ГРУНТОВЫЙ НОЖ ЗЕМЛЕРОЙНОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к землеройным машинам, а именно к грунтовым фрезам, траншеекопателям, каналокопателям, кабелеукладчикам, роторным рабочим органам, дренажным машинам и предназначено для разработки, рыхления и транспортировки грунтов I-VI категории.
Известно устройство, относящиеся к машинам для разработки и транспортировки грунта [Пат. 2018587 Российская Федерация, МПК Е02F 9/28. Зуб ковша землеройной машины / Чулков О.А.]. Зуб ковша землеройной машины, содержащий хвостовик и режущий элемент с передней поверхностью в виде средней части и вогнутых боковых частей, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности зуба путем уменьшения энергоемкости процесса разработки грунта, средняя часть передней поверхности выполнена в виде части поверхности конуса, вершина которой направлена одновременно вверх и в сторону.
Недостатком такого устройства является низкая способность транспортировки грунта, за счет того, что средняя поверхность выполнена в виде части поверхности конуса. По мере изнашивания передней вершины режущей кромки, в процессе разработки грунта, угол заострения будет увеличиваться, что соответственно приведет к чрезмерно большим лобовым нагрузкам и увеличения энергоемкости процесса в целом.
Известно устройство, относящееся к средствам разработки и транспортировки грунтов, а именно к рабочим инструментам исполнительных органов землеройных машин [А.с. 735719 СССР, МКИ Е02F 9/28, Е21С 25/38. Резец для землеройных машин / Соколов Л.К.]. Резец для землеройных машин, имеет корпус и две рабочие головки, расположенные своими основаниями на противоположных сторонах корпуса. Поперечное сечение одной рабочей головки выполнено в форме, повернутой на 180° относительно формы соответствующего поперечного сечения другой рабочей головки, при этом оси симметрии рабочих головок расположены в пересекающихся плоскостях.
Недостатком такого устройства является то, что для увеличения толщины снимаемого слоя (подачи) необходимо установить дополнительную рабочую головку, тем самым проводить монтажные и демонтажные работы. Транспортировка грунта данным резцом неэффективна, так как он имеет цилиндрическую форму, поэтому удаление грунта из забоя затруднено.
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является устройство, предназначенное для разработки и транспортировки грунта землеройными машинами [А.с. 1507930 СССР, МКИ Е02F 9/28. Зуб землеройной машины / Уткин А.И.]. Зуб землеройной машины, включает рабочую головку с передней и задней гранями. С целью снижения сопротивления грунта резанию за счет стабилизации силовых и энергетических параметров процесса копания, на передней гране расположен веерообразный секторный выступ радиуса R, примыкающий вершиной к передней режущей кромке. Секторный выступ взаимодействует на грунт с опережением и воспринимает часть нагрузки, которая при его отсутствии воспринимается передней гранью.
Недостатком такого устройства является то, что в процессе эксплуатации зуба, секторный выступ будет изнашиваться, что повлечет за собой снижение эффективности установленного сектора и увеличению нагрузки на переднюю грань. Передняя режущая кромка под влиянием повышенных нагрузок будет прогрессивно изнашиваться, что приведет к негодности зуба в целом. Так как разрушение грунта происходит с помощью передней кромки сектора, расположенного симметрично оси зуба, то на боковых режущих кромках зуба возникают большие силы сопротивления отрыва грунта по краям от сплошного массива.
Задачей полезной модели является снижение энергоемкости процесса резания грунта и повышение производительности.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве, включающем зуб с режущей кромкой и рабочей поверхностью, согласно полезной модели, с целью снижения сопротивления грунта резанию, установлены разрезающие резцы.
Таким образом, функцию боковых ребер грунтового ножа выполняют разрезающие резцы, установленные на боковых поверхностях зуба, имеющие форму остроугольного плоского клина. Центральный разрезающий резец воспринимает основные нагрузки, которые при его отсутствии воспринимались бы рабочей поверхностью и передней режущей кромкой, что увеличивает эффективность процесса резания предлагаемым ножом. В зависимости от ширины зуба допускается возможность установки дополнительных центральных разрезающих резцов.
Такая конструкция ножа, с установленными резцами на головке, способствует эффективному разрушению грунтовой породы. Заостренная форма резцов способствует быстрому, более плавному внедрению ножа в грунт, что способствует снижению периодически возникающих колебаний сил резания в момент заглубления ножа в грунт и выхода его из забоя. Угол резания ножа меньше 45°, что способствует интенсивному снижению сил сопротивления, возникающих при сдвиге и отрыве образовавшихся блоков от массива, и возникновения грунтового нароста на ноже [Ветров Ю.А. Резание грунтов землеройными машинами. «Машиностроение». 1971, 357 с.].
Установленные резцы, способствуют предварительному разрушению грунтового массива перед срезом и отделением грунтовой стружки режущей кромкой ножа. Так за счет резцов затупление передней режущей кромки и износ ножа в целом происходит значительно медленнее. С целью увеличения срока службы ножа резцы выполнены съемными. Для повышения износостойкости резцы армируются твердым сплавом.
Полезная модель поясняется прилагаемым чертежом, где на фиг. приведено изображение предлагаемого грунтового ножа землеройной машины в диметрической проекции.
Устройство состоит из: зуба 1, который является основой ножа и имеет форму параллелепипеда с заостренным углом, рабочей поверхности 2 и передней режущей кромки 3, расположенные на заостренной части зуб, двух боковых 4 и как минимум одного центрального 5 разрезающего резца.
Принцип работы устройства заключается в том, что в результате движения рабочего органа землеройной машины, ножи, совершают возвратно поступательное движение, внедряясь в массив под углом, в первую очередь резцами, которые разрезают грунт на несколько частей и оставляют после себя прорези, тем самым нарушая сплошность грунтового массива. Между прорезями остается грунт, разделенный на несколько блоков в форме параллелепипеда, ширина которых равна расстоянию между резцами и высотой соответствующей глубине прорези, т.е. расстоянию вылета резцов относительно передней режущей кромки ножа. Затем блоки, срезаются непосредственно самим ножом, отрыв блоков от грунтового массива и образования стружки осуществляется передней режущей кромкой ножа. Стружка, скользя по рабочей поверхности ножа, удаляется из забоя.
Каждый последующий нож совершает аналогичное действие, т.е. срезает образовавшиеся от предыдущего ножа блоки и одновременно нарезает такие же блоки для следующего ножа. С помощью установленных резцов происходит процесс перехода от блокированного резания к свободному, тем самым затрачивается значительно меньше сил и энергии на преодоление сопротивлений резанию. Снижение энергоемкости достигается за счет значительного уменьшения сопротивлений, действующих на боковые ребра, переднюю режущую кромку и рабочую поверхность ножа в результате отделения грунтовой стружки от массива. Производительность повышается за счет плоской рабочей поверхности ножа, увеличения скорости разработки грунтовой массы и увеличения числа ножей, установленных на рабочем органе.
Использование новых элементов, таких как резцы, в предлагаемом ноже, способствуют повышению производительности, что влечет за собой снижение себестоимости выполняемых работ с применением грунтового ножа. Испытания предлагаемого грунтового ножа землеройной машины, проведенные в грунтовом канале Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ)», доказывают эффективность его применения [Вестник СибАДИ, выпуск (3)17, 2010. Лабораторные испытания конструкций ножей грунтовой фрезы / Демиденко А.И.].