DE2424485B2

DE2424485B2 - EXCAVATOR TOOTH

Info

Publication number: DE2424485B2
Application number: DE19742424485
Authority: DE
Inventors: Kenneth M. Calgary Alberta White (Kanada)
Original assignee: Western Rock Bit Co Ltd
Current assignee: Western Rock Bit Co Ltd
Priority date: 1973-05-29
Filing date: 1974-05-20
Publication date: 1976-11-04
Also published as: SE416662B; SE7407038L; GB1442073A; DE2424485A1; CA977007A; AU6872174A

Description

Die Erfindung betrifft einen Baggerzahn zur lösbaren Befestigung an einer Baggerschaufel od. dgl. mit einem Befestigungsschaft und einem an seinen Seitenrändern verdickten Schneidbereich.The invention relates to an excavator tooth for releasable attachment to an excavator shovel od. The like. With a Fastening shaft and a thickened cutting area on its side edges.

Die US-Patentschriften 19 59 847 und 33 71437 zeigen Baggerzähne der vorstehend genannten Art mit annähernd gleicher Schneidenausbildung. Obwohl zwischen der Veröffentlichung der beiden Patentschriften ein Zeitraum von über dreißig Jahren liegt, ist es bezeichnend, daß die Baggerzähne eine im wesentlichen gerade Schneide haben, die jeweils in den Seitenrandzonen etwa keilförmig verdickt ist. Der Hauptschneidbereich wird dabei auf der Oberseite und auf der Unterseite durch zwar von der Schneide zum Schaft hin auseinanderstrebende, im übrigen jedoch vollständig ebene Flächen begrenzt.U.S. Patents 1,959,847 and 3,371,437 show excavator teeth of the aforementioned type with approximately the same cutting edge formation. Although between It is over thirty years that the two patents were published It is characteristic that the digger teeth have a substantially straight cutting edge, each in the side edge zones is approximately wedge-shaped thickened. The main cutting area is on the top and on the Underside through diverging from the cutting edge to the shaft, but otherwise completely limited flat surfaces.

Eine solche Schneidenform ist für die Arbeit in verhältnismäßig weichen Bodenformationen geeignet, nicht jedoch für die Arbeit in harten, insbesondere gefrorenen Bodenformationen. Das liegt vor allem daran, daß bei der bekannten Formgebung der Baggerzähne eine schälende Arbeitsweise bewirkt wird. In härteren Formationen ist ein schälendes Abtragen des Bodens, wenn überhaupt, nur mit äußerst hohem Kraftaufwand und unter Inkaufnahme einer sehr hohen Verschleißrate möglich. Such a cutting edge shape is suitable for working in relatively soft ground formations, but not for working in hard, in particular frozen, ground formations. This is mainly due to the fact that the known shape of the excavator teeth results in a peeling mode of operation. In harder formations, peeling removal of the soil is only possible, if at all, with an extremely high expenditure of force and with the acceptance of a very high rate of wear.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen auswechselbaren Baggerzahn zu schaffen, der eine bessere Eignung zu Arbeiten in harten, insbesondere gefrorenen Bodenformationen der Dauerfrostzone hat als die herkömmlich gestalteten Baggerzähne. Dabei soll durch eine mehr schneidende als schälende Arbeitsweise eine Verringerung des beim Abtragen solcher Schichten erforderlichen Kraftaufwandes sowie eine Herabsetzung des Verschleißes erreicht werden. The present invention is based on the object of creating an exchangeable excavator tooth which is better suited to work in hard, in particular frozen, soil formations in the permafrost zone than the conventionally designed excavator teeth. A more cutting than peeling mode of operation is intended to achieve a reduction in the expenditure of force required to remove such layers, as well as a reduction in wear and tear .

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß der Schneidbereich — im Querschnitt gesehen eine konkave obere und eine konvexe untere Oberfläche aufweist und diese Oberflächen von der Mitte des Schneidbereichs zu den Seitenrändern hin auseinanderstreben. This object is achieved with the invention in that the cutting area - seen in cross section, has a concave upper and a convex lower surface and these surfaces diverge from the center of the cutting area to the side edges.

Damit wurde ein Baggerzahn geschaffen, der auch bei flachen Eintrittswinkeln in abzutragende harte Bodenfonnationen einschneidet und nicht, wie dies bei der Verwendung der bekannten Baggerzähne beobachtet werden kann, über den Boden abgleitet Aufgrund einer mehr schneidenden statt schälenden Arbeitsweise infolge der besonderen Formgebung werden die abzutragenden Bodenformationen unterschnitten und die unterschnittenen Bereiche vor allem durch Scherkräfte belastet. Bekanntlich sind die harten, gegen Sprödbruch empfindlichen Bodenformationen aber Scherbelastungen am wenigsten gewachsen. In this way , an excavator tooth was created that cuts into hard ground formations to be removed even at shallow entry angles and does not slide over the ground, as can be observed when using the known excavator teeth undercut and the undercut areas are mainly stressed by shear forces. It is well known that the hard soil formations, which are sensitive to brittle fracture, are the least able to withstand shear loads.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 7.Further features of the invention are the subject of claims 2 to 7.

Im folgenden werden anhand der Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele näher erläutert.In the following, preferred exemplary embodiments are explained in more detail with reference to the drawing.

F i g. 1 zeigt einen Zahn und eine Halterung, die an dem Schaufelrand eines Aushubbaggers befestigt sind;F i g. Figure 1 shows a tooth and bracket attached to the bucket edge of an excavator;

Fig. la zeigt die Beziehung zwischen der Ober- und Unterseite am vorderen Ende des Schneidbereichs des Zahnes;Fig. La shows the relationship between the upper and Underside at the front end of the cutting area of the tooth;

Fig. Ib ist ein Längsschnitt entlang der Linie D-DinFig. Ib is a longitudinal section along the line DD in

Fig.2 ist die Draufsicht auf den Zahn und den zur Befestigung dienenden Schaft gemäß Fig. 1 bei teilweise verschlissenem Zahn;Fig.2 is the top view of the tooth and the for Fastening the shaft according to FIG. 1 with a partially worn tooth;

Fig.3 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht des verschlissenen Zahnes und des Schaftes gemäß Fig. 2;Fig. 3 is a partially sectioned side view the worn tooth and the shaft according to FIG. 2;

F i g. 4 zeigt eine Vorderansicht des Zahnes und des Schaftes gemäß F i g. 2 und 3 in Richtung parallel zu der auszuhebenden Formation;F i g. 4 shows a front view of the tooth and the shaft according to FIG. 2 and 3 in the direction parallel to that formation to be excavated;

F i g. 5 und 5a zeigen einen Vergleich zwischen einem erfindungsgemäßen und einem herkömmlichen Zahn bei dem gleichen Eintrittswinkel;F i g. 5 and 5a show a comparison between a tooth according to the invention and a conventional tooth at the same entry angle;

F i g. 6 ist ein teilweiser Längsschnitt der Schneide, die an einen abweichenden Typ von Zahn und Schaft angepaßt istF i g. Figure 6 is a partial longitudinal section of the cutting edge attached to a different type of tooth and shank is adapted

F i g. 1 zeigt in einer Ansicht von oben den austauschbaren Baggerzahn 1, der in einer Halterung 2 befestigt ist, die an dem Schaufelrand 3 angebracht ist. Der Schneidbereich 4 des Baggerzahnes wird, in der Vorderansicht gesehen, durch zwei Kreisbögen begrenzt Die Kreisbögen haben einen unterschiedlichen Radius und verschiedene Mittelpunkte, so daß die Dicke des Schneidbereichs 4 von der Mitte nach außen zunimmt. F i g. la zeigt eine Vorderansicht der Schneidkante der Fig. 1, wobei der obere Radius Re und der untere Radius Rs der Schneidkante optimal gewählt sind, wenn Äs, 7\ind IVwie folgt definiert werden:F i g. 1 shows, in a view from above, the replaceable excavator tooth 1 which is fastened in a holder 2 which is attached to the bucket edge 3. The cutting area 4 of the excavator tooth is, as seen in the front view, delimited by two circular arcs. The circular arcs have a different radius and different center points, so that the thickness of the cutting area 4 increases from the center outwards. F i g. 1a shows a front view of the cutting edge of FIG. 1, the upper radius Re and the lower radius Rs of the cutting edge being optimally selected if Äs, 7 \ ind IV are defined as follows:

A = R₅ - 1/2 VARl - W², B = A + 3T, A = R ₅ - 1/2 VARl - W ² , B = A + 3T,

8ß8ß

Die Gleichungen legen das Schneidkantenprofil derart fest, daß der Zahnquerschnitt von der Dicke Tin der Mitte za der Dicke 4 Tan der Seite zunimmt oder, anders ausgedrückt, für X = ± W/2 die Beziehung C=4Tgüt The equations set the cutting edge profile determined such that the tooth cross section of the thickness of the middle Tin za the thickness of the side Tan 4 increases, in other words, for X = ± W / 2, the relationship C = 4Tgüt

F i g. Ib zeigt, daß die Abmessung B über den größten Teil der Schnittpunktlange konstant ist und die Dicke T pro Zentimeter um das 0,6fache zunimmt Der Abschlußradius Rj ist gleich dem oder größer als der Radius Re und hängt ab von den jeweiligen Belastungsbedingungen des Zahnes. Die in F i g. 1 gezeigte vordere Kante der Halterung 2 des Zahnes wird durch den Abschlußradius R» und die angehobene Stufe 9 im vorderen Bereich des Schaftes 10 geschützt Zur Befestigung ist eine Aussparung 11 vorgesehen. F i g. Ib shows that the dimension B is constant over most of the length of the intersection and the thickness T increases by 0.6 times per centimeter. The terminal radius Rj is equal to or greater than the radius Re and depends on the respective load conditions of the tooth. The in F i g. The front edge shown in FIG. 1 of the holder 2 of the tooth is protected by the terminating radius R » and the raised step 9 in the front region of the shaft 10. A recess 11 is provided for fastening.

Fig.2 ist die Draufsicht auf den Zahn und die Halterung und zeigt ein verschlissenes Zahnprofil 12, das durch die zuvor erwähnte Schneidkantenform erzeugt wird. Die vorn liegenden Ecken mit der Stirnseite 13 gehen dem Schaufelbereich des Zahnes voran und unterschneiden das zu entfernende Material. Wenn der Zahn weiter in den Boden oder das Gestein eintritt, übt die gekrümmte Oberfläche, die durch den Radius R$ gemäß Fig. la gebildet wird, eine seitliche Scherbelastung auf den Boden aus. Die seitliche Scherbelastung in Verbindung mit der Zugbelastung, die aufgrund des Eintrittswinkels des Zahnes in den Boden erzeugt wird, führt zu einem Lösen des Bodens oder Gesteins.Figure 2 is a top plan view of the tooth and bracket and shows a worn tooth profile 12 created by the aforementioned cutting edge shape. The front corners with the end face 13 precede the shovel area of the tooth and undercut the material to be removed. If the tooth continues to enter the ground or the rock, the curved surface, which is formed by the radius R $ according to FIG. 1a, exerts a lateral shear load on the ground. The lateral shear stress combined with the tensile stress created due to the angle of entry of the tooth into the soil results in loosening of the soil or rock.

Gemäß Fig.3 bestimmt der Eintrittswinkel 15 das Ausmaß der Unterschneidung 16. Eine Vergrößerung des Eintrittswinkels führt zu einer Verkleinerung der Länge der Unterschneidung 16, die für weiche Formationen, wie Ton od. dgl., geeignet ist. Die Schneidkante des Zahnes bleibt bei Verschleiß schärfer und hebt wirksamer aus, als es bei Zähnen ohne das bevorzugte Schneidkantenprofil der Fall ist. Eine Verringerung des Eintrittswinkels führt zu einer Vergrößerung der Länge der Unterschneidung sowie dazu, daß die Zahnbelastung von einer Scherbelastung auf eine Druckbelastung übergeht In Dauerfrost-Formationen besteht die Gefahr, daß die Zähne auf dem Eis gleiten. Bei derartigen Formationen bietet sich bei verringertem Eintrittswinkel eine lange, schlanke, vorauslaufende Ecke, die in die Formation ebenso eindringt wie ein Eispickel. Das Schneidkantenmaterial im Bereich der Stirnseiten 13, die unter das auszuhebende Material eingedrungen sind, bewirkt, daß die Zähne in der Formation gehalten werden. Dadurch wird ein wesentliches Problem herkömmlicher Zähne gelöst die sich an der Zahnschneidkante abrunden, so daß das Eimerrad eines Rotationsgrabenbaggers, an dem die Zähne angebracht sind, auf der Formation gleitet und nicht in sie eindringtAccording to FIG. 3, the entry angle 15 determines the extent of the undercut 16. An enlargement of the entry angle leads to a reduction in the length of the undercut 16, which is necessary for soft Formations, such as clay or the like. Is suitable. The cutting edge of the tooth remains sharper with wear and excavates more effectively than teeth without the preferred cutting edge profile. One Reducing the entry angle leads to an increase in the length of the undercut as well to the fact that the tooth load changes from a shear load to a pressure load In permafrost formations there is a risk of the teeth sliding on the ice. For formations of this type, a long, slender, leading corner leading into the formation as well penetrates like an ice ax. The cutting edge material in the area of the end faces 13, which are below the to be lifted Penetration of material causes the teeth to be held in the formation. This becomes a major problem of conventional teeth solved that round off at the tooth cutting edge, so that the The bucket wheel of a rotary trencher, to which the teeth are attached, slides on the formation and does not penetrate into them

Wenn die Abmessung B in Fig. la und Ib konstant gehalten wird, entstehen zwei erhöhte Bereiche, deren Stirnseiten mit 17 und 18 in Fig.4 bezeichnet sind. Wenn die erhöhten Bereiche entlang der äußeren Ränder der Schnittfläche des Zahnes verlaufen, verschleißt die Schnittkante gerade, wie es in Fig.4 in einer Ansicht gezeigt ist Bei extremen Abriebsbedingungen besteht die Tendenz, daß das Profil entsprechend der gestrichelten Linie 19 verschleißt. Dies führt zu einem gemischten Scherradius an der Schneidkante und zeigt an, daß der Eintrittswinkel in dieser speziellen Formation verringert werden sollte. Die Aufrechterhaltung eines flachen Schneidprofils mit rechteckigen Ecken ist wesentlich beim Ausheben von harten, abgelagerten Formationen, da die scharfe Ecke die Spannung im Sinne eines Scherbruches der Formation erhöhtIf the dimension B in Fig. La and Ib is kept constant, two raised areas are created, the end faces of which are denoted by 17 and 18 in Fig.4. If the raised areas run along the outer edges of the cutting surface of the tooth, the cutting edge wears straight away, as is shown in a view in FIG. This results in a mixed shear radius at the cutting edge and indicates that the entry angle should be decreased in that particular formation. Maintaining a flat cutting profile with square corners is essential when excavating hard, deposited formations, as the sharp corner increases the stress in terms of shear fracture of the formation

Fig.5 und 5a zeigen den Vergleich zwischen der Gleitfläche des vorstehend beschriebenen Schneidprofils und desjenigen eines herkömmlichen Zahnes bei gleichem EintrittswinkeL Der herkömmliche Zahn gemäß F i g. 5a verschleißt entsprechend der gestrichelten Linie 20 und schneidet eine abgerundete Bodenfurche in die Formation, so daß das Gleiten verstärkt und die Aushubzeit verlängert wird.Fig.5 and 5a show the comparison between the Sliding surface of the cutting profile described above and that of a conventional tooth same entry angle The conventional tooth according to FIG. 5a wears according to the dashed line Line 20 and cut a rounded bottom furrow into the formation so that the slide is enhanced and the excavation time is extended.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. excavator tooth for releasable attachment to an excavator shovel oddgL with a fastening shaft and a thickened cutting area at its side edges, characterized in that the cutting area (4) - seen in cross section - has a concave upper and a convex lower surface and these surfaces , ₀ of diverge from the center of the cutting area towards the side edges.

2. An excavating tooth in accordance with claim 1, characterized in that the central region of the cutting area (4) in the thickness of the cutting edge increases rearwardly

3. excavator tooth according to claim 2, characterized in that the thickness of the central cutting area starting from the cutting edge increases backwards per cm by about 0.6 times

4. excavator tooth according to one of claims 1 to 3, characterized in that the end faces (13 or 17 and 18) the outer edges of the cutting area substantially perpendicular to the longitudinal axis of the Tooth.

5. excavator tooth according to one of claims 1 to 4, characterized in that the upper and concave the lower convex surface - viewed in cross section - run in the shape of a circular arc.

6. excavator tooth according to any one of claims 2 to 5, characterized in that the upper surface of the cutting area (4) forming the profile essentially constant over the length of the cutting area and that the profile forming the lower surface of the cutting area differs from the upper one Surface, starting from the cutting edge, increasingly distant towards the rear.

7. excavator tooth according to one of claims 1 to 6, characterized in that the thicker, outer Side margins have a flat, narrow top.