СТОПОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ИЗНАШИВАЕМОГО ЭЛЕМЕНТА
LOCKING DEVICE FOR FIXING A WEAR PART

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к стопорному устройству для крепления изнашиваемой части (также именуемой изнашиваемым элементом) в соответствующей опоре (или переходнике) для экскаваторов и подобных машин, где опора содержит полость, и изнашиваемая часть содержит отверстие, так что в установленном положении полость и отверстие, по меньшей мере, частично, совмещаются в том месте, где стопорное устройство может быть введено в полость.
Изобретение также относится к изнашиваемой системе, содержащей изнашиваемую часть, опору и стопорное устройство, где опора содержит полость, и изнашиваемая часть содержит отверстие, так что в установленном положении полость и отверстие, по меньшей мере, частично, совмещаются в том месте, где стопорное устройство может быть введено в полость.
Кроме того, изобретение относится к изнашиваемой системе, содержащей изнашиваемую часть и опору, где опора содержит с полость, и изнашиваемая часть содержит отверстие, так что в установленном положении полость и отверстие, по меньшей мере, частично, совмещаются.
Изобретение также относится к процессу крепления изнашиваемой части в опоре с помощью стопорного устройства, где опора содержит полость, и изнашиваемая часть содержит отверстие, так что в установленном положении полость и отверстие, по меньшей мере, частично, совмещаются в том месте, где стопорное устройство может быть введено в полость; стопорное устройство содержит:
- стопорный элемент со стопорным концом, причем в установленном положении стопорный конец, по меньшей мере, частично, выступает из полости и проникает в отверстие,
- резьбу, которая предпочтительно является резьбой на стопорном элементе, и
- по меньшей мере, одну цилиндрическую пружину, определяющую продольную ось, причем пружина, по меньшей мере, частично ввертывается в резьбу, и пружина крепится относительно опоры для предотвращения ее вращения относительно опоры.
Уровень техники
Землеройное оборудование, используемое для выемки грунта, погрузки и перемещения материалов, таких как горные породы, песок, вскрышные породы и минералы, обычно оборудуется одним или несколькими ковшами или черпаками, которые крепятся к механической рукояти. Ковш или черпак снабжен ножом или скошенным краем на передней кромке, предназначенным для врезания в грунт и погрузки материала. Во избежание чрезмерного износа края и для улучшения врезания в грунт на скошенный край обычно устанавливаются изнашиваемые части или изнашиваемые элементы, такие как зубья, переходники (держатели зубьев), защитные кожухи скошенного края и боковые защитные кожухи.
Эти изнашиваемые части или изнашиваемые элементы подвергаются износу и воздействию напряжений, которые могут их разрушать. Зубья ковша обычно являются наиболее подверженными износу частями, которые подлежат частой замене. Кроме того, эти машины могут работать в широком диапазоне применений, причем для улучшения эксплуатационных характеристик ковша может потребоваться изменение конструкции зубьев. Эти изнашиваемые части могут крепиться к другим изнашиваемым частям (например, зуб, который крепится к переходнику) и могут крепиться к ножу или скошенному краю (например, переходник, который крепится к скошенному краю). Механическое соединение между изнашиваемыми деталями обычно выполняется с помощью удерживающего элемента, например стопорного устройства или пальца.
Кроме того, срок службы соединительного устройства изнашиваемых частей также ограничен из-за износа, усталости и пластической деформации.
Могут быть рассмотрены два типа износа: наружный износ частей из-за воздействия потока извлеченного и загружаемого материала и внутренний износ из-за материала (грязь, пыль), который проникает в соединение изнашиваемых деталей (например, между зубом и переходником). Этот материал, попадающий внутрь соединения двух механических частей, увеличивает износ внутренних участков таких частей из-за перемещения между этими частями во время работы ковша.
Согласно статистике зуб со средним сроком службы до износа выполняет более 50000 рабочих циклов; таким образом, соединение должно быть спроектировано таким образом, чтобы исключить дефекты, например трещины, возникающие из-за явления усталости, которое должно соответствовать пластической деформации изнашиваемых частей, которая возникает из-за реакций напряжения, генерируемых для противодействия силам, воздействующим на изнашиваемые детали и т.д.
Нежелательный зазор возникает в случае пластической деформации и/или внутреннего износа на контактных поверхностях соединения изнашиваемых частей. Этот зазор увеличивает перемещение частей соединения, повышая риск потери их торможения. Зазор увеличивается со временем из-за большей пластической деформации и/или внутреннего износа.
Опорные поверхности переходников наиболее подвержены внутреннему износу и пластической деформации, поскольку сталь, используемая в переходниках, обычно имеет более низкую твердость, чем сталь, используемая в зубьях. Контакт и трение между частями, где одна часть тверже другой, ведет к деформации более мягкой части. В случае присутствия мелких частиц между частями соединения внутренний износ добавляется к пластической деформации, еще больше увеличивая зазор между контактными поверхностями соединяемых частей. Очень важно уменьшить и исключить взаимное перемещение соединяемых изнашиваемых частей во избежание поломок и утери изнашиваемых частей. Габаритные землеройные машины, в особенности машины, работающие в карьерах и на рудниках, имеют существенное значение для ведения работ на местах. Простой этих машин из-за утери или поломки изнашиваемых частей может быть очень затратным для пользователей. Утерянная или поломанная изнашиваемая часть может попасть внутрь измельчителя, что ведет к повреждению и выходу из строя этого критичного оборудования и очень дорогостоящему ремонту. Утерянная или поломанная изнашиваемая часть, а также замена изнашиваемой части, когда она изнашивается, поскольку важно заменить зуб раньше, чем он сломается или износится, также потребует остановки машины для сборки другой части, что ведет к потере производственного времени. В силу всех вышеуказанных причин крайне важно обеспечить, чтобы изнашиваемые детали не ломались и не падали в ковши или черпаки.
Однако пластическую деформацию и внутренний износ нельзя исключить. Для максимального увеличения срока службы до износа зубья изготавливаются из стали твердостью 450 – 550 HB. Переходники, которые должны привариваться к скошенным краям, не могут изготавливаться из тех же самых сталей, что и зубья, поскольку было бы крайне сложно и рискованно приваривать их к скошенным краям; эти переходники обычно изготавливаются из сталей с низким содержанием углерода, которые могут приобретать твердость 300 – 400 HB, что позволяет получать Ceq < 0,7, обеспечивая свариваемость сталей. Габаритные землеройные машины, такие как канатные экскаваторы для производства горных работ, канатные скребковые экскаваторы и габаритные гидравлические экскаваторы, обычно оборудуются литыми скошенными краями (ножами с литыми рабочими кромками, составляющими одно целое с ножами). Эти литые скошенные края обычно изготавливаются с использованием сталей твердостью 200 – 280 HB из-за необходимости придания структурной гибкости и высокой деформируемости скошенному краю, исключая образование трещин на скошенных краях. В этих применениях в горном деле пластическая деформация и внутренний износ широко распространены и являются главной причиной поломки и утери изнашиваемых частей.
Другим важным отличительным признаком стопорного устройства или пальца является то, что они должны быть безопасными и легко собираться и разбираться, обеспечивая быструю замену изнашиваемого элемента. Безопасность операторов имеет крайне важное значение, и простой машины должен быть сведен к минимуму для максимального увеличения времени ее эксплуатации, поэтому время, необходимое для замены зубьев, должно быть сведено к минимуму. Кроме того, целесообразно иметь возможность замены изнашиваемых деталей в полевых условиях в том же самом месте, где работает машина, без необходимости доставки машины или ковша в мастерскую для использования специального оборудования. Для установки и удаления пальца в обычных стопорных устройствах требуется молоток. Для того чтобы сделать эту операцию безопасной и легкой желательно использовать безударную стопорную систему. Это означает, что палец должен устанавливаться и удаляться безударным способом, т.е. без необходимости использования молотка для установки или извлечения пальца.
В документе DE 202011101484 U1 описывается палец, содержащий капсулу с пружиной внутри для присоединения зуба к держателю зуба, причем палец должен вставляться в полость в держателе зуба с помощью специального инструмента. Этот инструмент сжимает пружину в полости и удерживает ее в сжатом состоянии во время присоединения зуба к держателю зуба, что делает сборку сложной и небезопасной. Кроме того, описываемый палец усложняет замену зуба сразу после износа, поскольку отсутствуют какие-либо средства для сжатия пружины после ее введения в полость держателя зуба. С другой стороны, пружина не может крепиться к полости, поэтому она может сжиматься во время эксплуатации, что нежелательно, и, следовательно, может выпадать, когда ковш выполняет выемку или перемещение грунта. Сходное устройство описано в US 2010/0257759 A1.
В документе US 5937550 описывается палец, собранный из нескольких компонентов, который вводится в полость держателя зуба для удерживания зуба, соединенного с вышеуказанным держателем зуба. После соединения зуба с держателем зуба перемещения одного элемента относительно другого в результате пластической деформации компенсируются упругим материалом. Пружина используется для  удерживания на месте внутренних компонентов. Пальцы, описанные в этом документе, содержат несколько компонентов, которые усложняют установку и техническое обслуживание пальцев, при этом увеличивается вероятность их выхода из строя. Вышеуказанные пальцы помимо других компонентов содержат пружину, стопорный элемент, прикрепленный к втулке, и упругий элемент, изготовленный из упругого материала.
В документе GB 2151284 описывается устройство для удерживания зубка врубовой машины в кулачке режущей цепи, в котором винтообразный крепежный элемент круглого сечения используется для образования резьбы между двумя элементами.
В документе US 3030088 описывается стопорное устройство со стопорным элементом, в котором цилиндрическая пружина перемещает стопорный элемент в выдвинутое положение, в то время как внешняя сила может перемещать стопорный элемент в убранное положение.
Сущность изобретения
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы решить проблемы, относящиеся к устройствам по существующему уровню техники. Таким образом, важным отличительным признаком настоящего изобретения является то, что система с пальцем была спроектирована для уменьшения и устранения зазора, возникающего в результате внутреннего износа и пластической деформации, и восстановления контакта между опорными поверхностями зуба и переходника. Этот отличительный признак позволяет соединению функционировать без зазора, поскольку стопорное устройство будет адаптироваться к новым поверхностям контакта между изнашиваемыми частями. Это означает, что стопорное устройство адаптируется к новым поверхностям контакта автоматически без необходимости остановки машины оператором для повторного затягивания и изменения положения стопорной системы. Это обеспечивает повышенную надежность, позволяя оптимизировать подгонку все частей. Кроме того, настоящее изобретение также предназначено для получения стопорного устройства или пальца, которые являются безопасными и могут легко устанавливаться и удаляться, обеспечивая быструю замену изнашиваемых частей с помощью безударного стопорного устройства. Кроме того, предусматривается меньшее количество компонентов (что снижает расходы и уменьшает риск выхода из строя).
Эта задача решается с помощью стопорного устройства для крепления изнашиваемого элемента на опоре для экскаваторов и сходных машин, отличающегося тем, что оно содержит:
- стопорный элемент со стопорным концом,
- резьбу,
- по меньшей мере, одну цилиндрическую пружину, определяющую продольную ось, причем пружина, по меньшей мере, частично, ввернута в резьбу, и
- средства для ввертывания для выполнения навертывания и вывертывания стопорного элемента на вышеуказанную пружину или с этой пружины.
Предпочтительно, опора содержит полость, и изнашиваемая часть содержит отверстие, так что в установленном положении полость и отверстие, по меньшей мере, частично совмещаются, причем стопорное устройство также может вводиться в полость, и в установленном положении стопорный конец, по меньшей мере, частично выступает из полости и проникает в отверстие.
Таким образом, стопорное устройство по изобретению обеспечивает легкую сборку и разборку без необходимости использования молотка и с уменьшенным числом компонентов. Цилиндрическая пружина создает преимущество за счет ее цилиндрической формы и непосредственно ввертывается по резьбе, обеспечивая осевое смещение пружины (которое также будет вызывать перемещение стопорного элемента вдоль вышеуказанной оси), что создает множество преимуществ, что будет описано ниже.
Предпочтительно, длина стопорного элемента и пружины, по меньшей мере, в частично ввернутом положении в резьбе меньше или равна длине полости. Таким образом, оператор будет вводить стопорный элемент в это, по меньшей мере, частично ввернутое положение в полости, и когда стопорный элемент не будет выступать наружу из полости, оператор сможет установить изнашиваемую часть поверх опоры без какого-либо противодействующего усилия, прикладываемого стопорным элементом. Наиболее предпочтительно, длина стопорного элемента и пружины в полностью ввернутом положении в резьбе должна быть меньше или равна длине полости.
Стопорный элемент и пружина свинчиваются друг с другом, так что пружина действует в качестве как винта, так и пружины, позволяя стопорному элементу изменять размер, варьируя его длину, в зависимости от состояния износа изнашиваемого элемента и переходника. Эта компоновка также предотвращает непреднамеренную разблокировку стопорного устройства во время эксплуатации из-за нежелательного сжатия пружины.
Для того чтобы пружина могла функционировать в качестве как винта, так и пружины, необходимо, чтобы, если пружина, по меньшей мере, частично вывернута из резьбы, вывернутая часть пружины имела свободные вывернутые витки, так чтобы вывернутая часть могла изменять свою длину. Таким образом, ввернутая часть действует подобно резьбе, в то время как вывернутая часть одновременно действует подобно пружине.
Соединение между изнашиваемым элементом или зубом, обычно «охватывающей частью», в том смысле, что он имеет отверстие, в которое вводится нос переходника, и переходником или держателем зуба, обычно «охватываемой частью» в том смысле, что он содержит нос, который вставляется внутрь отверстия в изнашиваемом элементе, а также разъединение, выполняются простым способом с наружной стороны без необходимости использования специальных инструментов или прикладывания значительных усилий к стопорному устройству, что представляет опасность. В то же время обеспечивается жесткое надежное соединение, функционирующее благодаря тому, что стопорное устройство или палец могут компенсировать незначительные перемещения изнашиваемого элемента по переходнику и автоматически регулируют его длину.
Также могут предусматриваться обратные системы, где охватываемая часть является частью зуба, и охватывающая часть является частью переходника.
Описываемое стопорное устройство также может использоваться в системе, состоящей из трех частей. Эта система из трех частей состоит из наконечника, промежуточной части и приваренного или литого переходника. Литой или приваренный переходник снабжен охватываемой частью, промежуточная часть снабжена охватывающей частью с задней стороны и охватываемой частью с передней стороны, и наконечник снабжен другой охватывающей частью.
Для крепления изнашиваемого элемента к переходнику стопорное устройство сначала вводится в полость переходника стопорным концом, обращенным наружу переходника, основанием пружины внутрь полости. Несмотря на то, что предпочтительным является введение стопорного устройства в полость переходника, допускается его введение в полость изнашиваемого элемента.
В предпочтительном альтернативном варианте пружина находится в фиксированном положении, и резьба перемещается в результате воздействия оператора, так что пружина ввертывается или вывертывается из резьбы, в то время как в другом предпочтительном альтернативном варианте фиксированной является резьба, и пружина перемещается в результате воздействия оператора. Как будет понятно из нижеприведенного описания, оба альтернативных варианта обеспечивают преимущественные конструктивные решения. В любом случае ввертывание или вывертывание пружины из резьбы способствует перемещению стопорного элемента в осевом направлении.
По предпочтительному решению пружина непосредственно крепится к вышеуказанной опоре. Фактически, должна обеспечиваться возможность относительного вращения пружины и резьбы, так чтобы она могла находиться до известной степени во ввернутом положении. Как станет понятным ниже, резьба может быть расположена во множестве компонентов или мест стопорного устройства, причем каждое из них обеспечивает различную фиксацию пружины, так чтобы она могла ввертываться и вывертываться из резьбы. В этом предпочтительном альтернативном варианте пружина крепится, например, к полости посредством сварки или средств взаимного соединения, которые включены в состав полости, во избежание вращения пружины вокруг ее оси, когда она ввертывается или вывертывается с резьбы. Благодаря этому решению стопорное устройство содержит минимальное количество частей.
По другому предпочтительному решению стопорное устройство дополнительно содержит опорный элемент, который может быть размещен в нижней части полости, и пружина крепится относительно опорного элемента для предотвращения ее вращения относительно опорного элемента. Этот альтернативный вариант обеспечивает более удобное крепление пружины относительно резьбы и исключает необходимость вмешательства в переходник.
Преимущественно, стопорный конец содержит опорную поверхность, которая образует ненулевой угол с вышеуказанной продольной осью, причем в вышеуказанном установленном положении опорная поверхность находится в контакте с соответствующей опорной поверхностью в отверстии. Как описано выше, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы получить надежное соединение между изнашиваемыми частями (в частности, между зубьями и переходниками и между переходниками и литыми носами), устраняя отрицательные воздействия зазора, образуемого в результате пластической деформации и/или износа в соединении, и компенсируя зазоры между изнашиваемыми частями, вызванные допусками на изготовление. Стопорное устройство или палец, являющиеся предметом настоящего изобретения, предназначены для устранения смещений от заданного положения в соединении изнашиваемых деталей в результате пластической деформации, внутреннего износа, а также из-за допусков на изготовление. С помощью этого предпочтительного решения можно решить вышеуказанную проблему, поскольку стопорное устройство постоянно обеспечивает полный контакт между обеими опорными поверхностями и постоянно прижимает зуб к переходнику также и в случае, когда износ этих частей изменяет их геометрию.
Опорная поверхность стопорного элемента предпочтительно взаимосвязана по форме с соответствующей опорной поверхностью отверстия, поэтому между этими поверхностями достигается улучшенный контакт. В этом смысле стопорный конец стопорного элемента предпочтительно имеет форму усеченного конуса. Предпочтительный вариант выполнения содержит стопорный элемент со стопорным концом, опорная поверхность которого имеет форму усеченного конуса, и отверстие с опорной поверхностью, которая является плоской поверхностью, причем угол усеченного конуса и угол между плоской поверхностью и осью конуса (в установленном положении) являются одинаковыми, так что вдоль образующей усеченного конуса существует контакт между усеченным конусом и плоской поверхностью.
Предпочтительно, опорный элемент содержит направляющую или вал, вставляемый в пружину. Это обеспечивает направление пружины, удерживание ее в осевом положении, исключение осевых перемещений и большую устойчивость пружины.
Преимущественно, опорный элемент содержит боковые стенки, ограничивающие капсулу, в которой может размещаться, по меньшей мере, частично, вышеуказанный стопорный элемент. Таким образом, опорный элемент сходен с трубой с закрытым концом (основание опорного элемента) и боковыми стенками, которые ограничивают капсулу, где может быть размещен стопорный элемент. Другое предпочтительное решение состоит в том, что стопорное устройство содержит капсулу, в которой может быть размещен, по меньшей мере, частично стопорный элемент, причем опорный элемент крепится к одному концу капсулы. В обоих случаях капсула изолирует пружину и резьбу от мусора, пыли и т.д. В первом случае опорный элемент и капсула образованы как цельная часть, уменьшая количество частей стопорного устройства. Во втором альтернативном варианте упрощается крепление пружины к опорному элементу, поскольку это может быть сделано перед креплением капсулы к опорному элементу. Кроме того, облегчается изготовление обеих частей в виде раздельных частей и, кроме того, в этом втором альтернативном варианте обе детали смогут быть выполнены из различных материалов.
Предпочтительно капсула содержит средства предотвращения вращения, способные исключить вращение опорного элемента относительно полости в установленном положении. Это предотвращает вращение всего стопорного устройства относительно полости в переходнике, когда пружина ввертывается или ввертывается с резьбы. Преимущественно, средство предотвращения вращения содержит стенку, продолжающуюся параллельно продольной оси. Она может быть расположена, например, на наружной боковой поверхности капсулы или на нижней поверхности основания опорного элемента. Этот последний альтернативный вариант позволяет уменьшить общий диаметр стопорного устройства.
Предпочтительно, стопорное устройство содержит выталкивающее средство, которое включает в себя винтообразную стенку, концентричную с продольной осью. Она также может быть расположена на наружной боковой поверхности капсулы или на нижней поверхности основания опорного элемента.
Резьба может быть расположена в различных частях стопорного устройства. В предпочтительном альтернативном варианте резьба расположена на стопорном элементе. В этом случае возможны два альтернативных варианта: резьба может быть расположена на наружной поверхности стопорного элемента (так чтобы пружина навертывалась поверх стопорного элемента) или она может быть расположена на внутренней поверхности внутренней полости, предусмотренной в стопорном элементе, причем внутренняя полость ориентирована в осевом направлении и открыта на конце, противоположном стопорному концу. В этом втором альтернативном варианте пружина может быть помещена, по меньшей мере, частично, внутри внутренней полости, и резьба будет проходить поверх пружины. Другой предпочтительный альтернативный вариант предусматривает резьбу на направляющей (на наружной поверхности направляющей). В этом случае пружина будет навертываться поверх резьбы.
Предпочтительно стопорное устройство содержит ограничительное средство, способное исключить полный выход стопорного элемента из капсулы, предотвращая возможную утерю стопорного элемента во время сборки или эксплуатации. Предпочтительно, ограничительное средство содержит первую ограничительную поверхность на наружной поверхности стопорного элемента и вторую ограничительную поверхность на внутренней поверхности капсулы, и первая ограничительная поверхность имеет большую длину в радиальном направлении относительно продольной оси, чем оставшаяся часть вышеуказанной наружной поверхности стопорного элемента, и вторая ограничительная поверхность выступает из оставшейся части внутренней поверхности капсулы. Как первая ограничительная поверхность, так и вторая ограничительная поверхность предпочтительно являются кольцевыми поверхностями, так что они создают между собой большую контактную поверхность. Другой возможный альтернативный вариант ограничительного средства может включать в себя палец (предпочтительно, винт), вставляемый в боковую стенку капсулы, так что его конец выступает внутрь полости, ограничиваемой капсулой, и внутрь боковой канавки, предусмотренной в боковой поверхности стопорного элемента.
Преимущественно, стопорный элемент содержит кольцевую канавку и вставленное в него уплотнительное кольцо. Таким образом, внутренняя сторона капсулы может быть лучше изолирована от мусора, пыли и т.д.
Предпочтительно, стопорное устройство содержит второй стопорный элемент, противоположный стопорному элементу, и вторую пружину, противоположную пружине. Это обеспечивает симметричное крепление изнашиваемой части с двух противоположных сторон. Как будет описано ниже, это может быть достигнуто несколькими путями. В первом случае полость переходника содержит сквозное отверстие, и капсула или опорный элемент содержит вторую опорную поверхность, так что обе опорные поверхности могут выступать наружу полости с обоих его концов. Другие возможные альтернативные варианты предусматривают опорный элемент с  двумя противоположными капсулами, каждая из которых содержит стопорный элемент по изобретению. Третье возможное решение может представлять собой просто использование двух стопорных устройств по изобретению в двух противоположных полостях, которые могут быть соединены с внутренней стороны или могут быть не соединены. Если стопорное устройство стопорит только одну сторону системы с изнашиваемой частью и переходником, это может стать причиной наклона и поворачивания изнашиваемой части в рабочих условиях. Для получения устойчивой системы предпочтительно использовать двойное стопорное устройство. Двойное стопорное устройство продолжается по всей ширине переходника, увеличивая устойчивость системы. Кроме того, может быть уменьшен диаметр стопорного устройства, и увеличена прочность носа переходника.
Преимущественно, в стопорном элементе предусмотрено средство для ввертывания. Оператор будет навертывать или вывертывать резьбу с пружины посредством вращения стопорного элемента. Следовательно, стопорный элемент предпочтительно имеет средство для ввертывания, которое облегчает эту операцию. Средство для ввертывания предпочтительно расположено на стопорном конце.
Как альтернатива, средства для ввертывания расположены в вышеуказанной направляющей. Ниже описано предпочтительное решение, включающее в себя это альтернативный вариант, и соответствующие преимущества.
Предпочтительно, средства для ввертывания содержат отверстие, концентричное с продольной осью, которое не имеет цилиндрической симметрии относительно продольной оси. Таким образом, любой инструмент с наружной боковой поверхностью, соответствующей внутренней боковой поверхности отверстия, будет вызывать вращение отверстия при вращении вдоль продольной оси. Отверстие может быть, например, шестигранным отверстием, ориентированным к наружной стороне, так чтобы оператору было удобно вставлять в него инструмент и вращать стопорный элемент.
Предпочтительно, стопорный элемент содержит внутреннюю вставку, расположенную во внутренней полости стопорного элемента, причем во вставке предусмотрена резьба. Это обеспечивает ряд преимуществ:
- при необходимости стопорный элемент и вставка могут быть выполнены из разных материалов,
- во вставке может быть нарезана резьба перед ее вставлением во внутреннюю полость стопорного элемента. Это позволяет использовать улучшенные способы механической обработки, например, позволяет увеличивать радиус между дном резьбы и боковой внутренней стенкой вставки, улучшая механические свойства резьбы.
В предпочтительном варианте выполнения вставка, в общем, имеет U-образную форму, при этом основание U-образного профиля ориентировано к концу внутренней полости стопорного элемента, и внутренние поверхности полок U-образного профиля содержат резьбу. В другом предпочтительном варианте выполнения вставка является кольцом с обоими открытыми концами, и резьба расположена на внутренней кольцевой стенке кольца.
Предпочтительно, резьба короче пружины. Фактически, только последние витки резьбы (фактически, только последний виток резьбы) подвергаются воздействию механических сил. Таким образом, резьба может иметь только один или два витка.
Как описано выше, стопорное устройство может содержать опорный элемент. Опорный элемент имеет основание с верхней поверхностью, ориентированной к стопорному элементу, и нижнюю поверхность, противоположную верхней поверхности. В общем, резьба имеет верхний конец рядом со стопорным концом и нижний конец, противоположный верхнему концу. В этом случае предпочтительное решение соответствует состоянию, когда в начальном стопорном положении пространство между нижним концом резьбы и верхней поверхностью основания опорного элемента таково, что пружина полностью расположена вне резьбы. Фактически, когда разработчик проектирует стопорное устройство, он определяет начальное стопорное положение, принимая в расчет конкретное использование, предусмотренное для стопорного устройства (геометрию изнашиваемой системы, образованной изнашиваемой частью и опорой, место использования стопорного устройства, рабочие условия, предусмотренные для изнашиваемой системы, износ, предусмотренный для изнашиваемой системы, и т.д.). Стопорное положение может изменяться во время эксплуатации (например, из-за износа, как указано выше), но разработчик во всех случаях будет определять начальное стопорное положение и будет проектировать различные части стопорного устройства, принимая в расчет это начальное стопорное положение. Следовательно, начальное стопорное положение, фактически, является характерным признаком стопорного устройства. Как будет описано ниже, это предпочтительное решение оптимизирует длину пружины (использование самой короткой пружины), что также позволяет свести к минимуму размер внутренней полости стопорного элемента, т.е. пространство между нижним концом резьбы и верхней поверхностью основания опорного элемента (сведение к минимуму размера всего стопорного устройства и придание жесткости стопорному концу) и «информирует» оператора громким «щелчком», что сборка завершена.
Преимущественно пружина имеет, по меньшей мере, одну плоскую поверхность на конце наружной боковой поверхности рядом с опорным элементом, и опорный элемент имеет соответствующую плоскую поверхность, контактирующую с плоской поверхностью пружины. Как альтернатива, стопорный элемент имеет внутреннюю полость, и пружина расположена во внутренней полости и крепится к стопорному элементу, при этом пружина имеет, по меньшей мере, одну плоскую поверхность на конце наружной боковой поверхности рядом со стопорным концом, и внутренняя полость имеет соответствующую плоскую поверхность, контактирующую с плоской поверхностью пружины. Оба альтернативных варианта обеспечивают удобное крепление пружины к стопорному устройству, как будет подробно описано ниже.
Возможная проблема может возникнуть в случае, если стопорный элемент вращается во время эксплуатации, точнее говоря, в случае непреднамеренного или нежелательного вращения стопорного элемента из-за трения с камнями или грунтом, что ведет к ослаблению соединения между изнашиваемой частью и опорой. Во избежание этой проблемы возможны несколько преимущественных решений:
- опорная поверхность стопорного конца имеет, по меньшей мере, одну плоскую поверхность, причем в установленном положении плоская поверхность опорной поверхности вышеуказанного стопорного конца находится в контакте с соответствующей плоской поверхностью, предусмотренной на опорной поверхности отверстия, и предпочтительно стопорный конец имеет множество таких плоских поверхностей. В качестве предпочтительного решения стопорный конец имеет форму усеченной пирамиды;
- направляющая крепится с возможностью вращения к опорному элементу (61), при этом стопорный элемент имеет отверстие доступа вышеуказанном стопорном конце, и предпочтительно стопорное устройство содержит второе средство противодействия вращению, способное исключить вращение стопорного элемента относительно капсулы;
- стопорный элемент содержит сердцевину и полость, при этом сердцевина установлена в полости с возможностью вращения, и полость содержит стопорный конец и имеет отверстие доступа на стопорном конце, и предпочтительно стопорное устройство содержит второе средство предотвращения вращения, способное исключить вращение полости относительно капсулы;
- капсула имеет на внутренней боковой поверхности множество канавок, параллельных друг другу и продолжающихся параллельно продольной оси, и стопорный элемент имеет на наружной боковой поверхности, по меньшей мере, один упругий выступ, помещенный в одной из канавок, при этом упругий выступ способен упруго деформироваться, так что он может смещаться из одной из канавок в другую канавку посредством относительного вращательного перемещения вдоль продольной оси капсулы относительно стопорного элемента.
Другим предметом изобретения является изнашиваемая система, содержащая изнашиваемую часть, опору и стопорное устройство, при этом опора содержит полость, и изнашиваемая часть содержит отверстие, так что в установленном положении полость и отверстие, по меньшей мере, частично, совмещаются, при этом стопорное устройство может быть вставлено в полость, отличающаяся тем, что стопорное устройство содержит:
- стопорный элемент со стопорным концом, причем в установленном положении стопорный конец, по меньшей мере, частично выступает из полости и проникает в отверстие,
- по меньшей мере, одну цилиндрическую пружину, определяющую продольную ось,
- резьбу предпочтительно в стопорном элементе, при этом пружина, по меньшей мере, частично ввернута в резьбу, и пружина крепится относительно опоры для предотвращения ее вращения относительно опоры, и
- средство для ввертывания, предназначенное для навертывания и вывертывания стопорного элемента на пружину или с пружины.
Полость изнашиваемой системы может содержать глухое отверстие. В этом случае предпочтительное решение соответствует состоянию, когда в начальном стопорном положении пространство между нижним концом резьбы и основанием полости таково, что пружина полностью находится вне резьбы, что обеспечивает вышеописанные преимущества. Таким образом, в этом случае основание глухого отверстия, которое соответствует полости, играет роль основания опорного элемента.
Дополнительным аспектом изобретения является изнашиваемая система, содержащая изнашиваемую часть и опору, при этом опора содержит полость, и изнашиваемая часть содержит отверстие, так что в установленном положении полость и отверстие, по меньшей мере, частично, совмещаются; отличающаяся тем, что она содержит стопорное устройство по изобретению, при этом стопорное устройство может быть вставлено в полость, и в установленном положении стопорный конец, по меньшей мере, частично, выступает из полости и проникает в отверстие.
Предпочтительно, пружина имеет такую длину, что в начальном стопорном положении пружина полностью находится вне резьбы.
Другим предметом изобретения является процесс крепления изнашиваемой части в опоре с помощью стопорного устройства, при этом опора содержит полость, и изнашиваемая часть содержит отверстие, так что в установленном положении полость и отверстие, по меньшей мере, частично, совмещаются, при этом стопорное устройство может быть вставлено в полость, и стопорное устройство содержит:
- стопорный элемент со стопорным концом, причем в установленном положении стопорный конец, по меньшей мере, частично выступает из полости и проникает в отверстие,
- резьбу предпочтительно в стопорном элементе, и
- по меньшей мере, одну цилиндрическую пружину, определяющую продольную ось, при этом пружина, по меньшей мере, частично ввернута в резьбу, и пружина крепится относительно опоры для предотвращения ее вращения относительно опоры,
отличающийся тем, что он содержит следующие этапы:
- вставление стопорного устройства в полость,
- позиционирование изнашиваемой части поверх опоры в установленном положении, так чтобы полость и отверстие, по меньшей мере, частично совмещались,
- вывертывание стопорного элемента с пружины до тех пор, пока стопорный конец не проникнет в отверстие и не будет контактировать с изнашиваемой частью (предпочтительно, стопорный элемент имеет опорную поверхность, и изнашиваемая часть также имеет соответствующую опорную поверхность, причем контакт между обоими элементами осуществляется через их опорные поверхности),
- дальнейшее вывертывание стопорного элемента с пружины до тех пор, пока пружина не окажется в сжатом состоянии. Это сжатое состояние будет постоянно принудительно смещать стопорный элемент в осевом направлении из полости, т.е. к изнашиваемой части. Таким образом, любое изменение в геометрии изнашиваемой части, переходника и/или самого стопорного устройства будет компенсироваться смещающей силой пружины, которая будет удерживать различные части в собранных положениях.
В общем, стопорное устройство предпочтительно является стопорным устройством по изобретению.
Преимущественно этап дальнейшего вывертывания стопорного элемента с пружины выполняется до тех пор, пока пружина не будет полностью находиться в сжатом состоянии.
Предпочтительно, этап дальнейшего вывертывания стопорного элемента с пружины выполняется до тех пор, пока пружина не будет полностью находиться вне резьбы. В этот момент оператор услышит сильный «щелчок», информирующий его о завершении этапа вывертывания, что исключает перекручивание пружины или исключает ее неполное сжатие.
Преимущественно, процесс содержит этап перед этапом вставления, состоящий в навертывании стопорного элемента на пружину. Это обеспечивает образование устанавливаемого узла, которым легко манипулировать и который включает в себя все элементы стопорного устройства. Этот этап может выполняться оператором или, предпочтительно, он выполняется изготовителем стопорного устройства, так что стопорное устройство поставляется в виде вышеуказанного устанавливаемого узла.
Предпочтительно, длина стопорного элемента и пружины, по меньшей мере, в частично ввернутом положении в резьбу меньше или равна длине полости. Наиболее предпочтительно, длина стопорного элемента и пружины в полностью ввернутом положении в резьбу меньше или равна длине полости.
Этап навертывания стопорного элемента на пружину может выполняться, когда пружина уже закреплена в полости, или перед креплением пружины в полости.
Преимущество изобретения состоит в том, что при воздействии нежелательных внешних усилий, которые могут ненамеренно перемещать стопорный элемент внутрь, стопорный элемент больше не может быть полностью введен внутрь полости, поскольку стопорный элемент не имеет достаточного пространства в полости для полного вставления, так как пространство занято сжатой частью пружины, которая не ввернута в стопорный элемент. Следовательно, стопорный элемент не может перемещаться из положения взаимодействия или блокировки до тех пор, пока он снова не будет навернут на пружину.
Единственным способом извлечения зуба с переходника является повторное полное навертывание стопорного элемента поверх пружины. Это создает преимущество, состоящее в предотвращении непреднамеренной утери зубьев, что может иметь место в устройстве, описанном в существующем документе DE 202011101484 A1.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания предмета настоящей заявки чертежи, на которых представлен ряд практических вариантов выполнения, показаны схематично только в качестве неограничивающего примера.
Фиг. 1 – изображение в разобранном виде предмета настоящего изобретения, стопорного устройства (или пальца) с изнашиваемым элементом (зубом) и переходником, на который устанавливается изнашиваемый элемент;
фиг. 2 – нос переходника со стопорным устройством, установленным в полости;
фиг. 3 – вид в разрезе носа переходника с первым вариантом выполнения стопорного устройства по изобретению внутри полости;
фиг. 4. – изображение в разобранном виде стопорного устройства из фиг. 3;
фиг. 5 – вид в разрезе стопорного устройства из фиг. 3 и 4;
фиг. 6A - 6D – вид спереди, вид сверху, вид снизу и вид в разрезе по линии A-A, соответственно, альтернативного варианта выполнения стопорного устройства по изобретению с опорным элементом;
фиг. 7A - 7B – вид спереди и вид в разрезе по линии A-A, соответственно, стопорного устройства из фиг. 6A - 6D в выдвинутом положении;
фиг. 8A - 8B – вид спереди и вид в разрезе по линии A-A, соответственно, альтернативного варианта выполнения стопорного устройства по изобретению с конструкцией опорного элемента и капсулой или втулкой;
фиг. 9A - 9B – вид спереди и вид в разрезе по линии A-A, соответственно, стопорного элемента стопорного устройства из фиг. 8A – 8B;
фиг. 10 – вид опорного элемента стопорного устройства из фиг. 8A – 8B;
фиг. 11A - 11B – вид спереди и вид в разрезе по линии A-A, соответственно, капсулы или втулки стопорного устройства из фиг. 8A – 8B;
фиг. 12 – перспективный вид альтернативного варианта выполнения стопорного устройства, где опорный элемент и капсула являются одним и тем же элементом;
фиг. 13 – вид в разрезе стопорного устройства из фиг. 12;
фиг. 14 – вид спереди варианта выполнения стопорного элемента с резьбой на наружной поверхности;
фиг. 15 – вид спереди стопорного элемента из фиг. 14, установленного на опорном элементе с пружиной, навернутой на его резьбу;
фиг. 16 – вид в разрезе стопорного устройства, включающего в себя стопорный элемент из фиг. 14 и 15;
фиг. 17 – перспективный вид вставки;
фиг. 18 – изображение в разобранном виде вставки из фиг. 17 и стопорного элемента;
фиг. 19A - 19B – вид спереди и вид в разрезе по линии A-A, соответственно, стопорного элемента со вставкой из фиг. 17 и 18;
фиг. 20A – 20C – вид сверху, вид в разрезе по линии A-A и перспективный вид, соответственно, другой вставки по изобретению;
фиг. 21A - 21B – вид спереди и вид в разрезе по линии A-A, соответственно, стопорного устройства со стопорным элементом в убранном положении;
фиг. 22A - 22B – вид спереди и вид в разрезе по линии A-A, соответственно, стопорного устройства из фиг. 21A - 21B со стопорным элементом в сжатом или стопорном положении;
фиг. 23 – частичный вид в разрезе стопорного устройства с двумя стопорными элементами в опорном элементе с двумя капсулами или втулками, установленного в переходнике;
фиг. 24 - перспективный вид стопорного устройства из фиг. 23;
фиг. 25 – перспективный вид альтернативного варианта выполнения стопорного устройства;
фиг. 26 – частичный вид в разрезе стопорного устройства из фиг. 25, установленного в переходнике;
фиг. 27 – вид спереди двух стопорных устройств, противоположных друг другу;
фиг. 28 – частичный вид переходника с двумя стопорными устройствами, противоположными друг другу;
фиг. 29A - 29B – вид спереди и вид в разрезе по линии B-B, соответственно, переходника с двумя стопорными устройствами, противоположными друг другу, как показано на фиг. 28;
фиг. 30 – вид в разрезе изнашиваемого элемента, установленного в переходнике или соединенного с ним, в частности зуба на держателе зуба, перед приведением стопорного элемента в выдвинутое состояние;
фиг. 31 – частичный вид в разрезе стопорного элемента, который вывертывается после соединения зуба и держателя зуба;
фиг. 32 – частичный вид в разрезе стопорного элемента, который подвергается дальнейшему вывертыванию до тех пор, пока пружина не будет сжата в капсуле после соединения зуба и держателя зуба;
фиг. 33 – частичный вид в разрезе стопорного элемента, когда зуб перемещается назад во время эксплуатации после соединения с держателем зуба;
фиг. 34 - частичный вид в разрезе стопорного элемента после перемещения зуба назад во время эксплуатации и изменения положения стопорного элемента;
фиг. 35 - частичный вид в разрезе стопорного элемента, привертываемого для отсоединения зуба от держателя зуба;
фиг. 36A - 36E – схематичный вид в разрезе последовательности сборки в альтернативном варианте выполнения изобретения;
фиг. 37 – частичный вид в разрезе капсулы и прикрепленной к ней пружины;
фиг. 38 – перспективный вид пружины из фиг. 37;
фиг. 39 – вид в разрезе альтернативного варианта выполнения стопорного устройства;
фиг. 40 – вид в разрезе стопорного устройства из фиг. 39 в выдвинутом положении;
фиг. 41 - перспективный вид альтернативного варианта выполнения стопорного элемента;
фиг. 42 – частичный вид сверху стопорного элемента из фиг. 41 и отверстия 11 изнашиваемого элемента;
фиг. 43A - 43B – вид сверху и вид в разрезе по линии B-B, соответственно, альтернативного варианта выполнения стопорного устройства;
фиг. 44A - 44B – вид в разрезе по линии A-A и по линии B-B, соответственно, стопорного устройства из фиг. 43A - 43B в выдвинутом положении;
фиг. 45 – вид в разрезе альтернативного варианта выполнения стопорного устройства;
фиг. 46 – вид в разрезе стопорного устройства из фиг. 45 в выдвинутом положении;
фиг. 47 – перспективный вид капсулы стопорного устройства из фиг. 45;
фиг. 48 – перспективный вид стопорного элемента стопорного устройства из фиг. 45.
Подробное описание нескольких вариантов выполнения изобретения
На фиг. 1 показан первый вариант выполнения стопорного устройства или пальца 10, содержащего пружину 30 и стопорный элемент 20, перед его вставлением в полость 12 переходника 2. Изнашиваемый элемент 1, по меньшей мере, с одним отверстием 11 также показан перед присоединением к переходнику 2. На фиг. 2 показано стопорное устройство или палец из фиг. 1, полностью вставленное в полость 12 переходника 2. На фиг. 1 полость 12, куда должен вставляться палец, является горизонтальной, но она может быть или вертикальной или продольной.
На фиг. 3 – 5 показан первый вариант выполнения стопорного устройства или пальца 10, предмета изобретения, который содержит цилиндрический стопорный элемент 20 с внутренней полостью 24 и резьбу 40 на внутренней поверхности внутренней полости 24. Пружина 30 ввертывается в резьбу 40 стопорного элемента 20. Один конец пружины 30, основанием 31, крепится к полости 12 во избежание вращения пружины 30, когда она ввертывается в стопорный элемент 20, в то время как противоположный конец пружины 30 ввертывается в стопорный элемент.
Стопорный элемент 20 также снабжен опорной поверхностью 21 для контакта с соответствующей опорной поверхностью 13 изнашиваемого элемента 1. Стопорный элемент снабжен средством 22 для ввертывания для присоединения инструмента, которое способствует навертыванию и вывертыванию стопорного элемента 20 с пружины 30.
В этом первом варианте выполнения пружина 30 крепится механическими средствами или приваривается или приклеивается к основанию полости 12 переходника 2.
Во втором варианте выполнения стопорного устройства или пальца 100, как показано на фиг. 6A – 6D и 7A – 7B, добавлен опорный элемент 61, где присоединяется или крепится пружина 30 во избежание поворачивания пружины 30, когда стопорный элемент 20 навертывается или вывертывается. Кроме того, опорный элемент 61 служит для более удобной сборки стопорного устройства с переходником.
Кроме того, опорный элемент 61 крепится или присоединяется к полости 12 и может содержать средство предотвращения вращения во избежание его вращения внутри полости 12 переходника 2.
Вышеуказанный опорный элемент 61 содержит направляющую 62, которая служит для удерживания пружины в осевом положении при свинчивании пружины 30 и стопорного элемента 20. Эта направляющая 62 может быть частью опорного элемента 61 или может быть приварена или механически прикреплена к опорному элементу. В некоторых случаях направляющая 62 может быть отдельной частью и может быть прикреплена к какому-либо другому элементу.
На фиг. 7A – 7B показана пружина 30, присоединенная к опорному элементу 61, и стопорный элемент 20 частично привернут к пружине 30 с помощью резьбы 40. Опорный элемент 61 также содержит средство 64 для ввертывания в нижней поверхности.
Для дополнительного усовершенствования стопорного устройства на фигурах с 8A – 8B по 11A – 11B показан альтернативный вариант выполнения 110. Вариант выполнения 110 содержит капсулу 50, образованную элементом предпочтительно в форме цилиндрической трубы или полым цилиндрическим элементом с двумя открытыми концами, верхним концом 85 и нижним концом 86 и полостью 84. В установленном положении нижний конец 86 будет находиться у нижней части или основания полости 12, в то время как верхний конец 85 будет находиться у отверстия полости, т.е. будет обращен к отверстию 11 изнашиваемого элемента 1. Полость 84 капсулы 50 снабжена резьбой 83 в нижней части, точнее, рядом с нижним концом 86. Резьба 83 в нижней части привертывается к опорному элементу 61 с помощью соответствующей резьбы 63. Несмотря на то, что капсула 50 предпочтительно содержит цилиндрическую трубу или полый цилиндрический элемент, капсула 50 могла бы быть телом вращения или любой формы, которая исключает ее поворачивание внутри полости переходника.
Кроме того, внутри полости 84 капсулы 50 рядом с верхним концом 85 капсулы 50 предусмотрена канавка 500, в которой размещается уплотнительное кольцо круглого сечения. Капсула 50 вместе с уплотнительным кольцом круглого сечения препятствует попаданию грязи в палец и полость, исключая повреждение пружины 30. Также существует возможность дополнительно устанавливать уплотнительное кольцо круглого сечения на наружную поверхность стопорного элемента 20, как в варианте выполнения на фиг. 12 и 13.
В этом стопорном устройстве 110 опорный элемент 61 присоединяется или крепится к нижнему концу 86 капсулы 50. Опорный элемент 61 предпочтительно присоединяется к капсуле 50 с помощью резьбы 63, хотя могут использоваться другие средства крепления, например сварка. Опорный элемент 61 содержит перпендикулярную направляющую 62, которая вводится внутрь пружины 30 для удерживания пружины в осевом положении при свинчивании пружины 30 и стопорного элемента 20. Пружина 30 присоединяется с помощью механических средств или приваривается к опорному элементу 61.
Для сборки стопорного устройства подузел, содержащий опорный элемент 61 с присоединенной к нему пружиной 30, и стопорный элемент 20, привернутый к пружине 30, вводится в капсулу 50 через ее нижний конец 86, так что направляющая 62 и пружина 30 размещаются во внутренней полости 24 стопорного элемента 20. После этого опорный элемент 61 привинчивается к капсуле с помощью резьбы 63 и резьбы 83 в нижней части.
Стопорное устройство снабжено ограничительными средствами, которые исключают выход стопорного элемента 20 из верхнего конца 85 капсулы 50. В этом варианте выполнения ограничительные средства являются ограничительными поверхностями 82, 83. Другими словами, стопорный элемент 20 снабжен ограничительной поверхностью 23, которая будет контактировать с кольцевой ограничительной поверхностью 82 капсулы 50 для ограничения хода стопорного элемента 20, исключая выход стопорного элемента 20 из верхнего конца 85.
Стопорное устройство 110 содержит средство предотвращения вращения, образованное в виде стенки 88, продолжающейся параллельно продольной оси и расположенной на наружной боковой поверхности капсулы 50. Полость 12 имеет соответствующую стенку, так что если капсула 50 вращается внутри полости 12, обе стенки препятствуют друг другу, блокируя капсулу. Кроме того, стопорное устройство 110 содержит выталкивающее средство, которое включает в себя винтообразную стенку 81. Эта винтообразная стенка имеет ту же самую ось, что и пружина 30. Таким образом, когда стопорный элемент 20 находится в убранном положении, дополнительное вращение выталкивает капсулу из полости 12. Это обеспечивает легкое извлечение стопорного устройства из полости 12. В этом варианте выполнения винтообразная стенка 81 также расположена в наружной боковой поверхности капсулы 50.
На фиг. 12 и 13 показан другой вариант выполнения стопорного устройства 120, где опорный элемент 61 с направляющей 62 и капсулой 50 выполнены как отдельный элемент. Следовательно, капсула 50 имеет только один открытый конец, верхний конец 85, и полость 84 отдельного элемента (опорный элемент + направляющая + капсула) имеет внутреннюю поверхность у ее основания, где крепится пружина 30.
В этом варианте выполнения 120 для сборки стопорного элемента 20 пружина 30 вводится через верхний конец 85 капсулы 50 и затем крепится у внутренней поверхности 52 для предотвращения вращения пружины 30, когда стопорный элемент 20 навертывается на пружину. После этого стопорный элемент 20 также вводится через верхний конец 85 капсулы 50 и привертывается к пружине 30 до тех пор, пока стопорный элемент 20 не будет полностью введен в полость 84 капсулы 50.
В этом варианте выполнения в качестве ограничительного средства используется винт 70. Вышеуказанный ограничительный элемент 70 служит для предотвращения отклонения стопорного элемента 20 от линии перемещения внутри капсулы 50. После сборки стопорного элемента 20 и пружины 30 внутри капсулы 50 ограничивающий элемент 70 крепится снаружи капсулы 50 через стенку вышеуказанной капсулы 50, так что его конец размещается в боковой канавке, предусмотренной в наружной боковой стенке стопорного элемента 20, предотвращая и ограничивая выход стопорного элемента 20 из капсулы 50. После этого стопорный элемент или палец 120 вводится в полость 12 переходника 2.
Стопорный элемент 120 имеет канавку для размещения уплотнительного кольца круглого сечения, предпочтительно из эластомерного материала, которое способствует предотвращению попаданию грязи в палец и обеспечивает герметичность между капсулой 50 и стопорным элементом 20 во избежание повреждения пружины в стопорном элементе 20.
В другом варианте выполнения 130 на фиг. 14 – 16 показано другое стопорное устройство или палец 130, где резьба 40 предусмотрена на наружной поверхности стопорного элемента 20 вместо, как в предыдущих вариантах выполнения, внутренней полости 24 стопорного элемента 20. Пружина 30 присоединяется к опорному элементу 61, который присоединяется или крепится к капсуле 50. Вышеуказанная капсула 50 привертывается к опорному элементу 61 резьбы 63. В этом варианте выполнения 130 функция направляющей для удерживания пружины 30 в осевом положении выполняется самим стопорным элементом 120; опорный элемент 61 не снабжен направляющей 62.
В этом варианте выполнения 130, как и в предыдущем варианте выполнения, во избежание вращения узла, образованного из пружины 30 и капсулы 50, когда стопорный элемент 20 навертывается на пружину, капсула 50 или опорный элемент 61 содержит средство, предотвращающее вращение, в их наружной поверхности, которое взаимодействует или контактирует с поверхностями полости 12, куда вставляется штифт 130, во избежание вращения вышеуказанного опорного элемента 61 и капсулы 50 и, следовательно, во избежание вращения пружины 30.
В других вариантах выполнения, как показано на фиг. с 17 по 20A – 20C, резьба 40 предусмотрена в дополнительном элементе или вставке 42 стопорного элемента 20. На фиг. 17 вставка 42 имеет U-образную форму, где основание U-образной вставки крепится у верхнего конца внутренней полости стопорного элемента 20 (т.е. рядом со стопорным концом) с помощью винта (см. фиг. 18 и 19A – 19B, вариант выполнения 160). На фиг. 20A – 20C вставка 42 имеет кольцевую форму с обоими открытыми концами.
На фиг. 21A – 21B и 22A – 22B показан другой вариант выполнения 170 стопорного устройства по изобретению. В этом примере резьба 40 расположена на направляющей 62. Пружина 30 крепится в верхнем конце (рядом со стопорным концом) внутренней полости 24 стопорного элемента 20. На фиг. 21A и 21B стопорный элемент показан в убранном положении. Когда оператор вывертывает стопорный элемент 20 из капсулы 50, пружина 30 перемещается вместе со стопорным элементом 20. Когда опорная поверхность 21 стопорного элемента 20 входит в контакт в соответствующей опорной поверхностью 13 изнашиваемой части 1 (не показана на этих чертежах), стопорный элемент не может выполнять движение из капсулы 50, но пружина может продолжать отвертывание от резьбы 40, так что она сжимается у верхнего конца внутренней полости 24 стопорного элемента 20, как показано на фиг. 22A и 22B.
Предыдущие варианты выполнения (10, 100, 110, 120, 130, 160 и 170) относятся к простым стопорным устройствам, которые стопорят только одну сторону системы, состоящей из изнашиваемой части или зуба и переходника, что может вызывать наклон или поворачивание зуба в рабочих условиях. Для повышения устойчивости системы изнашиваемый элемент и переходник могут крепиться через две противоположные стороны. Для обеспечения устойчивости используются двойные стопорные устройства или простое стопорное устройство с длиной, равной ширине полости 12, которая совпадает с шириной носа переходника 2, где стопорное устройство или нос продолжается вдоль всей ширины переходника. Таким образом, изнашиваемый элемент 1 и переходник 2 будет крепиться через две противоположные стороны. Ниже приводится описание различных вариантов выполнения двойных стопорных устройств.
На фиг. 23 и 24 показан вариант выполнения 140 стопорного устройства, которое содержит два противоположных стопорных элемента 20, 20'. Этот вариант выполнения содержит опорный элемент 90 с двумя перпендикулярными направляющими 91, 91', привернутый с помощью резьбы 93 к резьбе 83 основания капсулы 55. Капсула 55, в принципе, является соединением двух противоположных капсул 50, описанных выше. Оба стопорных элемента 20, 20' вводятся у каждого из противоположных отверстий капсулы 55. Капсула 55 имеет такую же длину, как и полость 12 переходника 2, где должно устанавливаться стопорное устройство. Опорный элемент 90 поддерживает пружины 30 и 30', и на каждой из его противоположных сторон привертывается один из стопорных элементов 20, 20'. Компоненты и элементы стопорного устройства этого варианта выполнения 140 могут быть такими же, как и компоненты и элементы вышеописанных стопорных устройств только с одним стопорным элементом.
На фиг. 25 и 26 показан вариант выполнения 150, сходный с предыдущим вариантом выполнения, но только с одним стопорным элементом 20. В этом случае опорный элемент 90 привертывается к капсуле 800 посредством резьбы 830. Опорный элемент 90 содержит перпендикулярную направляющую 91, к которой присоединяется пружина 30. Нижний конец капсулы 800 содержит вторую опорную поверхность 850. Когда соответствующий инструмент, соединенный со средством 22 для ввертывания, приводится в действие, стопорное устройство модифицируется по всей длине, поскольку стопорное устройство 20 и вторая опорная поверхность 850 капсулы 800 перемещаются в противоположных направлениях. Таким образом, стопорное устройство может удлиняться до тех пор, пока каждая опорная поверхность (21, 850) не будет контактировать с взаимосвязанными поверхностями изнашиваемой части 1 (не показаны на фиг. 26). В результате в этом варианте выполнения 150 стопорное устройство фиксирует обе стороны системы зуб/переходник.
Наружная поверхность капсулы 800 содержит продольный выступ 840, перпендикулярный осевому направлению капсулы 800, для предотвращения вращения капсулы 800 внутри полости 12 переходника 2. Во избежание выхода стопорного элемента 20 из капсулы 800 используется ограничивающий элемент 70, который проходит через капсулу 800, как описано выше в варианте выполнения со ссылкой на фиг. 12 и 13.
На фиг. 27 и 28 показан вариант выполнения, где в том же самом переходнике 2 совместно используются два стопорных устройства 110. Два этих пальца соответствуют описанию со ссылкой на чертежи с 8A – 8B по 11A – 11B. На фиг. 27 и 28 показан пример использования двух независимых стопорных устройств для крепления переходника 2 и изнашиваемого элемента 1 через две противоположные стороны. Несмотря на то, что этот пример относится к пальцам из чертежей с 8A – 8B по 11A – 11B, может использоваться любой другой палец по настоящему изобретению. Использование двух независимых пальцев является пригодным в случае, когда требуется более устойчивая система, фиксирующая две стороны системы, состоящей из изнашиваемого элемента и переходника, но не предусматривается никакого пространства между переходниками для введения большего стопорного устройства, такого как в вариантах выполнения 140 или 150, в полости 12 с двумя стопорными элементами (или, по меньшей мере, с двумя опорными поверхностями), такими как стопорные элементы, описанные со ссылкой на фиг. 23 – 26.
Ниже со ссылкой на чертежи с 29A – 29B по 35 будет описана последовательность установки и функционирования стопорного устройства 120 (фиг. 12 и 13) для крепления изнашиваемого элемента 1 или зуба к переходнику 2. Несмотря на то, что описание относится к пальцу 120 из фиг. 12, и13, то же самое может быть отнесено к остальным вышеописанным вариантам выполнения в качестве основных принципов изобретения, которые используются в отношении всех пальцев. В описании будут даваться ссылки на один из пальцев, но описание может распространяться на соединение с помощью только одного пальца в полости 12 переходника 2, с помощью двух независимых пальцев в полости 12 переходника 2, с помощью одного пальца с двумя стопорными элементами или двумя опорными поверхностями или с помощью одного пальца, выполненного из двух независимых пальцев, соединенных между собой. Этот палец может быть короче, чем полость 12, или он может иметь такую же длину, как и полость 12 переходника 2.
Для крепления изнашиваемого элемента 1 к переходнику 2 стопорное устройство вводится в полость 12 переходника 2 нижним концом 86 капсулы 50 внутрь полости 12 и верхним концом 85 капсулы 50 обращенным наружу, см. фиг. 29B. Стопорное устройство включает в себя средство 88, предотвращающее вращение, у наружной поверхности капсулы 50 для предотвращения вращения капсулы 50 внутри полости 12. После введения пальца в полость 12 стопорный элемент 20 вращается с помощью инструмента, соединенного со средством для ввертывания, предусмотренным сверху стопорного конца стопорного элемента 20, и, следовательно, привертывается к пружине 30. Таким образом, стопорный элемент 20 вводится в капсулу 50, уменьшая длину пальца до тех пор, опорная поверхность 21 полностью не войдет в капсулу 50 и, следовательно, в полость переходника. Стопорный элемент 20 находится в положении, которое именуется убранным положением. Этот этап необязательно должен выполняться пользователем, поскольку палец может поставляться вышеуказанному пользователю со стопорным элементом 20 уже привернутым к пружине 30 и уже готовым для размещения в полости переходника.
Пружина 30 присоединяется с помощью ее основания 31 к внутренней поверхности 52 основания капсулы 50 для предотвращения вращения пружины 30 вокруг ее оси, когда стопорный элемент 20 привертывается или отвертывается поверх вышеуказанной пружины 30. Капсула 50 также содержит направляющую 62, которая вводится в пружину 30 для предотвращения поломок во время свинчивания пружины 30 и стопорного элемента 20.
На следующем этапе, см. фиг. 30, изнашиваемая часть 1 или зуб устанавливается на переходник 2. Зуб 1 имеет отверстие 11, которое при размещении поверх переходника 2 совпадает с отверстием полости 12 переходника 2. Для присоединения или крепления зуба 1 к переходнику 2 стопорный элемент 20 вывертывается (фиг. 31) до тех пор, пока стопорный элемент 20, конкретнее его опорная поверхность 21, не будет контактировать с наклонной внутренней поверхностью 13 (которая ограничивает соответствующую опорную поверхность) отверстия 11 в зубе 1.
В этом положении стопорный элемент 20 стопорного устройства препятствует перемещению зуба 1 и предотвращает выход зуба 1 из соединения с переходником 2. Это положение именуется ненагруженным положением.
Вплоть до этого этапа пружина 30 действует в качестве винта, а не элемента с упругими свойствами.
После того, как стопорный элемент 20 приходит в контакт с опорной поверхностью 13 отверстия 11 зуба, если опорный элемент 20 отвертывается далее (см. фиг. 32), стопорный элемент больше не может увеличиваться в длину, и пружина 30 начинает сжиматься в полости 84 капсулы 50. Отвертывание стопорного элемента 20 продолжается до тех пор, пока пружина 30 больше не сможет перемещаться внутрь, поскольку она полностью сживается внутри полости 84 капсулы 50. В этот момент стопорное устройство 20 находится в надлежащем окончательном положении для осуществления функционирования: оно больше не может отвертываться, и пружина 30 блокируется. Это положение является сжатым положением или начальным положением стопорения. Тем не менее, повторное регулирование системы зуб/переходник, когда она начинает функционировать, освобождает пружину 30, выходящую из начального положения стопорения, и пружина будет подвергаться незначительному расширению. Это расширение не будет достаточным для того, чтобы стопорный элемент 20 мог быть полностью введен внутрь полости 12 в случае непреднамеренного ударного воздействия на стопорное устройство. В этом положении пружина 30 упруго нагружается в полости 84 капсулы 50.
Преимущество настоящего изобретения состоит в том, что, невзирая на нежелательные внешние силы, которые могут перемещать стопорный элемент 20 внутрь, стопорный элемент 20 уже не может полностью входить внутрь полости, поскольку пружина 30 находится, практически, в полностью сжатом состоянии и больше не может сжиматься. Следовательно, стопорный элемент 20 не может перемещаться из положения взаимодействия или блокировки до тех пор, пока он снова не будет навернут на пружину.
Когда зуб 1 находится в рабочем состоянии, палец удерживает его на переходнике 2 на определенном расстоянии A между зубом и переходником. После непрерывной эксплуатации с течением времени контактные поверхности между зубом 1 и переходником 2 будут подвергаться пластической деформации и внутреннему износу, особенно в отверстии изнашиваемого элемента и, прежде всего, носа переходника. В результате образуется зазор, который может вызвать нежелательный люфт между контактными поверхностями зуба 1 и переходника 2, который может стать причиной перемещения зуба 1 назад, см. фиг. 33.
Это перемещение может вызывать прекращение контакта между опорной поверхностью 21 стопорного элемента 20 и опорной поверхностью 13 отверстия 11 изнашиваемого элемента 1. Однако благодаря упруго нагруженной пружине 30 контакт снова восстанавливается, см. фиг. 34, поскольку пружина 30 непрерывно перемещает стопорный элемент 20 у опорной поверхности 12 отверстия 11 зуба 1, адаптируя длину стопорного устройства с целью компенсации упомянутого зазора. Таким образом, напряженное состояние системы зуб/переходник восстанавливается, что ведет к уменьшению или исключению люфта между зубом и переходником. В этот момент соответствующее расстояние между зубом и переходником уменьшается до определенного значения B.
Для удаления зуба 1 с переходника 2 с целью его замены на новый зуб, см. фиг. 35, стопорный элемент 20 должен быть снова навернут пружину 30 с помощью инструмента. На этом этапе сжатая часть пружины 30 начинает разжиматься и снова привертывается к стопорному элементу 20. Стопорный элемент 20 привертывается к пружине до тех пор, пока он не войдет в полость 12 с целью прекращения взаимодействия между зубом 1 и переходником 2, так чтобы зуб можно было удалить с переходника.
Как можно видеть из примера на чертежах с 29A – 29B по 35, стопорное устройство имеет средство для предотвращения вращения, образованное в виде стенки 88, продолжающейся параллельно продольной оси, и выталкивающее средство, которое включает в себя винтообразную стенку 81, имеющую ту же самую ось, что и пружина 30. Однако в этом случае они находятся в нижней поверхности основания опорного элемента 61.
На фиг. 36A – 36E показан схематичный вид другого примера установки стопорного устройства по изобретению. На фиг. 36A показано введение стопорного элемента 20 в капсулу 50 посредством вращения стопорного элемента 20, что обеспечивает его привертывание поверх пружины 30. На фиг. 30B показан стопорный элемент 20 в полностью убранном положении, так чтобы изнашиваемая часть 1 могла быть установлена таким образом, чтобы отверстие 11 совмещалось с полостью 12 переходника 2 (не показано на этих чертежах), и стопорное устройство было расположено внутри полости. На фиг. 36C показано положение, в котором стопорный элемент 20 отвертывается с пружины 30 до тех пор, пока опорная поверхность 21 не будет контактировать с соответствующей опорной поверхностью 13 изнашиваемой части 1. В этом положении пружина все еще находится в разгруженном состоянии, поэтому данное положение может именоваться разгруженным положением. Дальнейшее отвертывание стопорного элемента 20 ведет к тому, что часть пружины 30 снаружи резьбы 40 сжимается, обеспечивая сжатое положение или начальное стопорное положение. Геометрия различных компонентов стопорного устройства обеспечивает, что вся пружина 30 может быть отвернута от резьбы 40 и может оставаться в сжатом состоянии. В этот момент, когда оператор продолжает вращать стопорный элемент 20, он слышит громкий «щелчок» каждый раз, когда конец пружины проходит через конец резьбы 40. Таким образом, оператор получает информацию, что сборка завершена, и также исключается, что оператор перекрутит пружину 30. На фиг. 36E показан случай, когда относительное положение между изнашиваемой частью 1 и переходником 2 изменилось (из-за износа и/или пластической деформации), и стопорный элемент 20 выступает на большее расстояние, чем в начальном стопорном положении на фиг. 36D. Пружина 30 частично растянута, но стопорное устройство поддерживает надлежащую фиксацию между изнашиваемой частью 1 и переходником 2. Это положение можно рассматривать, как окончательное стопорное положение. Фактически, как начальное стопорное положение, так и окончательное стопорное положение являются стопорными положениями, но в начальном стопорном положении пружина 30 находится в полностью сжатом состоянии (и в случае на фиг. 36A – 36E полностью снаружи резьбы 40), в то время как в окончательном стопорном положении пружина 30 растянута на определенное расстояние для компенсации перемещения между изношенной и деформированной изнашиваемой частью 1 и переходником 2.
Специалисту в этой области понятно, что возможны другие комбинации описанных отличительных признаков, при этом все они в качестве общего отличительного признака содержат, по меньшей мере, пружины, привернутые к стопорному элементу.
На фиг. 37 показан частичный вид в разрезе капсулы 50 с опорным элементом 61 в виде цельного элемента и прикрепленной к нему пружиной 30. Пружина 30 (см. также фиг. 38) имеет две плоских поверхности 301 на конце наружной боковой поверхности рядом с опорным элементом 61, и опорный элемент 61 имеет две соответствующие плоские поверхности 611, контактирующие с плоскими поверхностями 301 пружины. Эти плоские поверхности 301, 611 препятствуют вращению пружины 30.
На фиг. 39 и 40 показан вид в разрезе альтернативного варианта выполнения стопорного устройства, включающего в себя альтернативную версию концепции, которая описывается в предыдущем абзаце. В этом случае стопорный элемент 20 имеет внутреннюю полость 24, и пружина 30 помещена во внутреннюю полость 24 и крепится к стопорному элементу 20 в верхней внутренней части внутренней полости 24. Пружина 30 имеет, по меньшей мере, две плоские поверхности 301 на конце наружной боковой поверхности рядом со стопорным концом, и внутренняя полость 24 имеет две соответствующие плоские поверхности 241, контактирующие с плоскими поверхностями 301 пружины 30.
В варианте выполнения на фиг. 39 и 40 также показано стопорное устройство, в котором направляющая 62 крепится с возможностью вращения к опорному элементу 61 (т.е. крепится таким образом, что он она может вращаться относительно опорного элемента). Стопорный элемент 20 имеет отверстие 205 доступа на стопорном конце. Стопорное устройство также содержит вторые средства предотвращения вращения (в настоящем примере в форме винта 95 и канавки 96, параллельной продольной оси), способные исключить вращение стопорного элемента 20 относительно капсулы 50. Таким образом, вращение стопорного элемента 20 во время его использования исключается, но благодаря отверстию 205 доступа оператор может легко вводить соответствующий инструмент в это отверстие и вращать направляющую 62 так, чтобы обеспечивать возможность перемещения стопорного элемента 20 в направлении продольной оси. При поворачивании направляющей 62 пружина 30 перемещается вверх и толкает стопорный элемент 20 вверх до тех пор, пока он не придет в контакт с зубом 1. После этого дальнейшее поворачивание направляющей 62 ведет к сжатию пружины 30 в верхней части внутренней полости 24, так что система остается в напряженном состоянии.
На фиг. 43A – 43B показаны вид сверху и вид в разрезе по линии B-B соответственно альтернативного варианта выполнения стопорного устройства, в котором стопорный элемент 20 содержит сердцевину 201 и гильзу 203. Сердцевина 201 установлена с возможностью вращения в гильзе 203 (т.е. установлена таким образом, что она может вращаться относительно гильзы). Гильза 203 содержит стопорный конец и имеет отверстие 205 доступа на стопорном конце. Стопорное устройство дополнительно содержит вторые средства предотвращения вращения (в настоящем примере снова в форме винта 95 и канавки 96, параллельной продольной оси), способные исключить вращение гильзы 203 относительно капсулы 50. Аналогично предыдущему случаю это решение исключает непреднамеренное вращение стопорного элемента 20 во время использования, но благодаря отверстию 205 доступа оператор может легко вводить соответствующий инструмент в это отверстие и вращать сердцевину 201 так, чтобы обеспечивать возможность перемещения стопорного элемента 20 в направлении продольной оси вверх за счет того, что сердцевина толкает непосредственно верхнюю внутреннюю часть гильзы, и вниз за счет листа, прикрепленного к основанию гильзы 203, который продолжается ниже основания сердцевины 201. На фиг. 44A – 44B показаны виды в разрезе по линии A-A и линии B-B соответственно стопорного устройства из фиг. 43A – 43B в выдвинутом состоянии. В вышеописанных альтернативных вариантах, содержащих отверстие 205 доступа, стопорное устройство предпочтительно содержит крышку 209, которая закрывает отверстие доступа во время эксплуатации во избежание попадания земли или мусора внутрь стопорного устройства.
На фиг. 41 показан перспективный вид альтернативного варианта выполнения стопорного элемента, опорная поверхность 21 которого содержит на стопорном конце множество плоских поверхностей 211 в форме усеченной пирамиды. В установленном положении (см. фиг. 42) одна из плоских поверхностей 211 находится в контакте с соответствующей плоской поверхностью на опорной поверхности 13 отверстия 11 изнашиваемого элемента 1. Таким образом, стопорному элементу 20 намного сложнее вращаться, когда он должен «перепрыгивать» с одной плоской поверхности 211 на другую.
На фиг. 45 – 48 показан другой альтернативный вариант выполнения стопорного устройства. В этом варианте выполнения капсула 50 имеет на внутренней боковой поверхности множество канавок 501, параллельных друг другу и продолжающихся параллельно продольной оси, и стопорный элемент 20 имеет на наружной боковой поверхности один упругий выступ 207, расположенный в одной из канавок 501. Упругий выступ 507, например, выполнен из эластомерного материала и может упруго деформироваться, так что он может смещаться из одной из канавок 501 в другую посредством относительного вращательного перемещения вдоль продольной оси капсулы 50 относительно вышеуказанного стопорного элемента 20. Посредством надлежащего выбора твердости эластомерного материала и геометрий канавок 501 и упругого выступа 207 между ними возможен зазор, так чтобы стопорный элемент мог вращаться, когда оператор использует соответствующий инструмент, но не мог вращаться во время эксплуатации.