Устройство для разрушения минеральных и искусственных материалов
Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для разрушения минеральных и искусственных материалов. Устройство для разрушения минеральных и искусственных материалов включает рабочую головку, хвостовик с проточкой для размещения зажимной втулки и с посадочной поверхностью для установки защитного элемента в его рабочем положении, разрезную зажимную втулку и установленный на зажимной втулке с возможностью осевого перемещения защитный элемент. Нижнее основание защитного элемента смещено по продольной оси симметрии устройства относительно торца хвостовика на расстояние не менее 0,45 от длины зажимной втулки по той же оси. Толщина защитного элемента составляет не менее 0,025 и не более 0,25 от длины зажимной втулки. Защитный элемент выполнен в виде шайбы плоской формы. Защитный элемент выполнен в виде шайбы тарельчатой формы. Защитный элемент выполнен в виде шайбы с расположенным на ее верхнем основании осевым кольцевым выступом для взаимодействия с торцевой поверхностью рабочей головки. Защитный элемент выполнен в виде шайбы с расположенным на ее нижнем основании дополнительным осевым кольцевым выступом для взаимодействия с резцедержателем. Защитный элемент выполнен в виде, по меньшей мере, двух шайб. Снижается трудоемкость сборки устройства в условиях эксплуатации. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для разрушения минеральных и искусственных материалов, и может быть использовано в исполнительных органах добычных и проходческих комбайнов при добыче полезных ископаемых и образовании выработок в грунте, а также в рабочих органах строительно-дорожных машин при строительстве и ремонте дорог.
Известно устройство для разрушения минеральных и искусственных материалов, который содержит рабочую головку, хвостовик с проточкой для размещения зажимной втулки и с кольцевой посадочной поверхностью для установки защитного элемента в его рабочем положении, выполненную из упругого материала разрезную зажимную втулку цилиндрической формы и установленный на зажимной втулке с возможностью осевого перемещения защитный элемент (см., например, заявку Германии (DE) №19720635, кл. Е 21 С 35/18, опубл. 19.11.98).
В известном техническом решении последовательность выполняемых работ требует динамического воздействия на зажимную втулку при монтаже устройства. В данном случае зажимную втулку деформируют до размера, обеспечивающего ее свободный проход в канал резцедержателя, за счет надевания на нее защитного элемента. В таком состоянии устройство вставляют в гнездо резцедержателя и затем смещают защитный элемент на посадочную поверхность державки, освобождая тем самым зажимную втулку. Зажимная втулка под действием сил упругости расширяется в канале резцедержателя и фиксирует устройство в последнем. К недостаткам известного технического решения можно отнести необходимость достаточно сильной деформации зажимной втулки для получения такого диаметра, который был бы менее диаметра канала в резцедержателе. После такого сжатия в зажимной втулке появляются остаточные деформации, которые после снятия защитного элемента могут привести к тому, что зажимная втулка не будет достаточно надежно удерживать державку в резцедержателе. Предварительное сжатие при монтаже устройства и последующее расширение зажимной втулки могут привести к нарушению ее геометрической формы, что может привести к нарушению вращения державки в процессе эксплуатации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство для разрушения минеральных и искусственных материалов, включающее рабочую головку, хвостовик с проточкой для размещения зажимной втулки и с посадочной поверхностью для установки защитного элемента в его рабочем положении, разрезную зажимную втулку и установленный на зажимной втулке с возможностью осевого перемещения защитный элемент (см., например, патент Российской Федерации №2198292, кл. Е 21 С 35/197, опубл. 10.02.2002).
Известное техническое решение частично устраняет недостатки описанного выше устройства, выбранного в качестве аналога. В известном устройстве при его сборке защитный элемент придает зажимной втулке конусообразную форму, что позволяет облегчить процесс ее введения в отверстие резцедержателя. Однако придание зажимной втулке с помощью защитного элемента конусообразной формы приводит к тому, что диаметр торца зажимной втулки, который обращен к рабочей головке и определяется диаметром большего основания конуса, становится больше диаметра посадочной поверхности на хвостовике. Указанное обстоятельство приводит к тому, что при сборке разрезная втулка частично выходит из проточки на хвостовике и, по меньшей мере, часть ее располагается на посадочной поверхности хвостовика, то есть конусообразная форма зажимной втулки фиксируется при сборке. С другой стороны, если при монтаже часть зажимной втулки оказалась расположенной на посадочной поверхности хвостовика, то хвостовик не сможет пройти в канал резцедержателя за счет того, что диаметр оказавшегося на посадочной поверхности хвостовика торца зажимной втулки превышает диаметр канала резцедержателя. Таким образом, к недостаткам известного устройства можно отнести достаточно большую вероятность заклинивания зажимной втулки в канале резцедержателя при сборке устройства и под действием прилагаемых нагрузок деформацию зажимной втулки, вызывающую невозможность ее повторного использования.
Изобретение направлено на решение задачи по созданию такого устройства для разрушения минеральных и искусственных материалов, которое обеспечивало бы надежное крепление устройства в канале резцедержателя при одновременном снижении трудоемкости сборки устройства в условиях эксплуатации. Технический результат, который может быть получен при реализации изобретения, заключается в формировании определенной геометрической формы зажимной втулки, которая обеспечивает ее свободный заход в канал резцедержателя при сборке устройства.
Поставленная задача решена за счет того, что в устройстве для разрушения минеральных и искусственных материалов, которое содержит рабочую головку, хвостовик с проточкой для размещения зажимной втулки и с посадочной поверхностью для установки защитного элемента в его рабочем положении, разрезную зажимную втулку и установленный на зажимной втулке с возможностью осевого перемещения защитный элемент, нижнее основание защитного элемента смещено по продольной оси симметрии устройства относительно торца хвостовика на расстояние не менее 0,45 от длины зажимной втулки по той же оси, при этом толщина защитного элемента составляет не менее 0,025 и не более 0,25 от длины зажимной втулки.
Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что защитный элемент выполнен в виде шайбы плоской формы.
Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что защитный элемент выполнен в виде шайбы тарельчатой формы.
Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что защитный элемент выполнен в виде шайбы с расположенным на ее верхнем основании осевым кольцевым выступом для взаимодействия с торцевой поверхностью рабочей головки.
Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что защитный элемент выполнен в виде шайбы с расположенным на ее нижнем основании дополнительным осевым кольцевым выступом для взаимодействия с резцедержателем.
Кроме того, поставленная задача решена за счет того, что защитный элемент выполнен в виде, по меньшей мере, двух шайб.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено устройство для разрушения минеральных и искусственных материалов; на фиг.2 - резцовый блок в сборе; на фиг.3 - изображено устройство для разрушения минеральных и искусственных материалов при сборке; на фиг.4 - один из вариантов конструктивного выполнения защитного элемента; и на фиг.5 - то же (один из вариантов конструктивного выполнения).
Устройство для разрушения минеральных и искусственных материалов содержит рабочую головку 1, которая может иметь любую геометрическую форму, предпочтительно, форму тела вращения. На торце рабочей головки 1 может быть закреплена вставка 2 из твердосплавного материала. Хвостовик 3 предпочтительно имеет форму тела вращения и может быть выполнен заодно с рабочей головкой 1 и соединена с последней с помощью разъемного или неразъемного соединения. Хвостовик 3 выполнен с проточкой 4 для размещения зажимной втулки 5. На хвостовике 3 расположена посадочная поверхность 6, которая предпочтительно имеет кольцевую форму и предназначена для установки защитного элемента 7 в его рабочем положении. Зажимная втулка 5 предпочтительно имеет цилиндрическую форму и может быть выполнена разрезной из упругого материала, например стали. На зажимной втулке 5 установлен с возможностью осевого перемещения защитный элемент 7 со сквозным осевым отверстием 8. Защитный элемент 7 предназначен для уменьшения износа обращенных друг к другу поверхностей соответственно рабочей головки 1 и резцедержателя 9, а также для предотвращения попадания продуктов разрушения (штыба) в кольцевой канал, образованный внутренней поверхностью зажимной втулки 5 и боковой поверхностью хвостовика 3. Нижнее основание 10 защитного элемента 7 смещено по продольной оси 11 симметрии устройства относительно торца хвостовика 3 на расстояние (А) не менее 0,45 от длины (Б) зажимной втулки 5 по той же оси 11, то есть выполняется условие: 0,45 Б≤А. При этом толщина (В) защитного элемента 7 составляет не менее 0,025 и не более 0,25 от длины (Б) зажимной втулки 5, то есть выполняется следующее условие: 0,025 Б≤В≤0,25 Б. Указанные выше значения геометрических соотношений между деталями устройства взаимосвязаны между собой для получения указанного технического результата и получены эмпирическим путем.
Защитный элемент 7 может иметь любую геометрическую форму, преимущественно форму тела вращения, и кроме выполнения указанных выше функций дополнительно обеспечивает деформацию зажимной втулки 5 при установке устройства в резцедержатель 9. Наиболее целесообразным является такой вариант конструктивного выполнения защитного элемента 7, при котором он выполнен в виде шайбы плоской формы, то есть торцевые поверхности шайбы представляют собой плоскости (фиг.1).
По одному из вариантов конструктивного выполнения устройства защитный элемент 7 может быть выполнен в виде шайбы тарельчатой формы (фиг.4).
По другому варианту конструктивного выполнения устройства защитный элемент 7 может быть выполнен в виде шайбы с расположенным на ее верхнем основании 12 осевым кольцевым выступом 13 для взаимодействия с торцевой поверхностью 14 рабочей головки 1 (фиг.3 и 5).
Один из вариантов конструктивного выполнения устройства предусматривает выполнение защитного элемента 7 в виде шайбы с расположенным на ее нижнем основании 10 дополнительным осевым кольцевым выступом 15 для взаимодействия с резцедержателем 9 (фиг.3 и 5).
По одному из вариантов конструктивного выполнения устройства защитный элемент 7 может быть выполнен в виде, по меньшей мере, двух шайб (фиг.2).
Устройство для разрушения минеральных и искусственных материалов работает следующим образом.
Сначала осуществляют монтаж устройства в резцедержателе 9, который закреплен на рабочем органе(на чертежах не изображен). Для этого зажимную втулку 5 устанавливают на хвостовике 3, размещая ее в кольцевой проточке 4. Затем зажимную втулку 5 сжимают до диаметра меньшего, чем диаметр сквозного осевого отверстия 8 защитного элемента 7, и надевают на нее защитный элемент 7. При надевании защитного элемента 7 на зажимную втулку 5 может быть использовано специальное приспособление (на чертежах не изображено). Защитный элемент 7 располагают на определенном расстоянии (А) относительно торца хвостовика 3. После того как защитный элемент 7 займет указанное положение, зажимную втулку 5 освобождают и она под действием сил упругости расширяется. Защитный элемент 7 препятствует дальнейшему расширению зажимной втулки 5. При этом защитный элемент 7 удерживает зажимную втулку 5 в сжатом состоянии, обеспечивая при монтаже устройства заданную (близкую к цилиндрической) форму зажимной втулки 5. Затем устройство в таком положении вставляют в отверстие резцедержателя 9 и прилагают осевое усилие к рабочей головке 1. При этом зажимная втулка 5 перемещается в отверстии резцедержателя 9 до взаимодействия защитного элемента 7 с торцом резцедержателя 9. Под действием осевого усилия, приложенного к рабочей головке 1, защитный элемент 7, упираясь в торец резцедержателя 9, перемещается в осевом направлении по зажимной втулке 5 по направлению к рабочей головке 1. При этом хвостовик 3 вместе с расположенной в его проточке 4 зажимной втулкой 5 погружается в отверстие резцедержателя 9. Указанное погружение будет продолжаться до тех пор, пока защитный элемент 7 полностью не переместится на посадочную поверхность 6 хвостовика 3. Когда защитный элемент 7 займет свое рабочее положение на посадочной поверхности 6 хвостовика 3, он освободит зажимную втулку 5, которая под действием сил упругости расширится и прижмется к стенкам отверстия в резцедержателе 9 (фиг.2). Таким образом, зажимная втулка 5 окажется зафиксированной относительно резцедержателя 9. При этом следует отметить, что в исходном положении указанное выше расположение защитного элемента 7 на зажимной втулке 5 относительно торца хвостовика 3, а также определенное соотношение между толщиной защитного элемента 7 и длиной зажимной втулки 5 не позволяет зажимной втулке 5 под действием приложенного осевого усилия сместиться на посадочную поверхность 6 хвостовика 3. Таким образом, при незначительном увеличении осевого усилия, необходимого для погружения зажимной втулки 5 в отверстие резцедержателя 9, практически исключается заклинивание зажимной втулки 5 на посадочной поверхности 6 хвостовика 3 и деформация ее торца.
При движении рабочего органа, на котором закреплен с помощью разъемного или неразъемного соединения резцедержатель 9, во взаимодействие с разрушаемым материалом вступает рабочая головка 1 устройства с вставкой 2 из твердосплавного материала. В результате воздействия внешних сил, возникающих в процессе взаимодействия рабочей головки 1 и вставки 2 с разрушаемым материалом, хвостовик 3 поворачивается вокруг продольной оси 11 симметрии устройства в отверстии резцедержателя 9, обеспечивая тем самым равномерный износ взаимодействующих с разрушаемым материалом деталей устройства. Защитный элемент 7 предохраняет от взаимодействия с разрушаемым материалом резцедержатель 9, способствует лучшему вращению устройства в резцедержателе и снижает износ рабочей головки 1 и резцедержателя 9. После износа вставки 2 или рабочей головки 1 или их поломки осуществляют замену вышедшего из строя устройства, установку которого осуществляют описанным выше образом.
Следует отметить, что при взаимодействии рабочей головки 1 с разрушаемым материалом возникает крутящий момент, появление которого обусловлено силами трения рабочей головки 1 о разрушаемый материал. Указанный крутящий момент заставляет рабочую головку 1 вращаться вокруг продольной оси 11 симметрии относительно неподвижного резцедержателя 9. Наличие осевого кольцевого выступа 13 и/или дополнительного осевого кольцевого выступа 15 на защитном элементе 7 позволяет уменьшить силы сопротивления вращению рабочей головки 1. Выполнение защитного элемента 7 в виде тарельчатой шайбы позволяет частично погасить динамические нагрузки, воздействующие на устройство при его работе, и тем самым увеличить срок эксплуатации.
1. Устройство для разрушения минеральных и искусственных материалов, включающее рабочую головку, хвостовик с проточкой для размещения зажимной втулки и с посадочной поверхностью для установки защитного элемента в его рабочем положении, разрезную зажимную втулку и установленный на зажимной втулке с возможностью осевого перемещения защитный элемент, отличающееся тем, что нижнее основание защитного элемента смещено по продольной оси симметрии устройства относительно торца хвостовика на расстояние не менее 0,45 от длины зажимной втулки по той же оси, при этом толщина защитного элемента составляет не менее 0,025 и не более 0,25 от длины зажимной втулки.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что защитный элемент выполнен в виде шайбы плоской формы.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что защитный элемент выполнен в виде шайбы тарельчатой формы.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что защитный элемент выполнен в виде шайбы с расположенным на ее верхнем основании осевым кольцевым выступом для взаимодействия с торцевой поверхностью рабочей головки.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что защитный элемент выполнен в виде шайбы с расположенным на ее нижнем основании дополнительным осевым кольцевым выступом для взаимодействия с резцедержателем.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что защитный элемент выполнен в виде, по меньшей мере, двух шайб.
