КРЕПЕЖНОЕ СРЕДСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ИЗНАШИВАЕМОГО ЭЛЕМЕНТА НА ПЕРЕДНЕЙ КРОМКЕ ОПОРЫ
FASTENER FOR ATTACHMENT OF WEARING ELEMENT ON SUPPORT FRONT EDGE

Область техники
Изобретение относится к крепежным средствам для закрепления изнашиваемого элемента на передней кромке опоры. Изнашиваемый элемент содержит два плеча, отходящие назад и расположенные напротив друг друга, образующие зазор между друг другом, предназначенный для вмещения в него передней кромки опоры, тем самым образуя собранное положение. Плечи содержат первые сквозные отверстия, расположенные напротив друг друга, а опора содержит второе сквозное отверстие, которое в собранном положении располагается между первыми сквозными отверстиями. Крепежное средство содержит: a) С-образное тело; b) клин, причем тело и клин в собранном положении размещаются в отверстиях; и c) винт, содержащий головку и хвостовик, первая часть которого, расположенная под головкой, имеет диаметр меньше диаметра головки, и вторая часть которого, расположенная за первой частью, имеет диаметр больше диаметра первой часть, и резьбовая часть которого расположена за второй частью, причем первая часть имеет заданную длину (L1) в осевом направлении, между клином и телом в собранном положении имеется полость, в которую может быть помещен хвостовик винта; указанная полость определяет положение оси хвостовика, совпадающей со стержнем хвостовика.
Предшествующий уровень техники
В машинах для выполнения землеройных работ, как правило, используются изнашиваемые элементы, например, зубья или узлы из зубьев с переходниками, устанавливаемые на режущих кромках ковшей. Эти изнашиваемые элементы имеют ограниченный срок службы, и, кроме того, подвержены поломкам, поэтому их приходится многократно заменять. В результате, было разработано множество крепежных систем для крепления этих изнашиваемых элементов. В машинах небольшого размера переходники, как правило, просто привариваются к режущей кромке ковша (называемой также ножом ковша), но в землеройных машинах большого размера (например, в машинах, используемых в горнодобывающей отрасли), переходники обычно механически крепятся к режущей кромке с возможностью отсоединения.
Для механического крепления переходников обычно используются устройства двух типов. Устройства первого типа, в целом, представляют собой узел, состоящий из двух частей: С-образного первого корпуса (обычно называемого зажимной скобой), и клина, в то время как устройства второго типа в основном состоят из трех частей, а именно: С-образного первого корпуса, клина и второго корпуса (обычно называемого контрклином). В обоих случаях, как правило, существуют два варианта: в одном из них, клин вставляют в устройство с помощью кувалды или аналогичного инструмента, а в другом случае крепежное средство дополнительно содержит винт или аналогичный элемент, который позволяет установить клин в фиксирующее положение путем ввинчивания в резьбовой элемент, прикрепленной к одному из других элементов.
В патентном документе WO00/20696 раскрыты (см., например, фиг. 7-10) крепежные средства, аналогичные вышеописанным. С-образный корпус содержит выступ, выступающий в полость. Этот выступ содержит резьбовое сквозное отверстие, в которое ввинчивается конец винта. В свою очередь, клин содержит еще один С-образный выступ, выполненный с возможностью размещения в нем первой части винта. Когда винт вращается, он может перемещаться в осевом направлении относительно С-образного корпуса и может продвигать клин вместе с собой через С-образный выступ.
Однако такие крепежные средства все еще нуждаются в усовершенствовании. Они должны быть в состоянии работать в очень сложных условиях, быть прочными и надежными как в плане обеспечения крепления изнашиваемого элемента, так и в плане надежного обеспечения возможности разборки даже после работы в вышеупомянутых неблагоприятных условиях.
Кроме того, в частности, в отношении крепежных средств, раскрытых в документе WO00/20696, существует необходимость защиты резьбы винта от ударных нагрузок, воздействующих на клин. Во время эксплуатации резьба винта (и/или резьбового отверстия) часто испытывает повреждения (деформации, удлинения и т.д.), которые в дальнейшем затрудняют разборку переходника.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является устранение вышеуказанных недостатков. Это достигается с помощью предлагаемого крепежного средства указанного выше типа, отличающегося тем, что оно дополнительно содержит d) гайку, наворачиваемую на резьбовую часть, ширина которой в поперечном направлении, предпочтительно, больше ширины головки,
а также тем, что:
С-образный корпус содержит С-образный выступ, входящий в полость, приспособленную для размещения в ней первой части винта, причем длина выступа в осевом направлении меньше или равна заданной длине первой части (длине «L1»), и ни головка, ни вторая часть не могут пройти через выступ в осевом направлении, т.е. поперечное сечение пространства между плечами выступа меньше поперечного сечения головки и второй части;
клин содержит первый выступ и второй выступ, входящие в полость, причем первый выступ содержит сквозное отверстие, выполненное с возможностью прохождения через него резьбовой части и одновременно не позволяющее проходить через него гайке, и причем второй выступ содержит сквозное отверстие, позволяющее проходить через него резьбовой части и не позволяющее проходить через него гайке, причем гайка в собранном положении расположена между первым выступом и вторым выступом (резьба может перемещаться от первого выступа к второму выступу и, наоборот, при вращении винта в одном или противоположном направлении), и расстояние между первым выступом и вторым выступом в осевом направлении больше высоты гайки в осевом направлении.
Фактически, крепежное средство изолирует резьбу винта и гайку от возможных ударов, действующих на клин. При ударном воздействии на клин он будет смещаться вниз, но учитывая, что гайка не закреплена на клине, резьба винта и гайка защищены и не испытывают никакой деформации. Расстояние между первым выступом и вторым выступом в осевом направлении должно быть больше высоты гайки, чтобы гарантировать, что гайка не будет подвергаться внешним ударным нагрузкам. Однако при воздействии внешнего удара клин всегда будет смещаться вниз (вследствие упругой и/или пластической деформации материалов), и поэтому расстояние между обоими вышеупомянутыми выступами должно учитывать такое возможное смещение, так что расстояние между выступами должно быть больше суммы высоты гайки и ожидаемого смещения. Это смещение (или его приблизительная величина) может быть определено на стадии проектирования крепежного средства, так что может быть определено предварительно установленное значение «D», определяющее максимальное ожидаемое смещение. В данном случае, расстояние между первым выступом и вторым выступом должно быть больше суммы высоты гайки и ранее определенного расстояния «D».
Кроме того, крепежное средство согласно изобретению обладает дополнительным преимуществом, заключающимся в том, что оно может «саморегулироваться» во время эксплуатации. Фактически, во время использования устройства возникает износ вследствие эрозии и истирания в области контакта между переходником и режущей кромкой ковша. В результате этого переходник может смещаться назад. В крепежном средстве согласно изобретению, при смещении переходника назад, клин может опускаться вниз (поскольку он не прикреплен к гайке), снова затягивая переходник. Для этого на стадии проектирования необходимо иметь расстояние, на которое клин может перемещаться вниз вследствие вышеупомянутого износа, и это расстояние также необходимо учитывать при определении вышеупомянутого значения «D». Таким образом, расстояние между первым выступом и вторым выступом в осевом направлении, предпочтительно, должно быть больше суммы высоты гайки в осевом направлении и ранее определенного значения «D». Таким образом, расстояние между выступами является достаточным для компенсации смещения клина во время эксплуатации без возникновения контакта первого выступа или второго выступа с гайкой.
Сквозные отверстия первого выступа и второго выступа, предпочтительно, являются открытыми сбоку отверстиями, т.е. они фактически представляют собой С-образные выступы, и очень предпочтительно, чтобы С-образный выступ С-образного корпуса был меньше открытого сбоку сквозного отверстия первого выступа в поперечном направлении, чтобы С-образный выступ С-образного корпуса мог входить в открытое сбоку сквозное отверстие первого выступа. Как будет пояснено далее, это позволяет осуществлять быструю и простую сборку крепежного средства.
Предпочтительно, клин содержит ребро, расположенное в его передней верхней части, которое может упираться в верхний конец передней кромки второго отверстия. Это ребро предназначено для ограничения перемещения клина вниз во время эксплуатации, и потому позволяет четко ограничить вышеуказанное значение «D».
Предпочтительно, клин содержит поперечный паз, расположенный рядом с поверхностью первого выступа напротив гайки, и поперечный паз, расположенный рядом с поверхностью второго выступа напротив гайки. Этим обеспечивается наличие плоских опорных поверхностей для гайки на обоих концах пути её перемещения.
Краткое описание чертежей
Другие преимущества и особенности изобретения станут более понятными после ознакомления с приведенным далее подробным описанием предпочтительного варианта его осуществления, приводимого лишь в качестве поясняющего примера и не носящего сколько-нибудь ограничительного характера, со ссылками на чертежи.
На фиг. 1 показаны в разобранном состоянии режущая кромка ковша (частично), переходник и крепежное средство согласно изобретению, вид в перспективе
на фиг. 2 – режущая кромка ковша, переходник и крепежное средство, показанные на фиг. 1, в собранном положении, вид в продольном разрезе;
на фиг. 3 – узел, показанный на фиг. 2, в положении перед разборкой, вид в продольном разрезе;
на фиг. 4 – 6 – С-образный корпус и винт, показанные на фиг. 1, в собранном положении, вид в перспективе, вид спереди и вид сбоку, соответственно;
на фиг. 7 и 8 – клин и винт, показанные на фиг. 1, в собранном положении, вид спереди и вид в перспективе, соответственно;
на фиг. 9 – узел, показанный на фиг. 2, вид сверху;
на фиг. 10 – центральная часть фиг. 9 в увеличенном виде.
Варианты осуществления изобретения
На фиг. 1 – 4 показан узел опоры 1 (режущая кромка ковша экскаватора показана только частично), изнашиваемый элемент 2 (переходник 2) и крепежное средство согласно изобретению, содержащее С-образный корпус 3, клин 4, винт 5 и гайку 6.
Переходник 2 содержит два плеча 7, отходящие назад напротив друг друга с зазором между друг другом. Каждый из них содержит первое отверстие 8, расположенное напротив первого отверстия 8 другого плеча 7. Рядом с задним концом первых отверстий 8 расположены гнезда 9, предназначенные для размещения в них свободных концов С-образного корпуса 3. Зуб, не показанный на чертежах, устанавливается на переднем конце 10 опоры 1.
Передняя кромка 11 опоры 1 размещена между двумя плечами 7. На передней кромке 11 (или рядом с ней) опоры 1 выполнено второе отверстие 12, которое расположено между первыми отверстиями 8 плеч 7, когда опора 1 находится в своем собранном положении.
В собранном положении как С-образный корпус 3, так и клин 4 установлены в отверстиях 8 и 12. Концы С-образной формы С-образного корпуса 3 в собранном положении направлены назад и размещены в гнездах 9. Клин 4 установлен перед корпусом 3 и контактирует с корпусом 3 и передней кромкой второго отверстия 12.
Между клином 4 и корпусом 3 имеется полость 13, приспособленная для размещения хвостовика винта 5. Полость 13 определяет ось хвостовика, которая совпадает со стержнем хвостовика винта 5. Винт 5 (см. также фиг. 4-8) содержит головку 14 и хвостовик, содержащий первую часть 15 под головкой 14, диаметр которой меньше диаметра головки 14 (фактически, головка 14 не является цилиндрической (в рассматриваемом случае она является шестигранной), и, таким образом, следует иметь в виду, что первая часть имеет диаметр, который меньше диаметра, описывающего головку 14), вторую часть 16, расположенную за первой частью 15, диаметр которой больше диаметра первой части 15, и резьбовую часть 17, расположенную за второй частью 16, с навинченной на нее гайкой 6. Предпочтительно, гайка 6 имеет квадратный внешний периметр, что сделано для предотвращения поворачивания гайки 6, когда она вставлена в полость 13, имеющую прямоугольную форму поперечного сечения. Однако можно использовать гайку с любой другой некруглой формой периметра (например, шестигранную, эллиптическую и т.д.), поскольку проворачивание гайки при вращении винта можно предотвратить, придав полости соответствующую форму. Первая часть 15 имеет длину L1 в осевом направлении.
Корпус 3 содержит С-образный выступ 18, входящий в полость 13, приспособленный для размещения в нем первой части 15 винта 5. Длина С-образного выступа 18 в осевом направлении равна длине L1 (или немного меньше L1). Когда в описании и формуле изобретения говорится, что длина выступа 18 равна длине первой части 15, следует иметь в виду, что зазор (в осевом направлении) между двумя вышеупомянутыми элементами должен быть достаточно большим, чтобы с учетом обычного отклонения размеров и производственных допусков предотвращалось значительное трение при вращении, препятствующее свободному вращению винта, но не должен быть больше вышеупомянутого зазора, необходимого для получения «вращения без трения». Таким образом, винт 5 может быть зафиксирован в осевом направлении, и при вращении винта 5 положение винта 5 и корпуса 3 относительно друг друга не изменяется, поскольку оба эти элемента зафиксированы в осевом направлении. Диаметр первой части 15 может быть меньше диаметра головки 14 и диаметра второй части 16, так что внутренний диаметр выступа 18 также меньше внешнего диаметра головки 14 и диаметра второй части 16. Таким образом, ни головка 14, ни вторая часть 16 не могут пройти сквозь выступ 18 в осевом направлении.
Клин 4 содержит первый выступ 19 и второй выступ 20, которые в собранном положении входят в полость 13 под выступом 18 корпуса 3 (в осевом направлении). Первый выступ 19 содержит сквозное отверстие 21, приспособленное для прохождения сквозь него резьбовой части 17, и одновременно предотвращающее прохождение сквозь него гайки 6. Второй выступ 20 также содержит сквозное отверстие 22, позволяющее проходить сквозь него резьбовой части 17 и предотвращающее прохождение сквозь него гайки 6, причем расстояние между первым выступом 19 и вторым выступом 20 в осевом направлении больше высоты гайки 6 в осевом направлении.
В общем случае, как сквозное отверстие 21 первого выступа 19, так и сквозное отверстие 22 второго выступа 20, предпочтительно, являются открытыми сбоку отверстиями, т.е. указанные выступы фактически представляют собой С-образные выступы. Кроме того, как показано на фиг. 8, в конструкции могут быть выполнены боковые стенки, частично охватывающие резьбовую часть 17, проходящие между первым выступом 19 и вторым выступом 20.
Расположение выступа 18 корпуса 3, первого выступа 19 клина 4 и головки 14 винта 5 в собранном положении относительно друг друга более подробно показано на фиг. 9 и 10. На этих фигурах головка 14 винта 5 показана прозрачной, чтобы можно было видеть расположенные под ней детали. Корпус 3 и клин 4 расположены рядом друг с другом, и размеры открытого вбок (т.е. С-образного) сквозного отверстия 21 первого выступа 19 клина 4 выбраны так, что они позволяют выступу 18 элемента 3 войти внутрь отверстия 21. Размеры отверстия 21 позволяют также войти в него винту 5 (включая головку 14). Таким образом, при сборке узла винт 5 может быть установлен внутри выступа 18 корпуса 3, и затем клин 4 может быть «надвинут» сверху над корпусом 3, до тех пор, пока гайка 6, размеры которой больше размеров головки 14 винта 5, не начнет препятствовать дальнейшему перемещению.
Последовательность сборки следующая (не все этапы обязательно должны проводиться в указанном порядке):
переходник 2 устанавливают на опоре 1 так, что отверстия 8 и 12 совпадают;
в отверстия 8 и 12 вставляют корпус 3 и сдвигают его назад так, чтобы концы С-образного корпуса 3 вошли в гнезда 9;
в выступ 18 корпуса 3 устанавливают винт 5 так, чтобы первая часть 15 винта 5 вошла внутрь выступа 18, и наворачивают гайку 6 до промежуточного места резьбовой части 17;
в отверстия 8 и 12 вставляют клин 4 так, чтобы гайка 6 располагалась между первым выступом 19 и вторым выступом 20 клина 4, в частности, рядом с первым выступом 19, внутри полости 13, так, чтобы клин 4 и второй выступ 20 могли войти в отверстия 8 и 12;
вращают винт 5 так, чтобы гайка 6 перемещалась вниз до тех пор, пока она не коснется второго выступа 20 клина 4, где благодаря наличию поперечного паза 25 рядом с поверхностью второго выступа 20, гайка 6 упирается в плоскую поверхность, обеспечивающую опору;
продолжают вращать винт 5, в результате чего гайка 6 продолжает смещаться вниз, толкая вниз клин 4, до тех пор, пока он не достигнет собранного положения, показанного на фиг. 2.
Во время работы клин 4 может испытывать направленные вниз и горизонтальные ударные воздействия. Однако поскольку резьбовая часть 17 винта 5 и гайка 6 полностью независимы от клина 4, эти ударные нагрузки не действуют на них, благодаря чему резьба не повреждается. Кроме того, клин 4 может смещаться вниз (например, под действием силы тяжести, и, в частности, под действием падающего на него материала), при возникновении зазора между переходником 2 и опорой 1 вследствие износа переходника 2 (и/или опоры 1). Такое смещение вниз может происходить до тех пор, пока ребро 23 не войдет в контакт с верхним краем передней кромки второго отверстия 12 (как показано на фиг. 3). После этого смещение клина 4 вниз прекращается, и, таким образом, предотвращается риск того, что клин 4 в конечном итоге обопрется на гайку 6 своим первым выступом 19, что могло бы привести к повреждению клином 4 резьбы винта 5 или гайки 6.
Для разборки крепежного средства винт 5 вращают в противоположном направлении так, чтобы гайка 6 сместилась вверх и коснулась первого выступа 19 клина 4, где, благодаря наличию поперечного паза 24 рядом с поверхностью первого выступа 20, гайка 6 снова упирается в обеспечивающую опору плоскую поверхность. При продолжении вращения винта 5 гайка 6 вытянет клин 4 вверх, позволяя снять его.