчика и экскаватора, в которых износ материала и изменение формы коронки при врезании в материал происходили бы более эффективно вплоть до того момента, когда возникнет необходимость ее замены.
Согласно одному аспекту, предметом настоящего изобретения является землеройная коронка узла зуба для установки на базовой кромке землеройного рабочего органа, причем узел зуба содержит адаптер, служащий для крепления к базовой кромке землеройного рабочего органа и содержащий выступающую вперед головку адаптера. Землеройная коронка содержит задний торец, верхнюю внешнюю поверхность и нижнюю внешнюю поверхность, отходящие вперед от заднего торца и соединяющиеся на передней кромке, расположенные напротив друг друга боковые внешние поверхности, проходящие вверх от нижней внешней поверхности к верхней внешней поверхности, и внутреннюю поверхность, уходящую внутрь землеройной коронки от заднего торца и образующую полость внутри землеройной коронки; внутренняя полость коронки имеет форму, соответствующую форме головки адаптера, чтобы головка адаптера могла входить в нее, а также углубление, входящее в тело землеройной коронки от нижней внешней поверхности и расположенное рядом с передней кромкой.
Предметом настоящего изобретения является землеройная коронка узла зуба для установки на базовой кромке землеройного рабочего органа, причем указанный узел зуба содержит адаптер, служащий для крепления к базовой кромке землеройного рабочего органа и содержащий выступающую вперед головку адаптера. Землеройная коронка может содержать задний торец, верхнюю внешнюю поверхность и нижнюю внешнюю поверхность, отходящие вперед от заднего торца и соединяющиеся на передней кромке, расположенные напротив друг друга боковые внешние поверхности, проходящие сверху вниз от верхней внешней поверхности к нижней внешней поверхности, и внутреннюю поверхность, уходящую внутрь землеройной коронки от заднего торца и образующую полость внутри землеройной коронки; внутренняя полость коронки имеет форму, соответствующую форме головки адаптера, чтобы головка адаптера могла входить в нее. Верхняя внешняя поверхность может содержать заднюю часть, проходящую вперед от заднего торца до первой переходной области, переднюю часть, проходящую вперед от первой переходной области до второй переходной области, и концевую часть, проходящую вперед от второй переходной области до передней кромки, причем расстояния между нижней внешней поверхностью и задней частью, передней частью и концевой частью уменьшаются по мере того, как задняя часть, передняя часть и концевая часть удаляются от заднего торца; задняя часть и первая линия, параллельная продольной оси землеройной коронки, образуют первый угол наклона вниз, передняя часть и вторая линия, параллельная продольной оси, образуют второй угол наклона вниз, а концевая часть и третья линия, параллельная продольной оси, образуют третий угол наклона вниз, причем второй угол наклона вниз меньше, чем первый угол наклона вниз и третий угол наклона вниз.
Согласно еще одному аспекту, предметом настоящего изобретения является землеройная коронка узла зуба, предназначенного для установки на базовой кромке землеройного рабочего органа, причем указанный узел зуба содержит адаптер, служащий для крепления к базовой кромке землеройного рабочего органа и содержащий выступающую вперед головку адаптера. Землеройная коронка может содержать задний торец, верхнюю внешнюю поверхность и нижнюю внешнюю поверхность, отходящие вперед от заднего торца и соединяющиеся на передней кромке, расположенные напротив друг друга боковые внешние поверхности, проходящие сверху вниз от верхней внешней поверхности к нижней внешней поверхности, и внутреннюю поверхность, уходящую внутрь землеройной коронки от заднего торца и образующую полость внутри землеройной коронки; внутренняя полость коронки имеет форму, соответствующую форме головки адаптера, чтобы головка адаптера могла входить в нее. Каждая из боковых внешних поверхностей может содержать заднюю часть, проходящую вперед от заднего торца до первой переходной области, переднюю часть, проходящую вперед от первой переходной области до второй переходной области, и концевую часть, проходящую вперед от второй переходной области до передней кромки, причем расстояние между боковыми внешними поверхностями уменьшается по мере того, как задняя часть и концевая часть отходят вперед от заднего торца; при этом, задняя часть и первая линия, параллельная продольной оси землеройной коронки, образуют первый угол конусности, концевая часть и вторая линия, параллельная продольной оси, образуют второй угол конусности, причем второй угол конусности больше первого угла конусности.
Остальные аспекты настоящего изобретения описываются прилагаемой формулой изобретения.
Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
Фиг. 1 - изометрическое изображение ковша погрузчика с узлами зубьев в соответствии с настоящим изобретением, прикрепленными к базовой кромке ковша;
Фиг. 2 - изометрическое изображение ковша экскаватора с узлами зубьев в соответствии с настоящим изобретением, прикрепленными к базовой кромке ковша;
Фиг. 3 - изометрическое изображение узла зуба согласно настоящему изобретению;
Фиг. 4 - вид сбоку узла зуба, показанного на Фиг. 3;
Фиг. 5 - изометрическое изображение адаптера узла зуба, показанного на Фиг. 3;
Фиг. 6 - вид сбоку показанного на Фиг. 5 адаптера, прикрепленного к базовой кромке рабочего органа;
Фиг. 7 - вид в плане адаптера, показанного на Фиг. 5;
Фиг. 8 - вид снизу адаптера, показанного на Фиг. 5;
Фиг. 9 - вид в разрезе по линии 9-9 на Фиг. 7 адаптера, показанного на Фиг.5;
Фиг. 10 - изометрическое изображение коронки узла зуба, показанного на Фиг. 3;
Фиг. 11 - вид сбоку коронки, показанной на Фиг. 10;
Фиг. 12 - вид в плане коронки, показанной на Фиг. 10;
Фиг. 13 - вид снизу коронки, показанной на Фиг. 10;
Фиг. 14 - вид спереди коронки, показанной на Фиг. 10;
Фиг. 15 - вид в разрезе по линии 15-15 на Фиг. 12 коронки, показанной на Фиг. 10;
Фиг. 16 - вид в разрезе по линии 16-16 на Фиг. 14 коронки, показанной на Фиг. 10;
Фиг. 17 - вид сзади коронки, показанной на Фиг. 10;
Фиг. 18 - изометрическое изображение альтернативного варианта исполнения коронки для узла зуба согласно настоящему изобретению;
Фиг. 19 - вид в плане коронки, показанной на Фиг. 18;
Фиг. 20 - вид спереди коронки, показанной на Фиг. 18;
Фиг. 21 - вид сбоку коронки, показанной на Фиг. 18;
Фиг. 22 - вид в разрезе по линии 22-22 на Фиг. 19 коронки, показанной на Фиг. 18;
Фиг. 23 - изометрическое изображение альтернативного варианта исполнения адаптера для узла зуба согласно настоящему изобретению;
Фиг. 24 - вид сбоку адаптера, показанного на Фиг. 23;
Фиг. 25 - вид в разрезе по линии 25-25 на Фиг. 24 адаптера, показанного на Фиг. 24;
Фиг. 26 - изометрическое изображение альтернативного варианта исполнения коронки для узла зуба согласно настоящему изобретению;
Фиг. 27 - вид сбоку коронки, показанной на Фиг. 26;
Фиг. 28 - вид спереди коронки, показанной на Фиг. 26;
Фиг. 29 - вид в плане коронки, показанной на Фиг. 26;
Фиг. 30 - вид в разрезе по линии 30-30 на Фиг. 29 коронки, показанной на Фиг. 26;
Фиг. 31 - изометрическое изображение еще одного альтернативного варианта исполнения коронки для узла зуба согласно настоящему изобретению;
Фиг. 32 - вид сбоку коронки, показанной на Фиг. 31;
Фиг. 33 - вид спереди коронки, показанной на Фиг. 31;
Фиг. 34 - вид спереди коронки, показанной на Фиг. 31, с частично приподнятой передней кромкой, для того, чтобы показать нижнюю внешнюю поверхность;
Фиг. 35 - вид сзади коронки, показанной на Фиг. 31;
Фиг. 36 - вид в разрезе по линии 36-36 на Фиг. 35 коронки, показанной на Фиг. 31;
Фиг. 37 - изометрическое изображение дополнительного альтернативного варианта исполнения коронки для узла зуба согласно настоящему изобретению;
Фиг. 38 - вид в плане коронки, показанной на Фиг. 37;
Фиг. 39 - вид спереди коронки, показанной на Фиг. 37;
Фиг. 40 - вид сбоку коронки, показанной на Фиг. 37;
Фиг. 41 - вид в разрезе по линии 41-41 на Фиг.39 коронки, показанной на Фиг. 37;
Фиг. 42 - изометрическое изображение зуба для работ с ускоренным износом верхней поверхности согласно настоящему изобретению;
Фиг. 43 - вид спереди зуба, показанного на Фиг. 42;
Фиг. 44 - вид сбоку зуба, показанного на Фиг. 42;
Фиг. 45 - вид в плане зуба, показанного на Фиг. 42;
Фиг. 46 - изометрическое изображение зуба для работ с ускоренным износом нижней поверхности согласно настоящему изобретению;
Фиг. 47 - вид спереди зуба, показанного на Фиг. 46;
Фиг.48 - вид сбоку зуба, показанного на Фиг. 46;
Фиг. 49 - вид в плане зуба, показанного на Фиг. 46;
Фиг. 50 - вид в разрезе по линии 50-50 узла зуба, показанного на Фиг. 3, с коронкой, показанной на Фиг. 16, установленной на адаптере, показанном на Фиг. 6;
Фиг. 51 - вид в разрезе узла зуба, показанного на Фиг. 50, с коронкой, смещенной вперед вследствие допусков в фиксирующем устройстве;
Фиг. 52(a)-(f) - схематические изображения последовательности положений узла зуба, показанного на Фиг. 3, при захвате материала рабочим органом экскаватора;
Фиг. 53 - вид в разрезе показанного на Фиг. 50 узла зуба с удаленной штриховкой, показывающий направление силы, действующей на узел зуба, когда рабочий орган экскаватора находится в положении, показанном на Фиг. 52(a);
Фиг. 54 - вид в разрезе представленного на Фиг. 53 узла зуба, показывающий направление силы, действующей на узел зуба, когда рабочий орган экскаватора находится в положении, показанном на Фиг. 52(c);
Фиг. 55 - увеличенное изображение узла зуба, показанного на Фиг.54, демонстрирующее силы, действующие на головку адаптера и поверхности внутренней полости коронки;
Фиг. 56 - вид в разрезе представленного на Фиг. 53 узла зуба, показывающий направление силы, действующей на узел зуба, когда рабочий орган экскаватора находится в положении, показанном на Фиг. 52(e);
Фиг. 57 - вид в плане альтернативного варианта исполнения узла зуба согласно настоящему изобретению;
Фиг. 58 - вид спереди узла зуба, показанного на Фиг. 57;
Фиг. 59 - вид в разрезе узла зуба, состоящего из адаптера, показанного на Фиг. 23, и коронки, показанной на Фиг. 26, демонстрирующий силу, действующую на узел зуба при входе рабочего органа погрузчика в кучу обрабатываемого материала;
Фиг. 60 - вид в разрезе показанного на Фиг. 59 узла зуба, когда узел зуба и рабочий орган направлены слегка вверх, иллюстрирующий силы, действующие на узел зуба при поднятии рабочего органа погрузчика вверх и его перемещении сквозь кучу обрабатываемого материала;
Фиг. 61 - увеличенное изображение узла зуба, показанного на Фиг. 60, демонстрирующее силы, действующие на головку адаптера и поверхности внутренней полости коронки;
Фиг. 62 - вид сбоку узла зуба, показанного на Фиг. 3;
Фиг. 63 - вид в разрезе по линии 63-63 узла зуба, показанного на Фиг. 62;
Фиг. 64 - вид в разрезе по линии 64-64 узла зуба, показанного на Фиг. 62;
Фиг. 65 - вид в разрезе по линии 65-65 узла зуба, показанного на Фиг. 62;
Фиг. 66 - вид в разрезе по линии 66-66 узла зуба, показанного на Фиг. 62;
Фиг. 67 - вид в разрезе по линии 67-67 узла зуба, показанного на Фиг. 62;
Фиг. 68 - вид в разрезе по линии 68-68 узла зуба, показанного на Фиг. 62;
Фиг. 69 - вид сбоку узла зуба, содержащего адаптер, показанный на Фиг. 23, и коронку, показанную на Фиг. 26;
Фиг. 70 - вид в разрезе по линии 70-70 узла зуба, показанного на Фиг. 69;
Фиг. 71 - вид в разрезе по линии 71-71 узла зуба, показанного на Фиг. 69;
Фиг. 72 - вид в разрезе по линии 72-72 узла зуба, показанного на Фиг. 69;
Фиг. 73 - вид в разрезе по линии 73-73 узла зуба, показанного на Фиг. 69;
Фиг. 74 - вид в разрезе по линии 74-74 узла зуба, показанного на Фиг. 69;
Фиг. 75 - вид в разрезе по линии 75-75 узла зуба, показанного на Фиг. 69.
Несмотря на то, что в приведенном ниже описании рассматриваются многочисленные различные варианты осуществления данного изобретения, следует иметь в виду, что официальный объем изобретения определяется формулой изобретения. Данное подробное описание изобретения следует понимать лишь как приводимое в качестве примера и не охватывающее все возможные варианты осуществления настоящего изобретения. Могут быть реализованы многочисленные различные альтернативные варианты осуществления изобретения, в которых могут использоваться как существующие в данный момент технологии, так и технологии, разработанные после даты подачи заявки, при условии, что они будут охватываться объемом притязаний настоящего изобретения.
Также следует учесть, что если только значение какого-либо термина не устанавливается специально с помощью выражения "в настоящем описании термин "___" используется для обозначения …" или какого-либо другого аналогичного выражения, то это значит, что значение данного термина не ограничивается прямо или косвенно, и его можно интерпретировать согласно его обычному или общему значению, и такой термин не следует толковать как ограниченный на основе любой формулировки, приведенной в каком-либо разделе данного патента, кроме формулы изобретения. Любой термин, используемый в формуле изобретения, приведенной в конце данного патента, используется в настоящем описании в единственном значении, что сделано лишь с целью обеспечения ясности, чтобы не путать читателя, и не предполагается, прямо или косвенно, что значение данного термина ограничивается лишь этим единственным значением. И, наконец, если только упоминаемый в формуле элемент не определяется с помощью термина "средство" и указания выполняемой им функции, без указания какой-либо конкретной конструкции, то не подразумевается, что объем притязаний по данному элементу формулы определяется разделом 35 Кодекса законов США, § 112, абзац 6.
На Фиг. 1 показан рабочий орган для работы в условиях повышенного износа нижней поверхности, например, на погрузчике, выполненный в виде узла 1 ковша погрузчика, содержащего все элементы настоящего изобретения. Узел 1 ковша погрузчика содержит ковш 2, частично показанный на Фиг. 1. Ковш 2 используется на погрузчике для выемки материала определенным способом. Узел 10 ковша может включать в себя пару расположенных напротив друг друга кронштейнов 3, на которых могут быть установлены защитные угловые накладки 4. Кроме того, узел 1 ковша также может содержать ряд узлов 5 защиты кромки, устанавливаемых между узлами зубьев 10 согласно настоящему изобретению, причем при этом узлы 5 защиты кромки и узлы зубьев размещаются вдоль базовой кромки 18 ковша 2. На Фиг. 2 показан рабочий орган для работы с ускоренным износом верхней поверхности, например, в составе экскаватора, в форме узла 6 ковша экскаватора. Узел 6 ковша экскаватора содержит ковш 7 с защитными угловыми накладками 4, прикрепленными с обеих сторон, и несколькими узлами зубьев 10, прикрепленными на базовой кромке 18 ковша 7. В настоящем патенте описываются различные варианты исполнения узлов зубьев, которые могут использоваться в условиях работы с ускоренным износом нижней и верхней поверхностей. Даже если какой-либо конкретный вариант исполнения узла зуба или его компонента описывается с точки зрения его применения для работ с ускоренным износом нижней или верхней поверхностей, специалисты в данной области поймут, что описываемые узлы зубьев не ограничиваются конкретным способом применения, и могут быть взаимозаменяемыми, т.е. применяться для рабочих органов, предназначенных для различных условий работы, и такая взаимозаменяемость предусматривается заявителями для узлов зубьев согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 3 и 4 представлен вариант исполнения узла зуба 10 согласно настоящему изобретению, который может использоваться в рабочих органах для землеройных работ, в частности, для проведения землеройных работ с ускоренным износом верхней поверхности. Узел зуба 10 может использоваться на землеройных рабочих органах многих типов, имеющих базовую кромку 18. Узел зуба 10 содержит адаптер 12, прикрепляемый к базовой кромке 18 рабочего органа 1, 6 (см. Фиг. 1, 2 соответственно), и коронку 14, прикрепляемую к адаптеру 12. Узел зуба 10 также содержит фиксирующее устройство (не показано), служащее для фиксации коронки 14 на адаптере 12. В фиксирующем устройстве могут использоваться элементы адаптера 12 и коронки 14, такие как удерживающие отверстия 16 в боковых сторонах коронки 14, но специалистам в данной области техники должно быть ясно, что многие альтернативные фиксирующие устройства могут быть использованы в узлах зубьев 10 согласно настоящему изобретению, и узлы зубьев 10 не ограничиваются каким-либо конкретным фиксирующим устройством (устройствами). Как показано на Фиг.4, прикрепленная к адаптеру 12 коронка 14 может выступать вперед от базовой кромки 18 рабочего органа 1, 6 для начального взаимодействия с обрабатываемым материалом (не показан).
Адаптер для рабочих органов, работающих в условиях ускоренного износа верхней поверхности (Фиг. 5-9)
Вариант исполнения адаптера 12 более подробно показан на Фиг. 5-9. Как видно на Фиг. 5, адаптер 12 может включать в себя заднюю часть 19, содержащую верхнюю планку 20 и нижнюю планку 22, промежуточную часть 24 и головку 26, расположенную в передней части адаптера, что показано с помощью скобок. Верхняя планка 20 и нижняя планка 22 могут образовывать между собой паз 28, как это показано на Фиг. 6, в который входит базовая кромка 18 рабочего органа 1,6. Верхняя планка 20 может иметь нижнюю поверхность 30, обращенную к верхней поверхности 32 базовой кромки 18 и находящуюся рядом с ней, а нижняя планка 22 может иметь верхнюю поверхность 34, обращенную к нижней поверхности 36 базовой кромки 18 и контактирующую с ней.
Адаптер 12 можно фиксировать на месте на базовой кромке 18 рабочего органа 1, 6 путем крепления верхней планки 20 и нижней планки 22 к базовой кромке 18 с помощью любого способа или механизма, известного специалистам в данной области техники. В одном из вариантов осуществления изобретения в планках 20, 22 и в базовой кромке 18 могут быть выполнены соответствующие отверстия (не показаны) в которые вставляются крепежные элементы (не показаны), такие как болты или винты, служащие для удержания адаптера 12 на месте. В качестве варианта, верхняя и нижняя планки 20, 22 могут быть приварены к соответствующим верхней и нижней поверхностям 32, 36 базовой кромки 18, таким образом, чтобы адаптер 12 и базовая кромка 18 не могли перемещаться относительно друг друга в процессе работы. Для уменьшения влияния сварных швов на верхней и нижней поверхностях на прочность металла базовой кромки 18, форму планок 20, 22 можно выполнять различной, чтобы свести к минимуму перекрытие сварных швов, выполняемых на верхней и нижней поверхностях 32, 36 базовой кромки 18. Как видно из Фиг. 7 и 8, внешняя кромка 38 верхней планки 20 может иметь форму, отличающуюся от формы внешней кромки 40 нижней планки 22, так, что верхняя планка 20, в целом, может быть короче и шире, чем нижняя планка 22. Помимо преимуществ по сохранению прочности, дополнительная длина нижней планки может создавать увеличенное количество подверженного износу материала на нижней поверхности 36 базовой кромки 18 рабочего органа 1, 6. Кроме того, верхняя планка 20 может быть толще, чем нижняя планка 22, что делается с целью обеспечения большего количества подверженного износу материала на верхней поверхности адаптера 12, где может иметь место более значительное абразивное воздействие при выполнении работ с ускоренным износом верхней поверхности.
Специалистам в данной области техники будет ясно, что другие способы крепления адаптера 12 также могут применяться в качестве альтернативы способу крепления с помощью верхней и нижней планок 20, 22, показанному на чертежах и описанному выше. Например, в задней части адаптера 12 может быть выполнена лишь одна верхняя планка 20, без нижней планки 22, и крепление адаптера 12 к верхней поверхности 32 базовой кромки 18 может осуществляться с помощью данной верхней планки 20. И, наоборот, в задней части адаптера 12 может быть выполнена лишь нижняя планка 22, без верхней планки 20, и крепление адаптера 12 может осуществляться путем крепления нижней планки 22 адаптера 12 к нижней поверхности 36 базовой кромки 18. В качестве еще одного варианта, в задней части адаптера 12 может быть выполнена лишь одна центральная планка, которую можно вставлять в предусмотренный для этого паз на базовой кромке 18 рабочего органа 1, 6. Для специалистов в данной области будут очевидны и другие возможные способы крепления адаптера, рассматриваемые авторами как используемые в конструкции узла зуба согласно настоящему изобретению.
Снова возвращаясь к Фиг. 5, мы видим, что промежуточная часть 24 адаптера 12 является переходным участком между планками 20, 22 и головкой 26, выступающей наружу от переднего края адаптера 12. Головку 26 вставляют в соответствующую внутреннюю полость 120 (Фиг. 16), выполненную в коронке 14, как будет более подробно описано ниже. Как показано на Фиг. 5 и 6, головка 26 может иметь нижнюю поверхность 42, верхнюю поверхность 44, расположенные напротив друг друга боковые поверхности 46, 48 и переднюю поверхность 50. Нижняя поверхность 42 обычно может быть плоской и отклоненной вверх относительно верхней поверхности 34 нижней планки 22 и, соответственно, нижней поверхности 36 базовой кромки 18. Величина угла отклонения δ нижней поверхности 42 составляет приблизительно 5° относительно продольной оси "А", определяемой поверхностью сопряжения с базовой кромкой какой-либо из планок 20, 22 адаптера 12, такой как верхняя поверхность 34 нижней планки 22, как показано на чертеже. В зависимости от варианта исполнения, угол отклонения δ нижней поверхности 42 может быть дополнительно увеличен на 1°-3° с целью упрощения процесса снятия адаптера 12 с заливочной формы или кокиля, в котором изготовляется адаптер 12, и вставки головки 26 во внутреннюю полость 120 коронки 14 (см. Фиг. 16).
Верхняя поверхность 44 головки 26 может выполнять роль опоры для коронки 14 при использовании рабочего органа 1, 6, а также для удержания коронки 14 на головке 26 при воздействии нагрузок от обрабатываемого материала. Верхняя поверхность 44 может включать в себя первую опорную поверхность 52, расположенную рядом с передней поверхностью 50, промежуточную наклонную поверхность 54, проходящую назад от первой опорной поверхности 52 к промежуточной части 24, и вторую опорную поверхность 56, расположенную между промежуточной поверхностью 54 и пересечением с промежуточной частью 24 адаптера 12. Каждая из поверхностей 52, 54, 56, как правило, может быть плоской, но они могут быть отклонены на определенные углы относительно друг друга. В рассматриваемом варианте исполнения первая опорная поверхность 52 может проходить практически параллельно нижней поверхности 42 и может иметь угол конусности отливки относительно нижней поверхности 42 для облегчения ее выемки из заливочной формы или кокиля. Вторая опорная поверхность 56 также может быть ориентирована параллельно нижней поверхности 42 и первой опорной поверхности 52. Далее, вторая опорная поверхность 56 адаптера 12 может быть расположена на большем удалении от продольной оси "А", чем первая опорная поверхность 52. Промежуточная поверхность 54 проходит от задней кромки 52а первой опорной поверхности 52 до передней кромки 56а второй опорной поверхности 56, причем расстояние между промежуточной поверхностью 54 и нижней поверхностью 42 увеличивается по мере приближения промежуточной поверхности 54 ко второй опорной поверхности 56. В одном из вариантов осуществления изобретения промежуточная поверхность 54 может быть расположена под углом а, составляющим приблизительно 30°, относительно нижней поверхности 42 головки 26, первой опорной поверхности 52 и второй опорной поверхности 56. Наклон промежуточной поверхности 54 облегчает вставку головки 26 во внутреннюю полость 120 коронки 14 (Фиг. 16), в то время как ширина промежуточной поверхности 54 ограничивает перекашивание коронки 14, когда она установлена на головке 26. Первая и вторая опорные поверхности 52, 56 также помогают сохранять ориентацию коронки 14 на адаптере 12, как будет более подробно описано ниже.
Боковые поверхности 46, 48 головки 26 могут быть в целом плоскими и могут проходить вверх от нижней поверхности 42 до верхней поверхности 44. Два выступа 58, по одному на каждой из боковых поверхностей 46, 48 (показаны только на Фиг. 6), расположены практически соосно относительно оси "В". Данная ось "В" практически перпендикулярна продольной оси "А". Выступы 58 являются частью фиксирующего устройства (не показано), служащего для удержания коронки 14 на головке 26. Выступы 58 можно установить таким образом, чтобы они совпадали с соответствующими отверстиями 16 (Фиг. 3) в коронке 14. Боковые поверхности 46, 48 могут быть практически параллельными или могут сходиться внутрь под продольным углом конусности ("ΗΤΑ"), составляющим приблизительно 3° относительно оси "А" (для ясности показан на Фиг.7 относительно линии, параллельной оси "А") по мере их отхода вперед от промежуточной части 24 к передней поверхности 50 головки 26, таким образом, что головка 26 сужается, как показано на Фиг.7 и 8. Как это лучше показано на виде в разрезе на Фиг. 9, боковые поверхности 46, 48 могут быть расположены под углом, таким образом, что расстояние между боковыми поверхностями 46, 48 уменьшается практически симметрично с вертикальными углами конусности, составляющими около 6° относительно параллельных вертикальных линий, перпендикулярных осям "А" и "В", по мере того, как боковые поверхности 46, 48 уходят вниз, удаляясь от верхней поверхности 44 и приближаясь к нижней поверхности 42. Головка 26 такой конфигурации с поперечным сечением, как показано на Фиг. 9, может иметь практически трапецеидальный профиль 62 с нижней поверхностью 42, верхней поверхностью 44 и боковыми поверхностями 44, 46, причем у такой головки 26 количество материала, размещенное рядом с верхней поверхностью 44, больше, чем количество материала рядом с нижней поверхностью 42. Данный профиль 62 головки может дополнять профили 93, 131 (Фиг. 17) коронки 14, что может обеспечивать наличие дополнительного материала в верхней части узла зуба 10, где присутствует более интенсивный абразивный износ при выполнении работ с ускоренным износом верхней поверхности, и может уменьшать сопротивление при протаскивании коронки 14 сквозь кучу обрабатываемого материала, как будет показано ниже.
1
2
1
1
Передняя поверхность 50 головки 26 может быть плоской, как показано на Фиг. 6, или может быть выполнена с определенным радиусом кривизны. Как показано в рассматриваемом варианте исполнения, передняя поверхность 50 может быть в целом плоской, а также может отклоняться от промежуточной части 24 по мере ее ухода вверх от нижней поверхности 42. В одном из вариантов осуществления изобретения передняя поверхность 50 может уходить вверх под углом γ, составляющим приблизительно 15°, относительно линии 50а, перпендикулярной нижней поверхности 42. Если передняя поверхность 50 расположена под углом, как показано на чертеже, реперная линия 60, проходящая внутри приблизительно перпендикулярно передней поверхности 50 через выступы 58, будет расположена под углами β, β (каждый из которых составляет около 15°) соответственно относительно нижней поверхности 42 и промежуточной поверхности 54 верхней поверхности 44. Реперная линия 60 также может проходить приблизительно через точку 60а пересечения линий 60b, 60 с, которые являются, соответственно, продолжениями нижней поверхности 42 и промежуточной поверхности 54. Используя нижнюю поверхность 42 в качестве основы координат, мы видим, что реперная линия 60 проходит под углом β относительно нижней поверхности 42 через центр выступов 58, промежуточная поверхность 54 расположена под углом β2 относительно реперной линии 60, а передняя поверхность 50 приблизительно перпендикулярна реперной линии 60. В альтернативных вариантах исполнения угол β может составлять около 16°, чтобы обеспечить угол конусности отливки, равный приблизительно 1°, с тем, чтобы облегчить извлечение изделия из заливочной формы или кокиля при его производстве. Аналогичным образом, угол α может составлять приблизительно 29°, чтобы обеспечить угол конусности отливки, равный приблизительно 1°.
Универсальная коронка для производства работ с ускоренным износом верхней поверхности (Фиг. 10-17)
Коронка 14 узла зуба 10 более подробно изображена на Фиг. 10-17. Как показано на Фиг.10 и 11, коронка 14 может иметь в целом клиновидную форму, и может включать в себя задний торец 70 с верхней внешней поверхностью 72, проходящей вперед от верхней кромки 70а заднего торца 70, и нижней внешней поверхностью 74, проходящей вперед от нижней кромки 70b заднего торца 70. Верхняя внешняя поверхность 72 может быть отклонена вниз под углом относительно заднего торца 70, а нижняя внешняя поверхность 74 может отходить в целом перпендикулярно от заднего торца 70, таким образом, что верхняя внешняя поверхность 72 и нижняя внешняя поверхность 74 сходятся, образуя переднюю кромку 76 в передней части коронки 14. Верхняя внешняя поверхность 72 коронки 14 в целом может представлять собой плоскую поверхность, но может состоять из отдельных частей, расположенных под небольшим углом друг к другу. Таким образом, верхняя внешняя поверхность 72 может содержать заднюю часть 78, отходящую от заднего торца 70 и проходящую до первой верхней переходной области 80 под первым углом наклона вниз ("FDA"), приблизительно равным 29°, относительно линии, перпендикулярной плоскости "Р", в которой лежит задний торец 70, переднюю часть 82, которая проходит дальше вниз от переходной области 80 со вторым углом наклона вниз ("SDA"), равным приблизительно 25°, относительно линии, перпендикулярной плоскости "Ρ", и концевую часть 84, проходящую от второй конечной переходной зоны 82а между передней частью 82 и конечной частью 84 под третьим углом наклона вниз ("TDA"), равным приблизительно 27°, относительно линии, перпендикулярной плоскости "Р". В целом плоская конфигурация верхней внешней поверхности 72 позволяет обрабатываемому материалу скользить вверх по верхней внешней поверхности 72 в направлении к базовой кромке 18 рабочего органа 1, 6, когда передняя кромка 76 врезается в кучу обрабатываемого материала; при этом, сопротивление перемещению вперед рабочего органа 1, 6 меньше, чем сопротивление, которое могло бы иметь место, если бы узел зуба имел верхнюю поверхность большей кривизны, или имелись бы одна или несколько углублений, изменяющих направление перемещения обрабатываемого материала.
1
Нижняя внешняя поверхность 74 также может быть в общем плоской, но с промежуточным изменением ориентации в нижней переходной области 80а на нижней внешней поверхности 74. Таким образом, задняя часть 86 нижней внешней поверхности 74 может отходить от заднего торца 70 практически перпендикулярно плоскости "Р", в которой лежит задний торец 70, в направлении к переходной области 80а, и проходить в этом направлении до точки, в которой направление нижней внешней поверхности 74 изменяется таким образом, что ее нижняя передняя часть 88 отклоняется по углом вниз. Передняя часть 88 может отклоняться от задней части 86 под углом θ, который составляет около 3°-5°, в зависимости от размеров узла зуба 10, и доходить до передней кромки 76, которая находится на расстоянии d ниже задней части 86. Понижение передней части 88 нижней внешней поверхности 74 может обеспечить более подробно описываемые ниже определенные преимущества по характеру перемещения материала и снижению сопротивления, создаваемые практически трапециевидным профилем коронки 14, когда базовая кромка 18 рабочего органа 1, 6 перемещает переднюю кромку 76 сквозь обрабатываемый материал.
Коронка 14 также содержит боковые внешние поверхности 90, 92, проходящие между верхней и нижней внешними поверхностями 72, 74 с обеих сторон коронки 14. На каждой из боковых внешних поверхностей 90, 92 может быть выполнено одно из двух сквозных удерживающих отверстий 16, расположенных между задними частями 78, 86. Как лучше показано на виде снизу на Фиг.13, виде спереди на Фиг.14 и виде в разрезе на Фиг.15, боковые внешние поверхности 90, 92 могут быть расположены под углом, таким образом, что расстояние между ними уменьшается по мере того, как боковые внешние поверхности 90, 92 спускаются вниз от верхней внешней поверхности 72 к нижней внешней поверхности 74. При такой конфигурации коронка 14 может иметь практически трапециевидный профиль 93, фактически соответствующий описанному выше трапециевидному профилю 62 головки 26.
Коронка 14 имеет большее количество подверженного износу материала рядом с верхней внешней поверхностью 72, где при выполнении работ с ускоренным износом верхней поверхности может иметь место более интенсивный абразивный износ, и меньшее количество подверженного износу материала рядом с нижней внешней поверхностью 74, где может иметь место менее интенсивный абразивный износ. Такая конфигурация обеспечивает возможность уменьшения или, по меньшей мере, более эффективного распределения количества подверженного износу материала, и, соответственно, веса и стоимости коронки 14, без снижения срока службы узла зуба 10. Схождение боковых внешних поверхностей 90, 92 в направлении сверху к низу с целью образования практически трапециевидного профиля 93 коронки 14 может обеспечить снижение сопротивления, испытываемого коронкой 14 при ее протягивании сквозь обрабатываемый материал. При прохождении верхней внешней поверхности 74 сквозь обрабатываемый материал, данный материал перемещается над верхней внешней поверхностью 74 наружу и вокруг коронки 14, как показано стрелками "FL" на Фиг. 15, при этом меньше взаимодействуя с боковыми внешними поверхностями 90, 92, чем в случае, если бы боковые внешние поверхности 90, 92 были параллельными и имели постоянную ширину по мере их прохождения вперед от верхней внешней поверхности 74.
Фиг. 12-15 далее показывают, что коронка 14 может быть выполнена сужающейся по мере удаления боковых внешних поверхностей 90, 92 от заднего торца 70 и их приближения к передней кромке 76, причем при этом боковые внешние поверхности 90, 92 имеют промежуточное изменение конусности. Отходящие от заднего торца 70 в сторону к передней кромке 76 задние части 94, 96 боковых внешних поверхностей 90, 92 могут быть сконфигурированы таким образом, что расстояние между данными задними частями 94, 96 уменьшается по мере их приближения к боковой переходной области 97; сужение происходит с боковым углом конусности "STA", равным приблизительно 3°, относительно линии, перпендикулярной плоскости "Р". Следует отметить, что боковой угол конусности "STA" приблизительно равен продольному углу конусности "LTA" головки 26 адаптера 12. За переходной областью 80 боковые внешние поверхности 90, 92 переходят в передние части 98, 100, которые могут быть практически параллельными друг другу или сужаться под меньшим углом относительно основной продольной оси "D" коронки 14 по мере приближения к передней кромке 76. Уменьшение угла конусности передних частей 98, 100 боковых внешних поверхностей 90, 92 за передней кромкой 76 обеспечивает сохранение подверженного износу материала рядом с передней кромкой 76 в передней части коронки 14, где испытываемое коронкой 14 абразивное воздействие больше, чем в области, расположенной рядом с задним торцом 70 коронки 14.
Как показано на Фиг. 13, в передней части 88 нижней внешней поверхности 74 может быть выполнено углубление 102. Данное углубление 102 может углубляться вверх от нижней внешней поверхности 74 в тело коронки 14, образуя в коронке 14 карман "Р". Представленный на Фиг. 16 вид в разрезе показывает геометрическую конфигурацию одного из возможных вариантов исполнения углубления 102. Углубление 102 может содержать приподнятую вверх изогнутую часть 104, вдающуюся в корпус коронки 14 рядом с передней кромкой 76. По мере перемещения в направлении от передней кромки 76 к заднему торцу 70, изогнутая часть 104 углубления 102 сначала поднимается вверх, а затем плавно переходит в конусную часть 106. Высота конусного участка 106 уменьшается по мере приближения к заднему торцу 70, и в конечном итоге конусный участок 106 заканчивается в переходной области 80, переходя в заднюю часть 86 нижней внешней поверхности 74. Показанная конфигурация углубления 102 уменьшает вес коронки 14, снижает сопротивление при перемещении коронки 14 сквозь обрабатываемый материал, и обеспечивает возможность самозатачивания коронки 14, как будет более подробно описано ниже. Однако специалистам в данной области техники будут очевидны и другие обеспечивающие преимущества для коронки 14 возможные варианты исполнения углубления 102, рассматриваемые авторами настоящего изобретения как не выходящие за пределы объема притязаний по узлу зуба согласно настоящему изобретению.
Коронка 14 может устанавливаться на головку 26 адаптера 12. На Фиг. 17, показывающей вид сзади коронки 14, изображена внутренняя полость 120 для головки адаптера в коронке 14. Полость 120 для головки адаптера может иметь конфигурацию, соответствующую конфигурации головки 26 адаптера 12, и может содержать нижнюю внутреннюю поверхность 122, верхнюю внутреннюю поверхность 124, две расположенные напротив друг друга боковые внутренние поверхности 126, 128 и переднюю внутреннюю поверхность 130. Как видно из сказанного, внутренняя полость 120 коронки может иметь практически трапециевидный профиль 131, соответствующий внешнему профилю 93 коронки 14 и профилю 62 головки 26 адаптера 12. Расстояния между верхней внешней поверхностью 72 и верхней внутренней поверхностью 124, а также между нижней внешней поверхностью 74 и нижней внутренней поверхностью 122 могут быть постоянными в поперечном направлении коронки 14. Боковые внутренние поверхности 126, 128 могут быть наклонены внутрь, таким образом, что расстояние между боковыми внутренними поверхностями 126, 128 уменьшается по мере их прохождения вниз от верхней внутренней поверхности 124 к нижней внутренней поверхности 122.
Ориентированные таким образом боковые внутренние поверхности 126, 128 повторяют профиль боковых внешних поверхностей 90, 92, и при этом сохраняется постоянная толщина зазора между боковыми внутренними поверхностями 126, 128 внутренней полости 120 коронки и боковыми внешними поверхностями 90, 92, соответственно, на наружной поверхности коронки 14. Далее, как показано на Фиг. 17, внутренняя полость 120 коронки может содержать углубления 140 в боковых внутренних поверхностях 126, 128, предназначенные для входа в них выступов 58 головки 26 адаптера 12, когда головку 26 вставляют в полость 120. После того, как выступы 58 будут вставлены, фиксирующее устройство (не показано) узла зуба 10 может входить в зацепление с выступами 58, чтобы закрепить головку 14 на адаптере 12.
Приведенный на Фиг. 16 вид в разрезе иллюстрирует соответствие между полостью 120 в коронке 14 и головкой 26 адаптера 12, показанного на Фиг.6. Нижняя внутренняя поверхность 122 может быть в целом плоской и примерно перпендикулярной заднему торцу 70. Нижняя внутренняя поверхность 122 также может быть в целом параллельной задней части 86 нижней внешней поверхности 74. Если нижняя поверхность 42 адаптера 12 имеет раскрывающийся вверх угол конусности отливки, то нижняя внутренняя поверхность 122 коронки 14 также может иметь соответствующий раскрывающийся вверх угол конусности, чтобы их формы соответствовали друг другу.
Форма верхней внутренней поверхности 124 может быть выполнена такой, чтобы она сопрягалась с верхней поверхностью 44 головки 26, и может содержать первую опорную часть 132, наклонную промежуточную часть 134 и вторую опорную часть 136. Первая и вторая опорные части 132, 136 могут быть в целом плоскими и расположенными приблизительно параллельно нижней внутренней поверхности 122, но могут иметь и незначительный уклон вниз, соответствующий ориентации первой и второй опорных поверхностей 52, 56 верхней поверхности 44 головки 26, предусмотренной для облегчения ее извлечения из заливочной формы или кокиля. Промежуточная часть 134 верхней внутренней поверхности 124 может проходить от задней кромки 132а первой опорной части 132 до передней кромки 136а второй опорной части 136, при этом, расстояние между промежуточной частью 134 и нижней внутренней поверхностью 122 увеличивается аналогично тому, как увеличивается расстояние между промежуточной поверхностью 54 и нижней поверхностью 42 головки 26 адаптера 12. В соответствии с взаимным расположением нижней поверхности 42 и промежуточной поверхности 54 головки 26 адаптера 12, промежуточная часть 134 полости 120 в коронке 12 может быть расположена под углом а, приблизительно равным 30°, относительно нижней внутренней поверхности 122 и первой и второй опорных частей 132, 136.
1
2
Передняя внутренняя поверхность 130 внутренней полости 120 коронки имеет форму, соответствующую передней поверхности 50 головки 26, и может быть плоской, как показано на чертеже, или иметь другую необходимую форму, соответствующую форме передней поверхности 50. Как показано на Фиг. 16, передняя внутренняя поверхность 130 может быть расположена с наклоном в сторону передней кромки 76; угол наклона γ составляет приблизительно 15° относительно линии 130а, перпендикулярной нижней внутренней поверхности 122. Реперная линия 138 может проходить внутри, практически перпендикулярно передней внутренней поверхности 130, практически через центр удерживающего отверстия 16. Для обеспечения соответствия форме головки 26, реперная линия 138 может быть ориентирована под углом β, приблизительно равным 15°, относительно нижней внутренней поверхности 122 внутренней полости 120 коронки, и под углом β, приблизительно равным 15°, относительно промежуточной части 134 верхней внутренней поверхности 124. Рассмотренные формы головки 26 адаптера и внутренней полости 120 коронки приведены в качестве примера одного из возможных вариантов исполнения узла зуба 10 согласно настоящему изобретению. Специалистам в данной области техники будет понятно, что возможны изменения относительных углов и расстояний между различными поверхностями головки 26 и внутренней полости 120 коронки, отличающиеся от описанного варианта исполнения, обеспечивающие, в то же время, возможность получения соответствующих друг другу форм головки и внутренней полости коронки, и такие изменения рассматриваются авторами изобретения как охватываемые объемом настоящего изобретения.
Коронка узла зуба для работ с ускоренным износом верхней поверхности (Фиг. 18-22)
В случаях, когда узлы зубьев 10 используются для работы с каменистым грунтом, где может требоваться более высокая способность проникновения в материал, проведение земляных работ можно упростить путем применения проникающей коронки с заостренным краем, обеспечивающим измельчение материала. На Фиг. 18-22 представлена проникающая коронка 150, поверхности и другие элементы которой, аналогичные или соответствующие элементам коронки 14, обозначены такими же номерами позиций; данная проникающая коронка 150 может содержать задний торец 70, верхнюю внешнюю поверхность 72 и нижнюю внешнюю поверхность 74, причем верхняя внешняя поверхность 72 и нижняя внешняя поверхность 74, отходящие вперед от заднего торца 70, сходятся, образуя переднюю кромку 76. В боковых внешних поверхностях 90, 92 могут быть выполнены удерживающие отверстия 16, аналогично тому, как было описано выше.
2
Верхняя внешняя поверхность 74 может включать в себя заднюю часть 78 и переднюю часть 82, а нижняя внешняя поверхность 76 включает в себя заднюю часть 86 и переднюю часть 88. Как и в коронке 14, задняя часть 86 нижней внешней поверхности 74 может быть расположена приблизительно перпендикулярно заднему торцу 70 и приблизительно параллельно нижней внутренней поверхности 122 внутренней полости 120 коронки (Фиг. 21 и 22). Передняя часть 88 может отклоняться от задней части 86 под углом θ, который составляет около 8°-10°, например, приблизительно 8°, в зависимости от размеров узла зуба 10, и доходить до передней кромки 76, которая находится на расстоянии d ниже задней части 86. В зависимости от габаритов узла зуба 10, на внешней поверхности 72 коронки может быть выполнена выступающая наружу проушина 152, которую можно использовать для подъема и позиционирования коронки 150 при ее установке.
Задние части 78, 86 могут отходить вперед от заднего торца 70, а задние части 94, 96 боковых внешних поверхностей 90, 92 имеют конусовидную форму и сходятся, по мере отхода боковых внешних поверхностей 90, 92 от заднего торца 70, с боковым углом конусности "STA", составляющим приблизительно 3°. При приближении задних частей 78, 86 к передней кромке 76, верхняя и нижняя внешние поверхности 72, 74 переходят в передние части 82, 88. Боковые внешние поверхности 90, 92 могут переходить в передние части 98, 100, которые сначала могут быть практически параллельными друг другу, а затем, по мере приближения к передней кромке 76, могут сходиться под способствующим проникновению углом конусности "РТА", составляющим приблизительно 20°, относительно линии, перпендикулярной плоскости "Р", сходясь при этом более быстро, чем задние части 94, 96. Таким образом, ширина передней кромки 76 проникающей коронки может быть меньше ее общей ширины (что лучше всего видно на Фиг. 19), чем в варианте осуществления коронки 14, показанном на Фиг. 12. Зауженная передняя кромка 76 коронки 150 обеспечивает меньшую площадь поверхности, взаимодействующей с каменистым материалом, и увеличивает силу, действующую на единицу площади контакта для нескольких узлов зубьев 10, прикрепленных к базовой кромке 18 рабочего органа 1, 6, что обеспечивает измельчение каменистого материала.
Помимо уменьшения ширины передней кромки 76 коронки 150, способность коронки проникать в каменистую породу по мере абразивного износа материала коронки 150 со временем также можно повысить за счет уменьшения общей толщины коронки 150 по вертикали. В представленном варианте исполнения коронки могут быть выполнены углубления 154, 156 на обеих сторонах передней части 82 верхней внешней поверхности 72, а также углубления 158, 160 на обеих сторонах передней части 88 нижней внешней поверхности 74. Углубления 154, 156, 158, 160 могут отходить назад от передней кромки 76 и концевой части 84. По мере износа со временем материала передней кромки 76 коронки 150, происходящего по направлению к заднему торцу 70 коронки 150, толщина Τ контактирующего с породой остающегося материала коронки 150 может сначала увеличиваться, по мере износа концевой части 84. Когда процесс снятия материала с контактирующих с породой поверхностей достигнет углублений 154, толщина Τ будет оставаться практически постоянной, за исключением областей передних частей 82, 88 между углублениями 154, 156, 158, 160, где толщина будет постепенно увеличиваться по мере продолжения процесса уноса материала в направлении задних частей 78, 86.
Адаптер узла зуба для работ с ускоренным износом нижней поверхности (Фиг. 23-25)
Как уже упоминалось выше, при выполнении работ с ускоренным износом нижней поверхности условия работы могут значительно отличаться от работ с ускоренным износом верхней поверхности, и, следовательно, они могут предъявлять отличающиеся требования к конструкции коронок и адаптеров узлов зубьев, которые могут обеспечить более эффективное внедрение в породу и ее загрузку. Например, может быть желательным выполнить нижние поверхности коронок для работ с ускоренным износом нижней поверхности параллельными грунту и нижней поверхности рабочего органа 1, чтобы облегчить его перемещение по земле с целью сбора обрабатываемого материала, в то время как для коронок с ускоренным износом верхней поверхности, как было указано выше, желательно, чтобы они более близко продолжали профиль рабочего органа 6, с целью упрощения забора обрабатываемого материала в ковш 7 рабочего органа 6. Различающиеся конструктивные требования могут приводить к получению различных конструкций, как адаптеров, так и коронок узлов зубьев.
На Фиг. 23-25 представлен вариант исполнения адаптера 170 узла зуба 10 согласно настоящему изобретению, разработанного специально для применения на рабочем органе 1 для выполнения работ с ускоренным износом нижней поверхности, а также на землеройных рабочих органах 1, 6 других типов с базовой кромкой 18. Поверхности и другие элементы 170, аналогичные или соответствующие элементам описанного выше адаптера 12, обозначены теми же самыми номерами позиций. Как видно из Фиг. 23 и 25, адаптер 170 может включать в себя верхнюю планку 20, нижнюю планку 22, промежуточную часть 24 и головку 26, с пазом 28, образуемым верхней планкой 20 и нижней планкой 22, в который входит базовая кромка 18 рабочего органа 1, 6. Верхняя планка 20 может иметь нижнюю поверхность 30, обращенную к верхней поверхности 32 базовой кромки 18 и находящуюся рядом с ней, а нижняя планка 22 может иметь верхнюю поверхность 34, обращенную к нижней поверхности 36 базовой кромки 18 и контактирующую с ней. В зависимости от габаритов устройства, и, следовательно, узла зуба 10, адаптер 170 может содержать проушину 172, выступающую вверх из верхней планки и служащую для подсоединения к подъемному устройству (не показано), которое может использоваться для подъема и позиционирования адаптера 170 при его установке на базовой кромке 18. Как указано выше, адаптер 12, аналогичным образом, может быть снабжен проушиной 172, если это необходимо для более крупногабаритных устройств.
Как и в адаптере 12, форму планок 20, 22 адаптера 170 можно выполнять различной, чтобы свести к минимуму перекрытие сварных швов, выполняемых на верхней и нижней поверхностях 32, 36 базовой кромки 18. При производстве работ с ускоренным износом нижней поверхности, однако, может быть желательным верхнюю планку 20 делать длиннее нижней планки 22, а также выполнять нижнюю планку 22 толще верхней планки 20, с тем, чтобы обеспечить дополнительное количество подверженного износу материала на нижней поверхности адаптера 170, где может иметь место дополнительный абразивный износ при трении адаптера о грунт при выполнении вышеупомянутых работ.
Головка 26 также может иметь конфигурацию, в целом аналогичную головке 26 адаптера 12, и может предназначаться для вставки в соответствующую полость 120 коронки, что будет подобнее описано ниже. Головка 26 может включать в себя нижнюю поверхность 42, верхнюю поверхность 44, расположенные напротив друг друга боковые поверхности 46, 48 и переднюю поверхность 50, содержащую первую и вторую опорные поверхности 52, 56, а также промежуточную поверхность 54 между ними. Боковые поверхности 46, 48 головки 26 могут быть в целом плоскими и могут проходить вверх от нижней поверхности 42 к верхней поверхности 44, как это лучше всего показано на Фиг. 25; боковые поверхности 46, 48 могут быть практически параллельными или выполненными сужающимися внутрь по мере удаления от промежуточной части 24, так что головка 26 может иметь конусовидную форму с более узкой передней частью. Боковые поверхности 46, 48 могут быть наклонены, так, что расстояние между ними уменьшается по мере их удаления от верхней поверхности 44 и приближения к нижней поверхности 42, вследствие вертикального угла конусности "VTA", создавая, таким образом, практически трапециевидный профиль 174, аналогичный вышеописанному. Практически трапециевидный профиль 174 адаптера 170 может соответствовать описанному ниже профилю поперечного сечения коронки.
1
1
2
По сравнению с головкой 26 адаптера 12, предназначенного для работ с ускоренным износом верхней поверхности, головка 26 адаптера 170 может быть отклонена вниз от планок 20, 22, таким образом, чтобы сделать угол δ (у варианта для работ с ускоренным износом верхней поверхности, показанным на Фиг.4) приблизительно равным 0°. При такой ориентации нижняя поверхность 42 может быть в целом плоской и приблизительно параллельной верхней поверхности 34 нижней планки 22 и, соответственно, нижней поверхности 36 рабочего органа 1, 6. Далее, относительно продольной оси "А," нижняя поверхность 42 адаптера 12 может быть расположенной ниже верхней поверхности 34 нижней планки 22. Остальные относительные положения поверхностей адаптера 12 могут быть сохранены такими же. Таким образом, используя нижнюю поверхность 42 в качестве основы координат, мы видим, что реперная линия 60 проходит под углом β относительно нижней поверхности 42 через центр выступов 58, промежуточная поверхность 54 расположена под углом β2 относительно реперной линии 60, а передняя поверхность 50 приблизительно перпендикулярна реперной линии 60. Каждый из углов β, β может составлять приблизительно 15°, промежуточная поверхность 54 может быть наклонена под углом а, равным приблизительно 30°, относительно нижней поверхности 42 головки 26, верхней поверхности 34 нижней планки 22, а также первой и второй опорных поверхностей 52, 56, а передняя поверхность 50 может проходить вверх под углом γ, равным приблизительно 15°, относительно линии 50а, перпендикулярной нижней поверхности 42 или верхней поверхности 34 нижней планки 22. Ориентация головки 26 адаптера 12 относительно планок 20, 22 в сочетании с конфигурациями коронок, описанными ниже, может обеспечить расположение нижних внешних поверхностей коронок приблизительно параллельно нижней поверхности рабочего органа 1, 6 и поверхности грунта, что делается для того, чтобы обеспечить возможность скольжения общей нижней поверхности узла зуба 10 по поверхности грунта и его внедрение в рабочий материал для загрузки рабочего органа 1, 6.
Универсальная коронка для производства работ с ускоренным износом нижней поверхности (Фиг. 26-30)
Помимо адаптера 170, коронки узла зуба 10 также можно сконфигурировать специально для производства работ с ускоренным износом нижней поверхности. Один из примеров исполнения универсальной коронки 180 для применения с адаптером 170 более подробно показан на Фиг. 26-30, на которых поверхности и компоненты, аналогичные ранее описанным для коронки 14, обозначены теми же самыми номерами позиций. Как показано на Фиг. 26 и 27, коронка 180 может иметь в целом клиновидную форму; верхняя и нижняя внешние поверхности 72, 74 отходят вперед от верхней и нижней кромок 70а, 70b, соответственно, заднего торца 70, и сходятся, образуя переднюю кромку 76. Верхняя внешняя поверхность 72 может быть выполнена отклоненной вниз, аналогично тому, как это сделано на коронке 14, а задняя часть 78 может иметь первый угол наклона вниз "FDA", приблизительно равный 29°, передняя часть 82 может иметь второй угол наклона вниз "SDA", равный приблизительно 25°, и концевая часть 84 может быть выполнена под третьим углом наклона вниз "TDA", равным приблизительно 27°. В целом плоская форма верхней внешней поверхности 72 позволяет обрабатываемому материалу скользить по ней и попадать в ковш (не показан) землеройной машины, когда передняя кромка 76 входит в кучу обрабатываемого материала. Как лучше видно на Фиг. 28, боковые внешние поверхности 90, 92 могут быть выполненными наклоненными, таким образом, что расстояние между ними уменьшается по мере того, как боковые внешние поверхности 90, 92 спускаются вниз от верхней внешней поверхности 72 к нижней внешней поверхности 74; данные боковые внешние поверхности наклонены под вертикальными углами конусности "VTA", которые составляют приблизительно 3°, образуя практически трапециевидный профиль 188, соответствующий профилю 174 описанной выше головки 26 адаптера 170.
3
Нижняя внешняя поверхность 74 также может быть в общем плоской, но с промежуточным подъемом в переходной области 80а. Задняя часть 86 нижней внешней поверхности 74 может проходить вперед практически перпендикулярно плоскости заднего торца 70, до переходной области 80, где нижняя внешняя поверхность 74 переходит в нижнюю переднюю часть 88. Передняя часть 88 также может быть практически перпендикулярной заднему торцу 70, и может проходить к передней кромке 76, будучи расположенной на расстоянии d ниже задней части 86. При внедрении узла зуба 10 рабочего органа 1, 6 в обрабатываемый материал, наибольшее абразивное воздействие обрабатываемого материала на коронку имеет место в районе передней кромки 76, концевой части 84 верхней внешней поверхности, и на передней части 88 нижней внешней поверхности 74 коронки 14. Понижение передней части 88 относительно нижней внешней поверхности 74 обеспечивает дополнительное количество материала коронки в зоне высокого абразивного воздействия, что обеспечивает увеличение срока службы узла зуба 10.
Верхняя внешняя поверхность 72 коронки 180 может иметь углубление 182 в своей передней части 82, а также в прилегающих участках задней части 78 и концевой части 84. Как показано на Фиг. 28-30, углубление 182 может уходить вниз от верхней внешней поверхности 72 в тело коронки 180, образуя карман в коронке 180. Представленный на Фиг. 30 вид в разрезе показывает геометрическую конфигурацию одного из возможных вариантов исполнения углубления 182. Углубление 182 может включать в себя изогнутый вниз участок 184, входящий в тело коронки 180 рядом с концевой частью 84 и передней кромкой 76. По мере ухода изогнутого участка 184 вниз, углубление 182 может проходить назад к заднему торцу 70 и переходить в задний конусный участок 186. Высота конусного участка 186 уменьшается по мере приближения к заднему торцу 70, и в конечном итоге конусный участок 186 заканчивается в переходной области 80, переходя в заднюю часть 78 верхней внешней поверхности 74. Показанная конфигурация углубления 182 уменьшает вес коронки 180, снижает сопротивление при перемещении коронки 180 сквозь обрабатываемый материал, и обеспечивает возможность самозатачивания коронки 180, как будет более подробно описано ниже. Однако специалистам в данной области техники будут очевидны и другие обеспечивающие преимущества для коронки 180 возможные варианты исполнения углубления 182, рассматриваемые авторами настоящего изобретения как используемые в конструкции узла зуба 10 согласно настоящему изобретению.
Коронку 180 можно устанавливать на головку 26 адаптера 170 с помощью полости 120, конфигурация которой соответствует конфигурации головки 26 адаптера 170 и аналогична конфигурации внутренней полости 120 коронки 14, а также содержит трапециевидный профиль, соответствующий профилю внешней поверхности адаптера 170. Приведенный на Фиг. 30 вид в разрезе иллюстрирует соответствие между внутренней полостью 120 в коронке 180 и головкой 26 адаптера 170. Нижняя внутренняя поверхность 122 может быть в целом плоской и примерно перпендикулярной заднему торцу 70, а также в целом параллельной задней части 86 и передней части 88 нижней внешней поверхности 74, чтобы сделать нижнюю внешнюю поверхность 74 приблизительно параллельной базовой кромке 18 рабочего органа 1, 6, когда коронка 180 установлена на адаптере 170. Что касается остальных элементов, то верхняя внутренняя поверхность 124, боковые внутренние поверхности 126, 128 и передняя внутренняя поверхность 130 могут иметь форму, соответствующую форме соответствующих поверхностей головки 26, так что, когда коронка 180 установлена на адаптере 170, данные поверхности обращены друг к другу и контактируют друг с другом.
Абразионно-стойкая коронка для проведения работ с ускоренным износом нижней поверхности (Фиг. 31-36)
В зависимости от конкретного характера проводимых землеройных работ, для которых используются узлы зубьев 10, коронку 180 узла зуба 10, описанную выше и показанную на Фиг. 26-30, при необходимости можно модифицировать. Например, если землеройная машина работает с высокоабразивным обрабатываемым материалом, создающим гораздо более интенсивный износ верхней поверхности, желательно, чтобы коронка имела большее количество материала в своей передней и нижней частях. На Фиг. 31-36 показан один из возможных вариантов исполнения коронки 190, предназначенной для работы с высокоабразивным обрабатываемым материалом. Данная коронка 190 может иметь такую же клиновидную форму, что и описанная выше коронка 180, с верхней и нижней внешними поверхностями 72, 74, отходящими вперед от заднего торца 70 и затем сходящимися, образуя переднюю кромку 76, как показано на Фиг. 31 и 32. С целью снижения веса в нижних изнашивающихся областях, а также для обеспечения самозатачивания, на передней части 82 верхней внешней поверхности 72 с обеих сторон могут быть выполнены углубления 192, 194 (см. Фиг. 33 и 34). Данные углубления 192, 194 могут проходить назад приблизительно до концевой части 84. По мере износа материала коронки 190 со временем, высота контактирующей с обрабатываемым материалом поверхности рядом с внешними кромками передней части 82 верхней внешней поверхности 72 коронки 150 остается практически постоянной. Для дальнейшего уменьшения веса коронки 190, еще одно углубление 196 может быть выполнено в нижней внешней поверхности 74. Углубление 196 может заходить вверх в тело коронки 190 и может располагаться дальше к задней части, чем верхние углубления 192, 194, чтобы не удалять слишком много материала в подверженных высокому абразивному воздействию областях рядом с передней кромкой 76.
Для компенсации более высокого абразивного воздействия, испытываемого коронкой 190, нижняя внешняя поверхность 74 может быть выполнена более широкой, с тем, чтобы обеспечить дополнительное количество подверженного износу материала на нижней поверхности. Как лучше видно на Фиг. 33 и 35, верхняя часть коронки 190 имеет трапециевидный профиль, аналогичный описанному выше для рассмотренных ранее коронок, форма которого соответствует профилю головки 26 адаптера. Рядом с точками пересечения боковых внешних поверхностей 90, 92 с нижней внешней поверхностью 74, расположены полки 198, 200, выдающиеся вбок из внешних боковых поверхностей 90, 92, соответственно, служащие для расширения нижней внешней поверхности 74. Полки 198, 200 могут проходить по всей длине коронки 190 от заднего торца 70 до передней кромки 76. Верхние поверхности 202, 204 полок могут проходить вперед приблизительно перпендикулярно заднему торцу 70 коронки 190, а нижняя внешняя поверхность 74 являющаяся также нижней поверхностью полок, может быть отклонена вниз относительно верхних поверхностей 202, 204 полок на угол θ, составляющий 1°-3°, например, приблизительно 2°. Говоря более конкретно, угол θ - это угол между нижней внешней поверхностью 74 и линией, приблизительно перпендикулярной заднему торцу 70 и приблизительно параллельной верхним поверхностям 202, 204 полок, как показано на Фиг. 32 и 35. При такой конфигурации расстояние между нижней внешней поверхностью 74 и верхними поверхностями 202, 204 полок может увеличиваться по мере отхода полок 198, 200 от заднего торца 70 в сторону к передней кромке 76, до тех пор, пока верхние поверхности 202, 204 полок не пересекутся с концевой частью 84 верхней внешней поверхности 72, которая, в свою очередь, сходится с нижней внешней поверхностью 74, образуя в точке пересечения переднюю кромку 76. При такой конфигурации полки 198, 200 обеспечивают наличие дополнительного количества материала в передней и нижней областях коронки 190, где его абразивный износ является максимальным. Далее, как показано на Фиг. 36, форма внутренней полости 120 коронки аналогична форме описанных выше полостей 120 и соответствует форме головки 26 адаптера 170, а ее нижняя внутренняя поверхность 122 приблизительно перпендикулярна заднему торцу 70.
Проникающая коронка для выполнения работ с ускоренным износом нижней поверхности (Фиг. 37-41)
В случаях, когда узлы зубьев 10 используются для работы с каменистым грунтом, где может требоваться более высокая способность проникновения в материал, может оказаться необходимым использовать проникающую коронку с более острым проникающим краем, обеспечивающим измельчение материала. На Фиг. 37-41 представлена проникающая коронка 210 с верхней внешней поверхностью 72 и нижней внешней поверхностью 74, отходящими вперед от заднего торца 70 и сходящимися впереди, образуя переднюю кромку 76. Верхняя внешняя поверхность 72 может содержать углубления 212, 214 с обеих сторон передней части 82, аналогичные описанным выше углублениям 192, 194. Задняя часть 78 верхней внешней поверхности 72 может отходить вперед от заднего торца 70, причем боковые внешние поверхности 90, 92 приблизительно параллельны друг другу или выполнены слегка сходящимися с боковым углом конусности, приблизительно равным 3°, с целью обеспечения согласования с конусностью головки 26 адаптера 170 и схождения по мере отхода боковых внешних 90, 92 от заднего торца 70. По мере приближения задней части 78 к передней кромке 76 верхняя внешняя поверхность 72 может переходить в переднюю часть 82. Боковые внешние поверхности 90, 92, угол конусности которых больше, могут переходить в передние части 98, 100, которые сначала могут быть практически параллельными друг другу или выполненными с промежуточным углом конусности "ITA", равным приблизительно 8°, а затем, по мере приближения к передней кромке 76, могут сходиться под способствующим проникновению углом конусности "РТА", составляющим приблизительно 10°, относительно линии, перпендикулярной плоскости "Р", сходясь при этом более быстро, чем на задней части 78.
Таким образом, сужение передней кромки 76 относительно общей ширины проникающей коронки 210 может быть больше, чем в других вариантах исполнения коронок 180, 190. Зауженная передняя кромка 76 обеспечивает меньшую площадь поверхности, взаимодействующей с каменистым материалом, и увеличивает силу, действующую на единицу площади контакта для нескольких узлов зубьев 10, прикрепленных к базовой кромке 18 рабочего органа 1, 6, что обеспечивает измельчение каменистого материала.
В то время как подверженный износу материал можно убрать с проникающей коронки 210 путем зауживания передней кромки 76, дополнительный изнашивающийся материал на нижней внешней поверхности 74 можно добавить посредством отклонения нижней внешней поверхности 74 вниз после ее отхода от заднего торца 70, как показано на Фиг. 40 и 41. Внутренняя полость 120 коронки имеет форму, аналогичную описанной выше, с нижней внутренней поверхностью 122, отходящей практически перпендикулярно от заднего торца 70 коронки 210. Нижняя внешняя поверхность 74 может быть отклонена вниз относительно линии, практически параллельной нижней внутренней поверхности 122 и практически перпендикулярной заднему торцу 70, под углом Θ, составляющим 6°-8°, например, приблизительно 7°.
Однокомпонентный зуб для выполнения работ с ускоренным износом верхней поверхности (Фиг. 42-45)
Описанные выше узлы зубьев все состоят из адаптера и прикрепляемой к нему коронки. Однако при выполнении некоторых видов работ к рабочему органу 1, 6 желательно прикреплять неразборный, однокомпонентный зуб, например, для того, чтобы уменьшить риск поломки фиксирующего устройства, служащего для крепления коронки к головке адаптера. Для установки на рабочем органе адаптеры и коронки согласно описанным выше вариантам исполнения могут быть выполнены в виде единого компонента, обеспечивающего определенные описываемые ниже преимущества. Например, на Фиг. 42-45 показана конструкция объединенного универсального зуба 270 для выполнения работ с ускоренным износом верхней поверхности, обладающего свойствами как адаптера 12, так и коронки 14. Данный зуб 270 может включать в себя верхнюю и нижнюю задние планки 272, 274, соответственно, и переднюю концевую часть 276, соединенную с планками промежуточной частью 278. Концевая часть 276 может содержать верхнюю внешнюю поверхность 280 и нижнюю внешнюю поверхность 282, отходящие от промежуточной части 278 и сходящиеся на передней кромке 284. Верхняя и нижняя внешние поверхности 280, 282 обычно могут иметь такую же геометрию, что и верхняя и нижняя поверхности 72, 74, соответственно, коронки 14, а в нижней внешней поверхности 282 может быть выполнено углубление (не показано). Концевая часть 276 также может содержать противоположные боковые внешние поверхности 286, 288, расположенные между верхней внешней поверхностью 280 и нижней внешней поверхностью 282.
Как лучше видно на Фиг. 43, боковые внешние поверхности 286, 288 могут быть наклонены таким образом, что расстояние между боковыми внешними поверхностями 286, 288 увеличивается по мере их отхода вертикально вверх от нижней внешней поверхности 282 и приближения к верхней внешней поверхности 280. При такой конфигурации концевая часть 276 может иметь трапециевидный профиль, аналогичный профилю коронки 14, что делается с целью обеспечения большего количества материала рядом с верхней поверхностью 280, чем рядом с нижней поверхностью 282, поскольку абразивное воздействие и износ материала рядом на верхней поверхности больше. Ввиду геометрической схожести, износ материала на концевой части 276 может происходить аналогично тому, как он происходит на коронке 14, что иллюстрируется с помощью Фиг. 63-70 и описывается в соответствующей части настоящей заявки.
Для обеспечения возможности замены зуба 270, его крепление на базовой кромке 18 рабочего органа 1, 6 можно осуществлять не посредством сварки, а с помощью болтов или других обеспечивающих возможность снятия крепежных элементов. С этой обеспечения возможности такого крепления к базовой кромке 18 в планках 272, 274 могут быть выполнены отверстия 290, 292, соответственно, как показано на Фиг. 42, 44 и 45. При установке отверстия 290, 292 совмещают с соответствующими отверстиями в базовой кромке 18 и вставляют в них подходящие крепежные элементы для закрепления зуба 270 на базовой кромке 18 рабочего органа 1, 6. После того, как износ концевой части 276 достигнет степени, при которой требуется замена зуба, крепежные элементы можно удалить, снять зуб 270 и заменить его новым зубом 270.
Однокомпонентный зуб для выполнения работ с ускоренным износом нижней поверхности (Фиг. 46-49)
На базовой кромке 18 рабочих органов 1, 6 с ускоренным износом нижней поверхности, например, на ковшах погрузчиков, также может быть желательно устанавливать однокомпонентный зуб. На Фиг. 46-49 представлен объединенный универсальный зуб 300, предназначенный для производства работ с ускоренным износом нижней поверхности, обладающий одновременно свойствами адаптера 170 и универсальной коронки 180. Данный зуб 300 может включать в себя верхнюю и нижнюю задние планки 302, 304, соответственно, и переднюю концевую часть 306, соединенную с планками промежуточной частью 308. Концевая часть 306 может содержать верхнюю внешнюю поверхность 310 и нижнюю внешнюю поверхность 312, отходящие от промежуточной части 308 и сходящиеся на передней кромке 314. Верхняя и нижняя внешние поверхности 310, 312 обычно могут иметь такую же геометрию, что и верхняя и нижняя поверхности 72, 74, соответственно, коронки 180, а в верхней внешней поверхности 312 может быть выполнено углубление 316. Концевая часть 306 также может содержать противоположные боковые внешние поверхности 318, 320, расположенные между верхней внешней поверхностью 310 и нижней внешней поверхностью 312. Как лучше видно на Фиг. 47, боковые внешние поверхности 318, 320 могут быть наклонены таким образом, что расстояние между боковыми внешними поверхностями 318, 320 увеличивается по мере их отхода вертикально вверх от нижней внешней поверхности 312 и приближения к верхней внешней поверхности 310. Ввиду геометрической схожести, износ материала на концевой части 306 может происходить аналогично тому, как он происходит на коронке 180, что иллюстрируется с помощью Фиг. 70-75 и описывается в соответствующей части настоящей заявки.
Для обеспечения возможности замены зуба 300, его крепление на базовой кромке 18 рабочего органа 1, 6 можно осуществлять не посредством сварки, а с помощью болтов или других обеспечивающих возможность снятия крепежных элементов. С этой обеспечения возможности такого крепления к базовой кромке 18 в планках 302, 304 могут быть выполнены отверстия 322, 324, соответственно, как показано на Фиг. 46, 48 и 49. При установке отверстия 322, 324 совмещают с соответствующими отверстиями в базовой кромке 18 и вставляют в них подходящие крепежные элементы для закрепления зуба 300 на базовой кромке 18 рабочего органа 1, 6. После того, как износ концевой части 306 достигнет степени, при которой требуется замена зуба, крепежные элементы можно удалить, снять зуб 300 и заменить его новым зубом 300.
Узлы зубьев 10 согласно настоящему изобретению содержат отличительные признаки, которые могут продлить срок службы узлов зубьев 10 и повысить их эффективность в плане способности проникновения в обрабатываемый материал. Как уже указывалось выше, практически трапециевидный профиль 93 коронки 14, например, обеспечивает наличие большего количества материала на верхней поверхности коронки 14, где имеет место более интенсивный абразивный износ при выполнении работ с ускоренным износом верхней поверхности. В то же время, с нижней части коронки 14, где абразивный износ меньше, материал удаляют, обеспечивая тем самым снижение веса и стоимости 14, хотя в некоторых случаях может потребоваться, чтобы толщина верхней планки была больше, чем это необходимо с точки зрения абразивного износа, с целью обеспечения дополнительной прочности и предотвращения ее поломки под действием нагрузок. При ускоренном износе нижней поверхности коронки 180, 190, 210 могут иметь дополнительное количество материала на своей нижней части, поскольку перемещение коронок 180, 190, 210 происходит с трением нижней поверхности о поверхность грунта, и износ нижней поверхности происходит быстрее.
Конструкция узлов зубьев 10 согласно настоящему изобретению также может обеспечивать снижение нагрузок, действующих на выступы 58 и фиксирующее устройство, соединяющее коронки 14, 150, 180, 190, 210 с адаптерами 12, 170. Рассматривая представленные на Фиг. 51 и 52 адаптер 12 и коронку 14, мы видим, что вследствие допусков на механическую обработку при создании удерживающих отверстий 16, выступов 58 и соответствующих компонентов фиксирующего устройства (не показаны), при использовании устройства коронка 14 может перемещаться относительно адаптера 12, в частности, относительно его головки 26. Такое относительное перемещение может приводить к возникновению напряжений сдвига в компонентах фиксирующего устройства, поскольку адаптер 12 и коронка 14 перемещаются в противоположных направлениях. В существующих узлах зубьев, в которых головка адаптера может иметь треугольную форму поперечного сечения, или быть более закругленной, чем практически трапециевидный профиль 62 головки 26, обращенные друг к другу поверхности головки адаптера и внутренней полости коронки могут отделяться одна от другой, и может происходить перекашивание коронки относительно адаптера вокруг продольной оси узла зуба. Перекашивание коронки может вызывать дополнительные напряжения сдвига на компонентах фиксирующих устройств.
Наоборот, в узлах зубьев 10 согласно настоящему изобретению опорные поверхности 52, 56 головки 26 адаптера могут входить в зацепление с соответствующими опорными поверхностями 132, 136 во внутренней полости 120 коронки. Как показано на виде в разрезе на Фиг. 50, когда коронка 14 установлена на головке адаптера 26 и находится в положении максимального зацепления, плоские поверхности головки 26 сопрягаются с соответствующими плоскими участками поверхностей, образующих внутреннюю полость 120 коронки 14. Таким образом, нижняя поверхность 42 адаптера 12 может быть обращена к нижней внутренней поверхности 122 коронки 14 и может контактировать с данной поверхностью, опорные поверхности 52, 54, 56 верхней поверхности 44 адаптера 12 могут быть обращены к соответствующим участкам 132, 134, 136 верхней внутренней поверхности 124 коронки 14 и могут контактировать с ними, а передняя поверхность 50 адаптера 12 может быть обращена к передней внутренней поверхности 130 коронки 14 и может контактировать с ней. Несмотря на то, что это не показано, боковые поверхности 46, 48 головки 26 адаптера 12 могут быть обращены к боковым внутренним поверхностям 126, 128, соответственно, внутренней полости 120 коронки 14, и могут контактировать с указанными поверхностями. Когда указанные выше поверхности находятся в контакте друг с другом, коронка 14 может оставаться практически неподвижной относительно головки 26 адаптера 12.
Вследствие допусков в фиксирующем устройстве, коронка 14 может проскальзывать вперед относительно головки 26 адаптера 12, как это показано на Фиг. 51. При проскальзывании коронки 14 вперед, некоторые из обращенных друг к другу и контактирующих поверхностей головки 26 адаптера 12 и внутренней полости 120 коронки 14 могут отходить друг от друга и выходить из контакта. Например, промежуточная часть 134 верхней внутренней поверхности 124 коронки 14 может отходить от промежуточной поверхности 54 головки 26 адаптера 12, а передняя внутренняя поверхность 130 коронки 14 отходить от передней поверхности 50 адаптера 12. Поскольку расстояние между боковыми поверхностями 46, 48 головки 26 адаптера 12 может уменьшаться по мере удаления головки 26 наружу от промежуточной части 24 адаптера, как показано на Фиг. 7 и 8, боковые внутренние поверхности 126, 128 коронки 14 могут отходить от боковых поверхностей 46, 48, соответственно. Несмотря на отход некоторых поверхностей друг от друга, контакт головки 26 адаптера 12 и внутренней полостью 120 коронки 14 может сохраняться в пределах диапазона перемещений коронки 14, обусловленных допусками на механическую обработку фиксирующих устройств. Как уже указывалось выше, нижняя поверхность 42 и опорные поверхности 52, 56 головки 26 адаптера 12, а также нижняя внутренняя поверхность 122 и опорные участки 132, 136 верхней внутренней поверхности 124 коронки 14, в целом, могут быть параллельными. Следовательно, направление перемещения коронки 14 может быть практически параллельным, например, нижней поверхности 42 головки 26 адаптера 12, и нижняя поверхность 42 будет сохранять контакт с нижней внутренней поверхностью 122 внутренней полости 120 коронки 14, а опорные участки 132, 136 верхней внутренней поверхности 124 коронки 14 будут сохранять свой контакт с опорными поверхностями 52, 56 адаптера 12, соответственно. Если вышеуказанные плоские поверхности будут оставаться в контакте, это предотвратит какое-либо значительное перекашивание коронки 14 относительно головки 26, которое, в противном случае, могло бы привести к возникновению дополнительных напряжений сдвига на компонентах фиксирующего устройства. Даже при наличии углов конусности отливки на нижней поверхности 42, нижней внутренней поверхности 122, опорных поверхностях 52, 56 и на опорных участках 132, 136, а также при возможности возникновения незначительного расхождения обращенных друг к другу поверхностей, поворачивание коронки 14 будет ограничено величиной меньше, чем та, при которой на компонентах фиксирующего устройства могли бы возникать напряжения сдвига. При снижении напряжений сдвига, воздействующих на фиксирующее устройство, предполагается, что интенсивность отказов фиксирующих устройств, и, следовательно, снизится частота выхода из строя коронок 14 до окончания их срока службы.
Конфигурация узлов зубьев 10 согласно настоящему изобретению обеспечивает также снижение напряжений сдвига, действующих на фиксирующие устройства, при прикладывании нагрузок, которые, в противном случае, могли бы привести к соскальзыванию коронок 14, 150, 180, 190, 210, 220 (см. Фиг. 57 и 58) с головок 26 адаптеров 12, 170. Поскольку известные головки адаптеров обычно имеют треугольную форму и боковую конусность по мере отхода головки от планок, действующие при использовании устройства силы могут, в общем, приводить к соскальзыванию коронок вперед с головок адаптеров. Такое перемещение предотвращается с помощью фиксирующего устройства, что может приводить к возникновению напряжений сдвига. Головки 26 адаптеров 12, 170 согласно настоящему изобретению могут, по меньшей мере, частично уравновешивать силы, действующие на коронки 14, 150, 180, 190, 210, 220, заставляющие их соскальзывать с головок 26 адаптеров.
На Фиг. 52(a)-(f) показаны ориентации узла зуба 10, состоящего из адаптера 12 и коронки 14, применяемого в качестве рабочего органа для производства работ с ускоренным износом верхней поверхности, например, в качестве узла 6 ковша экскаватора, в процессе его проникновения в грунт и захвата грунта. Для иллюстрации на Фиг. 52-56 используются адаптер 12 и коронка 14, но специалистам в данной области техники должно быть понятно, что различные другие сочетания адаптеров 12, 170 и коронок 14, 150, 180, 190, 210, 220 будут взаимодействовать аналогичным образом. Сначала передняя кромка 76 узла зуба 10 врезается в обрабатываемый материал сверху вниз, находясь при этом в положении немного далее чисто вертикального, как показано на Фиг. 52(a). После начального внедрения рабочий орган 6 и узлы зубьев 10 могут поворачиваться назад и притягиваться к землеройной машине его стрелой, при этом последовательно проходя положения, показанные на Фиг. 52(b)-(d). Во время данного перемещения сквозь обрабатываемый материал верхняя внешняя поверхность 72 коронки 14 является основной поверхностью взаимодействия с обрабатываемым материалом, и силы, действующие при этом на коронки 14, могут быть максимальными. Верхние внешние поверхности 72 коронок 14 при этом также испытывают наибольшее абразивное воздействие. Практически трапециевидный профиль 93 коронок 14 обеспечивает наличие дополнительного подверженного износу материала на верхних внешних поверхностях 72, что делается с целью увеличения срока службы коронок 14. Практически трапециевидный профиль 93 также обеспечивает перемещение верхней внешней поверхности 72 с меньшим трением о грунт сужающихся боковых внешних поверхностей 90, 92.
В конечном итоге, рабочий орган 6 поворачивает узел зуба 10, приводя его в горизонтальное положение, показанное на Фиг. 52(e). В этот момент рабочий орган 6 еще больше подтягивается к землеройной машине, и передняя кромка 76 узла зуба проходит сквозь обрабатываемый материал. И, наконец, после дальнейшего поворачивания рабочего органа 6 и приведения его в положение, показанное на Фиг. 52(f), узел зуба 10 ориентирован вверх, и рабочий орган 6 с загруженным в него материалом можно поднимать.
На Фиг. 53 показан узел зуба 10 в практически вертикальном положении, показанном на Фиг. 52(a), в котором рабочий орган 6 может находиться при внедрении сверху вниз в поверхность или в кучу обрабатываемого материала; направление ввода рабочего органа в материал при этом показано стрелкой "М". Обрабатываемый материал может оказывать сопротивление проникновению узла зуба 10, что приводит к возникновению вертикальной силы FV, действующей на переднюю кромку 76. Сила FV может прижимать коронку 14 к адаптеру 12, создавая более тесное взаимодействие коронки 14 с головкой 26 адаптера 12, без увеличения напряжений сдвига, воздействующих на фиксирующее устройство.
R1
V
V
V
2
На Фиг. 54 узел зуба 10 показан в положении, изображенном на Фиг. 52(c) при котором рабочий орган 6 может быть немного подтянут вверх с целью дальнейшего измельчения обрабатываемого материала и захвата его ковшом; направление перемещения рабочего органа при этом показано стрелкой "М". При прохождении рабочего органа 6 сквозь обрабатываемый материал на верхнюю внешнюю поверхность 72 коронки 14 может действовать сила F. Сила F может быть результирующей силой, действующей на переднюю часть 82 и/или концевую часть 84 коронки 14, представляющей собой результат сложения веса обрабатываемого материала и силы сопротивления обрабатываемого материала процессу извлечения. Сила F может передаваться по коронке 14 на головку 26 адаптера и на верхнюю внутреннюю поверхность 124 внутренней полости 120 коронки 14, создавая, таким образом, первую результирующую силу F на передней опорной поверхности 52 адаптера 12. Поскольку линия направления действия вертикальной силы F находится рядом с передней кромкой 76, данная вертикальная сила F стремится повернуть коронку в направлении против часовой стрелки, как показано на чертеже, относительно головки 26 адаптера 12; первая опорная поверхность 52 адаптера 12 при этом выполняет роль точки опоры или оси вращения. Момент, создаваемый вертикальной силой F, приводит к образованию второй результирующей силы FR, действующей на нижнюю поверхность 42 адаптера 12 рядом с промежуточной частью 24 адаптера 12.
R1
R1
N
P
P
R1
P
В ранее известных узлах коронок с непрерывно-наклонными верхними поверхностями первая результирующая сила F стремилась сместить коронку с передней части головки, создавая, таким образом, дополнительные напряжения в фиксирующем устройстве. В отличие от этого, ориентация передней опорной поверхности 52 адаптера 12 относительно промежуточной поверхности 54 адаптера 12 стремится переместить коронку 14 в сторону головки 26, прижимая коронку 14 к головке 26. На Фиг. 55 представлено увеличенное изображение части головки 26 адаптера и коронки 14, на котором показаны результирующие силы, стремящиеся переместить коронку 14 относительно головки 26 адаптера. Первая результирующая сила F, действующая на переднюю опорную поверхность 52 адаптера 12 и первую опорную часть 132 коронки 14, создается в результате сложения первой нормальной составляющей F, действующей перпендикулярно передней опорной поверхности 52, и второй составляющей F, действующей параллельно передней опорной поверхности 52 и первой опорной части 132. Вследствие ориентации передней опорной поверхности 52 адаптера 12 и первой опорной части 132 коронки 14 относительно промежуточной поверхности 54 адаптера 12 и промежуточной части 134 коронки 14, параллельная составляющая F (или первая результирующая сила F) стремится сместить коронку 14 назад, прижимая ее к головке 26 адаптера 12. Параллельная составляющая F, стремящаяся сместить коронку 14 назад, прижимая ее к головке 26, снижает напряжения сдвига, действующие на компоненты фиксирующего устройства, и, соответственно, уменьшает вероятность его выхода из строя.
H
V
H
На Фиг. 56 показан узел зуба 10 в практически горизонтальном положении, представленном на Фиг. 52(e), которое может иметь место при оттягивании рабочего органа 6 назад к землеройной машине, как правило, в горизонтальном направлении, показанном стрелкой "М". Обрабатываемый материал может оказывать сопротивление перемещению узла зуба 10, что приводит к возникновению горизонтальной силы F, действующей на переднюю кромку 76. Аналогично вертикальной силе F, показанной на Фиг. 53, горизонтальная сила F может толкать коронку в сторону адаптера 12, прижимая ее к головке 26, без увеличения напряжений сдвига, воздействующих на фиксирующее устройство.
Как уже отмечалось выше, практически трапециевидный профиль 93 коронки 14 может обеспечивать пониженное сопротивление при передвижении коронки 14 сквозь грунт верхней внешней поверхностью 72 вперед, как показано на Фиг. 52(b)-(d). Однако данное преимущество, создаваемое практически трапециевидным профилем 93, может быть минимальным, когда узел зуба 10, представленный на Фиг. 3, ориентирован так, как показано на Фиг. 52(a), (e) и (f), и перемещается сквозь обрабатываемый материал передней кромкой 76 вперед. На Фиг. 57 и 58 показан альтернативный вариант исполнения коронки 220, служащий для уменьшения сопротивления грунта при перемещении коронки 220 передней кромкой 76 вперед. В данном варианте осуществления аналогичные элементы обозначены теми же номерами позиций, которые использовались при описании коронки 14. Коронка 220 выполнена таким образом, что она имеет профиль с зауженной средней частью в продольном направлении. Задние части 94, 96 боковых внешних поверхностей 90, 92 могут отклоняться внутрь по мере их отхода вперед от заднего торца 70, таким образом, что расстояние между задними частями 94, 96 уменьшается по мере их приближения к боковой переходной области 97. За переходной областью 97 передние части 98, 100 по мере прохождения вперед могут расходиться до максимальной ширины рядом с передней кромкой 76. Схождение передних частей 98, 100 боковых внешних поверхностей 90, 92 за передней кромкой 76 может обеспечить снижение сопротивления, испытываемого коронкой 220 при ее прохождении сквозь обрабатываемый материал. В процессе вхождения передней кромки 76 в обрабатываемый материал, он обходит коронку 220 по бокам, как это показано стрелками "FL" на Фиг. 57, и трение обрабатываемого материала о боковые внешние поверхности 90, 92 при этом меньше, чем если передние части 98, 100 были бы параллельны друг другу, и ширина коронки по ее длине от передней кромки 76 до заднего торца 70 была бы постоянной.
Приведенное выше описание Фиг. 52-56 дает возможность оценки характеристик компонентов узлов зубьев 10 согласно настоящему изобретению во всем диапазоне перемещения рабочего органа 6 при работе с ускоренным износом верхней поверхности. Головка 26 адаптера согласно настоящему изобретению может аналогичным образом уравновешивать силы, стремящиеся сместить коронки 14, 150, 180, 190, 210, 220 с головок 26 адаптеров 12, 170 при производстве работ с ускоренным износом нижней поверхности, например, при последовательности загрузки, показанной на Фиг. 59-61. На Фиг. 59 показан узел зуба 10, состоящий из адаптера 170 и коронки 180 в практически горизонтальном положении, в котором он может находиться при внедрении рабочего органа в кучу обрабатываемого материала (направление перемещения рабочего органа показано стрелкой "М"). Обрабатываемый материал может оказывать сопротивление вхождению узла зуба 10 в кучу материала, что приводит к возникновению горизонтальной силы FH, действующей на переднюю кромку 76. Горизонтальная сила FH может толкать коронку 14 к адаптеру 12, прижимая ее к головке 26, не увеличивая при этом напряжения сдвига, воздействующие на фиксирующее устройство.
V
V
V
R1
V
V
V
R2
R1
На Фиг. 60 узел зуба 10 показан в положении, в котором рабочий орган 1 может быть частично приподнят вверх, когда землеройная машина начинает подъем обрабатываемого материала из кучи в направлении, обозначенном стрелкой "М". При поднятии рабочего органа 1 и его извлечении из обрабатываемого материала на верхнюю внешнюю поверхность 72 коронки 180 может действовать вертикальная сила F. Вертикальная сила F может быть результирующей силой, действующей на переднюю часть 82 и/или концевую часть 84, представляющей собой результат сложения веса обрабатываемого материала и силы сопротивления обрабатываемого материала процессу извлечения из кучи. Вертикальная сила F может передаваться по коронке 180 на головку 26 адаптера, создавая, таким образом, первую результирующую силу F на передней опорной поверхности 52 головки 26 адаптера. Поскольку линия направления действия вертикальной силы F находится рядом с передней кромкой 76, данная вертикальная сила F стремится повернуть коронку 180 в направлении против часовой стрелки, как показано на чертеже, относительно головки 26 адаптера 170; первая опорная поверхность 52 головки 26 при этом выполняет роль точки опоры или оси вращения. Момент, создаваемый вертикальной силой F, приводит к образованию второй результирующей силы F, действующей на нижнюю поверхность 42 рядом с промежуточной частью 24 адаптера 170. В ранее известных узлах коронок с непрерывно-наклонными верхними поверхностями первая результирующая сила F стремилась сместить коронку с передней части головки, создавая, таким образом, дополнительные напряжения в фиксирующем устройстве.
N
P
P
R1
P
В отличие от этого, ориентация передней опорной поверхности 52 относительно промежуточной поверхности 54 заставляет коронку 180 прижиматься к головке 26. На Фиг. 61 представлено увеличенное изображение части головки 26 адаптера 170 и коронки 180, на котором показаны результирующие силы, стремящиеся переместить коронку 180 относительно головки 26 адаптера. Первая результирующая сила FR), действующая на переднюю опорную поверхность 52 адаптера 170 и первую опорную часть 132 коронки 180, создается в результате сложения первой нормальной составляющей F, действующей перпендикулярно передней опорной поверхности 52, и второй составляющей F, действующей параллельно передней опорной поверхности 52 и первой опорной части 132. Благодаря ориентации передней опорной поверхности 52 и первой опорной части 132 относительно промежуточной поверхности 54 адаптера 170 и промежуточной части 134 коронки 180, параллельная составляющая F первой результирующей силы F стремится сместить коронку 180 назад, прижимая ее к головке 26 адаптера 170. Параллельная составляющая F, стремящаяся сместить коронку 180 назад, прижимая ее к головке 26, снижает напряжения сдвига, действующие на компоненты фиксирующего устройства, и, соответственно, уменьшает вероятность его выхода из строя.
Помимо преимуществ по удержанию, обеспечиваемых вышеописанными особенностями конфигурации головок 26 адаптеров 12, 170 и внутренних полостей 120 коронок 14, 150, 180, 190, 210, 220, узлы зубьев 10 могут обеспечивать и дополнительные преимущества при их использовании для производства работ с ускоренным износом верхней и нижней поверхностей. Геометрические конфигурации коронок 14, 150, 190 узлов зубьев 10 согласно настоящему изобретению могут обеспечивать повышение эффективности проникновения в обрабатываемый материал при выполнении работ с ускоренным износом верхней поверхности на протяжении всего срока службы коронок 14, 150, 190 по сравнению с коронками известных типов. По мере износа материала на передней части коронок 14, 150, 180, 190, 210, углубления 102, 158, 160, 196 обеспечивают возможность самозатачивания коронок 14, 150, 190, что повышает эффективность проникновения коронки в материал там, где коронки известных типов затупляются и становятся более похожими на сжатый кулак, чем на режущий инструмент. Используя в качестве примера коронку 14 в целях иллюстрации возможности самозатачивания, на виде спереди коронки 14 на Фиг. 14 показана передняя кромка 76, образующая переднюю режущую поверхность, которая первой входит в обрабатываемый материал. Фиг. 4 воспроизведена на Фиг.62, где представлен узел зуба 10, состоящий из адаптера 12 и коронки 14, а вид в разрезе на Фиг. 63-68 показывает изменение геометрии режущей поверхности по мере износа материала на передней части коронки 14. На Фиг. 63 показан вид представленного на Фиг.62 узла зуба 10 в разрезе по плоскости, проходящей между передней кромкой 76 и углублением 102. После того, как в результате абразивного воздействия происходит износ коронки 14 до этой точки, режущая поверхность 330 коронки 14 представляет собой поперечное сечение, которое взаимодействует с обрабатываемым материалом при врезании в него рабочего органа 1, и данное поперечное сечение является менее острым, чем передняя кромка 76. Специалистам в данной области будет понятно, что в результате абразивного воздействия обрабатываемого материала внешняя кромка режущей поверхности 330 становится закругленной, происходит износ участков 78, 82, 84 верхней внешней поверхности 72, что показано заштрихованной областью 330а, и, таким образом, толщина режущей поверхности 330 уменьшается.
Далее продолжается изнашивание материала коронки 14 в направлении назад к углублению 102. На Фиг. 64 показано поперечное сечение узла зуба 10 в точке, когда износ передней части коронки 14 зашел в углубление 102, в результате чего образовалась режущая поверхность 332. В этой точке уже мог произойти износ изогнутого участка 104 углубления 102 коронки 14, так что режущая поверхность 332 включает в себя промежуточную область уменьшенной толщины. Наличие данной области уменьшенной толщины может приводить к тому, что режущая поверхность 332 будет иметь форму небольшой перевернутой U-образной кривой. Удаление материала в результате износа с режущей поверхности 332 вследствие наличия углубления 102 уменьшает площадь поперечного сечения передней режущей поверхности 332 коронки 14, "заостряя" коронку 14, что соответственно уменьшает сопротивление, испытываемое коронкой 14 рабочего органа 1 при входе в обрабатываемый материал. Затем продолжается удаление материала коронки в результате абразивного износа с участков 78, 82, 84, что показано заштрихованной областью 332а, в результате чего толщина коронки 14 еще более уменьшается. Одновременно происходит удаление материала коронки 14 в результате абразивного износа с передних частей 98, 100 боковых внешних поверхностей 90, 92, соответственно, в результате чего происходит уменьшение ширины коронки 14. Конусный участок 106 углубления 102 позволяет обрабатываемому материалу проходить по поверхности углубления 102 с меньшим сопротивлением, чем то, которое наблюдалось бы, если бы задние части углубления 102 были плоскими или закругленными, и их поверхность была бы в большей степени направлена в сторону обрабатываемого материала. Сужение конусного участка 106 уменьшает действующие перпендикулярно поверхности силы, которые могут противодействовать прохождению обрабатываемого материала и проникновению коронки 14 в обрабатываемый материал.
На Фиг. 65 и 66 представлено дальнейшее изменение формы режущих поверхностей 334, 336, соответственно, по мере дальнейшего износа материала коронки в результате абразивного износа переднего края коронки 14 и участков 78, 82 верхней внешней поверхности 72, а также передних частей 98, 100 боковых внешних поверхностей 90, 92, что показано с помощью заштрихованных областей 334а, 336а. Благодаря форме углубления 102, участки режущих поверхностей 334, 336, имеющие искривленную форму из-за углубления 102, могут сначала увеличиваться по мере того, как передняя кромка коронки 14 перемещается назад, приближаясь к режущей поверхности 334, а затем уменьшаются, по мере того, как износ достигает режущей поверхности 336. В конечном итоге, износ материала, начавшийся на переднем край коронки 14, достигает заднего края углубления 102.
Как показано на Фиг. 67, режущая поверхность 338 вплотную приближается к поперечному сечению коронки 14 рядом с задним краем углубления 102, в результате чего площадь поперечного сечения коронки становится слишком большой для входа коронки в обрабатываемый материал. Эта большая площадь поперечного сечения коронки может частично уменьшаться за счет износа, показанного в виде заштрихованной области 338а. Врезание коронки 14 в обрабатываемый материал становится менее эффективным, то есть срок службы коронки 14 приближается к своему окончанию. Приближение границы абразивного износа коронки 14 к заднему краю углубления 102 может служить визуальной индикацией необходимости замены коронки 14. Продолжение эксплуатации коронки 14 приводит к дальнейшей эрозии ее материала в передней части и, в конечном итоге, может закончиться нарушением границы внутренней полости 120 коронки режущей поверхностью 340, как показано на Фиг. 68. Продолжение износа внутрь от внешних поверхностей 72, 74, 90, 92, как показано заштрихованной областью 340а, при продолжении эксплуатации узла зуба 10, в конечном итоге, может привести к нарушению границы внутренней полости 120 коронки. В этот момент, воздействию обрабатываемого материала может быть подвержена головка 26 адаптера 12, и может начаться ее износ, возможно, до такой степени, при которой адаптер 12 также нужно будет снимать с базовой кромки 18 рабочего органа 1 и заменять.
Геометрические конфигурации коронок 150, 180, 190, 210 также могут обеспечивать их повышенную эффективность проникновения в обрабатываемый материал на протяжении всего срока службы данных коронок. Углубления 154, 156, 182, 192, 194, 212, 214 на верхних внешних поверхностях 72 могут создавать возможность самозатачивания коронок 150, 180, 190, 210, обеспечивая улучшение врезания данных коронок в обрабатываемый материал по мере абразивного износа их передней части. В качестве примера, на Фиг. 69 показан узел зуба 10, состав которого могут входить адаптер 170 и универсальная коронка 180, а виды в разрезе, представленные на Фиг.70-75, показывают изменение геометрии режущей поверхности по мере абразивного износа передней части коронки 180. На Фиг. 71 показан вид представленного на Фиг.69 узла зуба 10 в разрезе по плоскости, проходящей между передней кромкой 76 и углублением 182. После того, как износ коронки 180 в результате абразивного воздействия достигнет этой точки, режущая поверхность 3500 коронки 180 будет представлять собой поперечное сечение, которое взаимодействует с обрабатываемым материалом при перемещении землеройной машины вперед, и данное поперечное сечение является менее острым, чем передняя кромка 76. Специалистам в данной области будет понятно, что в результате абразивного воздействия обрабатываемого материала внешняя кромка режущей поверхности 350 становится закругленной, и происходит износ передней части 88 нижней внешней поверхности 74, что показано заштрихованной областью 350а, и, таким образом, толщина режущей поверхности 350 уменьшается.
Далее продолжается изнашивание материала коронки 180 в направлении назад к углублению 182. На Фиг. 71 показано поперечное сечение узла зуба 10 в точке, когда износ передней части коронки 180 зашел в углубление 182, в результате чего образовалась режущая поверхность 352. В этой точке уже мог произойти износ изогнутого участка 184 углубления 182 коронки 180, так что режущая поверхность 352 включает в себя промежуточную область уменьшенной толщины. Наличие данной области уменьшенной толщины может приводить к тому, что режущая поверхность 352 будет иметь форму небольшой U-образной кривой. Удаление материала в результате износа с режущей поверхности 352 вследствие наличия углубления 182 уменьшает площадь поперечного сечения передней режущей поверхности 352 коронки 180, "заостряя" коронку 180, что соответственно уменьшает сопротивление, испытываемое коронкой 180 рабочего органа 1 при входе в обрабатываемый материал. Продолжение абразивного износа материала коронки на передней части 88 нижней внешней поверхности 76 приводит к уменьшению толщины режущей поверхности 352, а износ материала на передних участках 98, 100 боковых внешних поверхностей 90, 92, соответственно, уменьшает ширину передней части коронки 180, что показано с помощью заштрихованной области 352а. Конусный участок 186 углубления 182 позволяет обрабатываемому материалу проходить по углублению 182 с меньшим сопротивлением, чем то, которое наблюдалось бы, если задние части углубления 182 были бы плоскими или закругленными, и их поверхность была бы в большей степени направлена в сторону обрабатываемого материала. Сужение конусного участка 186 уменьшает действующие перпендикулярно поверхностям силы, которые могут противодействовать прохождению обрабатываемого материала и проникновению коронки 180 в обрабатываемый материал.
На Фиг. 72 и 73 представлено дальнейшее изменение формы режущих поверхностей 354, 356, соответственно, по мере дальнейшего абразивного износа материала передней кромки 76 коронки 180 и на плоском участке 88 нижней внешней поверхности 74 коронки 180, а также передних частей 98, 100 боковых внешних поверхностей 90, 92, коронки 180, что показано с помощью заштрихованных областей 354а, 356а. Благодаря форме углубления 182, участки режущих поверхностей 354, 356, имеющие искривленную форму из-за углубления 182, могут сначала увеличиваться по мере того, как передняя кромка коронки 180 перемещается назад, приближаясь к режущей поверхности 354, а затем уменьшаются, по мере того, как износ достигает режущей поверхности 356. В конечном итоге, абразивный износ материала коронки достигает задней границы углубления 182.
Как показано на Фиг. 7, режущая поверхность 358 вплотную приближается к поперечному сечению коронки 180 за углублением 182, в результате чего площадь поперечного сечения коронки становится слишком большой для входа коронки в обрабатываемый материал. Эта большая площадь поперечного сечения коронки может частично уменьшаться за счет износа, показанного в виде заштрихованной области 358а. Врезание коронок 180 в обрабатываемый материал становится менее эффективным, то есть срок службы коронок 180 приближается к своему окончанию. Абразивный износ материала коронок за углублением 182 может являться визуальной индикацией необходимости замены коронок 180. Продолжение эксплуатации коронок 180 приводит к дальнейшей эрозии их материала в передней части и, в конечном итоге, может закончиться нарушением границы внутренней полости 120 режущей поверхностью 360, как показано на Фиг. 75. Продолжение износа внутрь от внешних поверхностей 72, 74, 90, 92, как показано заштрихованной областью 360а, при продолжении эксплуатации узла зуба 10, в конечном итоге, может привести к нарушению границы внутренней полости 120 коронки. В этот момент, воздействию обрабатываемого материала может быть подвержена головка 26 адаптера 170, и может начаться ее износ, возможно, до такой степени, при которой адаптер 170 также нужно будет снимать с базовой кромки 18 рабочего органа 1 и заменять.
Несмотря на то, что в приведенном выше описании рассматриваются многочисленные различные варианты осуществления данного изобретения, следует иметь в виду, что официальный объем изобретения определяется приведенной ниже формулой изобретения. Данное подробное описание изобретения следует понимать лишь как приводимое в качестве примера и не охватывающее все возможные варианты осуществления настоящего изобретения, поскольку описание всех возможных вариантов было бы нецелесообразным, и даже практически неосуществимым. Могут быть реализованы многочисленные различные альтернативные варианты осуществления изобретения, в которых могут использоваться как существующие в данный момент технологии, так и технологии, разработанные после даты подачи заявки, при условии, что они будут охватываться объемом притязаний настоящего изобретения.