EA007547B1 - Зубчатая система - Google Patents

Abstract

Настоящее изобретение относится к зубчатой системе (1) для инструмента (2) для машины (3) для земляных работ, причем зубчатая система является системой такого типа, которая содержит держатель (4), расположенный на инструменте, и фронтальную зубчатую часть (5), которая расположена с возможностью отсоединения по отношению к держателю и на держателе, причем зубчатая часть имеет форму заменяемой изнашиваемой и/или сменной детали, предназначенной для фактического перемещения земли (W), и имеет заднюю ножку (13), причем держатель имеет полость (14), выполненную с возможностью размещения в ней ножки при взаимодействии с зубчатой частью и, таким образом, получения унифицированного соединения (А, В, С, D) для поглощения возникающих нагрузок (F, F, F) через заданную соединительную геометрию, содержащую специальные, противоположные, взаимодействующие контактные поверхности (15) и, по меньшей мере, первоначально, поверхности (16) зазора, которые расположены вдоль зубчатой части и держателя. Таким образом, согласно настоящему изобретению можно получить улучшенную зубчатую систему, отличающуюся ножкой зубца и полостью держателя вдоль, по меньшей мере, фронтальной части (С) упомянутого соединения (А, В, С, D), чтобы иметь многоплечевое, предпочтительно крестообразное поперечное сечение, содержащее по меньшей мере четыре выступающих плеча (31, 32, 33, 34) и, по меньшей мере, четыре канавки (24, 28, 29, 30), каждая из которых взаимодействует с каждым соответствующим выступающим плечом, которые содержат, по существу, вертикально расположенное верхнее плечо (31), по существу, вертикально расположенную нижнюю пяту (34) и две расположенные, по существу, горизонтально и вбок крылообразные части (32, 33), в которой устройство (41) натяжения расположено у задней части (19) полости для получения регулируемого натяжения, которое натягивает зубчатую часть по отношению к держателю, по существу, в осевом направлении вдоль продольной оси симметрии Y полости.

Description

Настоящее изобретение относится к зубчатой системе инструмента для машины для земляных работ, причем зубчатая система является системой, содержащей держатель, расположенный на инструменте, и фронтальную зубчатую часть, которая расположена на держателе и по отношению к держателю с возможностью снятия, причем зубчатая часть представляет из себя заменяемую изнашиваемую и/или сменную деталь, предназначенную для самих земляных работ, причем зубчатая часть содержит заднюю ножку, а держатель содержит полость, сконструированную для размещения ножки с возможностью взаимодействия с зубчатой частью и, таким образом, достижения унифицированного соединения для поглощения возникающих нагрузок Е₈, Е_с, Е_р через заданную геометрию соединения, содержащую специальные противоположные, взаимодействующие друг с другом контактные поверхности и, по меньшей мере, первоначально, поверхности зазора, которые расположены вдоль зубчатой части и держателя.

В настоящее время существуют различные коммерческие зубчатые системы для сменных изнашиваемых и/или сменных деталей для инструментов к машинам для земляных работ для рыхления или дробления более или менее твердых земляных и горных массивов на рабочей поверхности, после чего массивы соответствующим образом извлекаются. Примером таких инструментов и заменяемых изнашиваемых и/или сменных деталей является представленная здесь вращающаяся бурильная головка драги, называемая также режущей головкой, со сменными изнашиваемыми зубцами. Понятно, что такие зубчатые системы также могут быть использованы для машин для земляных работ других типов, таких как ковш для экскаватора и т.п.

Особенно по отношению к режущим головкам, упомянутые изнашиваемые зубцы, показанные на фиг. 2, расположены на заданном расстоянии друг от друга, главным образом, вдоль спиралеобразных вытянутых лопаток, выступающих из центрального тела, прикрепленного к центральной, вращающейся втулке. Лопатки соответствующим образом простираются по спиралеобразной линии из втулки к заднему концу тела вращения, содержащего заднее кольцо, удерживающее лопатки вместе, где также расположено устройство всасывания для извлечения разрыхленных земляных массивов через внутреннее пространство между лопатками.

Такие зубчатые системы обычно содержат две основные соединительные детали в форме «охватывающей» и «охватываемой» детали, которые вместе образуют полный собранный «зубец» в ряду расположенных рядом друг с другом зубцов вдоль, например, лопаток бурильной головки или режущей кромки ковша. Таким образом, такой «зубец» содержит переднюю изнашиваемую деталь в форме сменной зубчатой части с (режущей) вершиной и содержит заднюю ножку для установки в специально выполненную канавку у заднего неподвижного держателя, который жестко прикреплен, например, к бурильной головке. Для достижения динамического и надежного закрепления сменной зубчатой вершины к держателю соединяемые детали также содержат соединительную систему, общую для деталей и имеющую разъемный стопорный механизм. Каждая такая соединительная система имеет явно отличительную геометрию, в которую входят поверхности и формы ножек и канавок, упомянутых выше, чтобы, таким образом, стремиться эффективно и безопасно удерживать изнашиваемую деталь каждого зубца на месте достаточно функциональным способом, который воплощает в себе минимальный износ для изнашиваемой детали до тех пор, пока из-за неизбежного износа изнашиваемая деталь не будет заменена.

Такие коммерческие зубчатые системы предназначены для поглощения нагрузок (Е) от использования инструмента с помощью специально сконструированных и взаимодействующих контактных зон, которые расположены вдоль соединения между соединительными деталями, определяемыми ножкой и канавкой. Каждая контактная зона содержит, по меньшей мере, две взаимно противоположные и взаимодействующие контактные поверхности, расположенные по одной на каждой соединительной детали и расположенные под заданным углом к осевой линии симметрии Υ упомянутого соединения. Когда эти контактные поверхности расположены, в основном, перпендикулярно к упомянутой осевой линии симметрии Υ, то есть, по существу, в поперечной вертикальной плоскости (ΧΖ), дальнейшее вставление зубчатой детали на деталь держателя полностью останавливается, вот почему эти поверхности в дальнейшем упоминаются также как стопорные поверхности. Другой способ заключается в расположении контактных поверхностей под более острым углом к соединительному направлению соединительных деталей вдоль соединения, где нагрузка поглощается силами трения, производимыми эффектом расклинивания поверхностями трения.

Однако должно быть понятно, что во время использования инструмента существуют не только активные нагрузки, которые параллельны геометрии соединения вдоль продольной плоскости симметрии Υ, но также нагрузки, которые отклоняются от направления Υ. По существу, каждая активная нагрузка (Е), таким образом, частично содержит, как показано на фиг. 18, компонент сдвигающей силы Е_с, который действует, по существу, от фронтальной части параллельно рабочей поверхности и располагаясь в осевом направлении по отношению к упомянутому соединению, частично компонент нормальной силы Е₈, который действует, по существу, сверху перпендикулярно рабочей поверхности, и частично компонент поперечной силы Е_р, который действует сбоку, по существу, параллельно рабочей поверхности и более перпендикулярно по отношению к упомянутой выступающей за соединительные детали общего соединения части зубчатой детали.

Используемые ниже термины для описания расположения, такие как задние, передние, нижние,

- 1 007547 верхние, вертикальные, поперечные или горизонтальные поверхности и т.д., могут в результате подразумеваться из определений, как определено выше, упомянутых сил и взаимоотношения соединительных деталей, а также их отношений и положений относительно рабочей поверхности.

Новая концепция зубчатой системы, как определено в настоящей заявке на патент, содержит ряд характеристик, которые отдельно или в комбинации являются уникальными по сравнению с доступными в настоящее время зубчатыми системами и которые дают преимущественные решения ряду проблем, которые могут возникать в связи с известными зубчатыми системами.

Ниже указаны некоторые из этих проблем.

Является фактом то, что среди обычных зубчатых систем, несмотря на то, что зубчатая система является относительно крепкой, контактная площадь вдоль соединения зубчатой системы между держателем зубца и вершиной зубца слишком ограничена. Это особенно касается передней части и фронтальной стороны (А) соединения, где нагрузки, возникающие от используемого в настоящее время инструмента, самые большие. Это вызывает слишком большие поверхностные нагрузки и, таким образом, также вызывает большую степень нежелательного износа, который, по существу, уменьшает эффективный срок службы держателя зубчатой системы. Это является действительно «узким местом» зубчатых систем, потому что держатель предназначен для как можно большего многоразового использования и поэтому обычно прикреплен к инструменту стационарно, например, сваркой, в то время как сам зубец сконструирован как изнашиваемый и поэтому закреплен с возможностью снятия, чтобы допускать как можно более легкую и быструю замену. «Фронтальная сторона соединения» здесь, по существу, означает взаимодействующие стопорные поверхности, по существу, в поперечной вертикальной плоскости (ΧΖ) у зоны взаимодействия между держателем и зубцом в начале соединения между ними, то есть у стороны держателя, которая, по существу, обращена на поверхность, обрабатываемую инструментом. Поэтому замена держателя является дорогой не только из-за больших потерь времени, но так же из-за материала деталей, который должен быть отбракован.

Соответствующая проблема заключается в том, что обычные зубчатые системы, которые имеют слишком большой зазор между зубцом и держателем, имеют проблемы «стука», то есть упомянутые детали с силой ударяются друг о друга во время использования инструмента. Стук существенно повышает износ. Системы, которые наоборот, имеют слишком узкий зазор, то есть имеют слишком маленький зазор между зубцом и держателем, имеют недостаток, заключающийся в том, что зубец становится трудно снять с держателя.

Зубчатые системы, сконструированные для перемещения земли, испытывают свои самые большие нагрузки и, таким образом, по отношению к конструкции зубчатой системы, самые серьезные нагрузки при дроблении твердой породы. Это происходит из-за очень больших нормальных нагрузок Р₈, которые действуют, по существу, перпендикулярно твердой породе в процессе разбивания горной породы. Таким образом, такие зубчатые системы, известные из предшествующего уровня техники, обычно имеют недостаток в опасности износа вдоль соединения между элементами соединительных деталей зубчатой системы, так как этот недостаток требует способности выдерживать такие нагрузки Р₈.

Трудности в вычищении остатков грязи и изъятой земли, которые постоянно накапливаются в проходах вдоль держателя и зубца, то есть между контактными поверхностями и поверхностями зазора соединения, а также сложности ремонта держателя на стороне, по существу, обращенной от рабочей поверхности, то есть задней стороне, являются проблемами, обычно возникающими у зубчатых систем «ножкового типа», то есть таких зубчатых систем, которые имеют зубец с ножкой, которая вставляется в канавку в держателе для достижения соединения между зубцом и держателем.

После периода использования поверхностные силы, действующие вдоль известных соединений зубчатых систем, должны вызывать существенный износ и пластическую деформацию рабочих деталей, которые требуют дорогого и часто сложного ремонта. Также нельзя придать повышенную прочность существующим зубчатым системам «ножкового типа» при изменении соединительной геометрии соединения.

Обычные зубчатые системы содержат стопорную систему, которую трудно улучшить в имеющемся ограниченном пространстве между зубцом и держателем в месте расположения используемого стопорного устройства, и такие зубчатые системы не позволяют разделять типы стопорных систем и/или модификаций без первоначальной адаптации соединения зубца и/или держателя к данной стопорной системе и/или ее модификации.

Далее, в обычных стопорных системах, то есть таких, которые содержат некоторые формы жестких стопорных устройств, например стальной штырь и стопорное отверстие, выполненное для стопорного устройства, предусматривается извлечение стопорного устройства посредством молотка или кувалды, что требует существенной работы и может вызывать повреждение стопорной системы и/или зубца. Таким образом, желательно, чтобы имеющееся стопорное устройство можно было снимать и прикреплять более простым и эффективным способом без каких-либо существенных рисков, вызывающих указанные возникающие повреждения.

Так как износ стопорной системы увеличивается, обычные стопорные системы теряют свою способность сохранять удерживающую силу, которая удерживает соединительные детали вместе, то есть их способность предварительного натяжения, что вызывает существенное усиление упомянутого стука, и, в

- 2 007547 конце концов, зубец будет разрушен и/или выпадет из инструмента.

Известные зубчатые системы обычно имеют контактные поверхности держателя вдоль сторон соединения с высокой степенью прочности относительно сил поднятия (Г,), действующих, по существу, в осевом направлении вдоль вершины зубца, то есть нормальных сил, действующих более или менее вертикально на рабочую поверхность, как показано на фиг. 17, и которые обычно поглощаются стопорными поверхностями, расположенными где-то вдоль зоны взаимодействия между держателем и зубцом, но которые также передаются как силы трения в осевом направлении вдоль осевой оси симметрии Υ зубца к контактным поверхностям вдоль, по существу, продольных сторон вдоль соединения зубчатой системы. Однако то же самое не применимо к соответствующим поперечным силам Г_р, которые, по существу, действуют параллельно разбивающей поверхности и, таким образом, более перпендикулярны осевой оси симметрии Υ зубца. Эти поперечные силы Г_р и моментальные силы, вызванные ими, также, по существу, поглощаются контактными поверхностями вдоль соединения держателя, но упомянутые контактные поверхности обычно имеют существенно меньшее сопротивление воздействию таких поперечных сил (Г_р) и результирующих сил.

Пример режущей головки может быть взят из описания американского патента υδ-Α-3808716.

Пример зубчатой системы ножкового типа может быть взят из американского патента υδ-Α-4642920 и немецкого патента ΌΕ-2153964, в которых описаны две зубчатые системы, каждая из которых имеет стопорную систему, содержащую задний, предварительно напряженный стопорный механизм.

Зубчатые системы согласно И8-Л-4642920 и ΌΕ-2153964 имеют несколько нерешенных проблем и недостатков, которые могут быть обозначены:

недостаточное отношение плеч рычага для поперечной силы Г_р и нормальной силы Г,, которое существенно больше, чем единица, поэтому зубец может быть изогнут или поломан во время тяжелой работы;

зубчатые системы имеют трудности в поглощении нагрузок и крутящих усилий, действующих на фронтальной стороне держателя, то есть на передних поверхностях соединения в поперечной вертикальной плоскости (ΧΖ) из-за недостаточности контактных поверхностей; например, крутящие усилия вдоль упомянутой оси Υ вызывают быстрый износ, по существу, квадратной ножки, как описано в ΌΕ-2153964 и в υδ-Ά-4642920, после чего функционирование зубца существенно ухудшается, поскольку положение зубца становится вращаемым;

заднее минимальное отверстие для устройства натяжения обычно по тем же причинам блокируется, вот почему грязь затвердевает между зубцом и держателем, и такая грязь может быть с трудом изъята только после разборки зубчатой системы.

В патенте υδ-3349508 также показана зубчатая система ножкового типа, предназначенная для ковша экскаватора, и эта система также содержит трапецеидальную канавку для сборки двух соединительных деталей, при этом полностью отсутствует такой задний стопорный механизм предварительного натяжения с устройством натяжения. Здесь вместо этого было использовано сложное решение в форме эластичной ленты, которая может быть легко повреждена или оборвана при замене зубца, когда средняя секция ленты расположена вне держателя. Далее функция стопорения снижается или прекращается, поскольку эластичная лента изнашивается, стареет, высыхает и покрывается трещинами или иным образом повреждается. Также отмечено, что если один или два конца ленты будут захвачены в наклоненном положении внутри полости держателя, то ножку зубца нельзя будет правильно вставить. Лента также подвергается всем динамическим нагрузкам, поскольку при работе она всегда захватывается между контактными поверхностями держателя и ножкой зубца. Зубчатая система, описанная в υδ-3349508, из практики имеет только одну участвующую контактную зону для поглощения, типа металл к металлу, крутящих усилий вокруг оси Υ, поскольку вертикальная задняя сторона, предпочтительно, не имеет контактных поверхностей, например она бесконтактная, и одно из двух горизонтальных «плеч» в поперечном сечении давит на эластичную ленту. На практике, по существу, весь износ поэтому будет происходить у контактной зоны первого плеча, где металл контактирует с металлом.

Основной задачей настоящего изобретения является создание новой и улучшенной зубчатой системы для инструмента машин, предназначенных для земляных работ, причем системы, которая существенно снижает или полностью исключает износ между различными соединительными деталями, возникающий из-за стука и/или вызываемый слишком большими поверхностными нагрузками, действующими на соединение зубчатой системы между держателем и зубчатой частью.

Другой задачей настоящего изобретения является создание улучшенной зубчатой системы, причем такой зубчатой системы, которая существенно снижает или полностью исключает проблему неблагоприятно большой опасности износа вдоль соединения между соединительными деталями элементов системы из-за очень больших нагрузок, возникающих, например, во время дробления твердых горных массивов.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание зубчатой системы ножкового типа, которую легко очищать от грязи и остатков извлекаемой земли, которые накапливаются между держателем и зубчатой частью и вдоль контактных поверхностей и поверхности(ей) зазора соединения, и дополнительно с держателем, который можно легко ремонтировать с его задней стороны.

Новая и улучшенная зубчатая система также предназначена для существенного снижения и упро

- 3 007547 щения часто усложненного ремонта, вызванного износом и пластической деформацией вдоль внутреннего соединения известной зубчатой системы из-за воздействия поверхностных сил между взаимодействующими деталями. Новая и улучшенная зубчатая система также дает возможность увеличения прочности из-за изменения геометрии соединения.

Дополнительными задачами настоящего изобретения являются: создание новой улучшенной зубчатой системы, которая содержит улучшенную стопорную систему, которая позволяет различным типам стопорных систем и/или модификациям стопорных систем быть использованными без существенной адаптации к зубчатой части и/или соединительной системы держателя к данной стопорной системе и/или их модификациям; что данные стопорные устройства могут быть собраны и извлечены более простым и эффективным способом и без каких-либо существенных рисков по безопасности, возникающих из этого; и что стопорная система сохраняет способность удерживать фиксацию и силу сцепления соединительных деталей по мере увеличения износа стопорной системы и упомянутый выше стук существенно снижается или полностью исключается.

Дополнительно задачей настоящего изобретения является разработка зубчатой системы, чье соединение допускает высокую прочность по отношению к поперечным силам (Е,), которые, по существу, действуют параллельно рабочей поверхности, но перпендикулярно оси осевой симметрии зубчатой части.

Вышеуказанные задачи, так же как и другие задачи, не перечисленные здесь, достигаются в объеме формулы настоящего изобретения. Варианты осуществления изобретения обозначены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Таким образом, согласно настоящему изобретению предложена улучшенная зубчатая система, отличающаяся ножкой зубца и полостью держателя вдоль, по меньшей мере, фронтальной части упомянутого соединения, имеющая многоплечевое, предпочтительно крестообразное поперечное сечение, содержащее, по меньшей мере, четыре выступающих плеча и, по меньшей мере, четыре канавки, каждая из которых взаимодействует соответственно с каждым выступающим плечом, причем выступающие плечи содержат, по существу, вертикально расположенное верхнее плечо, по существу, вертикально расположенную нижнюю пяту и две расположенные, по существу, горизонтально и вбок крылообразные части, в которых расположено устройство натяжения в задней части полости для достижения регулируемого предварительного натяжения, которое закрепляет зубчатую часть по отношению к держателю, по существу, в осевом направлении вдоль осевой оси симметрии Υ полости.

Соединение и предварительное натяжение обеспечивают, таким образом, то, что зубчатая часть всегда будет расположена в заданном положении по отношению к держателю и, таким образом, также по отношению к данному инструменту и рабочей поверхности во время полного срока службы зубчатой системы.

Ниже приведены характеристики зубчатой системы согласно настоящему изобретению и его вариантам осуществления, которые определяют преимущественные решения проблем зубчатых систем, известных из предшествующего уровня техники, описанных выше.

Многоплечевое, предпочтительно Х-образной формы соединение объединяет высокую степень прочности с большой контактной зоной. На фронтальной стороне соединения зубчатой системы, где присутствуют наибольшие нагрузки, площадь контакта также преимущественно большая, в то время как площадь контакта может быть преимущественно меньше у заднего конца соединения, то есть конца ножки, где нагрузки меньше.

Новая зубчатая система объединяет преимущества зубчатых систем, известных из предыдущего уровня техники, описанных выше. Деталь из соединительных деталей зубчатой системы, образующая охватывающую деталь, то есть держатель, внутрь которого вставляется другая деталь, представляет собой предпочтительно некоторым образом внутренне сходящуюся х-образной формы фронтальную сторону и фронтальную деталь, то есть поверхности соединения в поперечном вертикальном сечении (ΧΖ) между взаимодействующими сторонами зубчатой части и держателя, обращенные друг на друга, включая соответствующие поверхности вдоль фронтальной части трапецеидальной канавки и фронтальной части ножки зубчатой части, являются многоплечевыми, по меньшей мере с четырьмя плечами, предпочтительно крестообразными или х-образной формы с выемкой или трапецеидальной канавкой, которая внутренне сходится к своему заднему концу.

Эта, по меньшей мере, крестообразная и предпочтительно до некоторой степени сходящаяся трапецеидальная канавка позволяет осуществлять фиксирование со свободным зазором и предотвращает ошибочное выравнивание, так как зубчатая часть, то есть охватываемая деталь, при использовании вдавливается в охватывающую деталь с увеличенным контактом вдоль контактных поверхностей вдоль соединения между двумя деталями. Крестообразная конструкция, таким образом, обеспечивает то, что зубчатая часть всегда будет выровнена в заданном положении по отношению к держателю и, таким образом, также по отношению к данному инструменту и рабочей поверхности во время полного срока службы зубчатой системы. Это особенно важное свойство используется с преимуществом зубчатой системой резака драги, поскольку резак драги является одним из инструментов, которые имеют повышенные требования к расположению зубцов.

Крестообразная форма или звездообразная форма и подобные формы простирающихся плеч также

- 4 007547 дают существенное повышение долговечности, твердости и прочности зубчатой системы.

Таким образом, у места, где нагрузки обычно самые большие, упомянутые проблемы стука не возникают, вот почему износ из-за зазора не будет возникать. В средней части трапецеидальной канавки зазор меньшей величины, по меньшей мере, первоначально, расположен, с одной стороны, между вертикальными сторонами ножки и соответствующими вертикальными сторонами трапецеидальной канавки у днища канавки, то есть у нижних углов поперечного сечения (Т2), и, с другой стороны, между вертикальными сторонами вершины гребня и соответствующими вертикальными сторонами трапецеидальной канавки у ее шейки и также между нижней стороной ножки и соответствующего днища трапецеидальной канавки; но у упомянутого зазора нагрузки также существенно ниже.

Многоплечевая форма передней части держателя также дает большое преимущество, заключающееся в том, что после размещения охватываемой детали на минимальном расстоянии в охватывающей детали все существенные нагрузки, включая все крутящие моменты, поглощаются очень большой, по сравнению с предшествующим уровнем техники, площадью контакта, поэтому поверхностные нагрузки становятся очень малыми и износ соответственно минимальный. Зубчатая часть также легко может быть вынута из трапецеидальной канавки, потому что взаимодействующие детали не трутся друг о друга, потому что поверхностные нагрузки и деформация такие низкие. При эквивалентных нагрузках в комбинации со сходящимся соединением пластическая деформация будет теперь возникать между канавкой и ножкой, что более или менее «прессует» вместе детали с помощью пластической деформации.

Для дальнейшего снижения воздействия нагрузок крутящих моментов настоящая конструкция зубчатой системы использует оптимальным способом принцип рычага. Два удерживающих плеча на каждой стороне точки опоры, вокруг которой возникает кручение в соединении между соединительными деталями, становятся «поднимающим плечом» (Ь) и «реактивным плечом» (г). Для поглощения самых больших нагрузок, которые зубчатая система должна выдерживать, то есть здесь наиболее часто нормальные нагрузки Р₈, которые возникают при дроблении твердых пород, отношение плеч между свободной, выступающей длиной зубчатой части и длиной тех деталей зубчатой части и держателя, которые взаимодействуют от упомянутой точки опоры внутрь вдоль соединения для поглощения действующих нагрузок, то есть от ножки и трапецеидальной канавки, меньше чем единица, то есть (Ь)/(г)<1. Это отношение ближе к двум, или (Ь)/(г)=~2 для обычных зубчатых систем, вот почему нагрузки соединения также становятся, по существу, в 2 раза больше, с существенно повышенной опасностью разрушения.

Новая конструкция имеет соединение между держателем и зубчатой частью в форме открытого вверх и вниз выреза вдоль верхней стороны, предпочтительно открытой трапецеидальной канавки, которая дает возможность легко очищать соединение. Фактически достаточно установить новую зубчатую часть для осуществления очистки, потому что сама установка зубчатой детали вызывает возможное накопление грязи, которая выталкивается перед зубчатой деталью и из нее через внешний задний конец выреза у задней части держателя.

Дополнительное преимущество настоящей зубчатой системы заключается в том, что она в большей степени позволяет использовать много различных видов стопорных систем и/или модификаций к самой стопорной системе без необходимости существенной адаптации обычного соединения зубчатой системы и/или держателя к данной стопорной системе и/или модификациям к ней, например, из-за расположенного поперек отверстия для стопорной системы, проходящего в обеих соединительных деталях, содержащих два непрерывных соосных отверстия. При пластической деформации в том месте, где соединительные детали вталкиваются одна в другую, эти отверстия перемещаются по отношению друг к другу, так что стопорный механизм может быть отсоединен, после чего зубец выпадает. Новая зубчатая часть не может быть больше установлена, потому что отверстие нового стопорного устройства в новой зубчатой части не будет больше подходить расположенному отверстию стопорного устройства изношенного держателя. При использовании настоящего стопорного устройства стопорное устройство устанавливается, регулируется и вынимается в осевом направлении у заднего конца зубчатой системы, и это осуществляется без возможных деформаций соединительной геометрии соединения, усложняющих работу, которая должна быть выполнена.

В настоящей зубчатой системе стопорное устройство стопорной системы может быть также извлечено и установлено с помощью ряда стандартных инструментов, подходящим пневматическим или электрическим гаечным ключом, без опасности возникающих при этом повреждений.

Согласно предпочтительному варианту осуществления возможны стопорные системы настоящей зубчатой системы, которые содержат эластичное тело, посредством чего стопорная система получает одинаковую способность предварительного натяжения каждый раз, когда новая зубчатая часть устанавливается, несмотря на то, что держатель изнашивается.

Соединительная геометрия между зубчатой частью и держателем настоящей зубчатой системы оборудуется выступающей деталью, ниже упоминаемой как пята или пята крутящего момента, с определенной внешней геометрией и соответствующей выемкой для взаимодействия с пятой и поглощения действующих вбок поперечных сил (Р_р), как показано на фиг. 18, которые действуют, по существу, параллельно рабочей поверхности, но перпендикулярно оси осевой симметрии вершины зубца. Предпочтительно пята расположена у нижней стороны зубчатой части и выемки у днища выреза/трапецеидальной

- 5 007547 канавки. Упомянутая пята и выемка предпочтительно расположены продольно в положении в вырезе/трапецеидальной канавке, которое соответствует, после установки ножки, оптимальному положению для функционирования зубчатой системы по отношению к нагрузкам и крутящим моментам, которые, вероятно, могут возникать во время использования инструмента. Это означает, что, когда возникают боковые действующие силы (Р_р), в основном, пята и выемка будут поглощать поперечные силы (Р_р), непосредственно через существующие контактные поверхности вдоль одной продольной стороны пяты (либо правой, либо левой продольной стороны, зависящей от данного направления действия поперечной силы), в то время как задняя противоположная контактная поверхность вдоль трапецеидальной стороны, через кручение, действующее на пяту, поглощает существенно меньшую нагрузку. Крутящие моменты, возникающие от поперечных сил (Р_р) вокруг оси Υ соединения вдоль выреза/трапецеидальной канавки, главным образом, поглощаются горизонтальными контактными поверхностями вдоль крылообразных частей зубчатой системы, которые вставляются в вышеупомянутую, например, крестообразную фронтальную сторону, то есть, по существу, горизонтальными поверхностями соединения между взаимодействующими, расположенными напротив друг друга сторонами зубчатой части и держателя упомянутой многоплечевой детали.

Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 - схематичный вид в перспективе деталей зубчатой системы согласно настоящему изобретению, содержащий фронтальные сменные зубчатые части, каждая из которых присоединена с возможностью снятия к задней части держателя, который прочно прикреплен вдоль выступающей лопатки на теле вращения резака драги.

Фиг. 2 - схематичный вид сбоку резака драги в соответствии с фиг. 1, на котором более крупно показаны спиралеобразные лопатки и заднее устройство всасывания для разрыхленных земляных массивов.

Фиг. 3 - схематичный вид в перспективе видимых под углом сзади деталей предпочтительного варианта осуществления зубчатой системы в соответствии с фиг. 1, на котором показана задняя часть держателя, в которую фронтальная зубчатая часть вставлена с возможностью вынимания вдоль обычного и взаимодействующего соединения в форме выреза, который в данном варианте осуществления формируется открытой сверху трапецеидальной канавкой, расположенной, по существу, в осевом направлении в верхней части упомянутого держателя.

Фиг. 4 - схематичный вид в перспективе деталей предпочтительного варианта осуществления держателя в соответствии с фиг. 3, показывающий заднюю выступающую часть трапецеидальной канавки, предназначенной для непоказанного устройства натяжения для обеспечения внутреннего предварительного натяжения зубчатой части, в осевом направлении сзади в трапецеидальной канавке держателя, и ряд контактных поверхностей и поверхностей зазоров, предназначенных для передачи и позиционирования нагрузок, возникающих между соединительными деталями зубчатой системы в выбранных местах.

Фиг. 5 - схематичный вид в перспективе деталей зубчатой части в соответствии с фиг. 4, видимый под углом спереди, показывающий фронтальные выступающие части крестообразной трапецеидальной канавки, предназначенные для боковых крылообразных частей вершины зубца, гребневой части и пяты, смотри фиг. 10.

Фиг. 6 - схематичный торцевой вид деталей держателя в соответствии с фиг. 4, видимый сзади. Фиг. 7 - схематичный торцевой вид деталей держателя в соответствии с фиг. 4, видимый спереди. Фиг. 8 - схематичный торцевой вид деталей держателя в соответствии с фиг. 4, видимый справа. Фиг. 9 - схематичный плоский вид деталей держателя в соответствии с фиг. 4, видимый сверху. Фиг. 10 - схематичный вид в перспективе, видимый под углом сзади, деталей предпочтительного варианта осуществления зубчатой части в соответствии с фиг. 3, который показывает более подробно деталь гребня расположенной вверх под углом зубчатой части, то есть гребень изнашиваемой детали, которая предназначена для применения к данной рабочей поверхности, устройство крюка, взаимодействующее с устройством крепления внешнего торца задней части зубчатой части, простирающееся и имеющее ножку в форме охватываемой детали, которая предназначена для вставления, по существу, в установочную трапецеидальную канавку держателя, правую боковую крылообразную часть зубчатой части двух крылообразных частей зубчатой части, пяту вращения, расположенную снизу, и ряд контактных поверхностей и поверхностей зазора.

Фиг. 11 - схематичный плоский вид деталей зубчатой части в соответствии с фиг. 10, видимый сверху. Фиг. 12 - схематичный боковой вид деталей зубчатой части в соответствии с фиг. 10, видимый справа. Фиг. 13 - схематичный торцевой вид деталей зубчатой части в соответствии с фиг. 10, видимый сзади. Фиг. 14 - схематичный торцевой вид деталей зубчатой части в соответствии с фиг. 10, видимый спереди. Фиг. 15 - схематичный вид в перспективе, видимый под углом снизу, в соответствии с фиг. 10.

Фиг. 16 - схематический вид снизу, видимый прямо снизу, деталей зубчатой части в соответствии с фиг. 10.

Фиг. 17 и 18 - представлено, по отношению к видам сбоку и с торца зубчатой части в соответствии с фиг. 10, поясняющее описание внутренних перпендикулярных компонентов сил (Р_р, Р_с, Р,). получающихся от рабочих сил.

Фиг. 19 - показано схематически положение ряда контактных поверхностей и поверхности(-ей) за

- 6 007547 зора по отношению к зубчатой части в соответствии с фиг. 10.

Фиг. 20-22 - показан предпочтительный вариант осуществления деталей устройства крепления согласно настоящему изобретению в трех перспективных схематических изображениях, видимых под углом сверху, под углом спереди и под углом снизу.

Фиг. 23 - показано схематическое поперечное сечение деталей устройства крепления в соответствии с фиг. 20, видимое с правой стороны, и с некоторыми деталями, изъятыми для лучшего изображения внутренних деталей.

Фиг. 24 - схематический вид в перспективе, видимый под углом сверху, деталей устройства крепления в соответствии с фиг. 20, прикрепленных к держателю в соответствии с фиг. 4.

Фиг. 25 - показан схематический вид в перспективе, видимый под углом сбоку, деталей тела вращения резака драги в соответствии с фиг. 2, на котором ряд зубцов прикреплен к двум лопаткам между центральной втулкой и задним кольцом для удерживания лопаток вместе; ряд деталей был изъят для лучшей видимости внутренних деталей тела вращения.

Фиг. 26 - показано поперечное сечение (Т1), видимое сзади и расположенное во фронтальной части соединения через детали держателя, выреза и ножки зубчатой части, содержащей боковые крылообразные детали и пяту в соответствии с фиг. 1.

Фиг. 27 - показано схематически поперечное сечение (Т2), видимое снизу и расположенное в задней части соединения через детали держателя, выреза и ножки зубчатой части ближе к заднему торцу и в соответствии с фиг. 3.

На фиг. 1 и 2 представлено схематически изображение зубчатой системы 1, предназначенной для инструмента 2 машины 3 для земляных работ по рыхлению и дроблению более или менее твердых массивов земляных и горных пород на рабочей поверхности (XV). показанной на фиг. 17, после чего эти массивы могут быть извлечены подходящим способом. Система 1 настоящего изобретения содержит держатель 4, расположенный на инструменте 2, и фронтальную зубчатую часть 5 в виде заменяемой изнашиваемой и/или сменной детали, предназначенной для земляных работ, у которой зубчатая часть 5 устанавливается с возможностью снятия по отношению к держателю 4 и на держатель 4. Зубчатая система 2(1) содержит, таким образом, две основные соединительные детали в форме «охватывающей детали» 4 и «охватываемой детали» 5, которые вместе образуют унифицированный и собранный «зубец». Предпочтительно, хотя и необязательно, держатель 4 образует охватывающую деталь настоящего изобретения.

Примеры машины 3 для земляных работ, инструмента 2, изнашиваемых и/или сменных деталей 5, подходящих для зубчатой системы 1 согласно настоящему изобретению, реализованы посредством вращающейся бурильной головки 2 резака 3 драги с заменяемыми изнашиваемыми зубцами 5. Согласно настоящему изобретению зубчатая система 1 может быть также использована в других типах инструментов 2 машин 3 для земляных работ, таких как ковш экскаватора.

На фиг. 1 и 2, в частности, показан резак 2 драги, причем указанные изнашиваемые зубцы 5 установлены на заданном расстоянии друг от друга вдоль более или менее спиралеобразно простирающихся лопаток 6 (см. фиг. 25). Лопатки 6 простираются от вращаемой центральной втулки 7 и проходят сзади, по отношению к направлению подачи инструмента 2, к соединительному заднему кольцу 8, образующему тело вращения 9. На заднем торце 10 тела вращения 9 расположено устройство всасывания 11 (см. фиг. 2), установленное для извлечения разрыхленных земляных массивов через промежуточную зону или через зону 12 (см. фиг. 25) между лопатками 6 спиралеобразной формы.

Зубчатая часть 5, смотри фиг. 3, 5, 10 и 19, содержит заднюю ножку 13 для установки в соответствующую полость 14 на держателе 4, который соответствующим образом прикрепляется к инструменту 2, например, посредством сварного соединения или винтового крепления. Полость 14 выполнена таким образом, что при взаимодействии с зубчатой частью 5 в нее входит удлиненная ножка 13 зубца, включая те поверхности (В) зубчатой части 5, которые обращены навстречу полости и которые после монтажа зубчатой части 5 на держатель 4 во время контакта с фронтальной частью (А) держателя 4 расположены в рамках воображаемой вертикальной плоскости (ΧΖ), размещенной непосредственно перед самыми передними частями держателя 4 (смотри фиг. 5), и таким образом получается обычное соединение для поглощения всех нагрузок Р_с, Р_р, Р₈, возникающих через заданную геометрию соединения, содержащую, по существу, форму указанной ножки 13 и полости 14, содержащую специально расположенные напротив внутренние и взаимодействующие контактные поверхности 15 и, по меньшей мере, первоначально, поверхности 16 зазора, расположенные вдоль поверхностей ножки 6 и полости 14. «По меньшей мере, первоначально» означает, что поверхности 16 зазора могут быть преобразованы в контактные поверхности после некоторого неизбежного износа.

Две взаимно противоположные и взаимодействующие контактные поверхности 15, расположенные по одной на каждой соединительной детали 4, 5 и расположенные под заданным углом к оси симметрии Υ указанного соединения, образуют заданную контактную зону. У фронтальной стороны (А) держателя 4, смотри фиг. 5, контактные поверхности 15 образуют, по существу, тупую выемку по отношению к указанной вертикальной плоскости (ΧΖ), где большинство контактных поверхностей 15 у передней части (С) соединения, то есть содержащие фронтальную сторону (А) держателя 4, и задние поверхности (В) зубчатой части 5, которые обращены на держатель 4, расположены почти перпендикулярно продольной

- 7 007547 оси симметрии Υ, то есть, по существу, в плоскости или параллельно плоскости (ΧΖ) вертикального сечения. Таким образом, дальнейшее вставление зубчатой части 5 в держатель 4 происходит до упора встык, поскольку контактные поверхности 15 у фронтальной стороны (А) держателя 4 вместе с противоположными контактными поверхностями 15 у зубчатой части 5, смотри фиг. 13, образуют стопорные поверхности в совместной стопорной зоне, которая образует переднюю часть (С) соединения между соединительными деталями, смотри фиг. 3, 5, 11 и 26.

Эта передняя часть (С), по существу, поглощает все или, по меньшей мере, большую часть всех нагрузок и моментов, которые возникают, и поскольку эта стопорная зона существенно больше, чем стопорные зоны, которые используются зубчатыми системами, известными из предшествующего уровня техники, достигается существенное уменьшение отношения величины нагрузки к поверхности, что существенно уменьшает износ, риск деформации, поломки и значительно продлевает срок службы. Контактные поверхности 15 вдоль задней части (Ό) соединения между соединительными деталями 4, 5, смотри фиг. 3, 4, 11 и 27, соответственно располагаются существенно под более острым углом 9, показанным на изображенном варианте осуществления меньше 10°, к оси симметрии Υ или параллельно ей, то есть, по существу, в направлении соединения соединительных деталей 4, 5 вдоль соединения, вот почему возможные здесь остаточные нагрузки, несмотря на долгое использование, все еще существенно ниже, чем нагрузки у фронтальной части (С) соединения, и они поглощаются силами трения благодаря эффекту расклинивания между этими контактными поверхностями, то есть фрикционными поверхностями 15', смотри фиг. 4, 5 и 27.

Полость 14, смотри фиг. 4-7, 9 и 24, выполнена, как показано на варианте осуществления на указанных фигурах, по отношению к внутренней части держателя 4 сзади, как некоторым образом сходящийся вырез 14. Указанная сходимость, которая предпочтительно идентична для противоположных поверхностей, после начального соединения соединительных деталей 4, 5 заставляет соединительные детали 4, 5 сжимать друг друга сильнее при проталкивании далее внутрь, хотя и без возникновения внутренних стопорных зон, поскольку осевые нагрузки, также после существенного износа, все еще поглощаются фронтальной частью (С) соединения там, где площадь контактной поверхности существенна. Воздействие поперечных сил и моментов на конструкцию будет описано ниже более подробно. Обе вышеуказанные проблемы со стуком и проблема с тем, что зубчатую часть 5 становится трудно освободить из держателя 4 обычной зубчатой системы, то есть зубчатой системы со слишком большим зазором или слишком узким зазором между зубчатой частью 5 и держателем 4, получают оптимальное решение с помощью настоящего изобретения. Понятно, что контактные поверхности 15 у задней части (Ό) соединения полностью параллельны друг другу и осевой оси симметрии Υ, посредством чего достигается преимущество в том, что риск истирания соединительных деталей 4, 5 друг о друга полностью устраняется.

На фиг. 6, 7 и 9 изображен предпочтительный вариант осуществления выреза 14, видимого с задней стороны 17 держателя 4, с фронтальной стороны (А) и с верхней стороны 18. Для понимания сравните с фиг. 11, 13 и 16, на которых показана зубчатая часть 5, видимая сверху, видимая сзади и видимая по направлению снизу вверх. Вырез 14 (в особенности смотри фиг. 9) может быть разделен на заднюю часть 19, среднюю часть 20 и фронтальную часть 21. Внутри задней части 19 выреза 14 (смотри фиг. 6 и 9) продольные боковые стенки 22 и днище 23 расположены, по существу, перпендикулярно, поэтому открытая спереди и сзади полость 14 имеет коробчатую форму, то есть поперечное сечение внутри этой части 19, по существу, имеет И-образную форму.

В средней части 20 нижней части выреза 14 поперечное сечение (Т2) сконструировано, по существу, в виде закругленного треугольника, в котором сторона 23' напротив тупого угла треугольника обращена вниз. Продольные, по существу, вертикальные стенки 22, которые соответствуют сторонам зубчатой части 5, названным Н1 и Н2, смотри фиг. 19, предпочтительно параллельны или некоторым образом сходятся, в то время как днище 23, по существу, перпендикулярно, то есть расположено горизонтально по отношению к ним. Эти продольные, по существу, вертикальные боковые стенки 22 предпочтительно должны быть поверхностями зазора, особенно смотри фиг. 27, в то время как верхние продолжения боковых стенок 22 по направлению к верхней внешней шейки 24 указанного выреза 14 образованы наклоненными внутрь продольными сторонами 25, предназначенными для формирования контактных поверхностей 15 вместе с ножкой 13 зубца (смотри Ό1 и Ό2). Продольные боковые стенки 26 шейки 24 выреза внутри средней части 20 и фронтальной части 21 верхней части выреза 14, смотри фиг. 7 и 9, простираются симметрично вперед к фронтальной стенке (А) держателя 4 от начальной параллельной части 27.

Таким образом, в средней части 20 трапецеидальной канавки 14 меньшая величина зазора 16, по меньшей мере, первоначально, расположена, с одной стороны, между вертикальными сторонами Н1, Н2 ножки 13 и соответствующими вертикальными сторонами 22 трапецеидальной канавки 14 у днища канавки 23, то есть вдоль нижних углов поперечного сечения (Т2), и, с другой стороны, между вертикальными сторонами 39 вершины 38 гребня и трапецеидальной канавки 14 согласно вертикальным сторонам 26 у ее шейки 24 и также между нижними сторонами Е1, Е2 ножки 13 и трапецеидальной канавки 14 согласно днищу 23; но нагрузки, разрешаемые в месте зазора 16, также существенно ниже.

В предпочтительном варианте осуществления полость 14, таким образом, открыта сзади у ее задней стороны 19, смотри фиг. 4, и также открыта сверху выреза 24 вдоль его полной длины, то есть открытый

- 8 007547 вырез 24 проходит вдоль полной верхней стороны 18 держателя 4, смотри фиг. 9. Таким образом, вышеуказанные проблемы, связанные с ремонтом и чисткой существующих зубчатых систем 1 ножкового типа, с помощью настоящего изобретения исключаются. Для других, непоказанных вариантов осуществления, допускается, чтобы вырез 14 не имел открытого выреза 24 вдоль полной верхней стороны 18, а, наоборот, короткая часть выреза 14 была герметизирована на задней части 19 верхней стороны 18 держателя 4 (не показано).

В показанном варианте осуществления внутри фронтальной части 21 выреза 14 поперечное сечение (Т1) имеет многоплечевую, предпочтительно крестообразную форму, смотри фиг. 7 и 26, содержащую, по меньшей мере, четыре канавки в форме расширений 24, 28, 29 и 30 вырезов, верхняя из которых образована имеющимся отверстием 14 шейки выреза, и другие канавки 28, 29, 30, каждая, содержат увеличение поперечного сечения, которое расширяется от средней части 20 выреза 14 относительно оси Υ, смотри фиг. 5 и 7. По существу, в показанном варианте осуществления фронтально действующие силы поднятия поглощаются стопорными поверхностями, образованными этими расширениями 28, 29, 30 износа вдоль зоны взаимодействия (А, В) между соединительными частями 4, 5, по существу, горизонтально по направлению к каждой стороне 28, 29 и вертикально вниз к стороне 30.

Однако определенная, хотя и существенно меньшая часть нагрузок может быть передана благодаря указанной сходимости вдоль сторон 23, 25 вдоль соединения зубчатой системы между задней частью 19 и средней частью 20 выреза 14 и контактных поверхностей 15 ножки 13 зубца, причем передача осевой нагрузки в этом случае также увеличивается со временем использования. Поскольку продольные стороны 22, 23, 25, 26 соединения имеют большую степень сопротивления силам трения, износ, тем не менее, становится незначительным.

Поперечные силы Р_р и сдвигающая сила Р_с, а также изгибающие моменты, до которых все силы Р_р, Р₈, Р_с повышаются, также поглощаются контактными поверхностями 15 вдоль соединения держателя 4, но также они по большей части поглощаются у фронтальной части (С) соединения через контактные поверхности 15 вдоль указанных расширений 28, 29, 30 поверхностей износа, чьи относительно существенные контактные поверхности гарантируют низкую поверхностную нагрузку и, таким образом, минимальный износ.

Конструкция выреза 14 должна быть более понятна из описания ножки 13 зубчатой части 5 и тех поверхностей (В) зубчатой части 5, которые обращены к держателю 4.

В предпочтительном варианте выполнения зубчатой части 5, показанном на фигурах, ножка 13 зубца и задние поверхности (В) зубчатой части 5 обращены лицом к держателю 4, смотри фиг. 10, 13 и 26, к многоплечевым, пересекающимся секциям предпочтительно крестообразной формы (Т1), состоящим из, по меньшей мере, четырех выступающих частей 31, 32, 33, 34, каждая из которых взаимодействует с соответствующей канавкой 24, 28, 29, 30. Пересекающиеся секции, хотя это не показано на варианте исполнения, могут иметь больше выступающих плеч, т.е. иметь форму пятиконечной или шестиконечной звезды, и т.д.

В противоположность этому, количество выступающих плеч 31, 32, 33, 34 меньше чем четыре нежелательно, так как каждая из трех поперечных нагрузок должна поглощаться соответствующей стопорной поверхностью, которые расположены поперечно к каждому направлению поперечной нагрузки работы, так как нагрузки должны быть распределены на большой общей площади контакта, то эта площадь возрастает с количеством выступающих плеч 31, 32, 33, 34, и, потом, выступающее плечо 31 вдобавок расположено вне выреза шейки 24 и должно иметь зазор и, таким образом, не вносит первоначально вклад в поглощение нагрузки. В случае вращательного инструмента, в котором направление вращения может быть выбрано по часовой стрелке или против часовой стрелки, важность наличия стопорной поверхности для каждого направления работы очевидно возрастает.

Продольные внутренние поверхности 22, 23, 26 вдоль задней части 19 и средней части 20 выреза 14 также не должны быть нагружены или не должны поглощать малые нагрузки и изгибающие моменты, то есть большая часть должна служить в качестве поверхностей зазора 16, смотри фиг. 19 и 27. Все или, по меньшей мере, все нагрузки и изгибающие моменты вместо этого должны поглощаться передающимся взаимодействием нагрузки между расширениями поверхности износа к сторонам 28, 29 и вниз к стороне 30 вместе с соответствующими выступающими плечами 32, 33, 34.

В показанных вариантах изобретения выступающие плечи 31, 32, 33, 34 состоят из задней части 31 зубчатой части 5, наклоненной к переднему уклону, по существу, наклонно и симметрично вперед, двух расположенных сбоку крылообразных частей 32, 33, которые, по существу, горизонтальны и симметричны каждой стороне кромки 31 зубца и расположенной, по существу, вертикально вниз пяты 34. Выступающее плечо 31 также обозначается как вершина 31 зубца, когда это выступающее плечо, в основном, образует часть, расположенную вне держателя 4, смотри фиг. 3, 17 и 18, в то время как другие выступающие плечи 32, 33, 34 в большей степени, если не полностью, расположены в канавках 28, 29, 30 держателя 4. Вершина 31 зубца в указанном варианте осуществления частично имеет фронтальную сторону 35 с оптимальным углом α к силе поднятия Р₈, равным 22°, и оптимальным углом β, равным 112°, к сдвигающей силе Р_с, и частично оптимальным углом γ, равным 90°, между поперечной силой Р_р и вертикаль

- 9 007547 ной плоскостью вдоль продольной оси симметрии Υ. Если угловые соотношения воздействующих сил Ер, Е_с, Е, показаны вместо этого в отношении к базовой плоскости, расположенной вдоль оси симметрии Υ, угол δ между базовой плоскостью и силой поднятия Е, оптимально равен 100°, угол ε между базовой плоскостью и сдвигающей силой Е_с оптимально равен 10°, в то время как поперечная сила Е_р, как и ранее, действует параллельно к указанной базовой плоскости, то есть с оптимальным углом γ, равным 90°. В обычных зубчатых системах угол α силы поднятия и угол β сдвигающей силы существенно больше, так что принцип рычага не используется настолько полно, как в настоящей конструкции зубчатой системы 1. Отношение плеч рычага между крутящим моментом выступающих плеч по обе стороны от точки опоры рычага, которую образует пята 34, например свободная простирающаяся длина (Ь) кромки 31 зубца и длина (г) ножки 13, которая размещена в держателе 4, здесь, по существу, значительно меньше чем единица, то есть (Ь)/(г)<1, как видно по сравнению с обычной зубчатой системой, где соотношение ближе к двум, то есть (Ь)/(г)=~2.

Будет понятно, что указанные выше углы и соотношение плеч рычага не ограничиваются точно (исключительно) этими указанными значениями, а, наоборот, они могут изменяться в разумных пределах.

Ниже со ссылкой на фиг. 17, 18 и 19 будет представлено дополнительное пояснение того, как будут поглощаться существующие силы Е,, Е_с, Е_р и крутящие моменты, возникающие от действия сил Е,, Е_с, Е_р вокруг пяты 34. Точечные силы Е,, Е_с, Е_р поглощаются как поверхностные нагрузки через определенные выбранные контактные зоны, включающие в себя контактные поверхности 15 вдоль выреза 14, включая расширения 28, 29 выреза, и до противоположных контактных поверхностей 15 вдоль соответствующих деталей 32, 33, 34 зубчатой части. Крутящие моменты возникают во взаимно действующих силах, противоположно направленных по каждую сторону от точки опоры рычага, такие реактивные силы должны быть поглощены через, по меньшей мере, две контактные зоны, расположенные по обе стороны от данной точки опоры рычага. Для упрощения каждая контактная зона просуммирована по контактным поверхностям 15 зубчатой части 4 (5) зубца в соответствии с фиг. 19, однако, смотрите также другие фигуры, особенно фиг. 26 и 27.

Сила поднятия Е, поглощается, по существу, через контактные зоны, образованные вдоль нижних, по существу, горизонтальных боковых контактных поверхностей Е1 и Е2 на двух расположенных сбоку крылообразных частях 32, 33, смотри фиг. 5 и 15, и верхних, угловых, продольных контактных поверхностей Ό1 и Ό2 на верхней части ножки 13 зубца, смотри фиг. 6 и 10.

Сдвигающая сила Е_с поглощается, по существу, через контактную зону, образованную вдоль верхних, угловых поверхностей В1 и В2 на двух расположенных сбоку крылообразных частях 32, 33 зубчатой части 5, смотри фиг. 5 и 11, и, по существу, горизонтальных, нижних контактных поверхностей Е1 и Е2 в нижней части ножки 13 зубца, смотри фиг. 4 и 15.

Поперечные силы Е_р и крутящие моменты, вызванные ими, которые, конечно, образованы либо давлением, либо напряжениями растяжения, зависящими от переменного направления воздействия отдельной силы Ер, поглощаются для силы, действующей справа на фиг. 19, по существу, через контактную зону, образованную вдоль, по существу, вертикальной, продольной поверхности 02 на пяте 34 крутящего момента, смотри фиг. 7 и 13, верхней, угловой, продольной контактной поверхности Ό1 на верхней стороне ножки 13 зубца, смотри фиг. 6 и 10, нижней, по существу, горизонтальной, боковой контактной поверхности Е2 на одной боковой крылообразной части 33, зубчатой части 5, смотри фиг. 5 и 15, верхней, угловой поверхности В1 на другой боковой крылообразной части 32, зубчатой части 5, смотри фиг. 5 и 11, и верхней, по существу, горизонтальной, боковой контактной поверхности С1 на боковой крылообразной части 32, зубчатой части 5, смотри фиг. 7 и 10.

Для силы Е_р, действующей слева, контактные поверхности 01, Ό2, Е1, В2 и С2 используются соответствующим способом.

Поверхности держателя 4 и зубчатой части 5, обозначенные как Н1, Н2, 11, 12, Л, 12 в соответствии с фиг. 19, обычно свободны от воздействия нагрузок, и, как следует из этого, таким образом, поверхности зазора находятся в нормальных условиях эксплуатации для зубчатой системы 1. В случае продолжительных воздействий крутящих моментов и деформации/износа поверхности зазора Н1, Н2, 11, 12, Л, 12 постепенно преобразуются в контактные поверхности, нагрузки на поверхность будут распределяться на дополнительные области, тем самым уменьшая развитие износа. С помощью зубчатой системы 1, включающей также дополнительное выступающее плечо, то есть пяту 34, по сравнению с системами, известными из предшествующего уровня техники, значительное преимущество достигается там, где поперечная сила Е_р поглощается на фронтальной части (С) соединения, что является уникальным. Благодаря преимуществу геометрии соединения в соответствии с настоящим изобретением изнашиваемая часть 5 каждого зубца 1 удерживается на месте наиболее эффективным, безопасным и функционально надежным способом, действующие силы Е,, Ес, Ер и их результирующие крутящие моменты поглощаются через существенно большие контактные поверхности 15, предназначенные для этого, так же как, будучи предназначенными для вполне определенных нагрузок и крутящих моментов, контактные поверхности для сил Е,, Ес, Ер и крутящего момента, зависящего от Ер, установлены, главным образом, на фронтальной части (С) соединения, благодаря этому происходит минимальный износ, что существенно продлевает срок

- 10 007547 службы зубчатой системы 1.

После периода использования действующие поверхностные силы вдоль заднего соединения 13, 20 зубчатой системы 1, возможно, вызовут износ и некоторую степень пластической деформации активных частей 4, 5, что потребует ранее предусмотренного дорогого и часто сложного обслуживания. Благодаря существованию поверхностей 16 зазора эти проблемы полностью устраняются или существенно уменьшаются путем осуществления предпочтительного варианта настоящей зубчатой системы 1, включающей в себя возможность присоединения легко удаляемой вставки (не показана) из подходящего твердого металла на задние контактные поверхности 13, 20 соединения, то есть внутрь выреза/трапецеидальной канавки 14, при этом вставка поглощает действующие поверхностные силы. Удобное, несложное обслуживание достигается тем, что вставка может быть очень просто заменена, если она износилась или пластически деформировалась до определенной степени.

В новой, усовершенствованной зубчатой системе 1 дополнительные преимущества достигаются благодаря тому, что открытый сверху, расширенный вырез 24 делает возможным установить вторичное армирование материала в форме одного или нескольких силовых устройств 36, повышающих жесткость, вдоль гребневой части 37 зубчатой части 5, которые простираются за пределы выреза 24 и держателя 4, то есть над диагональным пиком 38 гребневой части 37 и вдоль ее сторон 39, через которые возможно повышенное усиление зубчатой части 5, что само по себе является уникальным для зубчатых систем «ножкового типа» 1. Гребневая часть 37, выступающая над шейкой выреза 24, способствует снятию зубчатой части 5 легким постукиванием по ней.

Для осуществления динамичного и достаточно надежного крепления сменной зубчатой части 5 к держателю 4 соединительные детали 4, 5 содержат, отдельно от геометрии соединения упомянутой сборки, стопорную систему 40, общую для деталей 4, 5, для достижения эластичного, надежного и регулируемого крепления с предварительным натяжением, причем стопорная система 40 сохраняет способность поддерживать надежное образующее единое крепление соединительных деталей 4, 5 на протяжении всего жизненного срока службы зубчатой системы 1 без стука благодаря возможности предварительного натяжения, даже когда износ стопорной системы 40 и/или соединительных частей возрастает.

Стопорная система 40 включает, смотри фиг. 20-24, устройство 41 крепления, расположенное у задней стенки 17 держателя 4, состоящее из установочного устройства 42, предназначенного для точного монтажа в открытую сзади полость 14, выступающей части 19 между двумя пластинами 43, 44, которые соответствующим образом выступают как продолжение, по существу, в осевом направлении, продольных боковых стенок 22 выреза 14 в направлении к двум, по существу, вертикальным стопорным поверхностям 45, 46, расположенным перпендикулярно держателю 4, по обе стороны разреза 14. В варианте осуществления, показанном на фиг. 20-24, установочное устройство 42 содержит три Ь-образные установочные детали 47, 48, 49, присоединенные к центральной фронтальной кольцевой опорной пластине 50, в которой выполнено центральное отверстие 51. Две установочные детали 47, 48 расположены так, чтобы опираться на продольные стенки 22 пластин 43, 44 и на каждую из вертикальных стопорных поверхностей 45, 46, соответственно, а третья установочная деталь 49 опирается на днище 23 выреза и на перпендикулярную, заднюю торцевую поверхность 52 ножки 13 зубца, смотри фиг. 12. Далее, устройство 41 крепления содержит болт 53, смотри фиг. 23, который расположен по центру всего установочного устройства 42 и отверстия 51 в опорной пластине. Болт 53 имеет лапку или крюк 54, расположенный на переднем торце, и резьбу 55 на заднем торце, предназначенную для натяжения сзади и стопорения устройства 56.

Предпочтительный вариант осуществления натяжного и стопорного устройства 56 содержит заднюю, с внутренним днищем 57, герметичную муфту 58 и стопорную гайку 59, которая закручивается на резьбовой болт 53 внутри муфты 58 до герметичного днища 57. Также имеется закрученное на болт 53 эластичное тело 60, расположенное между герметичным днищем 57 муфты 58 и опорной пластиной 50, через которое определенное усилие натяжения от держателя 4 к зубчатой части 5 может быть передано регулируемым способом через устройство 41 натяжения в виде динамичного, и в то же время гибкого, рабочего, соединяющего осевого усилия всякий раз, когда устанавливается новая зубчатая часть 5, даже когда держатель 4 изношен.

Размещение устройства 41 натяжения около заднего торца 17, 19 держателя 4 в настоящей зубчатой системе 1 защищает действующий стопорный механизм от разрушающего воздействия сдвинутых земляных пород, разрыхленных инструментом 2, одновременно с этим стопорное устройство 56 стопорной системы 40 может быть собрано и разобрано простым и эффективным способом с использованием стандартных приспособлений, подходящим пневматическим или электрическим гайковертом, без угрозы разрушения.

Лапка или крюк 54 устройства 41 натяжения расположена с возможностью зацепления за выемку или устройство 61 крюка, взаимодействующее с устройством 41 натяжения и подходящим образом расположенное на заднем торце 52 зубчатой части 5.

Даже если пространство, существующее между зубчатой частью 5 и держателем 4, и/или пространство для смежного зубца сжато, для стопорной системы согласно изобретению предоставляется доступ к стопорному устройству 56 для обслуживания и легкой замены изношенной зубчатой части 5.

- 11 007547

В показанном варианте осуществления зубчатой системы 1 могут быть использованы различные типы стопорных систем и/или модификации стопорных систем, без существенной переделки зубчатой части 5 и/или соединительных деталей 4, 5 данной стопорной системы и/или их модификаций. Стопорную систему 40 также не затрагивает проблема несоответствий отверстия держателя стопорного устройства и отверстия стопорного устройства выступающей изношенной зубчатой части, которая, как известно из предыдущего уровня техники, затрагивает обычные зубчатые системы. В настоящей стопорной системе стопорное устройство 56 устанавливается, подгоняется и разбирается в осевом направлении у заднего торца 17 зубчатой системы 1, и это производится без возможных деформаций геометрии соединения устройства в процессе выполнения необходимых работ.

Устройство 41 натяжения, таким образом, выполнено с возможностью осуществления регулируемого упругого предварительного натяжения, которое плотно закрепляет держатель 4 относительно зубчатой части 5, по существу, внутри вдоль выреза и вдоль оси полости 14 симметрично оси Υ, то есть, по существу, назад по отношению к направлению работы инструмента 2, и в котором многоплечевая форма и предварительное натяжение гарантируют то, что зубчатая часть 5 всегда будет находиться в заданном положении по отношению к держателю 4 и, таким образом, также по отношению к данному инструменту 2 и рабочей поверхности (XV) в течение всего срока службы зубчатой системы.

Настоящее изобретение не ограничивается вариантами осуществления, представленными здесь, но может также варьироваться различными путями в рамках формулы изобретения.

Понятно, что количество плеч, размер, материал и форма элементов зубчатой системы и деталей адаптированы в соответствии с преобладающими условиями возможности дальнейшей разработки.

Claims (24)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Зубчатая система (1), предназначенная для инструмента (2) для машины (3) для земляных работ, причем зубчатая система (1) является системой такого типа, которая содержит держатель (4), прикрепленный к инструменту (2), и фронтальную зубчатую часть (5), расположенную с возможностью отсоединения по отношению к держателю (4) и на держателе (4), и имеет форму заменяемой изнашиваемой и/или сменной детали, предназначенной для реального перемещения земли (V), зубчатая часть (5) которой содержит заднюю ножку (13), а держатель (4) содержит полость (14), выполненную с возможностью размещения в ней ножки (13) во время взаимодействия с зубчатой частью (5) и, таким образом, получения обычного соединения (А, В, С, И) для поглощения возникающих сил (Е,, Е_с, Е_р) через заданную соединительную геометрию, содержащую специальные, противоположные, взаимодействующие контактные поверхности (15) и, по меньшей мере, первоначально, поверхности (16) зазора, которые расположены вдоль зубчатой части (5) и держателя (4), в которой ножка (13) зубца и полость (14) вдоль, по меньшей мере, фронтальной части (С) соединения (А, В, С, И), имеют многоплечевое, предпочтительно крестообразное поперечное сечение (Т1), содержащее выступающие плечи (31, 32, 33, 34) и канавки (24, 28, 29, 30), каждая взаимодействующая с выступающими плечами (31, 32, 33, 34), причем устройство (41) натяжения расположено у задней части (19) полости (14) для получения затягивания и регулируемого предварительного натяжения зубчатой части (5) по отношению к держателю (4), по существу, в осевом направлении вдоль продольной оси симметрии Υ полости (14).
2. 2. Зубчатая система (1) по п.1, в которой выступающие плечи (31, 32, 33, 34) содержат, по меньшей мере, одно, по существу, вертикально расположенное плечо (31) или пяту (34) и две, по существу, расположенные вбок крыльевые части (32, 33).
3. 3. Зубчатая система (1) по п.1, в которой выступающие плечи (31, 32, 33, 34) содержат, по существу, вертикально расположенное верхнее плечо (31), по существу, вертикально расположенную нижнюю пяту (34) и две, по существу, расположенные вбок крыльевые части (32, 33).
4. 4. Зубчатая система по пп.1, 2 или 3, в которой зубчатая ножка (13) имеет с задней стороны сходящееся поперечное сечение (Т2).
5. 5. Зубчатая система по п.4, в которой полость (14) выполнена в виде выреза (14), сходящегося внутрь держателя (4).
6. 6. Зубчатая система (1) по любому из предшествующих пунктов, в которой полость (14) состоит из задней части (19) и верхней части (24) вдоль верхней стороны открытого выреза (14) держателя (4).
7. 7. Зубчатая система (1) по любому из предшествующих пунктов, в которой задняя часть (19) полости (14) состоит из продольных боковых стенок (22) и днища (23), которые, по существу, расположены перпендикулярно друг другу с полостью, открытой сверху и сзади так, что поперечное сечение этой части (19), по существу, имеет И-образную форму.
8. 8. Зубчатая система (1) по любому из предшествующих пунктов, в которой поперечное сечение (Т2) внутри средней части (20) полости (14) состоит из усеченной, нижней треугольной части, по существу, с закругленными углами (22), при этом нижняя сторона, расположенная напротив тупого угла, образует днище (23) полости (14), а нижние углы (22) поперечного сечения (Т2) предпочтительно включают в себя продольные поверхности (16) зазора, в то время как направленные вверх продолжения поперечного сечения (Т2) первоначально образованы направленными под углом вовнутрь продольными сторонами

   - 12 007547 (25), предназначенными для образования взаимодействующих контактных зон (15) вместе с боковыми поверхностями (Ό1, Ό2) зубчатой ножки (13) и после этого формирующими с помощью продольных, по существу вертикальных боковых стенок (26) на заданном расстоянии друг от друга открытую вверх верхнюю шейку (24) выреза.
9. 9. Зубчатая система (1) по любому из предшествующих пунктов, в которой каждая из канавок (24, 28, 29, 30) внутри фронтальной части (21) полости (14) состоит из направленного наружу расширения поперечного сечения (Т1) выреза изнутри полости (14) вперед относительно оси симметрии Υ.
10. 10. Зубчатая система (1) по любому из предшествующих пунктов, в которой средняя часть (20) полости (14) имеет зазор (16), расположенный частично между нижними сторонами (Н1, Н2) зубчатой ножки (13) и продольными сторонами (22) полости (14) на днище (23) полости и частично между сторонами (39) гребневой части (37) зубчатой части (5) и продольными верхними стенками (26) полости (24) и между днищами (Е1, Е2) зубчатой ножки (13) и днищем (23) полости (14).
11. 11. Зубчатая система (1) по любому из предшествующих пунктов в сочетании с п.6, в которой зубчатая часть (5) состоит из гребневой части (37), простирающейся через открытый вырез (24).
12. 12. Зубчатая система (1) по п.11, в которой вторичное армирование материала расположено у гребневой части (37) зубчатой части (5).
13. 13. Зубчатая система (1) по п.1, в которой вдоль задней части (Ό) соединения (А, В, С, Ό) между соединительными деталями (4, 5) находятся контактные поверхности (15), расположенные под острым углом δ, меньшим 10°, к продольной оси симметрии Υ или параллельно ей.
14. 14. Зубчатая система (1) по любому из предшествующих пунктов, в которой зубчатая часть (5) или держатель (4) состоят из выступающей пяты (34) вращения и противоположная соединительная деталь (4 или 5) состоит из соответствующей выемки (30), взаимодействующей с пятой (34) для поглощения действующих сбоку поперечных сил (Е_р), воздействующих перпендикулярно оси симметрии Υ.
15. 15. Зубчатая система (1) по любому из предшествующих пунктов, в которой выступающие плечи (31, 32, 33, 34) образованы одним зубчатым плечом (31), расположенным, по существу, наклонно вперед и симметрично сверху, и двумя, по существу, горизонтальными боковыми крылообразными плечами (32, 33) симметрично по обе стороны от зубчатого плеча (31), и, по существу, выполненной вертикально вниз пятой (34).
16. 16. Зубчатая система (1) по любому из предшествующих пунктов, в которой после сборки держателя (4) и зубчатой части (5) зона воздействия (А, В) в начале соединения (С) между ними образует общую стопорную зону, чьи стопорные поверхности (15) состоят из фронтальной стороны (А) держателя (4) и противоположной обратной стороны (В) зубчатой части (5), причем большая часть поверхностей (В) зубчатой части (5), которая находится в контакте с фронтальной стороной (А) держателя (4), расположена на той же стороне, что и держатель (4) воображаемой вертикальной плоскости (ΧΖ), расположенной прямо впереди самых передних деталей держателя (4).
17. 17. Зубчатая система (1) по любому из предшествующих пунктов, в которой, по существу, большая часть нагрузок (Е,, Е_с, Е_р) и крутящих моментов, образованных ими, поглощается через контактные поверхности (15), в основном, на передней части соединения (С).
18. 18. Зубчатая система (1) по любому из пп.2-17, в которой контактные зоны для поглощения силы поднятия (Е,), так же как и крутящих моментов, образованных ими, расположены вдоль нижних контактных поверхностей (Е1 и Е2) на боковых крылообразных частях (32, 33) зубчатой части (5) и верхних контактных поверхностей (Ό1 и Ό2) на верхней стороне зубчатой ножки (13).
19. 19. Зубчатая система (1) по любому из пп.2-18, в которой контактные зоны для поглощения сдвигающей силы (Ес), так же как и крутящих моментов, образованных ими, расположены вдоль верхних контактных поверхностей (В1 и В2) на боковых крылообразных частях (32, 33) зубчатой части (5) и нижних контактных поверхностях (Е1 и Е2) на нижней стороне зубчатой ножки (13).
20. 20. Зубчатая система (1) по любому из пп.2-19, в которой контактные зоны для поглощения поперечной силы (Ер), а также того, что дают крутящие моменты, в зависимости от направления действия данной силы (Е_р), расположены вдоль, по меньшей мере, по существу, вертикальной продольной контактной поверхности (02) у пяты (34) вращения, по меньшей мере, одной верхней, наклоненной продольной контактной поверхности (Ό1) у верхней стороны ножки (13) зубца, по меньшей мере, одной нижней, по существу, горизонтальной боковой контактной поверхности (Е2) у одной из боковых крыльевых частей (33) зубчатой части (5), по меньшей мере, одной верхней наклоненной контактной поверхности (В1) у другой боковой крыльевой части (32) зубчатой части (5) и, по меньшей мере, одной верхней, по существу, горизонтальной боковой контактной поверхности (С1) у другой боковой крыльевой части (32) зубчатой части; или для силы (Е_р), из противоположного направления, по существу, через соответствующие контактные поверхности (Ό1, Ό2, Е1, В2 и С2).
21. 21. Зубчатая система (1) по любому из пп.2-20, в которой отношение плеч поперечных (Е_р), сдвигающих (Ес) и нормальных сил (Е,) по отношению к осевой оси симметрии Υ и точки опоры, предпочтительно пяты (34), вокруг которой возникает кручение в соединении между соединительными деталями (4, 5), причем выступающая длина зубчатой части (5) вдоль осевой оси симметрии Υ от упомянутой точки опоры определяет первое плечо рычага (Ь), а длина вдоль осевой оси симметрии Υ ножки (13) зубца

    - 13 007547 вставляется в держатель (4) от упомянутой точки опоры и определяет второе плечо (г) рычага меньше чем единица, то есть (Ь)/(г)<1.
22. 22. Зубчатая система (1) по любому из предшествующих пунктов, в которой присоединяемое с возможностью снятия устройство (41) крепления у задней стенки (17) держателя (4) состоит из установочного устройства (42), выполненного с возможностью размещения в открытой задней части (19) полости (14) на поверхности торца (52) зубчатой ножки (13) резьбового (55) болта (53), который расположен в установочном устройстве (42) с передней лапкой или крюком для взаимодействия с выемкой или устройством (61) крюка, расположенным на зубчатой части (5), и заднего натяжного и стопорного устройства (56), состоящего из эластичного тела (60) и стопорного механизма (59) для достижения зубчатой частью (5) динамической фиксации и надежного позиционирования в заданном положении на держателе (4) посредством многоплечевой формы и регулируемого усилия предварительного натяжения.
23. 23. Зубчатая система (1) по любому из предшествующих пунктов, в которой зубчатая система (1) содержит удаляемую вставку из соответствующего прочного металла у задней части (Ό) соединения (А, В, С, Ό) внутри полости (14), причем вставка поглощает поверхностные силы между взаимодействующими контактирующими деталями (4, 5).
24. 24. Зубчатая система (1) по любому из предшествующих пунктов, в которой машина (3) для земляных работ, инструмент (2), изнашиваемые и/или заменяемые детали (5) для разрушения и удаления земляных масс из рабочей поверхности (^) специально представлены бурильной головкой (2) драги (3) со сменными изнашиваемыми зубцами (5).