Устройство крепления изнашиваемого или защитного элемента к ковшу землеройной машины, соответствующий способ крепления и изнашиваемая или защитная система
Группа изобретений относится к устройству крепления изнашиваемого или защитного элемента ковша землеройной машины. Технический результат – повышение срока службы изнашиваемого и защитных элементов. Устройство крепления изнашиваемого или защитного элемента к ковшу землеройной машины содержит основание, включающее в себя корпус с передней стенкой и задней стенкой, которая имеет проход, проходящий от указанного корпуса и определяющий продольную ось, упор, нижняя часть которого приспособлена для размещения в указанном корпусе, винт, имеющий первый конец с головкой и второй конец, и упругое средство. В установленном положении нижняя часть упора размещена в корпусе, винт проходит через проход и одним первым или вторым концом прикреплен к упору так, что один другой из этих концов расположен со стороны прохода противоположно корпусу. Упругое средство расположено между головкой винта и проходом, когда указанный второй конец прикреплен к упору, или гайкой, расположенной на указанном втором конце, и проходом, когда указанный первый конец прикреплен к упору, и упругое средство частично сжато. Упор имеет переднюю поверхность, противоположную указанной передней стенке, и заднюю поверхность, противоположную указанной задней стенке. Сила упругости упругого средства выталкивает заднюю поверхность к задней стенке. 5 н. и 11 з.п. ф-лы, 21 ил.
Область техники
Изобретение относится к устройству крепления изнашиваемого или защитного элемента к ковшу землеройной машины.
Изобретение также относится к способу крепления изнашиваемого или защитного элемента в установленное положение на ковше землеройной машины посредством устройства крепления согласно изобретению.
Изобретение также относится к изнашиваемой или защитной системе для ковша землеройной машины.
Уровень техники
Существует множество землеройных машин, таких как, например, экскаваторы или погрузчики для выполнения строительных работ, добычи полезных ископаемых и т.п. Обычно подобные машины оснащаются лопатой или ковшом, в которых размещается материал. Лопата или ковш подвергаются значительным нагрузкам и сильному износу, особенно в области козырька (также называемой режущей кромкой). Поэтому козырек обычно имеет несколько встроенных защитных или изнашиваемых элементов:
– зубья для проникновения в грунт и защиты режущей кромки ковша или лопаты;
– пластину зуба или адаптер для защиты режущей кромки и особенно нажимного зуба,
– переднее защитное приспособление для защиты козырька в областях между зубьями, а также для выполнения функции врезания, но в меньшей степени, чем зубья,
– боковые защитные приспособления для защиты боковых сторон лопаты или ковша.
Все указанные элементы, обычно называемые изнашиваемыми или защитными элементами, подвергаются интенсивным механическим нагрузкам, пластической деформации и интенсивному износу. Поэтому их обычно приходится заменять по мере необходимости, обусловленной степенью их износа. Изнашиваемые или защитные элементы могут прикрепляться механически (проще и быстрей менять) или могут привариваться (дешевле, но трудней менять, при этом существует вероятность повреждения режущей кромки при сварке), в зависимости от степени абразивности грунта и размеров машины. Переднее защитное приспособление, боковые защитные приспособления и механические адаптеры прикрепляются непосредственно к режущей кромке посредством системы крепления, поэтому в ходе разгрузочных работ, когда материал и усилия воздействуют на задние части защитных приспособлений и адаптеров, усилия, воспринимаемые адаптерами и их системами крепления, оказываются столь значительными, что они могут разъединять указанные элементы от режущей кромки и разрушать системы крепления.
Отличительной особенностью защитных приспособлений и некоторых механических адаптеров является то, что после их установки они контактируют с режущей кромкой в передней части. Из-за напряжений, возникающих в ходе эксплуатации, передние части режущей кромки повреждаются и требуют ремонта или восстановления, для этого машину приходится останавливать, что увеличивает эксплуатационные расходы и снижает производительность машины.
Существует несколько крепежных систем для крепления изнашиваемых или защитных элементов на козырьке ковша, подобно тем, что раскрыты в патентных документах US 2014/0202049 и WO 03/080946.
При нормальной эксплуатации изнашиваемые или защитные элементы подвергаются различным нагрузкам, действующим в разных направлениях. Системы крепления известного уровня техники обычно проектируют так, чтобы они выдерживали усилия, воздействующие на изнашиваемый или защитный элемент, выталкивая его внутрь ковша, т.е. к козырьку и боковой части лопаты или ковша во время загрузки материала (далее, «нагрузочные напряжения»). Между тем, изнашиваемые или защитные элементы также подвергаются воздействию усилий, стремящихся разъединить их от козырька при выгрузке материала из ковша («разгрузочные напряжения»). Это наиболее критично в случае использования изнашиваемых или защитных элементов с механической системой крепления (т.е. не приваренных к ковшу). В известных системах крепления такая нагрузка обычно воспринимается более «деликатными» компонентами системы крепления, такими как, например, установочные винты. Это вызывает необходимость подбора соответствующего размера указанных компонентов и/или использования более прочных материалов, что в конечном итоге увеличивает себестоимость. Тем не менее, появление трещин в указанных элементах не столь редкое явление.
Раскрытие изобретения
Задача изобретения заключается в устранении указанных недостатков. Поставленная задача решается устройством крепления изнашиваемого или защитного элемента к ковшу землеройной машины, характеризующимся тем, что содержит:
– основание, включающее в себя корпус с передней стенкой и задней стенкой, которая имеет проход, отходящий от указанного корпуса и определяющий продольную ось,
– упор, нижняя часть которого приспособлена для размещения в указанном корпусе основания,
– винт, имеющий первый конец с головкой и второй конец, и
– упругое средство, при этом в установленном положении
нижняя часть упора размещена в корпусе; винт проходит через проход в задней стенке основания и одним первым или вторым концом прикреплен к упору так, что один другой из этих концов расположен со стороны прохода, противоположно корпусу; упругое средство расположено между
(а) головкой винта и проходом, когда указанный второй конец прикреплен к упору, или
(b) гайкой, расположенной на указанном втором конце, и проходом, когда указанный первый конец прикреплен к упору, и
упругое средство частично сжато, а его длина в направлении продольной оси при полном сжатии имеет величину L0,
упор имеет переднюю поверхность, противоположную указанной передней стенке, и заднюю поверхность, противоположную указанной задней стенке; сила упругости упругого средства выталкивает заднюю поверхность к задней стенке, а расстояние в продольном направлении между передней поверхностью и передней стенкой составляет D1,
расстояние в продольном направлении между (а) головкой винта и проходом (в частности, концом прохода, обращенным в сторону головки винта), когда второй конец прикреплен к упору, или (b) гайкой, расположенной на указанном втором конце, и проходом (в частности, концом прохода, обращенным в сторону гайки), когда первый конец прикреплен к упору, составляет D2, так что D2 - L0 > D1.
Фактически, как станет более понятно из рассматриваемых далее примеров, когда изнашиваемый или защитный элемент подвергается разгрузочному напряжению, он может смещаться вперед (в сторону от ковша), увлекая за собой упор, до тех пор, пока упор не войдет в контакт с передней стенкой корпуса. В результате разгрузочное напряжение будет передаваться от изнашиваемого или защитного элемента на основание через упор, а не через винт, поскольку упругие элементы способны амортизировать такое усилие без достижения их минимальной длины L0, соответствующей полностью сжатому состоянию. Поэтому можно добиться того, что на винт постоянно будет воздействовать только усилие, создаваемое упругими средствами, и не будут воздействовать внешние избыточные напряжения, величину которых крайне сложно определить и предугадать.
Устройство крепления остается туго оттянутым назад так, чтобы изнашиваемый или защитный элемент тоже был постоянно туго оттянут назад, что снижает или замедляет износ передней части режущей кромки, увеличивает интервалы замены изнашиваемого или защитного элемента, сокращая периоды простоя машины и эксплуатационные расходы, и повышает производительность машины.
В описании и формуле изобретения нормальное рабочее направление ковша совпадает с вышеуказанной продольной осью прохода в задней стенке основания и определяет направление «вперед», которое является направлением от ковша, и направление «назад», которое является направлением внутрь ковша.
Упор имеет верхнюю часть, которая выступает из корпуса в установленном положении. Эта верхняя часть находится внутри проема, имеющегося в изнашиваемом или защитном элементе, и является именно той частью, которая воспринимает напряжения от изнашиваемого или защитного элемента и передает их через вышеуказанные переднюю или заднюю стенки (которые находятся в нижней части упора) на основание.
В описании и формуле изобретения «установленным положением» считается положение, в котором устройство крепления готово к использованию, но не подвергается воздействию внешних нагрузок. Иными словами, это положение, в котором устройство крепления находится, после того как оператор закрепил изнашиваемый или защитный элемент на козырьке ковша, вплоть до рабочего положения.
Упругое средство может сжиматься до определенного предела, после чего его дальнейшее сжатие обратным образом невозможно. Этот предел соответствует состоянию «полностью сжатого упругого средства», в этом состоянии его длина составляет L0. В установленном положении упругое средство частично сжато, поэтому его длина всегда больше L0.
Фактически, винт, в целом, является соединительным элементом переменной длины между основанием и упором, который прижимает упругое средство к задней стенке основания. Поэтому сила упругости частично сжатого упругого средства выталкивает винт назад, а поскольку винт интегрирован с упором, упор также выталкивается назад, т.е. к задней стенке основания. Для обеспечения такой функции используют два разных варианта расположения винта:
– в первом варианте, второй конец винта прикреплен к упору, а головка винта, обращенная назад, расположена со стороны прохода, противоположно корпусу,
– в другом варианте, положение винта перевернуто, первый конец (т.е. головка винта) прикреплен к упору, а второй конец, обращенный назад, расположен со стороны прохода, противоположно корпусу. В этом альтернативном варианте на второй конец всегда навинчивается гайка, которая крепит упругие средства и прижимает их к задней стенке основания.
В зависимости от расположения винта измеренная величина D2 будет использоваться применительно к шляпке или к гайке, соответственно.
Так, когда второй конец винта прикреплен к упору, а его головка обращена назад, это считается предпочтительным вариантом выполнения, в котором, в частности, используется устройство крепления вышеуказанного типа, характеризуемое тем, что оно содержит:
– основание, включающее в себя корпус с передней стенкой и задней стенкой, которая имеет сквозное отверстие, отходящее от указанного корпуса и определяющее продольную ось,
– упор, нижняя часть которого выполнена с возможностью размещения в указанном корпусе,
– винт, и
– упругое средство,
в установленном положении нижняя часть упора размещена в корпусе; винт проходит через отверстие и его второй конец прикреплен к упору так, что головка винта расположена со стороны отверстия, противоположно корпусу; упругое средство расположено между винтом (в частности, головкой винта) и отверстием и частично сжато, причем при полном сжатии упругого средства его длина в направлении продольной оси составляет L0;
упор имеет переднюю поверхность, противоположную указанной передней стенке, и заднюю поверхность, противоположную указанной задней стенке; сила упругости упругого средства выталкивает заднюю поверхность к задней стенке (удерживая изнашиваемый или защитный элемент туго натянутым назад), а расстояние в продольном направлении между указанной передней поверхностью и указанной передней стенкой составляет D1;
расстояние в продольном направлении между головкой винта и отверстием (в частности, концом отверстия, обращенным в сторону головки винта) составляет D2, так что D2 - L0 > D1.
Упор предпочтительно имеет второе сквозное отверстие, соосное отверстию, а гайка размещена в указанном втором отверстии, при этом в указанном установленном положении гайка навинчена на указанный винт.
В качестве альтернативы упор имеет второе отверстие, соосное отверстию в задней стенке основания, и верхнее отверстие, сообщающееся с указанным вторым отверстием, при этом гайка размещена в указанном втором отверстии, форма сечения верхнего отверстия позволяет обеспечить проход гайки, а в установленном положении гайка навинчена на винт.
Основание предпочтительно имеет предохранительную стенку с предохранительным отверстием, соосным отверстию, при этом в установленном положении головка винта расположена между отверстием и предохранительной стенкой, расстояние между которыми в осевом направлении меньше длины винта, предохранительное отверстие имеет соосную себе спиралевидную поверхность, а головка винта имеет вторую спиралевидную поверхность, комплементарную указанной спиралевидной поверхности так, что винт при вращении способен проходить только через предохранительное отверстие, когда обе спиралевидные поверхности обращены друг к другу. Указанное предохранительное устройство (образуемое винтом и предохранительной стенкой с предохранительным отверстием, имеющими соответствующие спиралевидные поверхности) не позволяет винту выходить из устройства крепления при отвинчивании этого винта.
Устройство крепления предпочтительно имеет средства позиционирования для позиционирования винта в установленном положении. Поэтому оператору сразу будет понятно, когда винт (а следовательно, устройство крепления целиком) достигнет установленного положения.
Когда первый конец винта (т.е. головка) прикреплен к упору, а второй конец винта обращен назад, это относится к другому предпочтительному варианту выполнения, в котором, в частности, используется устройство крепления вышеуказанного типа, характеризующееся тем, что содержит:
– основание, включающее в себя корпус с передней стенкой и задней стенкой, которая имеет проход, отходящий от указанного корпуса и определяющий продольную ось,
– упор, нижняя часть которого приспособлена для размещения в указанном корпусе,
– винт, имеющий первый конец с головкой и второй конец, и
– упругое средство,
в установленном положении нижняя часть упора размещена в корпусе основания; винт проходит через проход и первым концом прикреплен к упору так, что его второй конец расположен со стороны прохода, противоположно корпусу; упругое средство расположено между гайкой, размещенной на указанном втором конце, и проходом и частично сжато, причем при полном сжатии упругого средства его длина в направлении продольной оси составляет L0;
упор имеет переднюю поверхность, противоположную передней стенке, и заднюю поверхность, противоположную задней стенке; сила упругости упругого средства выталкивает заднюю поверхность к задней стенке, а расстояние между передней поверхностью и передней стенкой в продольном направлении составляет D1;
расстояние в продольном направлении между гайкой, расположенной на втором конце, и проходом составляет D2, так что D2 - L0 > D1.
Согласно этому варианту выполнения проход, выполненный в задней стенке, в нижней части может иметь форму по существу открытого канала, или может представлять собой отверстие достаточно большого диаметра, позволяющее проходить головке винта и недостаточное для прохода упругого средства. Предпочтительным является решение, в котором проход фактически является отверстием, обеспечивающим возможность крепления основания к ковшу без винта, но так, чтобы впоследствии винт можно было установить на место. В свою очередь, для крепления первого конца (головки) винта к упору, в упоре предпочтительно имеется полость, приспособленная для размещения в ней головки винта, и заднее отверстие, выровненное с проходом, через которое выходит хвостовик болта, но которое не позволяет проходить через него головке. Указанная полость имеет боковой проем, рядом с нижней частью упора, через который головку можно разместить в полости, а хвостовик - в заднем отверстии. Предпочтительно крепежное устройство имеет вторую гайку, примыкающую к указанной первой гайке с противоположной стороны от указанного упругого средства. Эта вторая гайка позволяет фиксировать гайку в определенном положении и не позволяет ей перемещаться в результате вибраций и ударов, возникающих при эксплуатации землеройной машины. Другое предпочтительное решение предусматривает замену гайки и второй гайки на самостопорящуюся гайку.
Винт предпочтительно имеет резьбовую концевую часть и промежуточную безрезьбовую часть. За счет этого резьбовая концевая часть ограничивает максимальную глубину, на которую оператор осуществляет ввинчивание при установке устройства крепления. На самом деле, необходимо, чтобы упругое средство чрезмерно не сжималось при установке устройства крепления, поскольку это влияет на расстояние D2. Ограничение резьбового участка винта гарантирует, что оператор никогда не сможет слишком сильно затянуть упругое средство. Оператору необходимо лишь осуществить ввинчивание насколько это позволяет резьбовой участок винта, зная, что оставшегося расстояния D2 будет достаточно для корректной работы устройства крепления. Иными словами, установленное положение достигается после того как гайка доходит до конца резьбовой части винта. Как можно заметить, промежуточная часть выполняет функцию средств позиционирования, позволяя позиционировать винт (или гайку) в установленном положении. Между тем, можно использовать любые другие средства позиционирования, такие как, например, позиционирующие метки на основании, которые можно использовать в качестве эталона для надлежащего позиционирования головки винта (или гайки) или даже, например, динамометрический ключ с предустановленной величиной крутящего момента (или оператор просто может знать насколько оборотов следует закручивать винт или гайку).
Винт предпочтительно имеет резьбовую часть, на которой резьба в сечении имеет прямоугольную форму. С учетом условий эксплуатации винта, при которых он никогда не подвергается воздействию напряжений свыше тех, что создаются упругим средством, резьба винта с сечением прямоугольной формы является наиболее подходящей, поскольку она более прочная, а нити резьбы, за счет более крупного сечения, не повреждаются столь быстро.
В качестве упругого средства желательно использовать витую пружину. Витая пружина имеет наиболее простую и эффективную геометрию и, кроме того, может быть установлена вокруг хвостовика винта, что упрощает установку и манипуляцию.
В некоторых случаях, когда предъявляются повышенные механические требования, изнашиваемый или защитный элемент может немного смещаться относительно упора, вследствие чего мелкие фракции попадают в систему и накапливаются в ней, что может приводить к смещению упора вверх и изгибу винта. При изгибе винта демонтировать изнашиваемый элемент будет очень сложно или невозможно, поэтому для его снятия придется использовать паяльную лампу, разрушив основание, упор и изнашиваемый элемент. Для устранения этой проблемы упор оснащают, предпочтительно на его задней поверхности, по меньшей мере одним ребром, верхняя кромка которого расположена под нижней кромкой проема изнашиваемого или защитного элемента в указанном установленном положении, функция ребра заключается во вхождении в контакт с внутренней стенкой изнашиваемого или защитного элемента (предпочтительно непосредственно с нижней кромкой указанного проема), когда на упор воздействует подъемная сила, предотвращая такое перемещение.
Изобретение также относится к способу крепления изнашиваемого или защитного элемента в установленном положении на ковше землеройной машины посредством устройства крепления согласно изобретению (при этом второй конец винта прикреплен к упору), при этом изнашиваемый или защитный элемент имеет проем,
характеризующемуся тем, что включает в себя этапы, на которых:
(a) позиционируют изнашиваемый или защитный элемент на основании,
(b) вставляют упор в проем так, чтобы нижняя часть располагалась в корпусе, передняя поверхность располагалась противоположно передней стенке, а задняя поверхность – противоположно задней стенке,
(c) прикрепляют винт к упору посредством ввинчивания, головку винта располагают со стороны отверстия, противоположно корпусу, а упругое средство размещают между винтом и отверстием, при этом указанное ввинчивание прекращают до того, как упругое средство будет полностью сжато, причем сила упругости упругого средства выталкивает заднюю поверхность к задней стенке до тех пор, пока она не войдет в контакт с задней стенкой проема, и
в установленном положение после того, как ввинчивание прекращено, выполняется условие D2 - L0 > D1, где D1 составляет расстояние в продольном направлении между передней поверхностью и передней стенкой, D2 составляет расстояние в продольном направлении между головкой и отверстием (21).
Аналогично, в случае если первый конец винта (головка) прикреплен к упору, изобретения также относится к способу крепления изнашиваемого или защитного элемента в установленном положении на ковше землеройной машины посредством устройства крепления согласно изобретению, при этом изнашиваемый или защитный элемент имеет проем,
характеризующийся тем, что способ включает в себя этапы, на которых:
(a) позиционируют изнашиваемый или защитный элемент на основании,
(b) вставляют упор в проем так, чтобы его нижняя часть размещалась в корпусе, передняя поверхность располагалась противоположно передней стенке, а задняя поверхность – противоположно задней стенке, и так, чтобы первый конец (головка) винта, хвостовик винта ранее располагался в указанном проходе, был прикреплен к упору,
(c) прикрепляют винт к упору посредством ввинчивания, упругое средство располагают между гайкой и проходом, а указанное ввинчивание прекращают до того, как упругое средство будет полностью сжато, сила упругости упругого средства выталкивает заднюю поверхность к задней стенке до тех пор, пока она не войдет в контакт с задней стенкой проема,
после того как ввинчивание прекращают, выполняется условие D2 - L0 > D1, где D1 составляет расстояние в продольном направлении между передней поверхностью и передней стенкой, D2 составляет расстояние в продольном направлении между гайкой и проходом.
Способ может включать в себя предшествующий этап крепления основания к ковшу (например, посредством сварки), несмотря на это, предшествующий этап может быть не нужным, например, при замене поврежденного изнашиваемого или защитного элемента, когда замена основания не требуется.
Изобретение также относится к изнашиваемой или защитной системе для ковша землеройной машины, характеризующейся тем, что содержит устройство крепления согласно изобретению (при этом второй конец винта прикреплен к упору) и изнашиваемый или защитный элемент с проемом, при этом в установленном положении
– изнашиваемый или защитный элемент расположен на основании,
– упор расположен в проеме так, что его нижняя часть размещена в корпусе, передняя поверхность расположена противоположно передней стенке, а задняя поверхность – противоположно задней стенке,
– винт прикреплен к упору, головка винта расположена со стороны отверстия, противоположно корпусу, а упругое средство расположено между винтом и отверстием и частично сжато, сила упругости упругого средства выталкивает заднюю поверхность к задней стенке до тех пор, пока она не войдет в контакт с задней стенкой проема, и
– выполняется условие D2 - L0 > D1, где D1 составляет расстояние в продольном направлении между передней поверхностью и передней стенкой, D2 составляет расстояние в продольном направлении между головкой и отверстием.
Аналогично изобретение также относится к изнашиваемой или защитной системе для ковша землеройной машины, характеризующейся тем, что содержит устройство крепления согласно изобретению (при этом первый конец винта прикреплен к упору) и изнашиваемый или защитный элемент с проемом,
при этом в установленном положении
– изнашиваемый или защитный элемент расположен на основании,
– упор расположен в проеме так, что его нижняя часть размещена в корпусе, передняя поверхность расположена противоположно передней стенке, а задняя поверхность – противоположно задней стенке,
– винт прикреплен к упору, второй конец винта расположен со стороны прохода, противоположно корпусу, а упругое средство расположено между гайкой и проходом и частично сжато, сила упругости упругого средства выталкивает заднюю поверхность к задней стенке до тех пор, пока она не войдет в контакт с задней стенкой проема,
– выполняется условие D2 - L0 > D1, где D1 составляет расстояние в продольном направлении между передней поверхностью и передней стенкой, D2 составляет расстояние в продольном направлении между гайкой и проходом.
Другие признаки и преимущества изобретения станут понятны из последующего описания, предпочтительных не ограничивающих вариантов выполнения со ссылкой на приложенные чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан козырек ковша экскаватора с изнашиваемым или защитным элементом, в частности, с прикрепленным к нему передним защитным приспособлением, вид в перспективе;
на фиг. 2 – изнашиваемый или защитный элемент в разобранном состоянии, в частности, переднее защитное приспособление согласно первому варианту выполнения устройства крепления по изобретению;
на фиг. 3 – козырек с защитным приспособлением по фиг. 1 в установленном положении, вид в продольном разрезе;
на фиг. 4 и 5 – основание устройства крепления по фиг. 2, виды в перспективе, спереди и сзади, соответственно;
на фиг. 6 и 7 – упор устройства крепления по фиг. 2, виды спереди и сзади в перспективе, соответственно;
на фиг. 8 и 9 – винт устройства крепления по фиг. 2, вид сверху и вид в вертикальной проекции;
на фиг. 10 – устройство крепления по фиг. 2 в собранном положении, вид в перспективе (для большей наглядности козырек и защитное приспособление не показаны);
на фиг. 11 – козырек с защитным приспособлением по фиг. 3, перед тем, как винт будет ввинчен и окажется в установленном положении, вид в продольном разрезе;
на фиг. 12 – козырек с защитным приспособлением по фиг. 3, увеличенный вид в продольном разрезе;
на фиг. 13 – другой вариант выполнения устройства крепления согласно изобретению, вид в перспективе;
на фиг. 14 – основание устройства по фиг. 13, вид в перспективе;
на фиг. 15 – винт устройства по фиг. 13, вид в перспективе;
на фиг. 16 – устройство крепления, аналогичное устройству на фиг. 2, с метками, используемыми в качестве средств позиционирования, вид в перспективе;
на фиг. 17 – изнашиваемый или защитный элемент в разобранном виде, в частности, адаптер устройства крепления согласно изобретению;
на фиг. 18 – устройство крепления в разобранном состоянии согласно другому варианту выполнения, виде в перспективе;
на фиг. 19 – устройство крепления по фиг. 18 в собранном положении, вид в перспективе;
на фиг. 20 – узел стопорный винт-пружинная гайка устройства крепления по фиг. 18, вид снизу в перспективе;
на фиг. 21 – другой вариант выполнения основания устройства крепления, вид снизу.
Осуществление изобретения
Из подробного описания вариантов выполнения станет понятно, что представленный изнашиваемый или защитный элемент представляет собой переднее защитное приспособление режущей кромки. Однако, как указано выше, изнашиваемый или защитный элемент может быть любым другим элементом, совместимым с устройством крепления согласно изобретению, например, такими как боковые защитные приспособления и механические адаптеры (фиг. 17).
На фиг. 1 показана часть козырька 1 ковша экскаватора, на котором защитное приспособление 5 установлено между двумя выступами 3, приспособленными для установки двух зубьев. Как показано на фиг. 2 и 3, защитное приспособление 5 прикреплено к козырьку 1 посредством устройства крепления согласно изобретению, содержащего основание 7, упор 9, винт 11 и упругое средство 13, которое в этом конкретном случае является витой пружиной.
Основание 7 (фиг. 4 и 5) прикрепляется к козырьку 1 обычно посредством сварки. Основание имеет корпус 15 с передней стенкой 17 и задней стенкой 19. В задней стенке 19 имеется проход 21, отходящий от корпуса 15 к задней части основания 7 и определяющий продольную ось.
Упор 9 (фиг. 6 и 7) имеет верхнюю часть 23, нижнюю часть 25, переднюю поверхность 27 и заднюю поверхность 29. Упор 9 имеет второй проход 31, который размещен соосно отверстию 21 в установленном положении указанного упора. Кроме того, упор 9 имеет верхнее отверстие 33, через которое может быть вставлена гайка 35. Верхнее отверстие 33 связано со вторым отверстием 31 так, чтобы гайка 35 в установленном положении была обращена и выровнена со вторым отверстием 31, и, следовательно, с отверстием 21. Как можно заметить, второе отверстие 31 необязательно должно быть проходом. По другому альтернативному варианту осуществления у упора 9 может отсутствовать верхнее отверстие 33, а гайка 35 может находиться у переднего конца второго прохода 31.
Защитное приспособление 5 устанавливается на козырек 1 так, чтобы основание 7 размещалось между внутренней частью защитного приспособления 5 и верхней поверхностью козырька 1, а корпус 15 размещался ниже проема 37, расположенного на верхней поверхности защитного приспособления 5. Упор 9 вставляется через проем 37 так, чтобы нижняя часть 25 упора 9 размещалась в корпусе 15, тогда как верхняя часть 23 упора 9 выступала из корпуса 15 и находилась в проеме 37. Винт 11 с пружиной 13 вставляется в заднюю часть защитного приспособления 5 и основание 7, проходит через отверстие 21 и второе отверстие 31 и навинчивается на гайку 35.
Упор 9 согласно фиг. 6, 11 и 12 на задней поверхности имеет два ребра 28, верхние кромки которых, в установленном положении, расположены под нижней кромкой проема 37 изнашиваемого или защитного элемента 5. При воздействии на упор 9 подъемной силы, верхние края ребер 28 контактируют с внутренней стенкой изнашиваемого или защитного элемента 5, в частности, непосредственно с нижним краем проема 37, препятствуя подобному перемещению.
На фиг. 10 показано устройство крепления в собранном состоянии. Для большей наглядности относительного расположения различных элементов устройства крепления козырек 1 и защитное приспособление 5 не показаны. Нижняя часть 25 упора 9 расположена внутри корпуса 15 основания 7. Корпус 15 шире нижней части 25 упора 9 в продольном направлении, так что упор 9 может смещаться в продольном направлении. Винт 11 проходит через отверстие 21 основания 7 и заходит во второе отверстие 31 в упоре 9. Гайка 35 (на этом чертеже не показана), которая навинчивается на резьбовой конец винта 11, вставляется через верхнее отверстие 33 в упоре 9. Пружина 13 находится между отверстием 21 и головкой винта 11. В целом, натяжение пружины 13 способствует выталкиванию упора 9 к задней стенке 19 основания 7 до тех пор, пока он не начнет контактировать с задней стенкой проема 37 защитного приспособления 5.
На фиг. 11 показан продольный разрез, аналогичный тому, что представлен на фиг. 3, но перед тем как винт 11 будет ввинчен и достигнет установленного положения. В этом положении пружина 13 пока еще не испытывает сжимающего напряжения. На фиг. 12 показан увеличенный вид фиг. 3, т.е. когда устройство крепления находится в установленном положении. В этот момент винт 11 полностью ввинчен в гайку 35, а пружина 13 частично сжата, т.е. уже создает усилие, которое перемещает упор 9 к задней стенке 19 основания 7, т.е. пружину можно сжать еще сильней, уменьшив тем самым ее длину. В данном положении пружина 13 выталкивает винт 11, и, соответственно, гайку 35 и упор 9 назад (внутрь ковша). Задняя поверхность верхней части 23 упора 9 контактирует с защитным приспособлением 5, поэтому оно также выталкивается назад, как это показано на фиг. 3, передняя кромка 39 козырька 1 контактирует с внутренним краем 41 защитного приспособления 5. В данном положении устройство крепления туго оттянуто назад. В этом установленном положении определено расстояние D2, которое является расстоянием между головкой винта 11 и отверстием 21 (или иными словами, длиной пружины в установленном положении, т.е. частично сжатой), и расстояние D3, которое является расстоянием между головкой винта 11 и задней поверхностью 29 упора 9 (или иными словами, между головкой винта 11 и вторым отверстием 31). Как видно из представленного примера, основание 7 имеет кольцевой уступ 43, образующий кромку для конца пружины 13. Указанный уступ 43 (который выполняют при необходимости) является соосным отверстию 21, но не учитывается при расчете расстояния D2, т.е. расстояние D2 следует рассчитывать от места прижатия пружины 13. Также определено расстояние D1, которое является расстоянием между передней поверхностью 27 упора 9 и передней стенкой 17 корпуса 15.
В том случае, если защитное приспособление 5 подвергается усилиям, обеспечивающим нагрузку, то подобные усилия непосредственно передаются козырьку 1. В случае пластической деформации или износа передней кромки 39 козырька 1 и/или внутренней кромки 41 защитного приспособления 5, натяжение пружины 13 позволяет компенсировать подобный износ или деформацию, поддерживая указанный контакт. Иными словами, защитное приспособление постоянно туго натянуто назад, предотвращая тем самым образование зазора в результате износа. Следовательно, расстояние D1 увеличивается. Однако расстояние D2 увеличивается на такую же величину. Поэтому, если условие D2 – L0 > D1 будет соблюдено в начальном установочном положении (новых элементов, не подвергавшихся до этого износу), то данное условие будет соблюдаться даже, несмотря на износ, которому подвергаются элементы.
В том случае, если защитное приспособление 5 подвергается разгрузочным усилиям, защитное приспособление 5 может смещаться от ковша, увлекая за собой упор 9. В результате этого винт 11 также будет смещаться от ковша, а пружина 13 будет дополнительно сжиматься, уменьшая тем самым свою длину. Однако пружина 13 никогда не будет сжата полностью, поэтому упор 9 может смещаться от ковша до тех пор, пока он не соприкоснется с передней стенкой 17 корпуса 15. Поэтому разгрузочные усилия будут передаваться от защитного приспособления 5 к основанию 7 через упор 9, а винт 11 не будет подвергаться воздействию указанных разгрузочных усилий.
На фиг. 13–15 показано устройство крепления, дополнительно содержащее предохранитель. Предохранитель включает в себя стенку 45 с имеющимся в ней предохранительным отверстием 47. Предохранительное отверстие 47 имеет спиралевидную поверхность 49. Предохранитель также включает в себя винт 11 со второй спиралевидной поверхностью 51. Расстояние между отверстием 21 и предохранительным отверстием 47 меньше полной длины винта 11. Поэтому винт 11 можно извлечь из основания 7 только через предохранительное отверстие 47. При этом для прохода винта 11 через предохранительное отверстие 47, во-первых, необходимо расположить спиралевидную поверхность 49 и вторую спиралевидную поверхность 51 друг за другом, и, во-вторых, винт 11 необходимо одновременно поступательно смещать назад и поворачивать, позволяя второй спиралевидной поверхности 51 «следовать» за спиралевидной поверхностью 49. Такое перемещение характерно для ввинчивающего перемещения при установке узла, поэтому оно не влияет на монтаж узла, но вероятность его самопроизвольного освобождения в ходе эксплуатации ковша крайне мала.
На фиг. 16 показано устройство крепления, на основании 7 которого имеются метки 53, используемые в качестве средств позиционирования. Указанные метки 53 расположены от отверстия 21 на определенном расстоянии, которое равно D2 + толщина головки винта 11. Поэтому оператор может затягивать винт 11 до тех пор, пока головка не окажется вровень с метками 53. Таким образом, резьбу можно наносить полностью на весь винт 11, или резьбовая концевая часть винта 11 не должна иметь длину связанную с установленным положением.
На фиг. 17 показана ситуация, в которой устройство крепления согласно изобретению используется для крепления изнашиваемого или защитного элемента 5, который в этом конкретном случае является адаптером. Устройство крепление содержит основание 7 с корпусом 15, винт 11 с соответствующей пружиной 13 и упором 9, который может вставляться в проем 37 до тех пор, пока его нижняя часть 25 не окажется в корпусе 15. Указанные элементы соответствуют основным требованиям рассмотренного выше изобретения.
На фиг. 18–20 показан другой вариант выполнения устройства крепления согласно изобретению. Согласно этому варианту выполнения упор 9 имеет полость 57 под головку винта 11 и заднее отверстие 59, которое, в установленном положении, выровнено с проходом 21 или отверстием 21, имеющимся в задней стенке 19 основания 7. В полости 57 и заднем отверстии 59 имеются боковые проемы 61, обращенные вниз, через которые головка винта 11 может быть вставлена в полость 57, а хвостовик 11 винта может быть вставлен в заднее отверстие 59. Заднее отверстие 59, за счет того, что его диаметр меньше диаметра головки винта 11, крепит винт 11 к упору 9. Пружина 13 находится на части хвостовика винта 11, выступающей из задней стенки 19, а гайка 35 навинчена на винт 11 так, чтобы она частично сжимала пружину 13. Наконец, вторая гайка 55 установлена после гайки 35 для предотвращения откручивания этой первой гайки 35 во время эксплуатации землеройной машины.
На фиг. 21 показано основание 7, в задней стенке 19 которого, вместо отверстия, имеется проход 21 в виде канала, отрытого вниз.
1. Устройство крепления изнашиваемого или защитного элемента (5) к ковшу землеройной машины, характеризующееся тем, что содержит:
основание (7), включающее в себя корпус (15) с передней стенкой (17) и задней стенкой (19), которая имеет проход (21), проходящий от указанного корпуса (15) и определяющий продольную ось,
упор (9), нижняя часть (25) которого приспособлена для размещения в указанном корпусе (15),
винт (11), имеющий первый конец с головкой и второй конец, и
упругое средство (13), при этом в установленном положении
нижняя часть (25) упора (9) размещена в корпусе (15); винт (11) проходит через проход (21) и одним первым или вторым концом прикреплен к упору (9) так, что один другой из этих концов расположен со стороны прохода (21) противоположно корпусу (15); упругое средство (13) расположено между
(а) головкой винта и проходом (21), когда указанный второй конец прикреплен к упору (9), или
(b) гайкой (35), расположенной на указанном втором конце, и проходом (21), когда указанный первый конец прикреплен к упору (9), и
упругое средство (13) частично сжато, а его длина в направлении продольной оси при полном сжатии имеет величину L0,
упор (9) имеет переднюю поверхность (27), противоположную указанной передней стенке (17), и заднюю поверхность (29), противоположную указанной задней стенке (19); сила упругости упругого средства (13) выталкивает заднюю поверхность (29) к задней стенке (19), а расстояние в продольном направлении между передней поверхностью (27) и передней стенкой (17) составляет D1,
расстояние в продольном направлении между (а) головкой винта и проходом (21), когда указанный второй конец прикреплен к упору (9), или (b) гайкой (35), расположенной на указанном втором конце, и проходом (21), когда указанный первый конец прикреплен к упору (9), составляет D2, так что D2 - L0 > D1.
2. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что проход (21) является сквозным отверстием (21), при этом в установленном положении
нижняя часть (25) упора (9) размещена в корпусе (15); винт (11) проходит через проход (21) и его второй конец прикреплен к упору (9) так, что головка этого винта расположена со стороны отверстия (21), противоположно корпусу (15); упругое средство (13) расположено между головкой и отверстием (21) и частично сжато, причем при полном сжатии упругого средства (13) его длина в направлении продольной оси составляет L0,
упор (9) имеет переднюю поверхность (27), противоположную указанной передней стенке (17), и заднюю поверхность (29), противоположную указанной задней стенке (19); сила упругости упругого средства (13) выталкивает заднюю поверхность (29) к задней стенке (19), а расстояние в продольном направлении между указанной передней поверхностью (27) и указанной передней стенкой (17) составляет D1,
расстояние в продольном направлении между головкой винта и проходом (21) составляет D2, так что D2 - L0 > D1.
3. Устройство по п. 2, характеризующееся тем, что упор (9) имеет второе сквозное отверстие (31), соосное отверстию (21), а гайка (35) размещена в указанном втором сквозном отверстии (31), при этом в указанном установленном положении гайка (35) навинчена на указанный винт (11).
4. Устройство по п. 2, характеризующееся тем, что упор (9) имеет второе отверстие (31), соосное отверстию (21), и верхнее отверстие (33), контактирующее с указанным вторым отверстием (31), при этом гайка (35) размещена в указанном втором отверстии (31), форма сечения указанного верхнего отверстия (33) позволяет обеспечить проход гайки (35), а в установленном положении эта гайка (35) навинчена на указанный винт (11).
5. Устройство по любому из пп. 2–4, характеризующееся тем, что основание (7) имеет предохранительную стенку (45) с предохранительным отверстием (47), соосным отверстию (21), при этом в установленном положении головка винта (11) расположена между отверстием (21) и предохранительной стенкой (45), расстояние между которыми в осевом направлении меньше длины винта (11), предохранительное отверстие (47) имеет соосную себе спиралевидную поверхность (49), а головка винта (11) имеет вторую спиралевидную поверхность (51), комплементарную указанной спиралевидной поверхности (49) так, что винт (11) при вращении способен проходить только через предохранительное отверстие (47), когда обе спиралевидные поверхности обращены друг к другу.
6. Устройство по любому из пп. 1–5, характеризующееся тем, что содержит средства позиционирования для позиционирования винта в установленном положении.
7. Устройство по п. 1, характеризующееся тем, что в установленном положении нижняя часть (25) упора (9) размещена в корпусе (15); винт (11) проходит через проход (21) и первым концом прикреплен к упору (9) так, что его второй конец расположен со стороны прохода (21), противоположно корпусу (15); упругое средство (13) расположено между гайкой (35), размещенной на указанном втором конце, и проходом (21) и частично сжато, причем при полном сжатии упругого средства (13) его длина в направлении продольной оси составляет L0;
упор (9) имеет переднюю поверхность (27), противоположную передней стенке (17), и заднюю поверхность (29), противоположную задней стенке (19); сила упругости упругого средства (13) выталкивает указанную заднюю поверхность (29) к задней стенке (19), а расстояние между передней поверхностью (27) и передней стенкой (17) в продольном направлении составляет D1,
расстояние в продольном направлении между гайкой (35), расположенной на указанном конце, и проходом (21) составляет D2, так что D2 - L0 > D1.
8. Устройство по п. 7, характеризующееся тем, что содержит вторую гайку (55), примыкающую к первой гайке (35) с противоположной стороны от упругого средства (13).
9. Устройство по любому из пп. 1–8, характеризующееся тем, что винт (11) имеет резьбовую концевую часть и безрезьбовую промежуточную часть.
10. Устройство по любому из пп. 1–9, характеризующееся тем, что винт (11) имеет резьбовую часть, на которой винтовая резьба имеет сечение прямоугольной формы.
11. Устройство по любому из любых пп. 1–10, характеризующееся тем, что указанное упругое средство (13) представляет собой витую пружину (13).
12. Устройство по любому из пп. 1–11, характеризующееся тем, что упор (9) предпочтительно на задней поверхности имеет по меньшей мере одно ребро (28), верхняя кромка которого в установленном положении расположена под нижней кромкой проема (37) изнашиваемого или защитного элемента (5).
13. Способ крепления изнашиваемого или защитного элемента (5) в установленное положение на ковше землеройной машины посредством устройства крепления по любому пп. 2–6 или 9–12, при этом изнашиваемый или защитный элемент (5) имеет проем (37),
характеризующийся тем, что включает в себя этапы, на которых:
(a) позиционируют изнашиваемый или защитный элемент (5) на основании (7),
(b) вставляют упор (9) в проем (37) так, чтобы его нижняя часть (25) размещалась в корпусе (15), передняя поверхность (27) располагалась противоположно передней стенке (17), а задняя поверхность (29) – противоположно задней стенке (19),
(с) прикрепляют винт (11) к упору (9) посредством ввинчивания, головку винта располагают со стороны отверстия (21), противоположно корпусу (15), а упругое средство (13) размещают между головкой винта (11) и отверстием (21), при этом указанное ввинчивание прекращают до того, как упругое средство (13) будет полностью сжато, причем сила упругости упругого средства (13) выталкивает заднюю поверхность (29) к задней стенке (19) до тех пор, пока она не войдет в контакт с задней стенкой проема (37), и
в установленном положении после того, как ввинчивание прекращено, выполняется условие D2 - L0 > D1, где D1 составляет расстояние в продольном направлении между передней поверхностью (27) и передней стенкой (17), а D2 составляет расстояние в продольном направлении между головкой винта и отверстием (21).
14. Способ крепления изнашиваемого или защитного элемента (5) в установленное положение на ковше землеройной машины посредством устройства крепления по любому из пп. 7–12, при этом изнашиваемый или защитный элемент (5) имеет проем (37),
характеризующийся тем, что включает в себя этапы, на которых:
(a) позиционируют изнашиваемый или защитный элемент (5) на основании (7),
(b) вставляют упор (9) в проем (37) так, чтобы его нижняя часть (25) размещалась в корпусе (15), передняя поверхность (27) располагалась противоположно передней стенке (17), а задняя поверхность (29) – противоположно задней стенке (19), и так, чтобы первый конец винта (21), ранее находившийся в указанном проходе, был прикреплен к упору (9),
(c) прикрепляют гайку (35) к упору (9) посредством ввинчивания, упругое средство (13) располагают между гайкой (35) и проходом (21), а указанное ввинчивание прекращают до того, как упругое средство (13) будет полностью сжато, сила упругости упругого средства (13) выталкивает заднюю поверхность (29) к задней стенке (19) до тех пор, пока она не войдет в контакт с задней стенкой проема (37), и
после того как ввинчивание прекращено, выполняется условие D2 - L0 > D1, где D1 составляет расстояние в продольном направлении между передней поверхностью (27) и передней стенкой (17), а D2 составляет расстояние в продольном направлении между гайкой (35) и проходом (21).
15. Изнашиваемая или защитная система для ковша землеройной машины, характеризующаяся тем, что содержит устройство крепления по любому из пп. 2–6 или 9–12 и изнашиваемый или защитный элемент (5) с проемом (37), при этом в установленном положении
изнашиваемый или защитный элемент (5) расположен на основании (7),
упор (9) расположен в проеме (37) так, что его нижняя часть (25) размещена в корпусе (15), передняя поверхность (27) расположена противоположно передней стенке (17), а задняя поверхность (29) - противоположно задней стенке (19),
винт (11) прикреплен к упору (9), головка винта расположена со стороны отверстия (21), противоположно корпусу (15), а упругое средство (13) расположено между винтом (11) и отверстием (21) и частично сжато, сила упругости упругого средства (13) выталкивает заднюю поверхность (29) к задней стенке (19) до тех пор, пока она не войдет в контакт с задней стенкой проема (37), и
выполняется условие D2 - L0 > D1, где D1 составляет расстояние в продольном направлении между передней поверхностью (27) и передней стенкой (17), D2 составляет расстояние в продольном направлении между головкой винта и отверстием (21).
16. Изнашиваемая или защитная система для ковша землеройной машины, характеризующаяся тем, что содержит устройство крепления по любому из пп. 7–12 и изнашиваемый или защитный элемент (5) с проемом (37), при этом в установленном положении,
изнашиваемый или защитный элемент (5) расположен на основании (7),
упор (9) расположен в проеме (37) так, что его нижняя часть (25) размещена в корпусе (15), передняя поверхность (27) расположена противоположно передней стенке (17), а задняя поверхность (29) – противоположно задней стенке (19),
винт (11) прикреплен к упору (9), второй конец винта расположен со стороны прохода (21), противоположно корпусу (15), а упругое средство (13) расположено между гайкой (35) и проходом (21) и частично сжато, сила упругости упругого средства (13) выталкивает заднюю поверхность (29) к задней стенке (19) до тех пор, пока она не войдет в контакт с задней стенкой проема (37), и
выполняется условие D2 - L0 > D1, где D1 составляет расстояние в продольном направлении между передней поверхностью (27) и передней стенкой (17), а D2 составляет расстояние в продольном направлении между гайкой (35) и проходом (21).
