CS243886B1

CS243886B1 - Large excavator's bucket tooth

Info

Publication number: CS243886B1
Application number: CS85101A
Authority: CS
Inventors: Jan Janicek; Frantisek Solnar; Karel Strakos; Miroslav Tvrdy; Milan Vocel; Zdenek Huna; Josef Smolik
Original assignee: Jan Janicek; Frantisek Solnar; Karel Strakos; Miroslav Tvrdy; Milan Vocel; Zdenek Huna; Josef Smolik
Priority date: 1985-01-04
Filing date: 1985-01-04
Publication date: 1986-07-17
Also published as: CS10185A1

Abstract

Zub korečku velkorypadla je určen pro velmi silná dynamická namáhání při těžbě nadložnich zemin s vrstvami velmi tvrdých proplástků. Zub korečku sestává z přední řezné části a upevňovací stopky s otvorem pro pojistný element a je vyroben z otěru- vzdorné oceli o pevnosti od 600 do 1 600 MPa. Přední řezná část má polokruhovité ostří, přechodovou část a rozšířenou klínovitou část o vrcholovém úhlu od 25 do 45°, přičemž klínovitá boční vybrání kryjí část přední hrany korečků. Zuby jsou odlity bud z houževnaté vysokopevnostní oceli na odlitky s pevností od 1 200 do 1 600 MPa, s tvrdostí ostří nad 450 HB a houževnatostí základního materiálu nad 25 J . cm-2, nebo z- modifikované 13% manganové austenitické oceli o tvrdosti nad 190 HB a houževnatosti nad 80 J . cm-Large bucket bucket tooth is designed for very strong dynamic stresses in overburden mining with layers of very hard liners. The bucket tooth consists of a front cutting section and a fastening shank with a locking element hole and is made of abrasion-resistant steel with a strength of 600 to 1600 MPa. The front cutting portion has a semicircular blade, a transition portion, and an enlarged wedge portion with an apex angle of 25 to 45 °, wherein the wedge-shaped side recesses cover a portion of the front edge of the buckets. The teeth are cast either from tough high-strength cast steel with a strength of 1,200 to 1,600 MPa, with a hardness of over 450 HB and a toughness of basic material above 25 J. cm-2, or modified 13% manganese austenitic steel with hardness above 190 HB and toughness above 80 J. cm-

Description

(54) Zub korečku velkorypadla(54) Bucket bucket tooth

Zub korečku velkorypadla je určen pro velmi silná dynamická namáhání při těžbě nadložnich zemin s vrstvami velmi tvrdých proplástků. Zub korečku sestává z přední řezné části a upevňovací stopky s otvorem pro pojistný element a je vyroben z otěruvzdorné oceli o pevnosti od 600 do 1 600 MPa. Přední řezná část má polokruhovité ostří, přechodovou část a rozšířenou klínovitou část o vrcholovém úhlu od 25 do 45°, přičemž klínovitá boční vybrání kryjí část přední hrany korečků. Zuby jsou odlity bud z houževnaté vysokopevnostní oceli na odlitky s pevností od 1 200 do 1 600 MPa, s tvrdostí ostří nad 450 HB a houževnatostí základního materiálu nad 25 J . cm^-2, nebo z- modifikované 13% manganové austenitické oceli o tvrdosti nad 190 HB a houževnatosti nad 80 J . cm^-2.The bucket bucket tooth is designed for very strong dynamic loads in overburden mining with layers of very hard tangles. The bucket tooth consists of a front cutting part and a shank with a hole for the locking element and is made of abrasion-resistant steel with a strength of 600 to 1600 MPa. The front cutting portion has a semicircular cutting edge, a transition portion, and an extended wedge portion with an apex angle of 25 to 45 °, the wedge-shaped side recesses covering part of the front edge of the buckets. The teeth are cast either from tough high-strength steel for castings with a strength from 1200 to 1600 MPa, with a blade hardness above 450 HB and a base material toughness above 25 J. cm ^-2 , or z-modified 13% manganese austenitic steel with a hardness above 190 HB and a toughness above 80 J. cm ^-2 .

Obr.Giant.

Vynález se týká zubu korečku velkorypadla určeného pro velmi silné dynamické namáháni při těžbě nadložních zemin s vrstvami velmi tvrdých proplástků. Zub je vyroben z otěruvzdorné oceli na odlitky o pevnosti od 600 do 1 600 MPa a sestává z přední řezné části a upevňovací stopky s otvorem pro pojistný element.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a bucket tooth of a large excavator intended for very high dynamic loads in overburden soils with layers of very hard tangles. The tooth is made of wear-resistant steel for castings with a strength of 600 to 1600 MPa and consists of a front cutting part and a fixing shank with a hole for the locking element.

Dosud známé zuby korečků velkorypadel jsou tvarovány tak, aby zaručovaly dlouhou životnost při malých rypných odporech. V posledních letech se používají zejména zuby s kopinatým ostřím vyrobené z vysokopevnostni nízkolegované oceli na odlitky o pevnosti od 1 200 do 1 400 MPa. Tyto zuby však nevyhovují při těžbě v partiích s velmi tvrdými proplástky.The prior art bucket teeth have been shaped to guarantee long life with low digging resistance. In recent years, in particular, lance-shaped teeth made of high-strength low-alloy steel have been used for castings with strengths of 1 200 to 1 400 MPa. These teeth, however, do not suit during mining in areas with very hard tangles.

V těchto velmi těžkých provozních podmínkách dochází na kolese k ulámání 30 až 100 kusů za den. Za těchto podmínek jsou nutné časté odstávky velkostrojů vyvolané nutnými výměnami polámaných zubů, což výrazně snižuje výkony a zhoršuje efektivnost těžby.In these very difficult operating conditions, the wheel breaks 30 to 100 pieces per day. Under these conditions, frequent shutdowns of large machines due to the necessary replacement of broken teeth are required, which significantly reduces performance and deteriorates mining efficiency.

Uvedené nedostatky v podstatě odstraňuje zub korečku velkorypadla vyrobený z otěruvzdorné oceli na odlitky o pevnosti od 600 do 1 600 MPa, sestávající z přední řezné části a upevňovací stopky opatřené otvorem pro pojistný element podle předmětného vynálezu.These shortcomings are substantially eliminated by a large excavator bucket tooth made of wear-resistant steel for castings having a strength of 600 to 1600 MPa, consisting of a front cutting portion and a fastening shank provided with a hole for a securing element according to the present invention.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že přední řezná část je opatřena polokruhovitým ostřím s obvodem od 90 do 180°, vytvořeným dvěma kuželovými plochami. Přední řezná část je dále opatřena přechodovou částí a rozšířenou klínovitou částí s vrcholovým úhlem od 25 do 45°, přičemž na obou bocích klínovité části je vytvořeno nejméně jedno klínovité vybrání s vrcholovým úhlem od 60 do 150°. V zadní části zubu korečku je vytvořena jehlancovitá upevňovací stopka s otvorem.SUMMARY OF THE INVENTION The front cutting portion is provided with a semicircular blade with a circumference of 90 to 180 ° formed by two conical surfaces. The front cutting portion is further provided with a transition portion and an expanded wedge portion with an apex angle of 25 to 45 °, wherein at least one wedge recess with an apex angle of 60 to 150 ° is formed on both sides of the wedge portion. A pyramid-shaped fastening shank with a hole is formed in the back of the bucket tooth.

Zub korečku je s výhodou odlit z otěruvzdorné oceli o základní pevnosti od 1 100 doThe bucket tooth is preferably cast from abrasion-resistant steel having a basic strength of from 1100 to

600 MPa a následně zakalen z teplot od 800 do 950 °C a popuštěn na 200 až 250 °C, přičemž tvrdost jeho polokruhovitého ostři je v délce nejméně do hloubky 20 mm větší než 450 HB, a -2 houževnatost základního materiálu je větší než 25 J . cm600 MPa and subsequently turbid from temperatures of 800 to 950 ° C and tempered to 200 to 250 ° C, the hardness of its semicircular blade having a length of at least 20 mm to greater than 450 HB, and -2 toughness of the base material greater than 25 J. cm

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je zub korečku odlit z modifikované 13% manganové austenitické oceli se zvýšenou otěruvzdorností o základní pevnosti od 600 do 1 000 MPa po rozpouštěcím žíhání z teplot od 1 070 do 1 130 °C a následném rychlém ochlazení do vody o teplotě nejvýše 70 °C. Zub má tvrdost nejméně 190 HB a jeho houževnatost je větší než 8 0 J . cm ².According to a further preferred embodiment of the invention, the bucket tooth is cast from a modified 13% manganese austenitic steel with increased abrasion resistance with a basic strength of 600 to 1000 MPa after solution annealing from temperatures from 1,070 to 1,130 ° C and subsequent rapid cooling into water at maximum 70 ° C. The tooth has a hardness of at least 190 HB and a toughness greater than 80 J. cm ² .

Zub korečku rypadla podle vynálezu tvarem a materiálovým provedením umožňuje spolehlivou funkci v podmínkách velmi silného dynamického namáhání při těžbě nadložních zemin v partiích s výskytem velmi tvrdých pYoplástků. Zub je vytvořen tak, že při těžbě v těchto podmínkách dochází při zachování jeho dostatečné životnosti jen v minimální míře k jeho lámání. Zub korečku je odlit buň z vysokopevnostni oceli o pevnosti od 1 200 do 1 600 MPa s houževnatostí —2 větší než 25 J . cm , s ostřím o tvrdosti nad 450 HB, nebo z modifikované 13% manganové austenitické oceli se zvýšenou odolností proti opotřebení, u níž je houževnatost větší než 80 J . cm^-2.The bucket tooth of the invention according to the invention in its shape and material design allows reliable operation under very high dynamic stress conditions in overburden mining in parts with very hard sheaths. The tooth is designed in such a way that during extraction under these conditions, while maintaining its sufficient life, it is only minimally broken. The bucket tooth is cast from a high-strength steel cell with a strength of 1 200 to 1 600 MPa with a toughness of - 2 greater than 25 J. cm, with a blade of a hardness exceeding 450 HB, or of a modified 13% manganese austenitic steel with an increased wear resistance, in which the toughness exceeds 80 J. cm ^-2 .

Tento materiál se používá pro výrobu zubů vystavených nejtěžšímu namáhání a vykazuje zvýšenou odolnost proti abrazívnímu opotřebení, přičemž tvrdost materiálu je větší než 190 HB. Polokruhový tvar ostří, přechodová část a rozšířená klínovitá část přední řezné části zubu zaručují dostatečnou tuhost a pevnost zubu, a to i při velmi silném dynamickém zatíženi. Rozšířená klínovitá část s bočními klínovitými vybráními chrání současně i přilehlou část komůrky korečku proti opotřebení.This material is used in the manufacture of teeth subjected to the most severe stress and exhibits increased resistance to abrasive wear, with a material hardness greater than 190 HB. The semicircular shape of the cutting edge, the transition part and the wedge-shaped part of the front cutting edge of the tooth guarantee sufficient rigidity and strength of the tooth, even under very high dynamic loads. The extended wedge-shaped part with side wedge-shaped recesses protects the adjacent part of the bucket chamber against wear at the same time.

Protože je zub korečku asi o 25 % kratší než dosud používané unifikované zuby s kopinatým ostřím a výztužnými žebry, zvětšuji se požadavky na životnost břitové části, která musí mít tvrdost větší než 450 HB, v případě použití vysokopevnostni oceli na odlitky, aby měla i dostatečnou životnost.Because the bucket's tooth is about 25% shorter than the unified teeth with lance and stiffening ribs used so far, the life requirements of the cutting edge, which must have a hardness greater than 450 HB, are increased when using high-strength cast steel to have sufficient lifetime.

Příkladné provedení zubu korečku velkorypadla podle vynálezu je schematicky znázorněno na připojeném výkresu, kde na obr. 1 je nárys zubu a na obr. 2 jeho půdorys.An exemplary embodiment of a bucket tooth of the inventive bucket according to the invention is schematically shown in the attached drawing, in which Fig. 1 is a front view of the tooth and Fig. 2 is a plan view thereof.

Příklad 1Example 1

Zub korečku velkorypadla (obr. 1 a 2) byl vyroben jako monolitické těleso, sestávající z přední řezné části a upevňovací stopky 2· Celková délka zubů činila 335 mm, délka upevňovací stopky 5 činila 160 mm. Na přední řezné části je vytvořeno polokruhovité ostří 2 s obvodem 160°. V rozšířené klínovité části 2 byla na bocích zubu vytvořena klínovitá vybrání 2 pro přední hranu korečku s vrcholovým úhlem 70°. Vrcholový úhel přechodové části 2 a rozšířené klínovité části 2 činil 33°. V zadní části zubu byla vytvořena jehlancovitá upevňovací stopka 2 s otvorem 6 pro pojistný element, zajištující zub v komůrce korečku proti vypadnutí. Šířka klínovité části 2 zubu byla 145 mm, největší výška zubu v místě napojení upevňovací stopky 2 byla 100 mm. Průměrná hmotnost zubu byla 9,8 kg. Zub byl odlit z vysokopevnostní nízkolegované otěruvzdorné oceli s obsahem 0,28 % hmotnostních uhlíku, 0,51 % hmotnostních křemíku,The bucket bucket tooth (Figs. 1 and 2) was manufactured as a monolithic body consisting of a front cutting section and a shank 2. The total length of the teeth was 335 mm, the length of the shank 5 was 160 mm. A semicircular blade 2 with a circumference of 160 ° is formed on the front cutting portion. In the enlarged wedge-shaped part 2, wedge-shaped recesses 2 have been formed on the sides of the tooth for the front edge of the bucket with an apex angle of 70 °. The apex angle of the transition portion 2 and the extended wedge portion 2 was 33 °. In the rear of the tooth, a pyramidal fastening shank 2 has been formed with a hole 6 for a locking element securing the tooth in the bucket chamber against falling out. The width of the wedge-shaped part 2 of the tooth was 145 mm, the largest height of the tooth at the connection point of the shank 2 was 100 mm. The average tooth weight was 9.8 kg. The tooth was cast from high-strength, low-alloy wear-resistant steel containing 0.28% by weight of carbon, 0.51% by weight of silicon,

1,45 % hmotnostních manganu, 0,9 % hmotnostních chrómu, 0,3 i hmotnostních molybdenu, 0,89 i hmotnostních niklu a 0,15 % hmotnostních wolframu.1.45% by weight of manganese, 0.9% by weight of chromium, 0.3% by weight of molybdenum, 0.89% by weight of nickel and 0.15% by weight of tungsten.

Po odlití byly zuby normalizovány, potom zušlechtěny z teploty od 870 do 890 °C, a to postupným ochlazováním zubů do vody od přední řezné části 2 konci upevňovací stopky 5, s následným popuštěním zubů v rozmezí 200 až 250 °C. Ostří 2 zubu mělo tvrdost v rozmezí odAfter casting, the teeth were normalized, then tempered from 870 to 890 ° C by gradually cooling the teeth into water from the front cutting portion 2 of the end of the shank 5, followed by tempering the teeth in the range of 200 to 250 ° C. The tooth edge 2 had a hardness ranging from

460 do 490 HB, základní materiál měl pevnost od 1 310 do 1 480 MPa a houževnatost na tyčích _2 s vrubem U3 z kýlových bloků byla od 30 do 35 J . cm .460 to 490 HB, the base material had a strength of from 1,310 to 1,480 MPa, and the toughness on bars 2 with U3 notches of keel blocks was from 30 to 35 J. cm.

Při provozních zkouškách byla u těchto zubů prokázána výrazně snížená lámavost, a to O 30 až 50 % oproti původním kopinatým zubům.In the field tests, these teeth showed significantly reduced fracture, by 30 to 50% compared to the original lanceolate teeth.

Příklad 2Example 2

Zuby ve tvaru podle přikladu 1 s bočními klínovitými vybráními o vrcholovém úhlu 140° byly vyrobeny z modifikované 13% manganové austenitické oceli se zvýšenou odolnosti proti abrazívnímu opotřebení o 25 až 30 %. Složení modifikované oceli bylo 1,35 % hmotnostních uhlíku, 13,1 % hmotnostních manganu, 2,1 % hmotnostních chrómu, 0,83 % hmotnostních křemíku, 0,003 % hmotnostních bóru, 0,01 % hmotnostních zirkonu. Zuby byly po odlití austenizitovány rychlým ochlazením do vody 20 °C teplé, a to ž teploty rozpouštěcího žíhání od 1 070 doThe teeth in the shape of Example 1 with side wedge-shaped recesses with a 140 ° apex angle were made of modified 13% manganese austenitic steel with an increased abrasive wear resistance of 25 to 30%. The composition of the modified steel was 1.35 wt% carbon, 13.1 wt% manganese, 2.1 wt% chromium, 0.83 wt% silicon, 0.003 wt% boron, 0.01 wt% zirconium. After casting, the teeth were austenitized by rapid cooling to 20 ° C water, i.e. solution annealing temperatures from 1,070 to

100 °C. Tvrdost odlitků byla po tepelném zpracování v rozmezí od 215 do 235 HB, jejich —2 pevnost činila 820 MPa a houževnatost byla v rozmezí od 105 do 125 J . cmMp 100 ° C. The hardness of the castings after heat treatment was in the range of 215 to 235 HB, their 2 strength was 820 MPa, and the toughness was in the range of 105 to 125 J. cm

Při provozních zkouškách se lámavost zubů podle vynálezu snížila na 10 až 15 % oproti původním kopinatým zubům vyrobeným z vysokopevnostní nízkolegované oceli na odlitky, ale vyskytlo se 3 aŽ 10 % zubů ohnutých, které' bylo nutno vyměnit.In the field tests, the fracture of the teeth of the present invention was reduced to 10-15% compared to the original lance teeth made of high-strength low-alloy cast steel, but 3 to 10% of the bent teeth had to be replaced.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A very high dynamic load bucket bucket tooth made of wear-resistant steel for castings having a strength of 600 to 1600 MPa, consisting of a front cutting section and a fastening shank with a hole for a locking element, characterized in that the front cutting section has a semicircular blade (1) with a circumference of 90 to 180 ° formed by two conical faces, a transition portion (2) and an extended wedge portion (3) with an apex angle of 25 to 45 °, with at least one wedge shaped on both sides of the wedge portion (3) a recess (4) with an apex angle of 60 to 150 °, and a pyramidal fastening shank (5) with an opening (6) is formed in the back of the tooth.

2. Bucket tooth according to claim 1, characterized in that it is cast from abrasion-resistant steel of a basic strength of 1 100 to 1 600 MPa after quenching from temperatures of 800 to 950 ° C and low tempering at temperatures of 200 to 250 ° C, the hardness of the semicircular blade (1) is greater than 450 HB in length to at least 2 depths of 20 mm, and the toughness of the base material is greater than 25 J. cm.

3. A bucket tooth according to claim 1, characterized in that it is cast from modified 13% manganese austenitic steel with increased abrasion resistance with a basic strength of 600 to 1 000 MPa after solution annealing from temperatures from 1 070 to 1 130 ° C and subsequent rapid cooling. to water of a temperature not exceeding 70 ° C and a hardness of 190 HB or more and a toughness greater than