EA030737B1

EA030737B1 - Сменный износный блок

Info

Publication number: EA030737B1
Application number: EA201400925A
Authority: EA
Inventors: Кевин С. Стэнджленд; Клинтон А. Вуд; Кейт Л. Шрив; Чарльз Г. Оллингер IV
Original assignee: Эско Корпорейшн
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2013-02-14
Publication date: 2018-09-28
Also published as: CA2862168C; EP2815035B1; CN104114781B; HRP20190453T1; BR112014019862A2; EP2815035A1; WO2013123167A1; AU2013202797B2; US9453328B2; US20130212916A1; CA2862168A1; US20150089848A1; RS58570B1; BR112014019862A8; AP2014007854A0; ES2710919T3; CO7020893A2; CN104114781A; AR090079A1; US8925220B2

Abstract

Сменный износный блок защищает режущую кромку землеройного ковша и содержит основание (20), предназначенное для его приваривания к режущей кромке, причем режущая кромка имеет внутреннюю поверхность (16), наружную поверхность (18) и переднюю кромочную грань (14А). Основание содержит седло (24), опирающееся на переднюю кромочную грань и проходящее от передней кромочной грани вдоль внутренней и наружной поверхностей режущей кромки и отдельное от режущей кромки, а также сварочный фланец (22), расположенный сзади седла, прикрепленный к внутренней поверхности режущей кромки. При этом предусмотрен удерживающий элемент. Седло присоединено к сварному фланцу зоной (28) снятия напряжений, причем зона снятия напряжений является более гибкой, чем седло и сварной фланец. Сменный износный элемент (12), установлен поверх основания и имеет отверстие (12А). Кроме того, предусмотрен замок (42), выполненный с возможностью введения в отверстие и предназначенный для прижатия к удерживающему элементу основания и для удержания сменного износного элемента к основанию. Данная конструкция обеспечивает длительный срок службы.

Description

изобретение относится к различным сменным износным элементам и сменным износным блокам, предназначенным для использования с землеройно-транспортным оборудованием.

Землеройные ковши и другое землеройно-транспортное оборудование подвергаются воздействию неблагоприятных условий, включая абразивные материалы, экстремальные нагрузки и циклические механические напряжения и деформации. Разнообразные сменные износные элементы и сменные износные блоки крепятся к режущим кромкам, другим копающим кромкам и поверхностям для их защиты от износа и эрозии. Сменные износные блоки, проходящие от режущих кромок и поверхностей, испытывают высокие внутренние напряжения во время работы, которые могут привести в результате к отказу элементов. Сменные износные блоки требуют достаточной прочности для предотвращения отказа, но также должны иметь пластичность, чтобы передавать приложенные нагрузки вдоль широкой опорной конструкции без чрезмерных концентраций механических напряжений в критических точках. Усталость, обусловленная циклическим нагружением, в сочетании с концентрацией напряжения внутри локализованных зон элементов может вызвать уменьшенный срок службы или катастрофический отказ в сменном износном блоке.

Сменные износные элементы для горно-шахтного и другого землеройно-транспортного оборудования являются расходными элементами, которые часто заменяют. Они покрывают режущие кромки и другие поверхности землеройных ковшей и другого землеройно-транспортного оборудования, которые в противном случае были бы открыты и находились в контакте с грунтом. Извлекаемые материалы являются абразивными, и сменные износные элементы могут быстро изнашиваться. Нагрузки, прикладываемые к сменным износным элементам во время копания грунта, изменяются и включают в себя, например, осевые, вертикальные и боковые нагрузки. Нагрузки имеют место в различных формах, таких как удар, вибрация и знакопеременные нагрузки.

Горно-шахтное и землеройное оборудование может перемещать тонны материалов в одном цикле. Эти большие нагрузки требуют элементов, которые могут поглощать и выдерживать приложенные механические напряжения. Механическое напряжение внутри элементов может быть крайне высоким даже в случае очень больших элементов, и конструкция элемента требует обеспечения баланса прочности и пластичности.

Чрезмерная жёсткость или хрупкость элементов может привести к растрескиванию в критических точках блоков, таких как сварные соединения и острые внутренние углы. Эти виды элементов могут концентрировать приложенные механические напряжения до критических уровней. Элементы должны быть также достаточно пластичными, чтобы изгибаться, позволяя распределять нагрузки по всей поверхности опор для элемента.

В соответствии с данным изобретением, сменный износный элемент включает в себя зону снятия деформирующих механических напряжений, которая регулирует и уравновешивает механические напряжения в элементе, вызванные приложенными нагрузками. Зона снятия напряжений представляет собой часть элемента, которая имеет изменённое свойство материала, такое как модуль упругости, или изменённое свойство элемента, такое как жёсткость.

Снятие напряжений может включать в себя утончение материала, сужение материала или изменение свойств материала в зоне снятия напряжений. Это приводит в результате к уменьшению жёсткости в зоне снятия напряжений, в отличие от уравновешивания элемента. Зона снятия напряжений изгибается и деформируется для распределения напряжений по поверхности опоры или анкера элемента. Снятие напряжений является эффективным, например, между опорой элемента, такой как сварочное соединение, и нагруженной зоной, такой как рабочий конец сменного износного элемента или седло, на которое устанавливается сменный износный элемент.

Согласно изобретению основание для монтажа сменного износного элемента к режущей кромке землеройно-транспортного оборудования содержит седло для вставки сменного износного элемента, верхний и нижний сварные фланцы, расположенные с противоположных сторон и сзади седла, причем каждый сварной фланец выполнен с возможностью приваривания к одной из внутренней и наружной поверхности режущей кромки землеройно-транспортного оборудования, внутреннюю зону снятия напряжений, разделяющую седло и верхний сварной фланец, и наружную зону снятия напряжений, разделяющую седло и нижний сварной фланец.

Зоны снятия напряжений являются более узкими, чем седло и сварные фланцы, и каждая зона снятия напряжений образует горловину.

Предпочтительно, если ширина горловины меньше, чем 80% ширины самой широкой части седла.

Сварные фланцы простираются в переднем направлении относительно каждой стороны горловины.

Сварные фланцы, проходящие вперед к каждой стороне горловины, образуют выемки между горловиной и продолжениями фланцев.

Предпочтительным является то, что зоны снятия напряжений изгибаются под действием нагрузок, приложенных к седлу, и распределяют приложенные нагрузки вдоль сварных швов фланцев.

Верхний и нижний сварные фланцы и верхняя и нижняя зоны снятия напряжений изготовлены из одинакового материала, и материал зоны снятия напряжений является более пластичным, чем материал седла.

- 1 030737

Предпочтительным является то, что зоны снятия напряжений являются более гибкими, чем седло и сварные фланцы.

Основание предпочтительно содержит удерживающий элемент, в который вставляется замок через отверстие сменного износного элемента для крепления сменного износного элемента к основанию.

Предпочтительным является то, что задняя и боковые кромки сварных фланцев выполнены с возможностью приваривания к поверхностям режущей кромки.

Седло между сварными фланцами не приваривается к режущей кромке.

Согласно изобретению нагрузки прикладываются к седлу во время операций копания грунта и передаются через фланцы к землеройно-транспортному оборудованию.

Согласно изобретению седло отклоняется реагируя на нагрузки, приложенные к седлу.

Основание имеет продольную ось, при этом зоны снятия напряжений включают в себя открытые по бокам прорези.

Предпочтительным является то, что жесткость зоны снятия напряжений меньше, чем жесткость седла и сварных фланцев.

Зона снятия напряжений содержит первый материал, а седло содержит второй материал, причем первый материал является более пластичным, чем второй материал.

Согласно другому аспекту изобретения сменный износный блок для режущей кромки землеройного ковша, содержит основание, предназначенное для его приваривания к режущей кромке, причем режущая кромка имеет внутреннюю поверхность, наружную поверхность и переднюю кромочную грань, причем основание включает в себя седло, опирающееся на переднюю кромочную грань и проходящее от передней кромочной грани вдоль внутренней и наружной поверхностей режущей кромки и отдельное от режущей кромки, сварочный фланец, расположенный сзади седла, прикрепленный к внутренней поверхности режущей кромки, и удерживающий элемент, причем седло присоединено к сварному фланцу зоной снятия напряжений, причем зона снятия напряжений является более гибкой, чем седло и сварной фланец, а также сменный износный элемент, установленный поверх основания и имеющий отверстие, в общем случае выровненное с удерживающим элементом, и замок, выполненный с возможностью введения в отверстие и предназначенный для прижатия к удерживающему элементу основания и для удержания сменного износного элемента к основанию.

Сменный износный элемент содержит расположенные на расстоянии друг от друга ножки, причем первая ножка включает в себя отверстие, а вторая ножка является более короткой, чем первая ножка.

Предпочтительным является то, что основание образует продольную ось LA, и сменный износный элемент установлен поверх основания вдоль продольной оси.

Кроме того, удерживающий элемент основания имеет опорную поверхность, которая направлена назад для контактирования с замком.

Зона снятия напряжений представляет собой горло винную часть, более узкую, чем седло.

Основание включает в себя второй сварной фланец сзади от седла, приваренный к наружной поверхности режущей кромки.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:

фиг. 1 - вид в перспективе в разобранном состоянии сменного износного элемента в виде основания, прикреплённого к нижележащей опоре в виде режущей кромки экскаватора, с основанием, в которое вставляется сменный износный элемент;

фиг. 2 - вид в перспективе основания фиг. 1; фиг. 3 - вид сверху основания; фиг. 4 - вид сбоку основания; фиг. 5 - вид снизу основания;

фиг. 6 - вид сверху альтернативной конфигурации сменного износного элемента в виде основания;

фиг. 7- вид снизу основания с альтернативной конфигурацией;

фиг. 8 - вид сверху основания с другой альтернативной конфигурацией;

фиг. 9 - вид сверху основания с ещё одной альтернативной конфигурацией;

фиг. 10 - вид сверху альтернативной конфигурации направляющей пластины с зонами снятия напряжений;

фиг. 11 - вид сверху альтернативной конфигурации направляющей пластины с зонами снятия напряжений;

фиг. 11А - вид сбоку в поперечном разрезе направляющей пластины, изображённой на фиг. 11, с зонами снятия напряжений;

фиг. 12 - вид в перспективе альтернативной конфигурации основания, приваренного к режущей кромке землеройного оборудования.

На фиг. 1-5 показан предпочтительный вариант осуществления данного изобретения. На фиг. 6-12 показаны альтернативные варианты осуществления данного изобретения.

Фиг. 1 представляет собой пример сменного износного блока 10, включающего в себя сменный износный элемент 12, присоединяемый к основанию 20. Основание 20 крепится к режущей кромке 14 землеройного оборудования с внутренней 16 или верхней поверхностью, наружной 18 или нижней поверх- 2 030737

ностью и передней кромочной гранью 14А, соединяющей между собой верхнюю и нижнюю поверхности. Основание 20 опирается на переднюю кромочную грань и проходит назад вдоль верхней и нижней поверхностей. Каждый из сменного износного элемента 12 и основания 20 считается сменным износным элементом блока 10.

Сменный износный элемент в этом проиллюстрированном варианте осуществления данного изобретения представляет собой защитный кожух (коронку). Сменный износный элемент включает в себя отверстие 12А для вставки в него удерживающей системы или замка 42, предназначенного для крепления сменного износного элемента к основанию 20. Сменный износный элемент 12 имеет раздвоенные ножки, проходящие назад, так чтобы они опирались на режущую кромку 14. Верхняя ножка 12В, как показано, является более длинной и проходит дальше назад, чем нижняя ножка 12С, но возможны и другие конструкции.

Нагрузки, прикладываемые к сменному износному элементу 12 во время работы, передаются через основание 20 к режущей кромке или режущей планке оборудования. Значительные нагрузки прикладываются к сменному износному блоку во время работы, создавая большие механические напряжения в основании и особенно в месте присоединения основания к режущей кромке. Эти нагрузки являются циклическими по природе и в прошлом, как правило, создавали усталостные отказы либо в основании, либо в сварном шве, присоединяющем основание к режущей кромке, либо в отношении других сменных износных элементов, приваренных к режущей кромке или другим частям землеройно-транспортного оборудования, во время операций извлечения грунта. Данное изобретение снижает этот риск растрескивания или отказа путём обеспечения некоторой свободы перемещения между рабочей частью (которая в этом варианте осуществления данного изобретения представляет собой седло) и монтажными концами, что, в свою очередь, уменьшает концентрации напряжения, которые могут образовываться и приводить к повреждению или потере сварного соединения или элемента.

Основание 20 включает в себя рабочую часть или седло 24 на переднем конце, которая охватывает режущую кромку, и монтажную часть или фланец 22 на каждом дальнем заднем конце основания 20. Фланец 22 приварен к режущей кромке 14 и предпочтительно вокруг всей наружной кромки, т.е. вдоль задней кромки 22А и боковых кромок 22В и 22С, хотя могли бы использоваться другие конструкции (т.е. с зазорами). Монтажные части могли бы быть прикреплены к режущей кромке с помощью других средств, таких как, например, болты, или путём отливки монтажных частей с режущей кромкой или другой нижележащей поверхностью. Основание 20 поддерживает сменный износный элемент 12 с седлом 24, вставленным в полость 12D сменного износного элемента 12 после сборки, хотя монтажные части могут также входить в контакт со сменным износным элементом. В проиллюстрированном варианте осуществления данного изобретения прокладочные зоны 23 и 25 на основании 20 входят в контакт со сменным износным элементом 12 во время использования. Седло могло бы иметь широкое разнообразие различных конструкций для соответствия конкретному сменному износному элементу, который необходимо прикреплять. Хотя основание 20 подвергается износу и требует периодической замены, оно покрыто сменным износным элементом 12 во время работы, что приводит в результате к меньшей скорости изнашивания по сравнению со сменным износным элементом 12. В результате этого его заменяют менее часто, чем сменный износный элемент 12.

Основание 20 включает в себя верхний сварной фланец 22 и нижний сварной фланец 26. Основание 20 образует продольную ось LA, которая проходит назад от гнезда между верхним и нижним сварными фланцами 22 и 26. Сменный износный элемент 12 может присоединяться к основанию 20 вдоль продольной оси LA.

Основание 20 включает в себя зону 28 снятия сварочных напряжений или снятия механических напряжений, расположенную между монтажной частью или нижним сварным фланцем 26 и седлом 24. Зона снятия напряжений может быть реализована многими различными способами. В варианте осуществления данного изобретения, изображённом на фиг. 2, зона 28 снятия сварочных напряжений или снятия механических напряжений, указанная пунктирной линией, представляет собой горловину или суженную зону 29. Зона 30 снятия напряжений, присоединяющая сварной фланец 26 к седлу 24 также представляет собой горловину 31. Зона снятия напряжений, расположенная рядом с каждой сварочной частью, является предпочтительной, хотя в определённых применениях зона снятия напряжений могла бы быть обеспечена между только одним верхним сварным фланцем 22 и седлом 24.

Верхний сварной фланец 22 может включать в себя верхние боковые части 32 и 34, которые проходят вперёд на каждой боковой стороне горловины. Боковые части, расположенные на расстоянии от горловинных частей, образуют верхние боковые проёмы или каналы 32А и 34А между горловинными и боковыми частями. Нижний сварной фланец 26 может также включать в себя нижние боковые части 36 и 38, проходящие вперёд на каждой стороне горловины. Боковые части, расположенные на расстоянии от горловинной части, образуют нижние боковые проёмы или каналы 36А и 38А (скрытые здесь) между горловинными и боковыми частями. Каналы показаны с конкретной изогнутой формой, но они могли бы иметь широкое разнообразие конфигураций.

Нижний сварной фланец 26 предпочтительно приварен к нижней поверхности 18 режущей кромки 14 вдоль задней кромки 26А и боковых кромок 26В и 26С. Аналогично этому, в этом варианте осуществ- 3 030737

ления данного изобретения зона 30 снятия напряжений, присоединяющая нижний сварной фланец 26 к седлу 24, имеет ту же конфигурацию, что и зона 28 снятия напряжений, присоединяющая верхний сварной фланец к седлу, хотя они могли бы быть различными.

Верхний и нижний фланцы 22 и 26 служат в качестве основных опор для основания 20. Верхняя и нижняя горловинные зоны 29 и 31 являются более узкими, чем седло, и расположены рядом со сварной фланцами и седлом. Ширина элементов, таких как горловина 29, определяется в направлении, перпендикулярном к продольной оси LA. В этом варианте осуществления данного изобретения горловины 29, 31 имеют ширину, которая составляет приблизительно 80% от максимальной ширины седла 24. но возможно широкое разнообразие других конструкций с большими или меньшими соотношениями между величинами ширины горловины и седла.

Боковые стороны и задняя сторона сварных фланцев используются для приварки фланцев к внутренней и наружной поверхностям 16 и 18 режущей кромки 14. Один или несколько наплавленных валиков сварного шва накладывают между кромками фланцев и поверхностями режущей кромки для прикрепления фланцев к режущей кромке. Как верхний, так и нижний сварные фланцы 22 и 26 крепят к режущей кромке 14. Остальная часть поверхностей, включая горловину и гнездо, являются свободными от сварных швов. Седло 24 и другие элементы являются отдельными и отсоединёнными от режущей кромки 14 в том отношении, что они не прикреплены непосредственно к режущей кромке и могут перемещаться независимо от режущей кромки, хотя они всё же прижимаются к режущей кромке во время использования.

Более жёсткая конструкция без зон снятия напряжений не способна настолько же эффективно распределять приложенную нагрузку с уменьшенным напряжением, образуемом в детали или сварном соединении. В том случае, когда конструкция является слишком жёсткой, как правило, образуются трещины, в основном на внутренних углах, сварных швах и других местах, которые концентрируют механическое напряжение или имеют материал, подвергшийся процессам упрочнения, которые снижают прочность материала. Конструкция данного изобретения со снятием механических напряжений, как правило, снижает чрезмерные концентрации напряжений и приводит в результате к меньшему риску растрескивания или отказа детали или сварного соединения.

Нагрузки, прикладываемые к износному элементу 12, в основном передаются седлу 24. Седло 24 ограничено верхней и нижней горловинами 29 и 31, которые действуют в качестве зон 28 и 30 снятия напряжений основания 20. Седло 24 под действием нагрузки отклоняется (деформируется) внутри границ горловин 29 и 31, которые изгибаются больше, чем любая другая часть основания 20, поскольку они являются менее жёсткими, чем седло 24 или фланец 22.

Верхняя и нижняя горловины 29 и 31, в свою очередь, ограничены сварными соединениями вдоль периметра фланцев на кромках 22А, 22В, 22С, 26А, 26В и 26С. Это отклонение седла 24 и центральное положение горловины относительно сварочных поверхностей позволяет приложенным напряжениям лучше распределяться по всему сварному соединению вокруг фланцев.

В отличие от уровня техники, предшествующего данному изобретению, изгиб, обеспечиваемый зонами снятия напряжений, снижает риск растрескивания основания 20 или разрушения сварных швов, которые присоединяют основание 20 к режущей кромке. Эта новаторская конструкция позволяет зонам снятия напряжений поглощать большую часть энергии за счёт изгиба и деформации. Сравнения с использованием метода конечных элементов между основаниями без снятия напряжений и основаниями со снятием сварочных напряжений или снятием механических напряжений данного изобретения демонстрирует снижение на 50-90% пикового сварочного напряжения при добавлении данных зон снятия напряжений. Испытания на срок службы в лаборатории и в полевых условиях показали аналогичные улучшения срока службы элементов.

Горловинные части основания 20 сконструированы таким образом, чтобы они изгибались упруго. Любая пластическая деформация зоны снятия напряжений, приводящая к постоянной усадке или деформации основания 20, выходило бы за расчётные пределы элементов. Постоянная деформация зоны снятия напряжений приводит к риску образования трещин в зоне снятия напряжений и образованию мест концентрации напряжений, которые вызывают дальнейшее распространение трещин.

Сварные фланцы показаны, как имеющие прямоугольный периметр, но могут использоваться другие конфигурации. Периметр сварного фланца мог бы быть дугообразным или мог бы иметь дополнительные выступы, которые проходят назад, как показано на фиг. 6. Альтернативно или дополнительно сварные фланцы могли бы иметь выступы, проходящие перпендикулярно к боковой стороне. Дополнительные фланцы могли бы обеспечить дополнительную опору или крепление основания к режущей кромке.

Конкретная конструкция сварного фланца и боковых каналов может быть самой разнообразной. Кромки, образующие каналы 32А, 34А, 36А, 38А, могут быть дугообразными, как показано в предыдущих примерах. В альтернативной конфигурации, как показано на фиг. 7, кромки канала могут включать в себя части, которые являются параллельными продольной оси LA, и некоторые части, которые перпендикулярны к этой оси. Боковые кромки 26В и 26С нижнего сварного фланца, как показано, наклонены к продольной оси.

- 4 030737

В другой альтернативной конфигурации кромки боковых каналов могут включать в себя части, которые наклонены под углом 45 градусов относительно продольной оси, как показано на фиг. 8. В ещё одной альтернативной конфигурации верхняя горловина 29 является более узкой, чем верхний сварной фланец 22 и седло 24, а верхний сварной фланец 22 является более узким, чем седло 24. Форма окружающих границ элемента основания 20 может меняться в пределах широкого диапазона конфигураций, и когда она предназначена для аналогичной функции, всё равно попадать в рамки объёма данного изобретения.

Обращаясь опять к фиг. 2, основание 20 дополнительно включает в себя удерживающий элемент 40, расположенный впереди верхней горловины 29 на седле 24. В этом варианте осуществления данного изобретения удерживающий элемент 40 включает в себя направленную назад опорную поверхность 41, которая по существу отцентрирована (выровнена) с отверстием 12А, когда износный элемент 12 прикреплён к основанию 20. Замок 42 собирают в отверстии 12А и вставляют в удерживающий элемент 40 для крепления износного элемента 12 на режущей кромке 14. Удерживающий элемент 40 и отверстие 12А могут располагаться в другом месте на основании 20 и иметь другие конструкции, чем те, которые показаны на фиг. 2.

Основание 20 может быть отлито в качестве единого элемента с минимальной требуемой механической обработкой. Из-за размера основания 20, конкретных металлов, используемых в землеройном оборудовании, и определённых эффективностей в блоке литейной формы, полученный в результате литой элемент подвержен вариациям размеров. Основание 20 может, следовательно, дополнительно включать в себя одну или несколько посадочных (регулировочных) прокладок 44, которые могут подвергаться механообработке для оптимизации посадки сопрягаемых элементов. Посадочные прокладки могут быть сформированы на внутренних поверхностях, которые контактируют с режущей кромкой, и на наружных поверхностях седла, на которые устанавливается полость износного элемента 12.

В ещё одном варианте осуществления данного изобретения основание 20 может включать в себя только один сварной фланец. К примеру, вместо нижнего сварного фланца, основание 20 может включать в себя нижнюю ножку, которая прикрепляется к нижней поверхности 18 режущей кромки 14 другим способом, отличным от сварки, таким как болт или выступ, или прикреплён в более традиционной сварочной конструкции (например, без зоны снятия напряжений). В ещё одном варианте осуществления данного изобретения наружная ножка 12С износного элемента 12 включает в себя второй удерживающий элемент, который входит в зацепление с соответствующим удерживающим элементом на наружной части основания 20 или наружной поверхности 18 режущей кромки для дополнительного крепления износного элемента 12 к режущей кромке 14. Этот пример конструкции может использоваться для поддержки крыла в качестве износного элемента. Разнообразные варианты осуществления данного изобретения применимы на многих видах режущих кромок, включая, например, пластинчатые и литые режущие кромки и передние кромки боковых стенок ковша.

Термины "верхний" и "нижний" в этом применении используются для описания основного варианта осуществления данного изобретения, который представляет собой крепление износного элемента к режущей кромке. Данное изобретение, однако, не ограничено этим. К примеру, в примере крыла ножки были бы внутренними и наружными, но могут не являться верхней и нижней.

Принципы данного изобретения применимы к другим применениям. На фиг. 10 показана направляющая пластина или другой износный элемент 120, который, например, может крепиться к грани землеройно-транспортного оборудования для предотвращения износа такого оборудования, как ковш, лоток, кузов грузовика и т.п. Средняя часть направляющей пластины является рабочей частью 124, образованной в виде изнашиваемой поверхности, а сварные фланцы 122 и 126 расположены на каждом конце направляющей пластины 120. Эта конструкция могла бы также альтернативно использоваться в основании для направляющей пластины, в этом случае рабочая часть представляет собой седло. В основании седло имело бы конструкцию для поддержки направляющей пластины и предпочтительно удерживающего элемента для фиксации направляющей пластины на месте, как описано в патентах США № 5,063,695 и № 5,241,765, которые включены в настоящий документ в качестве ссылки. В направляющей пластине 120 зоны 128 и 130 снятия напряжений, отделяющие седло и сварные фланцы, включают в себя прорези 132, 134, 136, 138, прорезанные поперечно внутрь каждой стороны на противоположных концах направляющей пластины. Отверстия вырезаны или просверлены на каждом оконечном конце каждой прорези. Сварные фланцы 122 и 126 на противоположных концах направляющей пластины 120 приварены к опорной конструкции, такой как поверхность ковша, тогда как седло 124 и зоны 128 снятия напряжений являются отдельными (т.е. не приварены) от конструкции. Нагрузки, прикладываемые к седлу (например, направляющей пластиной), регулируются зоной снятия напряжений, так чтобы напряжение распределялось более равномерно по сварным соединениям на наружной кромке сварного фланца.

На фиг. 11 показана направляющая пластина 220, аналогичная направляющей пластине фиг. 10. Основание 220 включает в себя седло 224, зоны 228 и 230 снятия напряжений и сварные фланцы 222 и 226, приваренные к конструкции. Здесь зона снятия напряжений представляет собой утончённую часть, которая изменяет жёсткость и увеличивает изгиб в этой зоне по сравнению с остальной частью направляющей пластины. На фиг. 11А дан вид в поперечном разрезе фиг. 11, показывающий утончение направ- 5 030737

ляющей пластины в зоне 226 снятия напряжений.

Жесткость элемента является свойством, обратным гибкости элемента, и оба они означают стремление элемента деформироваться под действием приложенной силы. Жёсткость - это внешнее свойство, поскольку она зависит от формы элемента. Более тонкий, более длинный элемент будет менее жёстким и более гибким вдоль его оси, чем более короткая, более широкая конфигурация из того же материала. Более жёсткий элемент будет деформироваться меньше, чем более гибкий элемент из того же материала под действием такой же приложенной силы.

Модуль упругости является внутренним свойством. Он не зависит от формы элемента, но зависит от свойства материала. Сталь имеет более высокий модуль упругости, чем резина или большинство пластиков. Модуль упругости опять же относится к тому, насколько элемент будет изгибаться или деформироваться под действием приложенной силы. Зона снятия напряжений может содержать изменённый состав материала и/или конфигурацию элемента для обеспечения увеличенной деформации под действием нагрузки по сравнению с другими частями элемента.

Вместо утончения направляющей пластины, модуль упругости в зоне снятия напряжений может быть изменён путём изменения свойств материала в этой зоне. Зона снятия напряжений могла бы быть подвергнута термообработке, так чтобы кристаллическая структура была отличающейся в этой зоне.

Альтернативно снятие напряжений может быть реализовано с помощью другого материала в этой зоне, который изменяет упругость. Зона снятия напряжений могла бы иметь более пластичный материал, прикреплённый между седлом и сварными фланцами. Альтернативно более пластичный материал мог бы быть приварен на противоположные концы седла для образования как зоны снятия напряжений, так и сварного фланца. Сварной фланец и зона снятия напряжений могут быть из более пластичного материала, чем седло, но сварной фланец будет иметь большую жёсткость в основном из-за того, что он прикрепляется и фиксируется к нижележащему слою или основанию.

Альтернативно вся не приваренная часть элемента может содержать зону снятия напряжений. На фиг. 12 показано основание 420 с седлом 424 и сварными фланцами 422 и 426, приваренными к внутренней и наружной поверхности 16 и 18 режущей кромки 14. Здесь седло 424 основания 420 является отдельным и отсоединённым от режущей кромки 14 и свободно для изгиба и деформации внутри границ сварных фланцев. Седло 424, расположенное впереди сварочных кромок 422А, 422В, 422С, изгибается для действия в качестве зоны 428 снятия напряжений. Седло и зона снятия напряжений в этом примере перекрывают друг друга.

Способ крепления был описан как приваривание фланцев к поверхности, но могут использоваться другие способы. Основание может быть прикреплено болтами к поверхности. Рабочая часть и зона снятия напряжений изгибаются и отклоняются под действием нагрузок, которые передаются через основание к болтам, прикрепляющим фланцы к поверхности.

Альтернативно части основания или всё основание могут быть отлиты с нижележащей поверхностью. Фланцы могут быть отлиты как часть нижележащей поверхности, и зона снятия напряжений и рабочая часть приварены к литым фланцам. Альтернативно всё основание может быть отлито как часть нижележащей опорной поверхности с зоной снятия напряжений и рабочей частью, расположенными на расстоянии от нижележащей поверхности. Это опять же позволяет зоне снятия напряжений и рабочей части изгибаться и отклоняться под действием нагрузок, приложенных к рабочей части, без концентрации напряжений, которые в прошлом вызывали растрескивание в элементах.

Хотя настоящее изобретение описано в основном в отношении оснований для поддержки износных элементов, данное изобретение могло бы также применяться в износных элементах. В этих вариантах осуществления данного изобретения рабочая часть образовывала бы изнашиваемую часть, находящуюся в непосредственном контакте с грунтом (такую как передняя изнашиваемая часть защитного кожуха), а не седла для установки износного элемента. Хотя защитный кожух (коронка) упомянут в качестве примера, данное изобретение могло бы использоваться в других сварных износных элементах для других режущих кромок или широких поверхностей на землеройно-транспортном оборудовании.

Предполагается, что приведённое здесь описание охватывает множество отдельных изобретений с независимыми возможностями применения. Хотя основание для износного элемента было описано в его предпочтительном виде, конкретные варианты его реализации, описанные и проиллюстрированные здесь, не должны рассматриваться в ограничивающем смысле, поскольку возможны многочисленные разновидности. Хотя были описаны различные конфигурации для достижения конкретной функциональности, могут использоваться комбинации этих конфигураций, и они всё равно входят в рамки объёма данного изобретения. В тех случаях, когда в описании указано единственное число или «первый» элемент или его эквивалент, такое описание включает в себя один или несколько таких элементов, не требуя и не исключая двух или большего числа таких элементов. Кроме того, указатели количества, такие как первый, второй или третий, для идентифицированных элементов используются для различения между элементами и не указывают требуемое или ограниченное число таких элементов, и не указывают на конкретное положение или порядок таких элементов, если только это не указано конкретно иным образом.

- 6 030737

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Основание (20) для монтажа сменного износного элемента (12) к режущей кромке (14) землеройно-транспортного оборудования, содержащее

седло (24) для вставки сменного износного элемента;

верхний и нижний сварные фланцы (22, 26), расположенные с противоположных сторон и сзади седла, причем каждый сварной фланец выполнен с возможностью приваривания к одной из внутренней и наружной поверхности (16, 18) режущей кромки землеройно-транспортного оборудования;

внутреннюю зону (28) снятия напряжений, разделяющую седло и верхний сварной фланец; и наружную зону (30) снятия напряжений, разделяющую седло и нижний сварной фланец.
2. Основание по п.1, в котором зоны снятия напряжений являются более узкими, чем седло и сварные фланцы, и каждая зона снятия напряжений образует горловину.
3. Основание по п.2, в котором ширина горловины меньше, чем 80% ширины самой широкой части седла.
4. Основание по п.2, в котором сварные фланцы простираются в переднем направлении относительно каждой стороны горловины.
5. Основание по п.4, в котором сварные фланцы, проходящие вперед к каждой стороне горловины, образуют выемки между горловиной и продолжениями фланцев.
6. Основание по п.1, в котором зоны снятия напряжений изгибаются под действием нагрузок, приложенных к седлу, и распределяют приложенные нагрузки вдоль сварных швов фланцев.
7. Основание по п.1, в котором верхний и нижний сварные фланцы и верхняя и нижняя зоны снятия напряжений изготовлены из одинакового материала и материал зоны снятия напряжений является более пластичным, чем материал седла.
8. Основание по п.1, в котором зоны снятия напряжений являются более гибкими, чем седло и сварные фланцы.
9. Основание по п.1, содержащее удерживающий элемент (40), в который вставляется замок (42) через отверстие (12А) сменного износного элемента для крепления сменного износного элемента к основанию.
10. Основание по п.1, в котором задняя и боковые кромки сварных фланцев выполнены с возможностью приваривания к поверхностям режущей кромки.
11. Основание по п.1, в котором седло (24) между сварными фланцами не приваривается к режущей кромке.
12. Основание по п.1, в котором нагрузки прикладываются к седлу во время операций копания грунта и передаются через фланцы к землеройно-транспортному оборудованию.
13. Основание по п.12, в котором седло отклоняется, реагируя на нагрузки, приложенные к седлу.
14. Основание по п.1 с продольной осью, в котором зоны снятия напряжений включают в себя открытые по бокам прорези (132, 134, 136, 138).
15. Основание по п.1, в котором жесткость зоны снятия напряжений меньше, чем жесткость седла и сварных фланцев.
16. Основание по п.1, в котором зона снятия напряжений содержит первый материал, а седло содержит второй материал, причем первый материал является более пластичным, чем второй материал.
17. Сменный износный блок (10) для режущей кромки землеройного ковша, содержащий основание (20), предназначенное для его приваривания к режущей кромке, причем режущая кромка

имеет внутреннюю поверхность (16), наружную поверхность (18) и переднюю кромочную грань (14А), причем основание включает в себя

седло (24), опирающееся на переднюю кромочную грань и проходящее от передней кромочной грани вдоль внутренней и наружной поверхностей режущей кромки и отдельное от режущей кромки;

сварочный фланец (22), расположенный сзади седла, прикрепленный к внутренней поверхности режущей кромки; и

удерживающий элемент (40);

причем седло присоединено к сварному фланцу зоной (28) снятия напряжений, причем зона снятия напряжений является более гибкой, чем седло и сварной фланец;

сменный износный элемент (12), установленный поверх основания и имеющий отверстие (12А), в общем случае выровненное с удерживающим элементом; и

замок (42), выполненный с возможностью введения в отверстие и предназначенный для прижатия к удерживающему элементу основания и для удержания сменного износного элемента к основанию.
18. Блок по п.17, в котором сменный износный элемент содержит расположенные на расстоянии друг от друга ножки (12В, 12С), причем первая ножка включает в себя отверстие, а вторая ножка является более короткой, чем первая ножка.
19. Блок по п.17, в котором основание образует продольную ось LA и сменный износный элемент установлен поверх основания вдоль продольной оси.
20. Блок по п.17, в котором удерживающий элемент основания имеет опорную поверхность, кото- 7 030737

рая направлена назад для контактирования с замком.
21. Блок по п.17, в котором зона снятия напряжений представляет собой горловинную часть, более узкую, чем седло.
22. Блок по п.17, в котором основание включает в себя второй сварной фланец сзади от седла, приваренный к наружной поверхности режущей кромки.

- 8 030737