Зуб землеройной машины

 

Использование: разработка и транспортировка грунтов и может быть использована для оснащения исполнительный органов землеройных машин для разработки мерзлых и прочных грунтов. Сущность: износостойкость упрочняющего элемента в 1,3 - 1,4 раза выше износостойкости режущей части . Толщина упрочняющего элемента не менее 4 мм. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 Е 02 F 9/28

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ. (21) 4789111/03 (22) 05.02.90 (46) 15.12.92. Бюл. М 46 (71) Томский инженерно-строительный инс- . титут (72} В.Б.Лещинер. И.Г.Басов, Г.И.Митерев и

С,М.Кравченко (73) Томский инженерно-строительный институт (56) Авторское свидетельство СССР

М 1328453, кл. Е 02 F 9/28, 1986.

Изобретение относится к области разработки и транспортировки грунтов и может быть использовано для оснащения исполнительных органов землеройных машин; разрабатывающих мерзлые и прочные грунты, Известны зубья землеройных машин, режущая часть которых упрочнена электродной наплавкой, нанесенной на различ- ные грани.

Недостатками таких зубьев являются невысокая износостойкость и отсутствие.самозатачивания прй работе на различных грунтах.

Наиболее близким по достигаемому результату является инструмент рыхлителя для грунтов и горных пород, режущая часть которого изготовлена из мягкого и твердого материалов, причем слой из твердого материала, имеющий меньшую толщину, чем мягкий, присоединен плотно к передней поверхности рабочей стороны мягкого слоя, Недостатками такого зуба является то, что различная твердость материалов режущей части не гарантирует во всех случаях его самозатачивания и тем самым сохранения высокой производительности земле,, Ы,, 1782259 АЗ (54) ЗУБ ЗЕМЛЕРОЙНОЙ МАШИНЫ (57) Использование: разработка и транспортировка грунтов и может быть использована для оснащения "исполйительных органов землеройных машин для разработки мерзлых и прочных грунтов. Сущность; износостойкость упрочняющего элемента в 1,3—

1,4 раза выше износостойкости режущей части. Толщина упрочняющего элемента не менее 4 мм. 1 з.п. ф-лы, 5 ил, ройной машины до предельногсгизноса зуба, а меньшая толщина твердого слоя не гарантирует высокой износостойкости зуба, что приводит к снижению долговечности инструмента и "прбйзводительйостй машины.

Целью изобретения является повышение производительности:землеройной машины путем сохраней ия" высокой работоспособности зуба до предельного износа и увеличения его долговечности, Указанная цель достигается тем, что у зуба, включающего хвостовик и режущую, часть из корпуса и упрочняющего слоя на передней грани, упрочняющий слой выполнен из материала, износостойкость которого превышает износостойкость материала корпуса не менее чем в 1,3 — 1,4 раза, а толщина этого слоя составляет не менее 4 мм.

В процессе работы землеройных машин происходит изнашивание их зубьев в основном по задней и боковым граням, приводящее к образованию на этих гранях площадок износа, ориентация которых относительно плоскости резания, оцениваемая углом профиля P . зависит от свойств материала режущей части.

1782259

У зубьев, режущая часть которых упрочнена по передней грани, профиль износа носит сложный характер. В пределах упрочненного слоя угол профиля )3 отличается от угла профиля Д площадки износа корпуса режущей части (фиг,2).

Исследованиями установлено, что сопротивление резанию гнута зависит от угла профиля Р площадки износа. Минимальные добавочные сопротивления резанию, вызванные износом зубьев, возникают при

P = 0 (фиг.3).

Угол профиля площадки износа корпуса

Д зависит от соотношения износостойкостей материалов упрочняющего по передней грани слоя е> и корпуса ек, Как показали исследования, при е /я >1,3 — 1,4 угол профиля площадки износа корпуса

Д =0>фиг.4, Угол профиля площадки износа упрочненного слоя зависит от свойств мате. риала этого слоя и разрабатываемого грунта;

Образование профиля на площадке износа корпуса с углом Д = 0 объясняется разницей в износостойкостях материалов упрочняющего слоя и корпуса зуба, поскольку интенсивности их изнашивания при одновременном контакте с разрушаемым грунтом равны между собой.

Между износостойкостью и твердостью зуба не при всех условиях работы имеется однозначная связь. Увеличение твердости может привести не только к повышению износостойкости, но и к ее снижению за счет микровыкрашивания материала режущей части при изнашивании зубьев в условиях динамических нагрузок, например, при разработке мерзлых грунтов с каменистыми включениями. Поэтому создание режущих элементов землеройных машин, у которых . передняя грань состоит из материала более высокой твердости, чем корпус, не во всех условиях работы приводит к самозатачиванию, позволяющему сохранять высокую работоспособность зуба до предельного износа.

Износостойкость зубьев землеройных машин может быть повышена не только увеличением твердости материала упрочняющего слоя, но и, например, применением материалов с более высокими показателями пределов прочности на растяжение. сжатие и других характеристик.

Поэтому можно утверждать, что повышение производительности землеройных машин путем сохранения высокой работо: способности зубьев до предельного износа за счет самозатачивания достигается упрочнением передней грани режущей части ма5

55 териалом, износостойкость которого превышает износостойкость материала корпуса не менее чем в 1,3 — 1;4 раза. При этом не имеет значения каким путем повышена износостойкость: увеличением твердости или другими методами.

Интенсивность изнашивания зуба, а следовательно, его долговечность и производительность землеройной машины зависят от толщины упрочняющего слоя, Зкспериментально выяснено, что интенсивность изнашивания i стабилизируется после достижения износа по задней грани и (фиг.2), зависящего от свойств материала зуба и разрабатываемого грунта, фиг.5. По результатам исследований, проведенных при резании различных видов мерзлых грунтов зубьями, упрочненными разными способами (термической обработкой, износостойкими наплавками, твердосплавными металлокерамическими пластинами) износ

А не превышает 4 мм.

По укаэанной причине толщина армирующего слоя должна быть не меньше определенной фиксированной величины, а именно — параметра hc что обеспечивает максимальную для данного материала долговечность зуба.

Рекомендация о толщине армирующего слоя, заключается в том, что он должен быть тоньше более мягкой основы режущей части зуба, без указания конкретного значения его толщины не гарантирует, как указано выше, максимальной долговечности зуба.

Повышение долговечности зубьев снижает время простоев землеройных машин, связанное с заменой инструмента, и увеличиваеттем самым эксплуатационную производительность замлеройной техники.

Таким образом, оба отличительных при- знака заявляемого решения позволяют достичь поставленной цели — повышения производительности землеройной машина за счет сохранения высокой работоспособности зубьев до предельного износа и увеличения их долговечности.

На фиг.1 показан предлагаемый зуб в остром состоянии, а также характер износа его режущей части при соотношении износостойкости материалов е> упрочненного слоя и е< корпуса более 1,3 — 1,4; на фиг.2 — характер износа зуба, упрочненного по передней грани при соотношении износостойкостей материалов упрочненного слоя и корпуса зуба г,/ек< 1,3 — 1,4; на фиг.3— зависимость сопротивляемости резанию мерзлого грунта от угла профиля площадки износа; на фиг.4 — график изменения угла профиля Д площади изноСа корпуса режу1782259 щей части от соотношения износостойкостей материалов е упрочняющего слоя и ок корпуса; на фиг.5 — зависимость интенсивности изнашивания зуба от износа по задней грани. 5

Предлагаемый зуб состоит иэ хвостовика 1 и режущеи части, содержащей корпус

2, на передней грани 3 которого имеется упрочняющий слой 4. И-: .осостойкость материала упрочняющего слоя 4 превосходит 10 износостойкость материала корпуса 2 режущей части не менее чем в 1.3 — 1,4 раза, а толщина упрочняющего слоя 4 не менее 4 мм.

В процессе разработки грунта происхо- 15 дит абразивное изнашивание режущей части зуба, в результате чего на его рабочих поверхностях появляются площаДки износа, ориентированные под углом,8 к плоскости резания. Наличие указанных 20 площадок приводит к возрастанию сопротивлений резанию, величины которых зависит от угла профиля Р, При соотношении износостойкостей упрочненного слоя 4 и корпуса 2 режущей части не менее 1,3 — 1,4 25 угол профиля площадки износа.на корпусе

4 близок к нулю, т.е. практически йроисходит самоэатачивание зуба и сохраняется его высокая работоспособность до предельного износа. При толщине упрочненного слоя 30

4 не менее 4 мм изнашивания зуба протекает с минимальной интенсивностью, что обеспечивает повышение его долговечности.

Таким образом, заявляемое техническое решение в сравнении с прототипом обладает преимуществами, заключающимися в обеспечении самозатачивания и максимальной долговечности зуба при любых условиях работы, что повышает производительность землеройной машины. Кроме того, увеличение долговечности зуба способствует сокращению расхода сравнительно дорогих армирующих материалов и тем самым уменьшает затраты на выполнение земляных работ.

Формула изобретения

1. Зуб землеройной машины. содержащий режущую часть и хвостовик и упрочняющий элемент, расположенный на передней грани режущей части, износостойкость которого отлична от износостойкости режущей части, отличающийся тем, что,с целью повышения производительности зуба за счет самозатачивания режущей части, упрочняющий элемент выполнен из материа-: ла, износостойкость которого,. не менее чем в

1,3 — 1,4 раза выше стойкости материала режущей части.

2. Зуб по п.1, о т л и ч à ю шийся тем, что толщина упрочняющего слоя составляет не менее 4 мм.

1782259

1782259

О:: С3 О м3: » сЗ с

Износ

Составитель

Техред М.Моргентал

Корректор. Н.Король

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4289 Тираж Подписйое

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5