Соединительный узел

(71)(73) Заявитель и патентовладелец: САНДВИК ИНТЕЛЛЕКЧУАЛ ПРОПЕРТИ АБ (SE) Предложен соединительный узел, предназначенный для соединения первого элемента со вторым элементом, таких элементов, как сменная накладка с участком землеройного устройства. Второй элемент имеет выступающее утолщение, а первый элемент имеет выемку, взаимодополняющую по форме выступающее утолщение. Первый элемент имеет соответствующую первую несущую поверхность, а второй элемент имеет соответствующую вторую несущую поверхность. Первая и вторая несущие поверхности при использовании располагаются напротив друг друга и разделены клиновидным зазором. Соединительный узел дополнительно включает в себя зажимной элемент клиновидной формы, который имеет такие размеры, что устанавливается в клиновидном зазоре,и в нем предусмотрено средство вставки, обеспечивающее возможность затяжки или освобождения зажимного элемента в клиновидном зазоре. 014040 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к соединению одной механической части с другой. В предпочтительном варианте воплощения изобретение относится к соединению сменной накладки с участком землеройного устройства, такого как ковш экскаватора. Уровень техники Известно, что механические землеройные устройства и устройства для выемки грунта при выполнении горных разработок и земляных работ подвергаются существенному износу, который прежде всего связан с высокими уровнями трения и стирания ковшей экскаваторов, инструментов, находящихся в контакте с грунтом, и аналогичных компонентов. Соответственно, обычно требуется обеспечить возможность замены только участка таких компонентов, вместо замены всего устройства или всего компонента. Для борьбы с износом этих компонентов известно крепление сменных участков износа на кромках компонентов, в которых кромки или другие поверхности подвергаются большому износу. Общий способ крепления участков износа состоит в том, что участки износа просто приваривают к поверхности компонента. Такой подход имеет недостаток, состоящий в том, что последующее удаление изношенного участка износа представляет собой относительно сложную и занимающую длительное время операцию. Это неизбежно приводит к снижению эффективности и производительности из-за времени,в течение которого компонент не работает во время замены его изношенных участков. Также были предложены механические средства крепления участков износа на устройстве, которые типично включают в себя использование штифтов или болтов. Такие способы часто также оказываются неэффективными на практике, поскольку штифты или болты проявляют тенденцию деформации в результате воздействия усилий, которые прикладываются к участкам износа и устройству, к которому они прикреплены. Деформация штифта или болта обычно затрудняет отсоединение участка износа от устройства, что, в свою очередь, снова приводит к потере производственного времени и общему снижению эффективности. Было бы желательно обеспечить возможность жесткого крепления участков износа на компоненте землеройного устройства, таком как ковш экскаватора, таким образом, чтобы в креплении участка износа не возникал люфт во время работы. Также желательно обеспечить возможность простого удаления участка износа, в частности, после того, как он подвергался напряжениям во время работы. В настоящем изобретении делается попытка получения эффективного соединительного узла, который, по меньшей мере, частично удовлетворяет этим потребностям. Сущность изобретения В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложен соединительный узел, предназначенный для соединения первого элемента со вторым элементом, причем второй элемент имеет выступающее утолщение, а первый элемент имеет взаимодополняющую по форме выемку, в котором первый элемент имеет соответствующую первую несущую поверхность, и второй элемент имеет соответствующую вторую несущую поверхность, первая и вторая несущие поверхности во время использовании располагаются противоположно друг к другу и разделены клиновидным зазором, причем соединительный узел дополнительно включает в себя фиксирующий элемент клиновидной формы, фиксирующий элемент клиновидной формы имеет такие размеры, что он устанавливается в клиновидный зазор, и стягивающее средство, выполненное с возможностью затягивания или ослабления зажимного элемента в клиновидном зазоре. В предпочтительном варианте воплощения первый элемент представляет собой участок износа или сменную накладку, и второй элемент представляет собой участок компонента механического устройства,к которому прикрепляют эти сменные накладки, такой как ковш экскаватора. Кроме того, предпочтительно пара соединительных узлов предусмотрена для закрепления одного или каждого первого элемента на втором элементе. Предпочтительно в настоящем изобретении обеспечивается возможность быстрого съема и замены участков износа даже после того, как участки износа подвергались механическим напряжениям. Краткое описание чертежей Настоящее изобретение будет описано ниже на примере со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых на фиг. 1 показан вид с покомпонентным представлением деталей соединительного узла в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 2(а) - вид сверху сменной накладки, соединенной с помощью соединительного узла на фиг. 1; на фиг. 2(b) - вид снизу сменной накладки на фиг. 2 а; на фиг. 3(а) - вид сбоку соединительного узла на фиг. 1, представленного перед сборкой; на фиг. 3(b) - вид сбоку соединительного узла на фиг. 1, представленного после сборки; на фиг. 4 - вид в перспективе соединительного узла на фиг. 1 во время вставки элемента сцепления; на фиг. 5 - вид в перспективе соединительного узла на фиг. 1 после вставки элемента сцепления; на фиг. 6(а) - вид с частичным разрезом соединительного узла на фиг. 1 во время установки сменной накладки; на фиг. 6(b) - вид с частичным разрезом соединительного узла на фиг. 1 после установки сменной-1 014040 накладки; на фиг. 7(а), 7(b) и 7(с) - виды сбоку фиксирующего элемента клиновидной формы, используемого в соединительном узле на фиг. 1, представленного последовательно во время вставки винта с головкой; на фиг. 8 - вид в перспективе соединительного узла на фиг. 1, представленного во время вставки фиксирующего элемента клиновидной формы; на фиг. 9(а) - вид с частичным разрезом соединительного узла на фиг. 1, представленного во время вставки фиксирующего элемента клиновидной формы; на фиг. 9(b) - вид с частичным разрезом соединительного узла на фиг. 1, представленный после вставки фиксирующего элемента клиновидной формы; и на фиг. 10 - вид в разрезе соединительного узла на фиг. 1 во время использования. Подробное описание изобретения На чертежах показан соединительный узел 10, предназначенный для соединения первого элемента,такого как сменная накладка 12, со вторым элементом, таким как ковш 14 экскаватора. На чертежах два таких соединительных узла 10 а и 10b показаны на противоположных концах сменной накладки 12. Каждый соединительный узел 10 включает в себя выступающее утолщение 16, установленное на ковше 14 экскаватора, и взаимодополняющую по форме выемку 18, сформированную на сменной накладке 12. Каждое выступающее утолщение 16 выполнено, по существу, прямоугольным и образовано вертикальной стенкой 20. Стенка 20 приблизительно окружает внутреннюю область 22. Стенка 20 имеет зазор 24, который при использовании ориентирован в направлении конца сменной накладки 12 после того, как сменная накладка 12 будет соединена с участком ковша 14 экскаватора. Вдоль каждой длинной стороны прямоугольника, формирующего утолщение 16, стенка 20 имеет внешнюю сторону и внутреннюю сторону. Первая внешняя сторона 17 расположена на участке стенки, продолжающемся от зазора 24. Вторая внешняя сторона 19 находится на противоположном участке стенки. Первая внутренняя сторона 21 а находится на том же самом участке стенки, что и первая внешняя сторона 17, только ориентирована в направлении внутренней области 22. Вторая внутренняя сторона 21b противоположна первой внутренней стороне 21 а, и находится на том же участке стенки, что и вторая внешняя сторона 19. Внутренняя область 22 выполнена, по существу, прямоугольной с зазором 24, продолжающимся за пределы прямоугольника, через одну короткую сторону. Помимо зазора 24, прямоугольная форма внутренней области 22 нарушается только небольшим ушком 26, которое продолжается внутрь внутренней области 22 и находится в определенном месте вдоль первой внутренней стороны 21 а. Стенка 20 имеет переменную форму поперечного сечения, как лучше всего можно видеть на фиг. 10. В частности, как первая внешняя сторона 17, так и вторая внутренняя сторона 21b утолщения 16 сужается наружу от первого плеча 23. Вторая внешняя сторона 19 имеет такую форму, что образуется второе плечо 25 рядом с ковшом 14 экскаватора. В предпочтительном варианте воплощения второе плечо 25 состоит из фаски, продолжающейся вокруг внешней кромки стенки 20 таким образом, что она действует,как подготовка под сварку. В этом отношении угол второго плеча 25 может изменяться таким образом,что обеспечивается соответствующая подготовка под сварку. Выемку 18 можно лучше всего видеть на фиг. 2(b), на которой показана нижняя сторона сменной накладки 12. Каждая выемка 18 продолжается внутрь внешней кромки сменной накладки 12, при этом соответствующие выемки 18 двух соединительных узлов 10 а, 10b расположены на противоположных внешних кромках одной сменной накладки 12. Каждая выемка 18 имеет такие размеры и форму, что она располагается поверх и приблизительно вокруг стенки 20 соответствующего выступающего утолщения 16. Выемка 18 включает в себя внешний зазор 28, расположенный на внешней кромке сменной накладки 12. Внешний зазор 28 имеет размеры,аналогичные размерам выемки 24 стенки 20, и располагается таким образом, что он при использовании выравнивается с зазором 24. Выемка 18 дополнительно включает в себя несущий элемент 30. Несущий элемент 30 выполнен, по существу, прямоугольным, при этом его длина аналогична длине внутренней области 22, и ширина составляет приблизительно половину ширины внутренней области 22. При использовании несущий элемент 30 располагается внутри внутренней области 22, рядом со второй внутренней стороной 21b, и снаружи внутренней области 22, выровненной с зазором 24. Несущий элемент 30 включает в себя первую несущую поверхность 32, которая во время использования ориентируется в направлении ушка 26. Несущий элемент 30 имеет боковую стенку, взаимодополняющую по форме вторую внутреннюю сторону 21b. Несущий элемент 30 продолжается наружу от основания выемки 18. Выступающее утолщение 16 имеет элемент 34 сцепления, связанный с ним. Элемент 34 сцепления выполнен удлиненным с внутренним концом 36 и внешним концом 38. Элемент 34 сцепления имеет шпоночный паз 40 с одной стороны, который имеет такие размеры и форму, чтобы устанавливаться вокруг и сцепляться с ушком 26. Сторона элемента 34 сцепления, противоположная шпоночному пазу 40,действует как вторая несущая поверхность 42. Элемент 34 сцепления выполнен клиновидным по размерам, по меньшей мере, частично вдоль его длины, от самой широкой стороны, которая расположена рядом с внутренним концом 36, до самой узкой стороны на внешнем конце 38. В результате, когда элемент 34 сцепления и несущий элемент 30 оба находятся в своем положении, клиновидный зазор 44 образуется-2 014040 между первой несущей поверхностью 32 и второй несущей поверхностью 42, как показано на фиг. 6 а. Элемент 34 сцепления имеет отверстие 46 приема винта с внутренней резьбой, ориентированное при использовании в направлении к зазору 24. Соединительный узел 10 дополнительно включает в себя зажимной элемент 48 клиновидной формы. Зажимной элемент 48 лучше всего можно видеть на фиг. 7(а)-7(с). Зажимной элемент 48 включает в себя зажимной участок 50 клиновидной формы, который продолжается от самой узкой точки на внутренней кромке 51 до самой широкой точки рядом с внешней кромкой 52. На внешней кромке 52 имеется малая выемка 54. Зажимной элемент 48 дополнительно включает в себя участок 56 сцепления, который продолжается, по существу, перпендикулярно фиксирующему участку 50. Участок 56 сцепления имеет центральное отверстие 58. Зажимной элемент 48 имеет такие размеры, что зажимной участок 50 является достаточно длинным и продолжается в пределах клиновидного зазора 44. Угол клина зажимного участка 50 аналогичен углу клиновидного зазора 44, таким образом, что, когда зажимной участок 50 вставлен в клиновидный зазор 44, зажимной участок 50 соединяется как с первой, так и со второй несущими поверхностями 32, 42. Зажимной элемент 48 связан со стягивающим средством, которое выполнено в форме винта 60 с головкой. Винт 60 с головкой имеет стержень, выполненный с возможностью его пропуска через центральное отверстие 58. Стержень имеет увеличенный участок 64, расположенный рядом с головкой, и узкий участок 66 с внешней резьбой, удаленный от головки. Увеличенный участок 64 выполнен с возможностью установки его в удерживающее кольцо 68, которое располагается при использовании в выемке 54. Участок 66 с внешней резьбой выполнен с возможностью соединения с отверстием 46 приема винта. Стопорное кольцо 38, в случае необходимости, также может быть выполнено резьбовым на его внутренней поверхности для облегчения зацепления с увеличенным участком 64, однако, можно использовать любое соответствующее средство зацепления. При использовании элемент 34 сцепления располагают во внутренней области 22 шпоночного паза 40 вокруг ушка 26. Это показано на фиг. 4 и 5. Сменную накладку 12 затем опускают в направлении ковша 14 экскаватора так, что выступающее утолщение 16 располагается в выемке 18. Следует понимать,что для того, чтобы плечи 23 зацепились с взаимодополняющими по форме сторонами выемки 18, сменная накладка должна быть установлена поверх утолщения 16 под углом и затем повернута на место. Это показано на фиг. 6(а) и 6(b), при этом зацепление плеч 23 лучше всего видно на фиг. 10. Поворот сменной накладки 12 образует клиновидный зазор 44. Зажимной элемент 48, на котором закреплен винт 60 с головкой, вводят во внешний зазор 28 и зазор 24 таким образом, что зажимной участок 50 располагается в клиновидном зазоре 44, и участок 66 с внешней резьбой винта 60 с головкой располагаются в отверстии 46 приема винта. Затяжка винта 60 с головкой, таким образом, вводит зажимной участок 50 в клиновидный зазор 44 и обеспечивает надежное соединение сменной накладки 12 с ковшом 14 экскаватора. Удаление сменной накладки обеспечивается путем обратного выполнения описанного выше процесса. Модификации и варианты, которые будут очевидны для специалистов данной области техники, рассматриваются, как находящиеся в пределах объема настоящего изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Соединительный узел для соединения первого элемента со вторым элементом, причем второй элемент имеет выступающее утолщение, а первый элемент имеет взаимодополняющую по форме выемку, в котором первый элемент имеет соответствующую первую несущую поверхность, второй элемент имеет соответствующую вторую несущую поверхность, причем первая и вторая несущие поверхности при использовании расположены напротив друг друга и разделены клиновидным зазором, соединительный узел дополнительно включает в себя зажимной элемент клиновидной формы, причем последний имеет такие размеры, чтобы он мог устанавливаться в клиновидном зазоре, и исполнительное средство выполнено с возможностью затяжки или ослабления зажимного элемента в клиновидном зазоре. 2. Соединительный узел по п.1, в котором первая несущая поверхность расположена на несущем элементе, причем несущий элемент продолжается наружу от основания выемки. 3. Соединительный узел по п.1 или 2, в котором выступающее утолщение сформировано в виде вертикальной стенки, причем эта стенка, по существу, окружает внутреннюю область, в которой может устанавливаться несущий элемент. 4. Соединительный узел по любому из пп.1-3, в котором второй элемент включает в себя съемный элемент сцепления, причем вторая несущая поверхность расположена на поверхности элемента сцепления. 5. Соединительный узел по п.4, в котором элемент сцепления с одной стороны имеет шпоночный паз, причем шпоночный паз выполнен с возможностью сцепления с ушком, которое продолжается от выступающего утолщения, а вторая несущая поверхность расположена на противоположной стороне элемента сцепления относительно шпоночного паза. 6. Соединительный узел по любому из пп.1-5, в котором выступающее утолщение имеет зазор, согласованный при использовании с клиновидным зазором.-3 014040 7. Соединительный узел по п.6, в котором элемент сцепления выполнен клиновидным и имеет самый узкий участок, расположенный в направлении зазора в вертикальной стенке таким образом, что,когда элемент сцепления и несущий элемент находятся в положении в пределах внутренней области,клиновидный зазор формируется между первой и второй несущими поверхностями. 8. Соединительный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором зажимной элемент имеет зажимной участок клиновидной формы, выполненный с возможностью его установки в клиновидном зазоре, и участок сцепления, продолжающийся, по существу, перпендикулярно зажимному участку. 9. Соединительный узел по п.8, в котором угол клина зажимного участка одинаков с углом клиновидного зазора, так что после вставки зажимного участка в клиновидный зазор зажимной участок сцеплен как с первой, так и со второй несущими поверхностями. 10. Соединительный узел по п.8 или 9, в котором исполнительное средство представляет собой винт с головкой, причем винт с головкой имеет стержень, выполненный с возможностью его прохождения через отверстие на участке сцепления зажимного элемента и сцепления с приемным отверстием на конце узкого участка элемента сцепления. 11. Соединительный узел по п.10, в котором винт с головкой имеет увеличенный участок, расположенный рядом с головкой винта, и узкий участок, удаленный от головки, причем увеличенный участок выполнен с возможностью установки в удерживающее кольцо, расположенное при использовании в выемке зажимного элемента. 12. Соединительный узел по п.11, в котором выемка расположена в основании участка сцепления смежно с зажимным участком. 13. Соединительный узел по п.11 или 12, в котором узкий участок винта с головкой выполнен с возможностью резьбового соединения с приемным отверстием участка сцепления. 14. Соединительный узел по любому из пп.3-13, в котором стороны вертикальной стенки имеют такую форму, что они образуют плечо, причем плечи выполнены, по существу, взаимодополняющими по форме с соответствующими участками первого элемента. 15. Соединительный узел по п.14, в котором внутренняя сторона стенки, противоположная ушку,выполнена, по существу, взаимодополняющей по форме соответствующей стороне несущего элемента. 16. Соединительный узел по любому из предыдущих пунктов, в котором первый элемент представляет собой сменную накладку, а второй элемент представляет собой участок экскаваторного устройства. 17. Средство соединения, предназначенное для соединения первого элемента со вторым элементом,в котором первый элемент соединен со вторым элементом с помощью пары соединительных узлов по любому из предыдущих пунктов.