КОНСТРУКЦИЯ РЕЖУЩЕГО РАБОЧЕГО ОРГАНА КОВШОВОГО ЭКСКАВАТОРА

Настоящая полезная модель относится к конструкции режущего рабочего органа ковшового экскаватора, используемого, в основном, в оборудовании машин для производства земляных работ.
Из US 5,423,138 известен такой элемент рабочего органа машины, как соединитель режущей части, позволяющей осуществлять быструю замену режущей части, которая подвержена быстрому износу. Соединитель крепится к рабочему органу при помощи изогнутого профиля, напоминающего своей формой трапецию (вид сбоку), а также дополнительно упрочненного твердым сплавом. В верхней части режущей части находится углубление, которое зажимает с обеих сторон нижнюю кромку рабочего органа и изогнутый соединительный профиль, который удерживается в таком положении при помощи пазовой рейки, входящей в отверстие и соединенной с чекой. Такая конструкция состоит из предназначенных специально для нее элементов и не может включать режущих элементов, широко используемых в оборудовании машин для производства земляных работ.
Кроме того, из описания польской полезной модели W.117317 известна несущая часть с креплением для съемного элемента режущего зуба ковша ковшового экскаватора, которая соединяется с гнездом ковша при помощи болта, проходящего через отверстие фиксации вала. Несущая часть выполнена в форме усеченной в верхней части четырехугольной пирамиды, оборудованной на стыке с валом поперечным осевым отверстием для фиксации положения режущей кромки, которая, в свою очередь, прикреплена коаксиально в отверстии несущей части при помощи шплинта. Такая конструкция режущего элемента ковша является относительно сложной, так как для ее создания необходимо оборудовать ковш, по всей его ширине, гнездами для установки несущих частей относительно сложной конфигурации и соответствующего ротационного режущего элемента вместе с комплектующими. Гнезда для установки несущей части ковша, а также отверстия в ней для монтажа ротационного режущего элемента подвержены сильному загрязнению во время работы ковша, в результате чего возникают серьезные затруднения в процессе замены как режущего элемента, так и несущей части, устанавливаемой вместе с ковшом.
Рабочим элементом такой несущей части может послужить, к примеру, режущий элемент, с конструкцией которого можно ознакомиться в описании польской полезной модели W.117318. Несущая часть данного режущего элемента выполнена в форме усеченного сужающегося книзу конуса из фасонного элемента твердого сплава и оборудована цилиндрическим валом с грейфером, по краю которого выполнен периферический желоб для установки фиксатора. Плоской поверхностью со стороны вала несущая часть прилегает к такой же плоской стенке зажима. Своей конструкцией данный режущий элемент схож с конструкцией ротационного режущего элемента, широко применяющегося в горнодобывающих машинах, но его использование в качестве режущего элемента ковша экскаватора требует соответствующей адаптации вала в зоне установки фиксатора.
Задачей полезного модели является разработка такой конструкции режущего элемента ковша экскаватора, которая упростит и упрочнит крепежную систему ковша с одновременным повышением стойкости к износу его режущих кромок.
Для решения этой задачи разработана конструкция режущего рабочего органа ковшового экскаватора, содержащая зажим, выполненный с возможностью прочной посадки на край передней части ковша, и ротационный режущий элемент, вставленный в зажим с защитой от самопроизвольного выпадения стопорным кольцом. Зажим выполнен наподобие усеченной пирамиды, имеющей на внешней поверхности углубления. С одного конца в зажиме выполнена сквозная поперечная выемка трапециевидного профиля, соответствующая по форме указанному краю передней части ковша, а с другого конца в зажиме выполнено продольное цилиндрическое отверстие, в котором размещен вал ротационного режущего элемента, имеющий периферическое углубление с размещенным в нем цилиндрическим стопорным кольцом, имеющим боковую стенку с разрезом. Одна внутренняя стенка сквозной поперечной выемки, представляющая собой основание трапеции указанного трапециевидного профиля, выполнена наклоненной под углом α, не превышающим 45° по отношению к продольной оси зажима.
Наилучшим вариантом для данной конструкции является угол α приблизительно 10°, который дает возможность сохранить оптимальные значения моментов изгиба, влияющих на ротационный режущий элемент и составляющую нагрузок, вызывающих поворот вокруг оси цилиндрического отверстия в зажиме.
Для более надежного соединения ротационного режущего элемента с зажимом возможен такой вариант их конструкции, при котором на внутренней поверхности цилиндрического отверстия выполнен кольцевой желоб, расположенный напротив периферического углубления вала ротационного режущего элемента, так что в кольцевом желобе оказывается размещена окружная выпуклость упругого стопорного кольца. В этом случае положение ротационного режущего элемента в зажиме фиксируется не только за счет силы трения упругого стопорного кольца с внутренними стенками цилиндрического отверстия, но и за счет формы окружной выпуклости, выполненной выступающей из упругого стопорного кольца.
Особенно предпочтителен вариант реализации полезной модели, при котором окружная выпуклость, выступающая наружу стопорного кольца, проходит вдоль боковой стенки стопорного кольца по середине ее высоты и имеет длину, равную приблизительно одной третьей или двум третьим окружного периметра боковой стороны кольца. Боковой разрез в боковой стенке стопорного кольца выполнен наподобие зигзага, имеющего изгибы по середине высоты боковой стенки.
Еще в одном варианте реализации полезной модели на переднем конце зажима выполнен кольцевой выступ, обрамляющий вход цилиндрического отверстия в зажим, а на соответствующем конце рабочей части режущего элемента выполнено ответное кольцевое углубление, соответствующее указанному кольцевому выступу, что обеспечивает защиту конструкции от попадания внутрь загрязнений, сохраняя при этом возможность ее бесперебойного вращения под влиянием нагрузок.
Принципиальным преимуществом предлагаемой конструкции является очень простой и эффективный монтаж ротационного режущего элемента в цилиндрическом отверстии зажима с возможностью простой разборки при помощи обычного съемника. Соответствующий угол наклона одной внутренней стенки сквозной выемки в зажиме, прилегающей к верхней стороне кромки ковша, после установки зажима на той же стороне ковша, гарантирует оптимальное распределение рабочих нагрузок во время работы, независимо от конкретного способа стационарной установки зажима на ковше (например, при помощи сварки), относительно болтового соединения. В результате увеличивается общая продолжительность работы всей системы, а объем адаптационных изменений в подсистемах относительно небольшой. Сам же механизм определения положения ротационного режущего элемента в зажиме очень прост и осуществляется посредством упругого раскрепления предварительно зажатого стопорного кольца, установленного в цилиндрическое отверстие зажима вместе с ротационным режущим элементом.
Далее предлагаемая полезная модель описана подробнее со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых
фиг.1 - конструкция режущего рабочего органа в продольном разрезе вдоль продольной оси зажима,
фиг.2 - дополнительно стабилизированную насадку вала ротационного режущего элемента в зажиме,
фиг.3 - фрагмент вариативной конфигурации передней стороны зажима и тыльной поверхности рабочей зоны ротационного режущего элемента,
фиг.4 - стопорное кольцо в перспективе, а
фиг.5 - стопорное кольцо с многоточечным прилеганием выпуклой стороны.
Режущий рабочий орган 1 (фиг.1) состоит из зажима 2, в который вставлен сменный ротационный режущий элемент 3. Зажим 2 выполнен с возможностью прочной посадки на край передней части не изображенного на данном чертеже ковша ковшового экскаватора с последующей сваркой или последующим прикреплением болтами. Зажим 2 выполнен в форме детали наподобие усеченной пирамиды, сужающейся в направлении острия ротационного режущего элемента 3 и имеющей на внешней поверхности продольные углубления 4.
С тыльного конца 5 в зажиме 2 выполнена сквозная поперечная выемка 6 трапециевидного профиля, соответствующая по форме краю ковша, на который зажим 2 посажен. Вдоль продольной оси О в зажиме 2 с его переднего конца 17 выполнено продольное цилиндрическое отверстие 7, в котором размещен вал 9 ротационного режущего элемента 3. На валу 9 выполнено периферическое углубление 10, в котором расположено упругое цилиндрическое стопорное кольцо 11, взаимодействующее с внутренней поверхностью цилиндрического отверстия 7.
Одна внутренняя стенка 12 сквозной поперечной выемки 6, представляющая собой основание трапеции указанного трапециевидного профиля, выполнена наклоненной под углом α, приблизительно 10°, по отношению к продольной оси О зажима 2. В предпочтительном варианте реализации полезной модели (фиг.2), на внутренней поверхности цилиндрического отверстия 7 выполнен кольцевой желоб 13, расположенный напротив периферического углубления 10 вала 9 ротационного режущего элемента 3. В кольцевом желобе 13 размещена окружная выпуклость 14 стопорного кольца 11 (фиг.4, фиг.5), выполненного в виде тонкостенного упругого цилиндрического кольца с разрезом 15 в боковой стенке 16.
Окружная выпуклость 14 (фиг.4), выступающая наружу стопорного кольца 11, проходит вдоль его боковой стенки 16 по середине ее высоты h и имеет длину L, равную приблизительно одной трети, или двум третьим, окружного периметра боковой стенки 16. Еще в одном варианте реализации полезной модели выпуклость 14 может быть выполнена в форме ряда выпуклых точек 14а (фиг.5). Разрез 15 в боковой стенке 16 выполнен наподобие зигзага, имеющего изгибы по середине высоты h стенки 16.
Еще в одном варианте реализации полезной модели (фиг.3) на переднем конце 17 зажима 2 выполнен кольцевой выступ 18, обрамляющий вход цилиндрического отверстия 7, используемого для установки ротационного режущего элемента (3), а на ротационном режущем элементе 3, а именно на конце 19 его рабочей части 3а, выполнено ответное кольцевое углубление 20, соответствующее по форме и размерам кольцевому выступу 18 на переднем конце 17 зажима 2.