УЗЕЛ ЗУБА ДЛЯ МАШИН ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ
COG UNIT FOR EARTHMOVER

[0001] Настоящее изобретение относится к узлу зуба для машин для земляных работ, например экскаваторов.
[0002] В соответствии с вводной частью пункта 1 формулы изобретения известны узлы зубьев для машин для земляных работ, содержащие зуб, переходник и палец для крепления зуба к переходнику.
[0003] Зуб имеет гнездо, открытое сзади, являющееся охватывающей частью и имеющее отверстие для установки фиксирующего пальца, выполненное в двух противоположных стенках упомянутого гнезда.
[0004] Переходник имеет тело такой формы, чтобы оно могло быть присоединено, например, сваркой или болтами к ковшу машины, и выступ, отходящий от упомянутого тела и являющийся охватываемой частью, которая по своей геометрической форме соответствует гнезду зуба. Выступ пересечен посадочным местом для фиксирующего пальца, причем упомянутое посадочное место проходит между двумя противоположными поверхностями упомянутого выступа и совмещено с отверстием в зубе.
[0005] Изготовление узла зуба в форме двух разделяемых частей, зуба и переходника имеет то преимущество, что можно заменять только зуб, когда он изношен, тогда как переходник остается постоянно прикрепленным к ковшу машины. Система крепления зуба к переходнику, выполненная, например, в форме пальца, должна поэтому позволять легко и быстро заменять зуб.
[0006] Однако эта необходимость входит в противоречие с необходимостью выполнения соединения между зубом и переходником максимально прочным из-за тех существенных нагрузок, которым подвергается зуб.
[0007] Фактически, в некоторых известных узлах зуба для того, чтобы сделать операцию замены зуба легкой и быстрой, не предусмотрено должное взаимодействие между фиксирующим пальцем и его посадочным местом, в результате чего при интенсивном использовании палец может выпасть с посадочного места, этим приводя к разделению двух частей узла.
[0008] В других известных вариантах осуществления в самом пальце предусмотрены специальные стопорные устройства, например эластичного типа, которые подходят для взаимодействия с выступом переходника для того, чтобы жестко удерживать фиксирующий палец в его положении. Кроме того, что это делает систему узла зуба более сложной в изготовлении и поэтому более дорогой, такие решения не полностью устраняют проблему избежания отсоединения зуба от переходника в тяжелых условиях эксплуатации. Фактически, все попытки решить эту проблему в основном направлены на соединение между фиксирующим пальцем, зубом и переходником и поэтому сведены к ограниченной зоне узла зуба.
[0009] Некоторые нагрузки, которым подвергается зуб при использовании, фактически такие, что если им противостоит в основном только один фиксирующий палец, они могут приводить к его поломке и, следовательно, отсоединению зуба от переходника.
[0010] Поэтому существует необходимость объединения требования изготавливать зуб максимально объединенным с переходником для того, чтобы эффективно противостоять даже самым тяжелым нагрузкам, которым подвергается узел зуба, и требования облегчения замены зуба, например, путем удобного и быстрого снятия фиксирующего пальца.
[0011] Цель настоящего изобретения поэтому заключается в выполнении вышеуказанной необходимости при устранении недостатков узлов зубьев, известных в данной области техники.
[0012] Такая цель достигается узлом зуба согласно пункту 1 формулы изобретения.
[0013] Признаки и преимущества настоящего изобретения будут более очевидными из нижеприведенного описания некоторых лучших вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые иллюстративные и неограничительные чертежи, на которых:
[0014] на фиг.1 показан перспективный вид узла зуба в соответствии с настоящим изобретением;
[0015] на фиг.2 показано сечение по вертикальной оси узла зуба;
[0016] на фиг.3 показано увеличенное осевое сечение центральной и передней части узла зуба;
[0017] на фиг.3а показано сечение, аналогичное предыдущему, но с фиксирующим пальцем в положении перед установкой;
[0018] на фиг.4 показан перспективный вид только зуба;
[0019] на фиг.5 показано осевое сечение зуба;
[0020] на фиг.6 показан зуб со стороны заднего торца;
[0021] на фиг.7 показан перспективный вид сверху переходника;
[0022] на фиг.8 показан перспективный вид снизу переходника;
[0023] на фиг.9 показан вид сбоку переходника;
[0024] на фиг.10 показан перспективный вид фиксирующего пальца;
[0025] на фиг.11 показана вертикальная проекция пальца;
[0026] на фиг.12 показан вид в плане пальца в положении для хранения;
[0027] на фиг. 13 показан вид в плане пальца в положении для использования.
[0028] Со ссылкой на чертежи узел 20 зуба в соответствии с настоящим изобретением содержит зуб 11, переходник 41 и фиксирующий палец 61.
[0029] Узел зуба в основном проходит вдоль продольной оси Х, по отношению к которой можно определить заднюю часть и переднюю часть узла зуба. Ось Х также совпадает с направлением узла от зуба до переходника.
[0030] Зуб 11 является фактическим орудием для земляных работ, тогда как переходник 41 является элементом для присоединения узла зуба к ковшу машины для земляных работ, такой как экскаватор, в данном случае представленным отвалом 10. Когда зуб 11 заменяют после износа, переходник 41 остается присоединенным к ковшу. Фиксирующий палец 61 жестко крепит зуб 11 к переходнику 41.
[0031] Зуб 11 имеет переднюю рабочую часть 11' и заднюю часть 11'' для соединения с переходником 41. Соединение между зубом 11 и переходником 41 относится к типу охватываемого-охватывающего соединения, причем задняя часть 11'' зуба является охватывающей частью соединения. Более конкретно, упомянутая задняя часть 11'' содержит гнездо 12, открытое сзади.
[0032] Переходник 41 имеет переднюю часть 42, ниже именуемую выступом, и заднюю часть 50, называемую телом переходника. Выступ 42 является охватываемой частью соединения с зубом и имеет форму, соответствующую гнезду 12 для установки в него и геометрически соответствующую ему.
[0033] Выступ 42 отходит от тела 50, которое имеет, например, V-образную форму для прикрепления, например, сваркой или болтами, к отвалу 10.
[0034] В соответствии с общим вариантом осуществления зуб 11 имеет отверстие 16 для посадки фиксирующего пальца 61, которое выполнено в двух противоположных стенках 13, 14, ограничивающих гнездо 12. Соответственно, выступ 42 пересекает посадочное место 43 для фиксирующего пальца 61, причем упомянутое посадочное место проходит между двумя противоположными поверхностями 47, 48 упомянутого выступа и совмещено с отверстие 16 в зубе 11.
[0035] В соответствии с изобретением, по меньшей мере, одна из упомянутых противоположных поверхностей 47, 48 выступа, предпочтительно обе, имеет пониженную или углубленную область 49, выполненную вокруг посадочного места 43 для фиксирующего пальца 61. Соответственно, каждая стенка гнезда 12, обращенная к каждой поверхности выступа 10, имеющей пониженную область 49, имеет внутри рельефную часть 18 дополнительно к упомянутой пониженной или углубленной области 49. После ввода выступа 42 в гнездо 12 рельефная часть 18 совпадает с пониженной областью 49, соответствуя ей по форме.
[0036] В соответствии с одним лучшим вариантом осуществления стенки 13, 14 гнезда 12, пересекаемые отверстием 16, и поверхности 47, 48 выступа 42 с посадочным местом 43 наклонены по отношению к продольной оси Х и сходятся впереди.
[0037] В соответствии с одним лучшим вариантом осуществления отверстие 16 в гнезде и посадочное отверстие 43 в выступе проходят вокруг поперечной оси Y, перпендикулярной упомянутой продольной оси X. Преимущественно, по отношению к узлу зуба в исходном положении, показанном на фиг.1 и 2, стенка 13 и поверхность 47 обращены вверх, тогда как стенка 14 и поверхность 48 обращены в обратном направлении. Другими словами, если считать продольную ось Х проходящей горизонтально, поперечная ось Y является, в сущности, вертикальной. При наличии нескольких узлов зубьев, расположенных рядом друг с другом на коротком расстоянии, эта конструкция позволяет удобно устанавливать и снимать палец сверху, то есть соседние узлы зубьев не мешают такой операции.
[0038] Преимущественно упомянутая пониженная или углубленная область 49 определяется частью плоскости, перпендикулярной упомянутой поперечной оси Y. Соответственно, упомянутая рельефная часть 18, выступающая из каждой из наклонных стенок 13, 14 гнезда 12, выполняется путем утолщения упомянутых стенок вокруг отверстия 16 под фиксирующий палец 61, причем упомянутое утолщение постепенно увеличивается в направлении открытой части гнезда так, чтобы определять плоскость, перпендикулярную упомянутой оси Y.
[0039] В соответствии с одним вариантом осуществления выступ 42 и гнездо 12 имеют соответственные противоположные боковые поверхности и стенки 54, 15, в сущности, вертикальные. Преимущественно, каждая из упомянутых боковых поверхностей 54 выступа 12 имеет по всей ее протяженности направляющий шпунт 55, параллельный продольной оси X. Соответственно, каждая из упомянутых боковых стенок 15 гнезда 12 имеет внутри направляющую канавку 22, подходящую для приема упомянутого направляющего шпунта 55 выступа.
[0040] В соответствии с еще одним аспектом изобретения гнездо 12 оканчивается впереди плоским дном 20, определяющим передний упор для выступа 42. Последний имеет, в сущности, плоский передний торец 53, лежащий на упомянутом плоском дне 20 гнезда. Другими словами, гнездо 12 и выступ 42 принимают форму параллелепипеда с трапециевидным сечением усеченной пирамиды.
[0041] Преимущественно упомянутое плоское дно 20 гнезда окружено периферийным пазом или канавкой 21, подходящей для приема любого мусора или остатков, например, вследствие прессования, литья или покрытия зуба 11. Упомянутая канавка 21 обеспечивает, что переходник 42 всегда лежит на упорной плоскости 20 также и при наличии мусора, остатков или грязи в гнезде 12. Следовательно, отверстие 16 всегда совмещено с посадочным местом 43. Отверстие 16 и посадочное место 43 могут быть таким образом изготовлены с высокой точностью без необходимости оставления зазора для компенсации любого несогласования или зазора, который бы отрицательно повлиял на эффективность фиксации зуба на переходнике.
[0042] Согласно еще одному аспекту изобретения, помимо пониженных областей 49 выступа и соответствующих рельефных областей 18 гнезда, зуб 11 и переходник 41, кроме того, имеют соединяющиеся части такой формы, чтобы заходить друг в друга при соединения зуба и переходника. В частности, такое взаимопроникновение преимущественно реализуется на уровне поверхностей примыкания зуба к переходнику вдоль продольной оси X.
[0043] Например, тело 50 переходника имеет впереди, в сущности, плоскую периферийную кромку 51, которая окружает выступ 42 и определяет бурт или упор для зуба 11. Преимущественно, по меньшей мере, одна сторона упомянутой периферийной кромки, предпочтительно на двух противоположных сторонах, имеет разрыв 52, в который вставляется соответствующий дополнительный зубец 19, который проходит по меньшей мере от одной из стенок, ограничивающих гнездо 12. Другими словами, линия стыка зуба с переходником является ломаной линией.
[0044] Согласно еще одному аспекту изобретения отверстие 16 в гнезде 12 и посадочное место 43 в выступе 42 имеют соответственные задние поверхности 16а, 43а, которые, в сущности, плоские. Подобно этому, фиксирующий палец 61 имеет, в сущности, плоскую заднюю поверхность 62, лежащую на упомянутых задних поверхностях отверстия и посадочного места. Другими словами, соединение между задней поверхностью 62 фиксирующего пальца, зубом 11 и переходником 42 является соединением между плоскими поверхностями.
[0045] Более конкретно, фиксирующий палец 61 имеет заднюю часть 64, определяющую упомянутую заднюю поверхность 62, переднюю часть 65, определяющую переднюю поверхность 63, и промежуточную часть 66, выполненную из эластичного материала. Упомянутая промежуточная часть 66 подходит для установки фиксирующего пальца 61 на посадочное место в переходнике путем нажатия. Другими словами, поперечное сечение посадочного места 43 в выступе 42 ниже чем поперечное сечение центральной части 67 пальца 61, предназначенной для посадки на упомянутое посадочное место. Палец 61 может быть установлен на посадочное место 43 только путем нажатия на промежуточную часть 66, которое позволяет сдвигать переднюю часть 65 и заднюю часть 64 ближе друг к другу.
[0046] Преимущественно промежуточная часть 66 фиксирующего пальца 61 выполнена из эластомерного материала, такого как резина. Передняя и задняя части пальца могут быть выполнены, например, из стали.
[0047] В одном варианте осуществления отверстие 16 и посадочное место 43 имеют соответствующие передние поверхности 17, 44, которые проходят параллельно поперечной оси Y. Преимущественно передняя поверхность 44 посадочного места является задней относительно передней поверхности 17 отверстия 16, так чтобы определять с ней уступ 45 (наверху) и выемку 46 (внизу).
[0048] Относительно поперечной оси Y, которая, в сущности, совпадает с основной осью, вдоль которой проходит палец 61, последний имеет торцевые части 68, соответственно взаимодействующие с упомянутым уступом 45 и с упомянутой выемкой 46 так, чтобы ограничивать осевое смещение пальца 61 в посадочном месте 43. Преимущественно упомянутые торцевые части 68 выступают впереди за центральную часть 67 так, чтобы определять с ней соответственные уступы 69.
[0049] Согласно одному лучшему варианту осуществления задняя часть 64 фиксирующего пальца 61 имеет прямоугольное поперечное сечение, тогда как передняя часть 65 имеет, в сущности, полукруглое поперечное сечение. Более того, каждая торцевая часть 68 оканчивается фаской 70, служащей для легкой установки пальца 61 в посадочное место 43. Кроме того, необходимо сказать, что эластичная промежуточная часть 66 имеет продольное удлинение, которое по оси Y меньше смежных передней 65 и задней 64 частей, которое служит для защиты при установке пальца в посадочное место 43 или снятия пальца с посадочного места 43 с помощью инструмента, воздействующего на торцевые части 68.
[0050] Согласно одному лучшему варианту осуществления стенки 13, 14 гнезда, пересекаемые отверстием 16 под палец 61, имеют на уровне упомянутого отверстия 16 толщину, по меньшей мере равную увеличению высоты упомянутых торцевых частей 68 фиксирующего пальца 61. Более того, по меньшей мере на верхней стенке 13 упомянутое отверстие 16 определяет с нижележащим уступом 45 посадочное место для направленной предварительной установки фиксирующего пальца 61 в отверстие 16 гнезда и в посадочное место 43 в переходнике. Другими словами, сечение отверстия 16 равно или немного больше сечения торцевых частей 68 пальца 61, так что торец пальца может быть направленно установлен в отверстие 16 и может самостоятельно лежать на нем, т.е. без помощи оператора, как показано на фиг.3а. Такая направленная предварительная установка пальца позволяет оператору установить палец в посадочное место 43 легко (причем палец уже почти полностью совмещен с посадочным местом) и безопасно (для удержания пальца в требуемом положении не нужно использовать руки), например с помощью молотка.
[0051] Вышеописанная конструкция узла зуба имеет несколько преимуществ.
[0052] Во-первых, то, что предусмотрены пониженные или углубленные области в выступе и соответствующие рельефные области в гнезде, помимо наличия боковых направляющих шпунтов, позволяет использовать все стороны выступа и гнезда в соединении при значительном увеличении прочности на отрыв. В частности, соединение между рельефными областями и пониженными областями подразумевает участие выступа в посадочном месте для фиксирующего пальца, то есть близко к соединению с телом 50, где его толщина больше. Даже в случае большого уменьшения бокового соединения, например, из-за износа направляющих шпунтов соединение между рельефными областями и пониженными областями обеспечит постоянно высокую прочность на отрыв при механических нагрузках, которым подвергается зуб.
[0053] Эффект взаимопроникновения зуба и переходника и поэтому более прочного соединения далее усиливается соединением между разрывами в теле переходника и дополнительными зубцами, выступающими из зуба.
[0054] Наличие пониженных областей и рельефных областей в гнезде имеет дальнейший эффект увеличения опорной поверхности фиксирующего пальца на задней поверхности 16а отверстия 16. Такое увеличение опорной поверхности позволяет соответственно увеличить сопротивление выходу пальца из переходника и избежать возможной поломки из-за чрезмерного давление на часть зуба, контактирующую с пальцем.
[0055] Наличие плоских поверхностей контакта между фиксирующим пальцем, отверстием и посадочным местом в выступе позволяет обеспечить широкую опорную поверхность для пальца на зубе и переходнике, что повышает эффективность фиксации, препятствуя вращению пальца из-за, например, вибраций, которым он подвергается. Такое нежелательное вращение может фактически приводить к постепенному выходу пальца с посадочного места из-за наличия в пальце сжимаемой части.
[0056] Более того, такая конфигурация пальца позволяет обеспечить единственное положение для установки в отверстие с посадочное место и таким образом всегда точное зацепление переднего уступа пальца в выемке переходника.
[0057] Кроме того, необходимо сказать, что фиксирующий палец имеет такие размеры, чтобы его эластичная промежуточная часть сжималась не только при установке в посадочное место, но и оставалась сжатой после установки. Такое сжатие, наряду с наличием отмеченных передних уступов, позволяет избежать риска случайного выхода пальца, например, вследствие воздействия предметами или мусором при работе машины.
[0058] Как уже сказано выше, фиксирующий палец и отверстие в гнезде имеют такие размеры, чтобы можно было установить палец в упомянутое отверстие его торцевой частью, уже в совмещенном положении с посадочным местом в выступе и без необходимости ручной поддержки.
[0059] Такая легкость сборки узла зуба также обеспечивается наличием плоскости стыка на дне гнезда зуба и окружающей его канавке. Фактически, как уже было сказано, такая плоскость и такая периферийная канавка всегда обеспечивают одинаковое позиционирование между зубом и переходником и поэтому постоянное и полное согласование между отверстием в гнезде и посадочным местом в выступе.
[0060] В заключение необходимо сказать, что соединение фиксирующего типа между зубом и переходником также и на уровне наружных поверхностей контакта делает узел зуба очень компактным и гладким, как если бы эти два элемента являлись одним объектом. Это также позволяет обеспечить отсутствие препятствий для грунта или других материалов при погрузке и опорожнении ковша.
[0061] Специалисту в данной области техники будет понятно, что в узел зуба согласно настоящему изобретению могут быть внесены некоторые изменения и корректировки, исходя из специфических или случайных требований, но все такие изменения и корректировки подпадают под объем охраны настоящего изобретения, определенный в нижеследующей формуле изобретения.