Фиксатор системы крепления землеройного приспособления к режущей кромке ковша и система крепления с помощью такого фиксатора

ФИКСАТОР СИСТЕМЫ КРЕПЛЕНИЯ ЗЕМЛЕРОЙНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ К РЕЖУЩЕЙ КРОМКЕ КОВША И СИСТЕМА КРЕПЛЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ТАКОГО ФИКСАТОРА Предложен фиксатор для применения в системе крепления, которая соединяет землеройное приспособление с режущей кромкой ковша. Режущая кромка ковша имеет прикрепленную к ней лапку, а землеройное приспособление имеет паз для размещения лапки при использовании. При использовании фиксатор располагается между лапкой и землеройным приспособлением. Фиксатор имеет корпус, прикладывающий усилие элемент и принимающий усилие элемент,при этом прикладывание усилия посредством прикладывающего усилие элемента заставляет принимающий усилие элемент выступать из первой стороны корпуса и зацеплять лапку. Настоящее изобретение обеспечивает предоставление предпочтительного режима отказа для фиксатора. Фиксатор сконструирован таким образом, что относительная прочность лапки, корпуса,прикладывающего усилие элемента и принимающего усилие элемента таковы, что прикладывание достаточно большого усилия посредством лапки к выступающему участку принимающего усилие элемента предпочтительно вызывает деформацию выступающего участка принимающего усилие элемента до деформации корпуса или прикладывающего усилие элемента. Хьюз Бенджамин Дэвид (AU) Медведев В.Н. (RU)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: САНДВИК ИНТЕЛЛЕКЧУАЛ ПРОПЕРТИ АБ (SE) Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к механическому соединению быстроизнашиваемых деталей с несущими конструкциями. Оно было создано в связи с соединением землеройных приспособлений с ковшами оборудования для землеройных работ. Уровень техники изобретения Землеройные приспособления для оборудования для землеройных работ, такие как приспособления, применяемые при добыче полезных ископаемых, функционируют в чрезвычайно жесткой окружающей обстановке и подвергаются значительному износу. Землеройные приспособления, такие как зубья ковша, требуют регулярной замены. Традиционно, землеройные приспособления привариваются к режущим кромкам ковшей. Когда землеройные приспособления подходят к концу своего фактического ресурса стойкости, их можно вырезать из ковша, а на их место приваривать новые землеройные приспособления. Следует понимать, что подобные операции резки и повторной сварки являются сложными, затратными по времени и относительно дорогими. Кроме того, большей частью их необходимо проделывать в мастерской, что требует транспортировки ковша отдельно от оборудования для землеройных работ. Для облегчения данных проблем предложены различные способы механического крепления. Эти способы включают использование болтов и аналогичных крепежных приспособлений, вводимых внутрь режущей кромки ковша. В большинстве случаев на практике оказывалось, что подобные приспособления имеют ограниченное применение. Введение болта или аналогичного элемента внутрь режущей кромки ковша может приводить к нежелательным концентрациям напряжений внутри режущей кромки, приводящим к растрескиванию режущей кромки ковша. Даже там, где этого удается избежать, большие усилия, которым подвергается землеройные приспособления имеют тенденцию деформировать соединительные болты, делая таким образом, трудным их последующее извлечение с использованием механических инструментов. В самом деле, в некоторых случаях деформация может быть настолько сложной, что землеройные приспособления необходимо срезать, полностью нивелируя какое-либо преимущество механического соединения. Для устранения этих проблем заявитель разработал ряд механических соединительных средств, которые решают данные проблемы. Примеры устройств заявителя подробно изложены в патенте США 7219454 и в патентной заявке США 10/509016, содержание которых включено в данное описание посредством ссылки. Данные соединительные средства включают применение кожуха, который устанавливают вокруг лапки или бобышки на режущей кромке экскаваторного ковша, фиксирующее устройство, которое располагается между кожухом и бобышкой, и применение внешнего сдавливающего усилия для сохранения относительного положения кожуха, фиксирующего устройства и бобышки. Несмотря на то, что данные соединительные средства подвержены деформации значительно меньше, чем предыдущие механические соединительные элементы, однако, бывали случаи, когда соединительные средства отказывали вследствие прикладываемой нагрузки, которая была выше, чем средство могло вынести. В случае, когда внешнее сдавливающее усилие прикладывалось с помощью резьбового элемента, такого как описан в патентной заявке США 10/509016, один режим наблюдаемого отказа представлял собой деформацию стыкующейся резьбы между прикладывающим усилие элементом и фиксирующим устройством. Когда возникает подобный отказ, прикладывающий усилие элемент (болт) заклинивает внутри фиксирующего устройства, и может быть трудно или невозможно извлечь болт, используя обычные механические приспособления. В зависимости от относительной прочности болта и фиксирующего устройства, может произойти деформация резьбы каждого из них. В каждом случае результатом может быть заклинивание фиксирующего устройства. Целью настоящего изобретения является создание средства, с помощью которого, по существу,можно избежать подобного заклинивания фиксирующих устройств. Сущность изобретения Указанная цель достигается за счет создания режима отказа для механического соединительного средства, который не приводит к заклиниванию фиксирующего устройства внутри механического соединительного средства. В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения создан фиксатор системы крепления землеройного приспособления к режущей кромке ковша, содержащий корпус, прикладывающий усилие элемент и принимающий усилие элемент, причем фиксатор выполнен таким образом, что приложение усилия к принимающему усилие элементу с помощью прикладывающего усилие элемента заставляет принимающий усилие элемент выступать из первой стороны корпуса, при этом относительные твердости корпуса прикладывающего усилие элемента и принимающего усилие элемента таковы, что выступающий участок принимающего усилие элемента при приложении к нему достаточного усилия деформируется раньше, чем деформируются корпус или прикладывающий усилие элемент. Предпочтительно прикладывающий усилие элемент соединен с корпусом резьбовым соединением. Предпочтительно прикладывающий усилие элемент, по существу, выровнен в осевом направлении с принимающим усилие элементом. Предпочтительно принимающий усилие элемент имеет, по существу, цилиндрическую форму. Предпочтительно принимающий усилие элемент имеет скошенную наружную кромку, расположенную в пределах выступающего участка. Предпочтительно отношение твердости принимающего усилие элемента к твердости прикладывающего усилия элемента составляет 0,7-0,8 и наиболее предпочтительно 0,8. Предпочтительно принимающий усилие элемент расположен внутри корпуса с первой его стороны,а прикладывающий усилие элемент расположен внутри корпуса со второй его стороны, противоположной первой стороне. В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения создана система крепления землеройного приспособления к режущей кромке ковша с помощью описанного фиксатора, причем кромка ковша имеет прикрепленную к ней лапку, а землеройное приспособление имеет паз, в котором размещается лапка, фиксатор расположен между лапкой и землеройным приспособлением, а выступающий участок фиксатора взаимодействует с лапкой, при этом относительные твердости лапки, корпуса фиксатора, прикладывающего усилие элемента и принимающего усилие элемента таковы, что при приложении с помощью лапки усилия к выступающему участку принимающего усилие элемента выступающий участок принимающего усилие элемента деформируется раньше, чем деформируется корпус фиксатора или прикладывающий усилие элемент фиксатора. Краткое описание чертежей Далее изобретение описано со ссылкой на его предпочтительные варианты осуществления, при этом возможны другие варианты осуществления. На чертежах показано следующее: фиг. 1 изображает вид поперечного сечения землеройного приспособления, соединенного с режущей кромкой ковша с использованием системы крепления в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 1 а - увеличенный участок области фиг. 1; фиг. 2 - вид поперечного сечения компоновки фиг. 1, показанное после пластической деформации внутри системы крепления; фиг. 2 а - увеличенный участок области фиг. 2. Описание предпочтительного варианта осуществления Фиг. 1 и 2 показывают землеройное приспособление 10, прикрепленное к режущей кромке 12 ковша, по существу, в соответствии с патентом США заявителя 7219454 и патентной заявкой США 10/509016. Режущая кромка 12 ковша включает в себя лапку 22 на своей верхней поверхности. Лапка 22 прикреплена к режущей кромке 12 ковша с помощью подходящего средства, такого как сварка. Землеройное приспособление 10 включает в себя установочный участок 42, проходящий поперек верхней поверхности режущей кромки 12 ковша и имеющий зацепляющий паз 50, расположенный вблизи верхней поверхности режущей кромки 12 ковша. Зацепляющий паз 50 имеет первый участок, выполненный с возможностью расположения вокруг лапки 22. Землеройное приспособление 10 также имеет стабилизирующий элемент 98, который введен внутрь отверстия установочного участка 42 на расстоянии от лапки 22. Таким образом, между лапкой 22 и стабилизирующим элементом 98 образован второй участок зацепляющего паза 50. Внутри данного второго участка зацепляющего паза 50 расположен фиксатор 60. Фиксатор 60 имеет три основных элемента: корпус 61, прикладывающий усилие элемент в виде, по существу, цилиндрического болта 114 и принимающий усилие элемент в виде, по существу, цилиндрического зацепляющего лапку элемента 62. Корпус 61 имеет первую сторону 64, ориентированную в направлении лапки 22, и вторую сторону 66, противоположную первой стороне 64. Таким образом, вторая сторона 66 сориентирована в направлении стабилизирующего элемента 98. Зацепляющий лапку элемент 62 в значительной степени расположен внутри камеры 80, проходящей в корпусе от первой стороны. Наружный участок 63 зацепляющего лапку элемента 62 выступает из первой стороны 64 и, таким образом, входит в зацепление с лапкой 22. Корпус 61 имеет, по существу, цилиндрическую прорезь 110, проходящую от камеры 80 к второй стороне 66 корпуса 61. Прорезь 110 имеет внутреннюю резьбу. Болт 114 имеет наружную резьбу и выполнен с возможностью входить в зацепление с прорезью 110 с резьбой внутри. Болт 114 вводится в прорезь для обеспечения усилия на задней части, зацепляющего лапку элемента 62. Это надавливает наружный край 63 зацепляющего лапку элемента 62 на лапку 22. Дальнейшее продвижение болта 114 увеличивает сжимающее усилие на зацепляющий лапку элемент 62. Данное сжимающее усилие воздействует на лапку 22, а противодействующее усилие передается в свою очередь через болт 114 посредством резьбового соединения на корпус 61 и на стабилизирующий элемент 98 и установочный участок 42 землеройного приспособления 10. Созданное в результате усилие на землеройном приспособлении 10 способствует вхождению в плотное зацепление землеройного приспособления 10 с режущей кромкой 12 ковша. Данная компоновка, показанная на фиг. 1, описана в упоминавшихся выше предыдущих патентах заявителя. Заявитель провел ряд экспериментов по механизмам отказа данной компоновки. В процессе использования землеройное приспособление 10 может подвергаться усилиям, которые приводят к напряжениям на составных элементах системы крепления, которые находятся за пределами их предела текучести. Это приводит к деформации данных составных элементов. Следует понимать, что концентрации вызываемых напряжений будут в значительной степени определяться геометрией участвующих составных элементов. Следует также понимать, что предел текучести будет являться сочетанием как прикладываемого напряжения, так и прочности составного элемента. Настоящее изобретение предлагает расположение составных элементов таким образом, чтобы пластическая деформация возникала в выступающей части зацепляющего лапку элемента 62, прилегающего к наружному краю 63. Это может быть достигнуто через комбинацию ряда механизмов, включая подходящий выбор материалов для различных составных элементов, подходящие обработки на прочность и подходящую конструкцию соответствующей геометрии, так чтобы можно было избежать особенно высоких концентраций напряжений в резьбе и против стабилизирующего элемента. В частности важно разработать и обработать как внутреннюю резьбу корпуса 61, так и внешнюю резьбу болта 114 таким образом, чтобы предпочтительно деформировалась выступающая часть зацепляющего лапку элемента 62, а не резьба. На фиг. 2 показана полученная в результате деформация. Результатом этого является образование утолщения на конце зацепляющего лапку элемента 62. Результатом данного образования утолщения на конце является то, что зацепляющий лапку элемент 62 не имеет возможности возврата в камеру 80. Тем не менее, болт 114 будет все также оставаться в состоянии затягивания с восстановлением требуемого усилия зажима и также подлежит извлечению, позволяя удаление стабилизирующего элемента 98 и фиксатора 60. Землеройное приспособление 10 можно потом удалить и заменить в случае необходимости. Если требуется повторное использование фиксатора 60 деформированный зацепляющий лапку элемент 62 можно извлечь с помощью простого приема вытягивания деформированного элемента 62 или с помощью продвижения болта 114 через камеру 80 после извлечения фиксатора 60 из землеройного приспособления 10. Далее можно установить на место новый зацепляющий лапку элемент 62. На чертежах показано, что зацепляющий лапку элемент 62 имеет фаску 65 вокруг наружного края 63. Одним преимуществом этого является то, что пластическая деформация небольшой степени не будет мешать использованию фиксатора 60. Только деформация, которая имеет эффект растягивания диаметра наружного края 63 за пределы диаметра камеры 80, вызовет деформацию устройства превышающую точку, когда зацепляющий лапку элемент может быть возвращен в камеру 80. Таким образом, небольшие деформации не будут препятствовать свободному повторному использованию устройства. Были проведены испытания определения относительной прочности болта 114 и зацепляющего лапку элемента 62. Таблица ниже показывает результаты выборочных испытаний, проведенных на фиксаторе 60, который описан выше. Испытания проводили в гидравлическом прессе с прерывистым увеличивающимся нагружением с шагом в 50 КН. Конец болта в испытании 3 с индукционной закалкой до 52 (твердость по Роквеллу) Данные результаты показывают, что прочность зацепляющего лапку элемента должна быть значительно меньше, чем прочность болта для того, чтобы предпочтительно происходило образование утолщения зацепляющего лапку элемента. В частности, это указывает на то, что отношение прочности зацепляющего лапку элемента к прочности болта должно быть приблизительно 0,8 или ниже. Предполагается, что модификации и варианты, которые очевидны квалифицированным специалистам, находятся в пределах объема формулы изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Фиксатор (60) системы крепления землеройного приспособления (10) к режущей кромке (12) ковша, содержащий корпус (61), прикладывающий усилие элемент (114) и принимающий усилие элемент (62), причем фиксатор (60) выполнен таким образом, что приложение усилия к принимающему усилие элементу (62) с помощью прикладывающего усилие элемента (114) заставляет принимающий усилие элемент (62) выступать из первой стороны (64) корпуса (61), при этом относительные твердости корпуса (61), прикладывающего усилие элемента (114) и принимающего усилие элемента (62) таковы,что выступающий участок (63) принимающего усилие элемента (62) при приложении к нему достаточного усилия деформируется раньше, чем деформируются корпус (61) или прикладывающий усилие элемент(114). 2. Фиксатор по п.1, в котором прикладывающий усилие элемент (114) соединен с корпусом (61) резьбовым соединением. 3. Фиксатор по п.2, в котором прикладывающий усилие элемент (114), по существу, выровнен в осевом направлении с принимающим усилие элементом (62). 4. Фиксатор по любому предшествующему пункту, в котором принимающий усилие элемент (62) имеет, по существу, цилиндрическую форму. 5. Фиксатор по п.4, в котором принимающий усилие элемент (62) имеет скошенную наружную кромку, расположенную в пределах выступающего участка (63). 6. Фиксатор по п.5, в котором отношение твердости принимающего усилие элемента (62) к твердости прикладывающего усилия элемента (114) составляет 0,7-0,8. 7. Фиксатор по п.6, в котором отношение твердости принимающего усилие элемента (62) к твердости прикладывающего усилие элемента (114) составляет 0,8. 8. Фиксатор (60) по п.1, в котором принимающий усилие элемент (62) расположен внутри корпуса(61) с первой его стороны (64), а прикладывающий усилие элемент (114) расположен внутри корпуса (61) со второй его стороны (66), противоположной первой стороне (64). 9. Система крепления землеройного приспособления (10) к режущей кромке (12) ковша с помощью фиксатора (60) по любому из пп.1-8, причем кромка (12) ковша имеет прикрепленную к ней лапку (22), а землеройное приспособление (10) имеет паз (50), в котором размещается лапка (22), фиксатор (60) расположен между лапкой (22) и землеройным приспособлением (10), а выступающий участок (63) фиксатора (60) взаимодействует с лапкой (22), при этом относительные твердости лапки (22), корпуса (61) фиксатора, прикладывающего усилие элемента (114) и принимающего усилие элемента (62) таковы, что при приложении с помощью лапки (22) усилия к выступающему участку (63) принимающего усилие элемента (62) выступающий участок (63) принимающего усилие элемента (62) деформируется раньше,чем деформируется корпус (61) фиксатора (60) или прикладывающий усилие элемент (114) фиксатора