PL242409B1 - Przyrząd do mocowania ostrzy skrawających w nożach styczno-obrotowych - Google Patents

Abstract

Przyrząd do mocowania ostrzy skrawających w nożach styczno-obrotowych charakteryzuje się tym, że wyposażony jest w dwa zespoły: zespół stały, który stanowi podstawa z przyłączoną centralnie prowadnicą (4) zawierającą sprężynę naciskową (5) oraz tuleją ślizgową (10) o regulowanej wysokości, połączoną z podstawą za pomocą gwintowanego pierścienia (10a) oraz zespół ruchomy, który stanowi oprawa stożkowa (7) wyposażona od 4 do 12 ruchomych foremników (8), umieszczonych suwliwie, rozmieszczonych równomiernie na obwodzie i sprzęgniętych ze sobą sprężynami naciskowymi, przy czym oprawa stożkowa (7) połączona ze stemplem (14) utrzymuje dociskacz (9) mocowanej osłony (6) ostrza skrawającego (2) do części roboczej trzonka noża (oprawy ostrza skrawającego) (1a) poprzez sprężynę (12) z regulowanym położeniem przez śrubę (11).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest przyrząd do mocowania ostrzy skrawających w nożach styczno-obrotowych, mający zastosowanie przy produkcji noży dla kombajnów górniczych oraz maszyn urabiających skały i inne materiały mineralne stosowanych w budownictwie i drogownictwie. Przyrząd przeznaczony jest zwłaszcza do wykonywania szybkich, pewnych i trwałych połączeń ostrzy skrawających z węglików spiekanych w trzonkach noży styczno-obrotowych stosowanych do urabiania skał w robotach tunelowych i przy drążeniu wyrobisk korytarzowych w kopalniach głębinowych.

Ostrza skrawające noży kombajnowych wymagają trwałego i wytrzymałego połączenia z częścią roboczą trzonka (oprawą ostrza skrawającego). Warunkuje to uzyskanie niezawodności działania noży styczno-obrotowych narażonych podczas pracy na duże obciążenia o udarowym charakterze i intensywne zużycie ścierno-erozyjne. Niska trwałość eksploatacyjna znanych połączeń ostrzy z częścią roboczą trzonków noży jest przyczyną przedwczesnego wycofywania noży z eksploatacji. Często występują wyrwania ostrzy z trzonków noży urabiających, co skutkuje gwałtownym wzrostem energochłonności urabiania i zwiększonym generowaniem pyłu skalnego, groźnego zwłaszcza w swej respirabilnej części wchłanianej do dróg oddechowych obsługi maszyn urabiających oraz potęgującego zagrożenie wybuchem (dot. np. pyłu węglowego).

Znane sposoby łączenia ostrzy skrawających z trzonkami noży polegają na wykorzystaniu lutowania twardego, najczęściej mosiądzem. Rozwiązania takie znane są przykładowo z opisów patentowych DE4226976, EP0274645, US4627665 i US6113195. Urządzenia do wykonywania połączeń lutowanych to najczęściej nagrzewnice indukcyjne stapiające lutowie dzięki naskórkowości działania prądów wysokiej częstotliwości. W ten sposób łączone są z trzonkami ostrza skrawające o różnej postaci konstrukcyjnej, co szeroko omawia monografia: K. Kotwica: Zastosowanie wspomagania wodnego w procesie urabiania skał narzędziami górniczymi”, Wyd. AGH, Kraków 2012.

W warunkach wysokich temperatur, jakie występują przy skrawaniu skał połączenia lutowane miękną, co zmniejsza ich wytrzymałość. Występują też przypadki wytopienia lutu, co prowadzi do wyrywania ostrzy z trzonków noży.

Z chińskich opisów patentowych CN204436386 i CN208918531 znane są rozwiązania, w których do mocowania ostrzy noży zastosowano połączenia śrubowe. Przy dużych drganiach i silnie zmiennych obciążeniach występujących zwłaszcza podczas urabiania twardych skał połączenia takie luzują się i nie zapewniają wymaganej trwałości eksploatacyjnej połączenia ostrzy z trzonkami noży styczno-obrotowych.

Problemem technicznym wymagającym rozwiązania jest opracowanie trwałego i niezawodnego łączenia ostrzy z trzonkami noży styczno-obrotowych.

Przyrząd do mocowania ostrzy skrawających w nożach styczno-obrotowych charakteryzuje się tym, że wyposażony jest w dwa zespoły: zespół stały, który stanowi podstawa z przyłączoną centralnie prowadnicą zawierającą sprężynę naciskową oraz tuleją ślizgową o regulowanej wysokości, połączoną z podstawą za pomocą gwintowanego pierścienia oraz zespół ruchomy, który stanowi oprawa stożkowa wyposażona od 4 do 12 ruchomych foremników, umieszczonych suwliwie, rozmieszczonych równomiernie na obwodzie i sprzęgniętych ze sobą sprężynami naciskowymi, przy czym oprawa stożkowa połączona ze stemplem utrzymuje dociskacz mocowanej osłony ostrza skrawającego do części roboczej trzonka noża (oprawy ostrza skrawającego) poprzez sprężynę z regulowanym położeniem przez śrubę.

Korzystnie przyrząd do mocowania ostrzy według wynalazku ma foremniki zabezpieczone przed wypadnięciem z oprawy stożkowej pierścieniem.

Korzystnie przyrząd do mocowania ostrzy według wynalazku posiada powierzchnię ślizgową tulei ślizgowej i/lub powierzchnię wewnętrzną oprawy stożkowej pokrytą materiałem niskociernym.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania przedstawiono na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia przekrój wzdłużny przyrządu zobrazowany w trakcie realizacji połączenia, Fig. 2 przedstawia przekrój A-A przyrządu podczas wykonywania zabiegu łączenia, Fig. 3 przedstawia szczegół „B” obrazujący przykładowe ukształtowanie części roboczej trzonka noża (oprawy ostrza skrawającego) i osłony ostrza przed zabiegiem, natomiast Fig. 4 przedstawia szczegół „B” po wykonaniu kształtowego połączenia ostrza skrawającego z trzonkiem noża przyrządem według wynalazku.

Przyrząd składa się z dwóch głównych zespołów. Zespół stały stanowi podstawa 3, do której centralnie przyłączona jest prowadnica 4 ze sprężyną naciskową 5 oraz tuleja ślizgowa 10 o wysokości regulowanej poprzez wkręcanie jej w przyłączony do podstawy 3 gwintowany pierścień 10a (Fig. 1).

Ruchomy zespół wykonujący ruch posuwisty w pionie stanowi oprawa stożkowa 7 połączona ze stemplem 14 utrzymująca dociskacz 9 ze sprężyną 12 talerzową z regulowanym położeniem przez śrubę 11. W oprawie stożkowej 7 umieszczone są ruchome foremniki 8 równomiernie rozmieszczone po obwodzie i połączone ze sobą wzajemnie sprężynami naciskowymi 15 (Fig. 2). W przykładzie wykonania zastosowano dziesięć jednakowych foremników 8 zabezpieczonych przed wypadnięciem pierścieniem 13 (Fig. 1). Obrabiany nóż styczno-obrotowy z przykładowym cylindrycznym trzonkiem 1 umieszczony jest w prowadnicy 4, gdzie opiera się na sprężynie naciskowej 5. Nóż styczno-obrotowy w przykładzie wyposażony jest w jednostronne ostrze skrawające 2 typu pierścieniowego osadzone na centralnej części oprawy ostrza (części roboczej trzonka noża) 1a. Elementem mocującym ostrze skrawające do oprawy ostrza jest osłona 6 wykonana ze stali o dużej odporności na zużycie ścierno-erozyjne.

Mocowanie ostrza skrawającego 2 w części roboczej trzonka noża 1a polega na uformowaniu obwodowych występów 6b zazębiających się z odpowiednimi wybraniami w części roboczej trzonka noża 1a (Fig. 4). Formowanie obwodowych występów 6b wywołują foremniki 8 dociskane mocno do kołnierza 6a osłony 6, korzystnie po uprzednim zagrzaniu całej osłony 6 lub jej kołnierza 6a do temperatury mięknięcia materiału. Foremniki 8 korzystnie jest wykonać ze stali narzędziowej do pracy na gorąco, a dociskacz 9 na części stożkowej wyposażyć w rowkowanie obwodowe i ewentualnie wzdłużne dla minimalizacji oddziaływania ciepła od rozgrzanej osłony 6 ostrza skrawającego 2.

Przyrząd pracuje w następujący sposób.

Przy uniesionym do góry stemplu 14 wraz z oprawą stożkową 7 i foremnikami 8 do wnętrza prowadnicy 4 wkładany jest trzonek noża 1 z nałożonym z wciskiem ostrzem skrawającym 2. Trzonek noża 1opiera się wtedy na sprężynie naciskowej 5. Na ostrze skrawające 2 nakłada się osłonę 6 zagrzaną do temperatury mięknięcia materiału osłony 6. Szybkim ruchem opuszczany jest stempel 14 wraz z oprawą stożkową 7 i foremnikami 8, po czym na krótko wywołuje się siłę wzdłużną P. W trakcie ruchu w dół oprawy stożkowej 7 następuje kolejno: ugięcie sprężyny naciskowej 5, oparcie noża na powierzchni czołowej prowadnicy 4 i dociśnięcie osłony 6 przez dociskacz 9 działający poprzez sprężynę 12 talerzową. Po oparciu się foremników 8 na powierzchni ślizgowej tulei ślizgowej 10 następuje koncentryczny synchroniczny ruch wszystkich foremników 8 w kierunku osi noża. Nacisk foremników 8 na zmiękczony kołnierz 6a (Fig. 3) osłony 6 powoduje trwałe odkształcenie plastyczne formujące obwodowe zaczepy/występy 6b (Fig. 4) na całym obwodzie części roboczej trzonka noża (oprawie ostrza skrawającego) 1a. Następnie niezwłocznie stempel 14 wraz z oprawą stożkową 7 jest unoszony do góry, wówczas sprężyny naciskowe 15 umieszczone między foremnikami 8 powodują ich rozsunięcie na zewnątrz zwalniając ich nacisk na kołnierz 6a osłony 6. Rozsunięcie foremników 8 wspomagane jest dodatkowo ich ciężarem własnym. Przed wypadnięciem foremników 8 z oprawy stożkowej 7 zabezpiecza pierścień 13. Uniesienie do góry ruchomego zespołu przyrządu zwalnia nacisk na nóż, a napięta sprężyna naciskowa 5 unosi gotowy nóż do góry, ułatwiając wyjęcie gorącego noża z prowadnicy 4. Przyrząd jest gotowy do realizacji kolejnego połączenia ostrza skrawającego 2 z trzonkiem noża 1.

Do wywołania ruchu i nacisku P stempla 14 użyta może być każda szybka prasa hydrauliczna, prasa kuźnicza, prasa frykcyjna lub inne urządzenie o odpowiedniej sile docisku i prędkości działania. Zwiększona prędkość działania jest pożądana z uwagi na minimalizację nagrzewania się foremników 8 i dociskacza 9. Jednocześnie duża prędkość odkształcania plastycznego jest korzystna z uwagi na zmniejszony opór odkształcania plastycznego materiału kołnierza 6a osłony 6.

Dla zmniejszenia oporu ruchu przyrządu powierzchnię ślizgową tulei ślizgowej 10 oraz wewnętrzną powierzchnię oprawy stożkowej 7 korzystnie jest pokryć niskociernym pokryciem, takim jak teflon lub okresowo smarować smarem plastycznym z dodatkiem MoS2. Wskutek skurczu termicznego osłony 6 w trakcie jej stygnięcia po uformowaniu obwodowych zaczepów/występów 6b następuje dodatkowe mocne dociśnięcie ostrza skrawającego 2 do części roboczej trzonka noża 1a i zwiększenie pewności jego osadzenia. Stygnięcie rozgrzanej osłony 6 może być wykorzystane do jej obróbki cieplnej przez hartowanie w odpowiednio dobranej cieczy hartującej.

Alternatywnie możliwe jest nagrzewanie do mięknięcia jedynie kołnierza 6a osłony 6 np. metodą indukcyjną. Wówczas osłona 6 może być uprzednio poddana obróbce cieplnej lub cieplno-chemicznej dla zwiększenia odporności na zużycie ściemo-erozyjne.

Wycofane z eksploatacji wskutek nadmiernego zużycia ostrzy skrawających i osłon noże styczno-obrotowe z ostrzami osadzonymi przy zastosowaniu przyrządu według wynalazku łatwo mogą być poddane procesowi recyklingu i regeneracji. Wówczas osłony należy odciąć np. przy pomocy tokarki, usunąć zużyte ostrza i po użyciu nowych ostrzy i osłon proces osadzania ostrzy powtórzyć, jak dla nowych ostrzy skrawających. Noże zregenerowane w ten sposób posiadają pełne własności użytkowe.

Prostota przyrządu i duża łatwość w jego stosowaniu umożliwiają wykonywanie zabiegów osadzania ostrzy skrawających i regeneracji po eksploatacyjnym zużyciu w warunkach typowych warsztatów mechanicznych bezpośrednio u użytkowników noży, np. w warsztatach kopalnianych.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest uzyskiwanie połączeń ostrzy skrawających o bardzo dużej wytrzymałości i trwałości eksploatacyjnej, zaś stosowanie pozwala na osiąganie szczegó lnie dużych efektów technicznych i ekonomicznych przy niewielkim zużyciu energii i robocizny. Ponadto przyrząd według wynalazku jest predystynowany do mocowania ostrzy typu pierścieniowego, może być też zastosowany do osadzania ostrzy innego typu, w tym i najpowszechniej stosowanych ostrzy słupkowych, korzystnie ze stożkowo uformowaną ich pobocznicą. Cechuje się też dużą wydajnością zabiegów.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Przyrząd do mocowania ostrzy skrawających w nożach styczno-obrotowych znamienny tym, że wyposażony jest w dwa zespoły: zespół stały, który stanowi podstawa 3 z przyłączoną centralnie prowadnicą 4 zawierającą sprężynę naciskową 5 oraz tuleją ślizgową 10 o regulowanej wysokości, połączoną z podstawą 3 za pomocą gwintowanego pierścienia 10a oraz zespół ruchomy, który stanowi oprawa stożkowa 7 wyposażona od 4 do 12 ruchomych foremników 8, umieszczonych suwliwie, rozmieszczonych równomiernie na obwodzie i sprzęgniętych ze sobą sprężynami naciskowymi 15, przy czym oprawa stożkowa 7 połączona ze stemplem 14 utrzymuje dociskacz 9 mocowanej osłony 6 ostrza skrawającego 2 do części roboczej trzonka noża (oprawy ostrza skrawającego) 1a poprzez sprężynę 12 z regulowanym położeniem przez śrubę 11.
2. 2. Przyrząd do mocowania ostrzy według zastrz. 1, znamienny tym, że foremniki 8 zabezpieczone są przed wypadnięciem z oprawy stożkowej 7 pierścieniem 13.
3. 3. Przyrząd do mocowania ostrzy według zastrz. 1, znamienny tym, że posiada powierzchnię ślizgową tulei ślizgowej 10 i/lub powierzchnię wewnętrzną oprawy stożkowej 7 pokrytą materiałem niskociernym.