Устройство для крепления резца

(71)(72)(73) Заявитель, изобретатель и патентовладелец: БОНДАРЕВ КОНСТАНТИН ДМИТРИЕВИЧ (RU) Изобретение относится к горной промышленности, а именно к креплению режущего инструмента на исполнительных органах горных машин, используемых для разработки солей и углей. В устройстве для крепления резца, содержащем резцедержатель с клиновидным пазом, в котором расположены клин и резец, в котором клин выполнен с зубчатыми выступами, размещенными в зубчатых впадинах, выполненных на контактирующей с клином поверхности резца, и, кроме того, клин поджат с помощью пружины в сторону суженной части клиновидного паза, особенностью является то, что клин расположен между передней частью державки резца и передней плоскостью клиновидного паза держателя, а зубчатые впадины на поверхности резца расположены на его хвостовой части на участке длиной не более одной трети длины резца от торца хвостовой части резца. Преимуществом предполагаемого изобретения является высокая усталостная прочность тангенциального резца при одновременном обеспечении надежного и безлюфтового крепления резца, что существенно удлиняет срок службы резцов и резцедержателей и, следовательно,увеличивает межремонтный срок исполнительного органа машин. Предполагаемое изобретение практически исключает потери резцов в процессе работы машины и обеспечивает легкость их замены. Крепление было испытано на двух комбайнах в течение месяца. 015087 Изобретение относится к горной промышленности, а именно к креплению режущего инструмента на исполнительных органах горных машин, используемых для разработки солей и углей. Широко известно крепление осесимметричных, вращающихся вокруг своей оси резцов стопорными кольцами в кольцевой канавке на хвостовике резца. В конструкции такого крепления предусматривается гарантированный зазор между поверхностями хвостовика резца и гнезда резцедержателя, необходимый для свободного вращения резца. Такой зазор является причиной разбивания гнезда резцедержателя, что существенно сокращает межремонтный срок службы исполнительного органа горной машины. Известно клиновое крепление резца в резцедержателе (авторское свидетельство СССР 589390,опубликовано в 1975 г.). Это клиновое крепление без люфта, что существенно уменьшает разбивание гнезда резцедержателя, а выступ на клине с соответствующей ему впадине на резце и пружина, затягивающая клин вместе с резцом в узкую часть клиновидного паза, исключают потерю резца в процессе работы машины. Наиболее близким к предполагаемому изобретению является устройство для крепления резца в породоразрушающем инструменте (авторское свидетельство СССР 1640405 А 1, опубликовано в 1988 г.),включающее резец, клиновой фиксатор, расположенный с задней стороны резца, и резцедержатель с клиновым пазом. Резец и клин имеют зубчатые выступы и впадины по всей длине контактирующих друг с другом поверхностей. Клин поджат в сторону зауженной части клиновидного паза посредством пружины. В данном техническом решении резец с клином расположены радиально, и резец упирается своей задней гранью в клин, не испытывая изгибающих нагрузок. В преобладающем большинстве горных машин резцы устанавливают под наклоном 35-45 в направлении резания - тангенциально. Такое расположение по направлению ближе к преобладающему направлению равнодействующей усилий резаний и подачи, благодаря чему резец меньше подвергается изгибающим нагрузкам. Расположение клина сзади резца, как это имеет место в ближайшем аналоге, не может быть использовано в креплении тангенциального резца, так как в этом случае резцедержатель с клином будут упираться в забой. Но при работе горных машин по некрепким средам - по солям и углям применение тангенциальных резцов дает существенное преимущество - проще придать резцу положительный (острый - меньше 90) угол резания, что необходимо для снижения энергозатрат разрушения, а также обеспечить выход разрушительной породы при больших (50-75 мм) стружках. Зубчатые впадины, выполненные по всей длине державки резца и в особенности расположенные вблизи передней (лицевой) поверхности резцедержателя, в районе максимального изгибающего момента,и будучи концентраторами напряжений, являются фактором, снижающим усталостную прочность державки резца. Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение усталостной прочности тангенциального резца при одновременном обеспечении надежного и безлюфтового крепления резца на исполнительном органе горной машины с регулируемой величиной еговылета. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для крепления резца, содержащем резцедержатель с клиновидным пазом, в котором расположены клин и резец, клин выполнен с зубчатыми выступами, размещенными в зубчатых впадинах, выполненных на контактирующей с клином поверхности резца,и, кроме того, клин поджат с помощью пружины в сторону суженной части клиновидного паза, особенностью является то, что клин расположен между передней частью державки резца и передней плоскостью клиновидного паза держателя, а зубчатые впадины на поверхности резца расположены на его хвостовой части на участке длиной не более одной трети длины резца от торца хвостовой части резца. Кроме того, зубчатые выступы клина выполнены выступающими по отношению к его остальной поверхности, контактирующей с резцом, а вершины зубьев резца между зубчатыми впадинами расположены в одной плоскости с остальной его поверхностью, контактирующей с клином. Кроме того, для повышения усталостной прочности резца зубчатые впадины резца выполнены со скругленными углами. Пружина выполнена с упругостью, обеспечивающей усилие во взведенном состоянии, удовлетворяющем соотношениюQ - суммарный вес резца и клина, кг;v - окружная скорость (шнека, диска в планетарном исполнительном органе горной машины, на котором крепится резец), м/с;R - радиус шнека, диска (по резцам), м;- угол наклона резца к направлению резания, град. Для обеспечения оптимального сопряжения клина и резца в клиновидном пазу резцедержателя тангенс угла последнего и соответственно клина равен коэффициенту трения стали по стали (соответствует углу трения 8).-1 015087 Предполагаемое изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен разрез предлагаемого устройства в сборе; на фиг. 2 - клин; на фиг. 3 - резец; на фиг. 4 - вариант выполнения зубчатых участков контактирующих поверхностей клина и резца. В резцедержателе 1 выполнен клиновидный паз, ориентированный под острым углом 35-45 к направлению резания. В пазу расположены клин 2 и резец 3. Резец 3 установлен тангенциально - под наклоном к направлению резания, обычно под углом 35-45. Клин 2 расположен между передней гранью резца 3 и передней плоскостью клиновидного паза резцедержателя 1. Контактирующие поверхности клина 2 и резца 3 выполнены с зубчатыми выступами 4 и зубчатыми впадинами 5 соответственно, причем участок с зубчатыми выступами 4 выполнен выступающим по отношению к оставшейся части 6 поверхности клина 2, контактирующей с резцом 3, а участок с зубчатыми впадинами 5 резца выполнен утопленным по отношению к оставшейся части 7 поверхности резца 3, контактирующей с клином, таким образом, что вершины 8 зубьев расположены в одной плоскости с оставшейся частью 7 его сопрягаемой поверхности. Для уменьшения влияния зубчатых впадин на усталостную прочность державки резца 3 в предлагаемом устройстве зубчатый участок поверхности резца 3 выполнен на его хвостовой части и имеет длину, от его заднего торца не превышающую 1/3 длины резца 3, а соответственно выступающий зубчатый участок клина 2 выполнен в хвостовой (тонкой) его части. На фиг. 4 в увеличенном виде изображен вариант выполнения впадин на державке резца 3. Для снижения концентрации напряжений впадины 5 зубчатого участка резца 3 выполнены со скругленной поверхностью 9 углов в их донной части, при этом глубина впадин h составляет 1,5-1,7 мм. В резцедержателе 1, в специальном гнезде размещена пружина 10, один конец которой зафиксирован в корпусе резцедержателя 1, а другой конец упирается в штифт 11, выполненный в хвостовой (тонкой) части клина 2. Пружина 10 затягивает клин 2 вместе с резцом 3, сопряженным с клином посредством зубчатых выступов и впадин, в узкую часть клиновидного паза резцедержателя 1. Резец 3, таким образом, заклинивается без зазора. Клин 2 и соответственно клиновидность паза резцедержателя 1 выполнены с углом, равным 8, тангенс которого примерно равен коэффициенту трения стали по стали. Зубчатые участки на клине и на резце выполнены с одинаковым шагом, примерно равным 2-3 мм. При выполнении с меньшим шагом имеет место продавливание резца рабочими нагрузками, больший шаг приводит к нежелательно большому интервалу изменения вылета резца. Устройство работает следующим образом. Клин 2, сжимая пружину 10, выдвигают в уширенную часть клиновидного паза резцедержателя 1,затем в клиновидный паз вводится резец 3 и прижимается к клину 2, сопрягаясь своим зубчатым участком с зубчатым участком клина 2. После этого клин 2 отпускается и пружина 10 затягивает его вместе с резцом 3 в зауженную часть клиновидного паза резцедержателя 1. Резец 3 при его сопряжении с клином 2 может быть выдвинут вперед или задвинут назад. В зависимости от этого выступающая из резцедержателя 1 часть резца 3 (его вылет) может быть длинней или короче. Это существенное преимущество такого крепления. Горные машины с различной энерговооруженностью могут снимать (скалывать, срезать) стружку большей или меньшей толщины. Соответственно вылет резца на исполнительном органе машины целесообразно иметь также большим или меньшим. Кроме того, в результате переточек затупленного резца он укорачивается. Укорочение может быть значительным, например, у резца 3 с твердосплавной пластинкой толщиной 1,5-2 мм и длиной до 30 мм укорочение может достигать 15-18 мм. Для сохранения необходимого вылета укороченный после переточки резец можно выдвигать, перемещая по зубчатой поверхности относительно клина. Преимуществом предполагаемого изобретения является жесткое (безлюфтовое) крепление, что существенно удлиняет срок службы резцедержателей и, следовательно, увеличивает межремонтный срок исполнительного органа машин. Предполагаемое изобретение практически исключает потери резцов в процессе работы машины и обеспечивает легкость их замены. Крепление было испытано на двух комбайнах в течение месяца. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для крепления резца, содержащее резцедержатель с клиновидным пазом, в котором расположены клин и резец, клин выполнен с зубчатыми выступами, размещенными в зубчатых впадинах, выполненных на контактирующей с клином поверхности резца, при этом клин поджат с помощью пружины в сторону суженной части клиновидного паза, отличающееся тем, что клин расположен между передней частью державки резца и передней плоскостью клиновидного паза держателя, а зубчатые впадины на поверхности резца расположены на его хвостовой части на участке длиной не более одной трети длины резца от торца хвостовой части резца. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зубчатые выступы клина выполнены выступающими по отношению к его остальной поверхности, контактирующей с резцом, а вершины зубьев резца расположены в одной плоскости с остальной его поверхностью, контактирующей с клином. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зубчатые впадины резца выполнены со скругленными-2 015087 углами. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пружина выполнена с упругостью, обеспечивающей усилие во взведенном состоянии, удовлетворяющем соотношениюQ - суммарный вес резца и клина, кг;v - окружная скорость (шнека, диска в планетарном исполнительном органе горной машины, на котором крепится резец), м/с;R - радиус шнека, диска (по резцам), м;- угол наклона резца к направлению резания, град. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что тангенс угла клиновидного паза резцедержателя и соответственно клина равен коэффициенту трения стали по стали.