PL208351B1 - Nóż urabiający struga węglowego - Google Patents

Abstract

Wynalazek dotyczy noża urabiającego struga węglowego, znajdującego zastosowanie w szczególności przy urabianiu pokładów węgla. Nóż urabiający (1), w wykonaniu jako nóż przyspągowy, wyposażony jest w płytkę (10) z materiału odpornego na ścieranie, zamocowaną na czołowej ściance (9) głowicy (5) noża urabiającego (1), mającą korzystnie w widoku czołowym postać zbliżoną do trójkąta. Wzdłuż ramion (6,7) głowicy (5) osadzone są słupkowe kształtki (13,14) z materiału odpornego na ścieranie;a na powierzchni (5') głowicy (5) noża urabiającego (1), w jej linii wierzchołkowej (8), znajduje się osadzona słupkowa kształtka (11), wystająca nieco ponad górny zarys płytki (10). Słupkowe kształtki (11, 13, 14) mają ostrza stożkowate z baryłkowatymi wybrzuszeniami na powierzchniach zewnętrznych, przy czym są odpowiednio skierowane względem płaszczyzny środkowej (M) trzonu nożowego (2) względnie kierunku (S) urabiania. Ujawniono również korzystne wykonania noży urabiających podstropowych i ociosowych.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest nóż urabiający struga węglowego, znajdujący zastosowanie w szczególnoś ci w górnictwie podziemnym wę gla kamiennego.

Znane są noże urabiające strugowych urządzeń urabiających, na przykład z opisu patentowego niemieckiego nr DE 295 037 43 U1, w których przyspągowe ostrze tnące wykonane jest w postaci płytki skrawającej z materiału o wysokiej odporności na ścieranie, na przykład twardego spieku, a ociosowe ostrze wykonane jest z wpuszczanych w otwory sł upkowych kształ tek z materiał u odpornego na ścieranie, również na przykład z twardego spieku. Przy takim wykonaniu spoiny lutownicze wielkopowierzchniowej płytki skrawającej, stanowiącej ostrze przyspągowe, podlegają podczas pracy struga oddziaływaniu mniejszych sił jednostkowych, co wpływa korzystnie na wydłużenie żywotności noży urabiających. Zamocowanie kształtek na drodze lutowania ma na celu również zapobieżenie wykruszaniu ich podłoża, a także wypadaniu podczas biegu powrotnego struga urabiającego. Jednakże rozwój techniki strugowej stawia zwiększające się zadania, wynikające zarówno ze zwiększenia szybkości urabiania, jak i głębokości zabioru, przejawiające się zdecydowanym wzrostem obciążeń oddziaływujących na głowicę strugową, a poprzez to i na każdy nóż urabiający.

Znany jest ponadto, na przykład z niemieckiego opisu wzoru użytkowego DE 86 25 465 U1 promieniowy nóż urabiający, którego głowica na powierzchni zewnętrznej za ostrzem wyposażona jest w kształ tkę z materiał u odpornego na ścieranie, zwłaszcza w postaci wlutowanego sł upka z ostrzem stożkowym. Nóż ten przeznaczony jest do zbrojenia organów urabiających kombajnów węglowych. W odniesieniu do uzbrojenia gł owic strugów wę glowych znane jest rozwią zanie korpusu noż a strugowego według niemieckiego opisu wzoru użytkowego DE 86 11 538 U1, w którym nóż ten na powierzchniach zlokalizowanych za ostrzem ma zamocowany jeden, względnie większą ilość elementów tnących z materiału o dużej odporności ma ścieranie. Podobne rozwiązanie znane jest ponadto z niemieckiego opisu patentowego DE 33 34 268 A1.

Wszystkie wyżej przedstawione znane rozwiązania mają na celu przedłużenie żywotności noża urabiającego poprzez ograniczenie możliwości wycierania jego powierzchni zlokalizowanych za ostrzem urabiającym poprzez zakrycie tych powierzchni kształtkami odpornymi na ścieranie. Takie podejście wytycza kierunek postępowania polegający w skrajnym przypadku na zakryciu materiału głowicy noża kształtkami odpornymi na ścieranie, co zasadniczo podnosi koszt noża czyniąc problematycznym jego przydatność ekonomiczną.

Celem wynalazku jest opracowanie takiej konstrukcji noża urabiającego struga węglowego, która poprzez zoptymalizowanie ilości oraz właściwe zlokalizowanie i rozłożenie kształtek o dużej wytrzymałości na ścieranie na głowicy noża przy stosunkowo niewielkich kosztach zapewni wystarczającą praktycznie żywotność tego noża, nawet w warunkach dużych obciążeń oddziaływujących w trakcie urabiania.

Istota wynalazku polega na tym, że ostrze noża, będące swobodnym końcem kształtki uformowane jest w kształcie zbliżonym do stożka, a powierzchnia głowicy ograniczona jest dwoma ukośnie do siebie zbiegającymi się w linii wierzchołkowej, w zasadzie prostymi ramionami. Słupkowa kształtka, względnie słupkowe kształtki umieszczone na powierzchni głowicy, stanowiące elementy przyspągowe, zlokalizowane są właśnie na tej linii wierzchołkowej

W preferowanym wykonaniu sł upkowe kształ tki, zainstalowane zarówno na przyspą gowym, jak i na odociosowym elemencie skrawającym posiadają ostrza o kształcie zbliżonym do stożka z baryłkowato wybrzuszoną powierzchnią zewnętrzną.

Kształtki z materiału odpornego na ścieranie mogą być korzystnie wlutowane w otworach głowicy noża urabiającego, będących otworami ślepymi, bądź też wklejone lub zaryglowane w inny sposób w tych otworach.

W szczególnie korzystnym wykonaniu noża, na jego powierzchni głowicy przeciwległej do trzonu nożowego, zlokalizowana jest przynajmniej jedna słupkowa kształtka z materiału odpornego na ścieranie, której ostrze stożkowate ma baryłkowato wybrzuszoną powierzchnię zewnętrzną.

Kształtka na powierzchni głowicy noża urabiającego stanowiąca element składowy przyspągowego elementu skrawającego swoim szpicem korzystnie wystaje ponad górną krawędź czołowego ostrza przyspągowego elementu skrawającego, dzięki czemu podczas pracy struga minimalizowane są obciążenia oddziaływujące na czołowe ostrze w głównej strefie skrawania.

Czołowe ostrze korzystnie może mieć postać płytki skrawającej, przy czym płytka ta może mieć większe wymiary w porównaniu do znanych w stanie techniki, jako że oddziaływujące na nią obciążenia są mniejsze. Jednocześnie szpic słupkowej kształtki przyporządkowanej przyspągowemu elemenPL 208 351 B1 towi skrawającemu wystaje ponad górną krawędź płytki skrawającej korzystnie przynajmniej na wysokość 1 mm, a maksymalnie 2 mm.

W alternatywnym wykonaniu elementem stanowią cym czoł owe ostrze moż e być kolejna sł upkowa kształtka, mająca większą średnicę, niż inne słupkowe kształtki zabudowane obok, wykonane z materiał u o wysokiej odpornoś ci na ś cieranie.

W szczególnie pożądanym wykonaniu słupkowe kształtki z materiału odpornego na ścieranie są na powierzchni noża usytuowane ukośnie w stosunku do kierunku urabiania struga, względnie wrębienia, przy czym częściowe powierzchnie ostrza każdej z kształtek zwrócone zgodnie z kierunkiem urabiania są ustawione do tego kierunku bardziej stromo, niż ich tylne częściowe powierzchnie zewnętrzne.

Dodatkowo korzystnie stanowiąca czołowe ostrze noża płytka z materiału odpornego na ścieranie może mieć kształt trójkątny, a w kierunku skrawania, za tą płytką oraz po obu stronach płytki skrawającej towarzyszą jej słupkowe kształtki z materiału odpornego na ścieranie, co korzystnie wpływa na ograniczenie wielkości obciążeń oddziaływujących na tą płytkę.

Celowym również jest wykonanie noża, w którym otwory w głowicy noża urabiającego, służące do mocowania słupkowych kształtek mają osie nachylone w stosunku do płaszczyzny środkowej trzonu nożowego ukośnie, korzystnie pod kątem zbliżonym do 45°.

Zasadniczą zaletą noża według wynalazku jest to, że kształtki z baryłkowato wybrzuszoną powierzchnią umieszczone są na powierzchni głowicy noża w tych miejscach i w takim układzie, że przeciwdziałają głównym obciążeniom noża, powodującym zużycie jego powierzchni głowicy. Ponieważ zaś obecnie stosowane stożkowate ostrza mają zdecydowanie lepsze własności tnące, znacznie lepiej wpływają na zmniejszenie podatności na wyszczerbienia czołowej masywnej płytki skrawającej z materiału odpornego na ścieranie. Jednocześnie zlokalizowane na powierzchni noża słupkowe kształtki, oprócz zapewnienia korzystniejszej charakterystyki skrawania noża chronią jednocześnie powierzchnię głowicy nożowej, względnie czołowe, płytkowe ostrze skrawające, przed wyłupywaniem i uszkodzeniami mechanicznymi w czasie ruchu powrotnego struga, kiedy to nóż urabiający przemieszcza się względem urabianego ociosu w kierunku przeciwnym do kierunku urabiania. Ponadto dzięki ukośnemu ustawieniu słupkowych kształtek uzyskuje się lepsze parametry skrawania przy korzystniejszym modelu przenoszenia sił roboczych na głowicę, bądź mechanizm ryglowania noża. Także to, że ukośnie usytuowane na powierzchni głowicy noża słupkowe kształtki są w stanie przejąć większe obciążenia, siły przenoszone równocześnie na osłonową płytkę skrawającą ulegają dalszemu zredukowaniu.

Wynalazek został bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia nóż urabiający asymetryczny z ostrzem uzbrojonym w płytkę z materiału twardego w widoku czołowym, fig. 2 - takie wykonanie noża urabiającego w widoku bocznym, fig. 3 - nóż urabiający o ostrzu symetrycznym, uzbrojonym w kształtki z materiału twardego w widoku czołowym, fig. 4 - takie wykonanie noża urabiającego w widoku bocznym, fig. 5 - nóż urabiający o ostrzu symetrycznym, uzbrojonym w centralną kształtkę z materiału twardego oraz dodatkowe kształtki rozmieszczone ma powierzchni głowicy noża w widoku czołowym, a fig. 6 - takie wykonanie noża urabiającego w widoku bocznym.

Nóż urabiający 1 (fig. 1, fig. 2) jest nożem przyspągowym i ma wykonanie asymetryczne, o korpusie odlewanym. Posiada on trzon nożowy 2 osadzony w nie narysowanym imaku nożowym tak, że sworzeń zabezpieczający przechodzi przez krawędziowo otwarty wpust 3 poprowadzony na wskroś przez ściankę czołową i tylną imaka nożowego i zabezpiecza nóż urabiający przed wypadnięciem z imaka. Sworzeń zabezpieczający zabezpieczony jest przed zluzowaniem za pomocą plastycznej wkładki 4 osadzonej w wybraniu w okolicy wpustu 3. Powyżej trzonu nożowego 2 zlokalizowana jest głowica 5 noża urabiającego 1, której powierzchnia 5', przeciwległa do trzonu nożowego 2, ograniczona jest przez ustawione względem siebie w przybliżeniu pod kątem prostym dwa ramiona 6, 7. Ramiona 6, 7 zbiegają się w linii wierzchołkowej 8, która w stosunku do płaszczyzny środkowej M trzonu nożowego 2 przesunięta jest w lewo. Ponieważ nóż urabiający 1 w tym przypadku jest nożem przyspągowym, to podczas pracy, gdy nóż urabiający 1 zamontowany jest w nie narysowanej głowicy strugowej, skierowany jest on swą powierzchnią 5' ku spągowi. Ramię 6 jest wówczas równocześnie ramieniem odociosowym, przy czym jest ono usytuowane w stosunku do płaszczyzny środkowej M pod kątem α około 30°, natomiast drugie ramię 7 usytuowane jest w stosunku do tej płaszczyzny środkowej M pod kątem β zbliżonym do 60°. Patrząc zgodnie z kierunkiem S pracy struga nóż urabiający 1 na powierzchni tworzącej czołową ściankę 9 posiada masywną płytkę 10 stanowiącą ostrze, wykonaną z twardego stopu, na przykład z węglika spiekanego, o mniej więcej trójkątnym konturze zewnętrznym, która wlutowana jest w wyfrezowanym zagłębieniu wykonanym w głowicy 5 na podłożu z siatki drucianej. Płytka 10 rozciąga się aż do obu ramion 6, 7 pod linią wierzchołkową 8. Na po4

PL 208 351 B1 wierzchni 5' głowicy 5, patrząc zgodnie z kierunkiem S pracy struga, w linii wierzchołkowej 8 zlokalizowana jest poziomo względem spągu kształtka 11 z twardego stopu, której część wystająca na kształt zbliżony do stożka z baryłkowato wybrzuszoną powierzchnią zewnętrzną. Kształtka 11 jest elementem składowym przyspągowego elementu skrawającego noża urabiającego 1, a szpic tej kształtki 11 wystaje ponad górną krawędź płytki 10 skrawającej. Ponadto ku obu bokom płytki 10, w strefie ukoś nego ścięcia 12 czołowej ścianki 9, rozlokowane są dodatkowe kształtki 13, 14 z twardego stopu, z których trzy kształtki 13 stanowią element składowy odociosowy ostrza, podczas gdy obydwie kształtki 14 wraz z płytką 10 i kształtką 11 zlokalizowaną na powierzchni 5' głowicy 5 stanowią przyspągowe elementy ostrza noża urabiającego 1. Dodatkowe kształtki 13, 14 posiadają także stożkowe szpice z baryłkowo wybrzuszonymi powierzchniami. Otwory w głowicy 5, w których osadzone są i wlutowane kształtki 13, 14 nachylone są pod kątem γ zbliżonym do 45° względem płaszczyzny środkowej M trzonu nożowego 2, co zaznaczono przy ich osiach O1 i O2.

Nóż urabiający 1 w innym wykonaniu (fig. 3, fig. 4) może być montowany na części przy stropowej, jak i na innych poziomach strugowej głowicy urabiającej. Nóż urabiający 1 w takim wykonaniu również posiada odkuwany korpus z trzonem nożowym 2 wyposażonym we wpust 3 oraz głowicę 5, przy czym pierwsza kształtka 15 z twardego stopu osadzona jest centralnie na przejściu czołowej ścianki 9 w powierzchnię 5' głowicy 5, a po obu bokach pierwszej kształtki 15 zlokalizowane są po dwie dalsze kształtki 16 z twardego stopu. Układ tych dalszych kształtek 16 i posiadającej większą od nich średnicę centralnej kształtki 15 jest symetryczny w stosunku do płaszczyzny środkowej M, przy czym wszystkie kształtki 15, 16 posiadają stożkowe szpice z baryłkowato wybrzuszonymi powierzchniami. Nóż urabiający 1 posiada tylko ostrza odociosowe. Poszczególne kształtki 15, 16 (fig. 4) osadzone są w otworach 17, 18, przy czym osie środkowe O3, O4 tych otworów 17, 18 nachylone są ukośnie do kierunku S urabiania struga, korzystnie pod kątem δ równym około 45° w stosunku do płaszczyzny środkowej M trzonu nożowego 2.

W jeszcze innym, przykł adowym wykonaniu (fig. 5, fig. 6) nóż urabiają cy 1 wykonany jest również symetrycznie i nie posiada przyspągowego elementu skrawającego. Na czołowej ściance 9 głowicy 5, na przejściu w powierzchnię 5' zlokalizowana jest środkowa kształtka 19 z twardego stopu. Patrząc zgodnie z kierunkiem S urabiania struga, za kształtką 19 osadzone są kolejne kształtki 20, 21 z twardego stopu, których średnice są mniejsze od średnicy środkowej kształtki 19. Wszystkie kształtki 19, 20, 21 stanowią elementy składowe ociosowego ostrza, przy czym oś O5 kształtki 20 nachylona jest w kierunku S urabiania struga pod kątem ε1 równym około 70°, a oś O6 kształtki 21 jest nachylona do kierunku S urabiania struga w tył, pod kątem ε2 równym około 80°. Wszystkie kształtki 19, 20, 21 mają szpice w kształcie stożkowym o baryłkowatych powierzchniach.

W ramach wynalazku możliwych jest wiele wariantów wykonania noża urabiającego, mieszczących się w przedstawionych zastrzeżeniach patentowych. Przykładowo różna może być liczba kształtek z twardego stopu, rozmieszczonych po bokach płytki ostrza. Zamiast kształtek po bokach płytki ostrza możliwym jest również osadzenie jednej, bądź wielu kształtek za płytką ostrza.

Claims (10)

1. Nóż urabiający struga węglowego, wyposażony w trzon nożowy do mocowania w uchwycie oraz głowicę posiadającą przynajmniej jeden odociosowy element skrawający wyposażony w co najmniej jedną wykonaną z materiału o wysokiej odporności na ścieranie kształtkę stanowiącą ostrze oraz posiadającą na powierzchni zewnętrznej baryłkowate wybrzuszenia i/lub mającą przyspągowy element skrawający w postaci przynajmniej jednej kształtki z materiału o wysokiej odporności na ścieranie, znamienny tym, że kształtka /13, 14, 15, 19/ ma swobodny koniec stanowiący ostrze uformowany w kształcie zbliżonym do stożka, a powierzchnia /5'/ głowicy /5/ ograniczona jest dwoma ukośnie do siebie zbiegającymi się w linii wierzchołkowej /8/, w zasadzie prostymi ramionami /6, 7/, przy czym umieszczone na powierzchni /5'/ ta lub te słupkowe kształtki /11/ zlokalizowane jest/są na tej linii wierzchołkowej /8/.

2. Nóż według zastrz. 1, znamienny tym, że kształtki /11, 13, 14, 15, 16, 19, 20, 21/, zlokalizowane na przyspągowym i ociosowych elementach skrawających mają ostrze o kształcie zbliżonym do stożka z baryłkowato wybrzuszonymi powierzchniami zewnętrznymi.

3. Nóż według zastrz. 1, znamienny tym, że kształtki /11, 13, 14, 15, 16, 17, 20, 21/ wlutowane są w otworach głowicy /5/ noża urabiającego /1/.

PL 208 351 B1

4. Nóż według zastrz. 1, znamienny tym, że na powierzchni /5'/ głowicy /5/, naprzeciw trzonu nożowego /2/ ma boczną, przynajmniej jedną kształtkę /11, 15, 19, 20, 21/ posiadającą ostrze stożkowate z baryłkowato wybrzuszoną powierzchnią zewnętrzną.

5. Nóż według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienny tym, że kształtka /11/ przyspągowego elementu skrajnego, zlokalizowana na powierzchni /5'/ głowicy /5/, swym szpicem wystaje ponad czołowe ostrze /10/ przyspągowego elementu skrawającego.

6. Nóż według zastrz. 5, znamienny tym, że czołowe ostrze ma postać płytki /10/ z materiału odpornego na ścieranie.

7. Nóż według zastrz. 5, znamienny tym, że czołowe ostrze jest kolejną, słupkową kształtką /15, 19/ mającą większą średnicę niż inne kształtki /15, 16, 20, 21/.

8. Nóż według zastrz. 6 albo 7, znamienny tym, że słupkowe kształtki /11, 15, 19, 20, 21/ na powierzchni /5'/ głowicy /5/ ustawione są ukośnie w stosunku do kierunku /S/ urabiania struga, przy czym zewnętrzna powierzchnia ostrza kształtki /11, 15, 19, 20, 21/ zwrócona zgodnie z kierunkiem /S/ urabiania jest bardziej stromo nachylona do kierunku /S/ urabiania, niż jej tylna częściowa powierzchnia zewnętrzna.

9. Nóż według zastrz. 8, znamienny tym, że płytka /10/ stanowiąca czołowe ostrze wykonana jest w kształcie w widoku czołowym zbliżonym do trójkąta i towarzyszą jej słupkowe kształtki /11, 13, 14/ rozmieszczone na ramionach /6, 7/ po obu stronach płytki /10/ i/lub w kierunku /S/ urabiania, z tyłu za płytka /10/.

10. Nóż według zastrz. 9, znamienny tym, że słupkowe kształtki /13, 14/ ograniczające po bokach płytkę /10/ osadzone są w otworach głowicy /5/, a ich osie /O1, O2/ przebiegają ukośnie w stosunku do płaszczyzny środkowej /M/ trzonu nożowego /2/.