УЗЕЛ ЗУБА КОВША ЭКСКАВАТОРА

Полезная модель относится к конструкциям рабочих элементов ковшей землеройных машин, а именно - к узлу зуба ковша, состоящему из вершины зуба, переходника и механизма их крепления между собой.
Из уровня техники давно известны конструкции узлов зубьев ковша, имеющие возможность быстрой замены наиболее изнашиваемой детали - вершины зуба, закрепленной различными способами на переходнике, в свою очередь установленном на кромке ковша экскаватора. Конструкции таких узлов направлены на технологичность изготовления, прочность, совместно с материалом изготовления - износостойкость и устойчивость к большим нагрузкам на узел, возникающим при контакте с горными породами различной плотности в условиях карьерных разработок.
Теоретически, а также в процессе эксплуатации, разработчиками конструкций было установлена прямая зависимость прочности, изнашиваемости и устойчивости к нагрузкам от площади контакта сопрягаемых деталей данного узла. Другое немаловажное значение получила простота и технологичность изготовления механизма крепления, позволяющие быстро и наименее трудоемко производить замену изнашиваемой вершины зуба в "полевых" условиях без специального громоздкого оборудования.
Из уровня техники известен зуб к ковшам экскаваторов и погрузочных машин, состоящий из приемной части и наконечника, сопрягающихся при помощи выемок и заходящих в них выступов, в котором выемки и заходящие в них выступы выполнены в виде частей тел вращения, образованных вокруг общей оси двух непараллельных линий, ограничивающих в разрезе очертания выемок и выступов, причем обе они могут быть выпуклыми или вогнутыми или одна из этих линий может быть прямой, а находящиеся в скользящем соединении выступ приемной части (или наконечника) и соответствующая выемка в наконечнике (или приемной части) взаимосвязаны с помощью скрепляющего приспособления. (Патент СССР №132140 на изобретение "Зуб к ковшам экскаваторов и погрузочных машин", кл. МПК 84d, 1 и 84d, 3, опубл. в "Бюллетене изобретений" №18 за 1960 г.).
Одна из первых конструкций узла зуба ковша, направленная на сопряжение деталей с максимально большим пятном контакта, обеспечивает, тем самым, высокие прочностные характеристики и способствует снижению изнашиваемости. Однако на разрезе видно, что имеются слабые места - стенки наконечника по отношению к приемной части имеют небольшую толщину и при большом боковом или вертикальном усилии могут не выдержать нагрузок. К тому же, механизм соединения предусматривает прокладку из упругого материала, безусловно подверженного большей изнашиваемости и ускоренной потере упругих свойств в условиях разработки горной породы, перепадов температур и.т.п.
6
Наиболее близкой конструкцией, принятой за прототип, является узел зуба, включающий вершину зуба, переходник и механизм крепления, причем через центр вершины и центр переходника проходит продольная плоскость, в котором в задней части вершины зуба выполнены два соосных отверстия и полость, рядом с входным отверстием полости назад выступают два ушка, и каждое из ушек имеет две противоположные боковые поверхности и две противоположные поверхности кромок, которые ориентированы под углом по отношению друг к другу так, что ширина боковой поверхности, находящейся ближе к продольной плоскости, превышает ширину противоположной боковой поверхности, а переходник имеет передний конец, предназначенный для совмещения с полостью в вершине и снабжен отверстием для штифта и отверстием для фиксатора, пересекающим отверстие для штифта, со стороны переднего конца выполнены два противоположных паза, каждый из которых имеет боковую поверхность, ориентированную, по существу, параллельно продольной плоскости, и две противоположные поверхности кромок, причем поверхности кромок расположены под углом друг к другу так, что поверхности кромок двух противоположных пазов находятся дальше всего друг от друга в месте пересечения с боковой поверхностью, а две противоположные поверхности кромок двух противоположных ушек оказываются в тесном контакте с двумя поверхностями кромок соответствующих двух противоположных пазов переходника. (Патент РФ №2119998 на изобретение "Узел зуба, вершина зуба и переходник", МПК E02F 9/28, опубл. 10.10.1998 в БИ №28, 3 н.п.ф, 7 з.п.ф.).
Обоснованная теоретически конструкция также направлена на максимальный контакт сопрягаемых деталей, однако форма ушек, имеющая, по существу, простое прямоугольное сечение, несмотря на некоторую округлость боковых кромок, позволяет отметить возможность разрушения, вследствие больших усилий, прилагаемых, например, от горизонтального перемещения ковша в твердой породе. Излом может произойти в основании сопряжения ушка с основным корпусом вершины зуба, вблизи полости. К тому же, конструкция механизма крепления также не лишена "узких мест", например, утонченной для фиксатора части штифта и сам фиксатор, который должен обладать упругими свойствами длительное время.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая конструкция, является недостаточная прочность, вследствие далеко выступающих ушек прямоугольного, по существу, сечения, а также недостаточная надежность механизма крепления, вследствие наличия упругого фиксатора штифта.
Техническую проблему решает узел зуба ковша экскаватора, включающий вершину зуба с полостью в задней части, переходник и механизм крепления, причем рядом с входным отверстием полости назад выступают два ушка, каждое из которых имеет две наружные боковые поверхности, превышающие ширину внутренних боковых поверхностей, переходник с передним концом, предназначенным для совмещения с полостью вершины, имеющим отверстие для штифта и боковые выступы для совмещения с ушками вершины, в котором два выступающих ушка имеют небольшую длину относительно корпуса вершины, верхняя и нижняя часть вершины снабжены такими же двумя выступами, при этом сечение всех четырех выступов имеет трапецеидально-округлую форму, переходник имеет четыре наружных выточки, предназначенные для плотного совмещения с четырьмя выступами вершины, верхняя часть вершины зуба снабжена соосным, при совмещении, с отверстием переходника отверстием для штифта, при этом в верхней части вершины зуба выполнена специальная выточка под фиксирующую втулку, а механизм крепления содержит штифт и фиксирующую втулку, снабженные резьбовым соединением.
Техническим результатом, получаемым при этом, является повышение прочности конструкции, за счет придания трапецеидально - округлой формы выступам ушек и уменьшения их длины, унификации всех четырех ушек - выступов вершины, полного соответствия их формы выступам переходника, а также надежности механизма крепления за счет плотного размещения втулки большой площади соприкосновения с вершиной зуба и зафиксированной резьбовым соединением со штифтом. Дополнительным результатом является снижение трудоемкости сборки узла в "полевых" условиях разработки горных пород.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. Для лучшего обзора конструктивных элементов детали изображены в изометрии. На фиг. 1 - изометрия вершины зуба, фиг. 2 - переходник, фиг. 3 - штифт, фиг. 4 втулка, фиг. 5 - изометрия в разрезе собранного уза, фиг. 6 - изометрия узла.-+
Узел зуба ковша 1 состоит из вершины зуба 2, переходника 3, механизма крепления, включающего втулку 4 и штифт 5. Вершина зуба содержит полость 6, ушки- выступы 7, имеющие в сечении трапецеидально-округлую форму, отверстие 8 под штифт, проходящее через верхнее ушко 7 до полости 6 и выточку 9 под втулку в нижней части выступающего верхнего ушка 3. В переходнике 3, содержащем основной выступ 10, соответствующий форме полости 6, выполнены наружные пазы 11, соответствующие форме ушек-выступов 7 вершины зуба 2. В основном выступе 10 выполнено отверстие 12, соответствующее по диаметру штифту 5. Во втулке 4, имеющей форму выточки 9, имеется специальный выступ 13 для зацепления с корпусом вершины зуба 2, а на внутреннем диаметре выполнена резьба 14. На штифте 5 имеется шляпка в выполненным в ней монтажным пазом 15, а на утолщенной верхней части штифта 5 нанесена резьба 16 для соединения с резьбой втулки 14.
Все соединяемые детали выполнены для сопряжения с минимальными зазорами, отклонения сопрягаемых поверхностей составляют не более 2°. На чертежах не обозначены монтажные проушины вершины зуба 2 и переходника 3, а также монтажные отверстия переходника 3 для установки его на ковше.
Собирается узел следующим образом. В специальную выточку 9 под втулку в нижней части выступающего верхнего ушка 3 вершины зуба 2 вкладывается втулка 4, при этом специальный выступ 13 входит в зацепление с корпусом вершины зуба 2. Затем соединяются вершина зуба 2 и переходник 3, при этом основной выступ 10 переходника 3 входит в плотное соединение с полостью 6 вершины зуба 2, а ушки - выступы 7 вершины зуба входят в плотный контакт с наружными пазами 11 переходника 3. Затем в центральное отверстие втулки 4 в резьбу 14 с помощью приспособления, вставленного в монтажный паз 15 ввинчивается натуго штифт 5 с нанесенной на нем резьбой 16. Нижний конец штифта 5 входит в отверстие 12, фиксируя тем самым плотное соединение вершины зуба 2 и переходника 3. Замену вершины зуба 2 производят без демонтажа переходника 3 с кромки ковша.
Благодаря форме сопрягаемых деталей, максимальной площади их контакта, узел в собранном состоянии представляет собой единое целое тело эллиптического сечения, отдельные детали и их поверхности которого не подвержены локальным напряжениям и прочностным нагрузкам. Выбор соответствующего материала узла зуба, например, стали 5ХНМЛ, дополнительно придает прочность и снижает износ. Детали узла изготавливаются методом литья с минимальной механической доработкой. Замена изнашиваемой вершины зуба в "полевых" условиях с помощью вкладываемой втулки и завинчивающегося штифта занимает считанные минуты.
Узлы зуба данной конструкции успешно прошли испытания и используются для горных разработок различных типов ковшей тяжелых карьерных экскаваторов.