专利名称：挖掘机铲斗有动力源的斗齿的制作方法
技术领域：
本发明涉及采矿建筑技术，特别涉及供破碎事先未弄松的矿山冻岩层之用的挖掘机铲斗的斗齿。
目前已有许多用于开矿或破碎矿物成分不同的事先弄松的矿业岩层的装置。其中一种冲击式装置包括一个外壳，外壳中装有一个可以作往复直线运动的冲头，该冲头与作功的作业工具相互作用。此外，该装置上还有一个自动提升机构。利用这种结构当瞬时载荷加到工作中的作业工具上时，冲击式装置不会开始工作，因为此时自动提升机构不起作用。然而，在工作过程中当作业工具前面的岩石高低不平时，作业工具会突然运动到前面去，使套筒承受冲击载荷，从而导致套筒损坏，这就大大降低了装置的可靠性和耐久性。
公知的挖掘机铲斗包括前后倾壁和底板，前面的侧壁装有筒状外壳，在外壳上从底板方向开有一些孔，这些孔被一些锁定的扣紧件遮住，在这些扣紧件中形成了空气供给通道。上述装置还包括气锤和若干冲击斗齿，装置外壳的前面部分设计成能平滑地过渡到斗齿的截锥形，冲击斗齿的尾段安装在筒状外壳的前部并由键锁定在给定位置上。这种铲斗结构可以减小装填阻力。
然而，在工作过程中刚性键在冲击载荷的作用下很快会被磨损而不能工作，从而也使整个装置的可靠性显著降低。此外，在键同轴套相接触的位置上还会产生凸瘤，结果将引起不合理的接触并使人们不能更换轴套的套筒。
文献SU883285A所公开的挖掘机铲斗斗齿的结构是比较完善的，它包括一个筒状外壳，外壳中装有可以沿轴向移动的气锤及气锤自动提升机构，该提升机构包括一个制成罩状和闭合环状的缸体及一个活塞，在缸体和活塞之间装有一个弹簧。采用这种结构的挖掘机铲斗斗齿能保证气锤可靠地停止，而不受压缩空气压力的影响，从而排除了在斗齿上没有挖掘阻力时挖掘机出现空载运行的可能性。
可是，这种结构不能限制气锤和斗齿之间的位移以及二者同外壳之间的位移，压力作用到斗齿上使气锤往后移动而压在自动提升机构的活塞上，在这种情况下，活塞所受的压力不能限制，而且还可能超过自动提升机构的给定起动力的数值，这时，挖掘机的挖掘力经活塞的端部被缸体吸收，因此在铲斗遇到坚硬的岩石时，加到活塞和缸体上的大载荷使得自动提升机构亦即整个铲斗的可靠性和耐久性显著降低。因为斗齿和套筒相对于外壳的位移不能限制，所以当冲击作业工具前后的被开采的岩石高低不平时，斗齿和气锤的套筒可能脱离。
SU1509524A中所披露的装置与本发明的技术方案最相关，该装置包括一个敞开的外壳，在其内装有可沿轴向移动的冲击式作业工具和同自动提升机构相连接的气锤。在外壳内还装有压缩空气滑阀分配器。自动提升机构包括经滑阀分配器同气锤刚性相连的推杆和配置在气体分配器导槽上的空气阀;还包括一个活塞，活塞上装有一个套筒，套筒保持同空气阀相互作用。在活塞和套筒的端部安装一个弹性推盘，以便调节弹性元件，使得作用在这些弹性元件上的合力的数值不小于气锤可动部分的重量的1.5倍，从而使这种结构能防止气锤在小的挖掘力的情况下工作。在这种情况下，如果铲斗在一般条件下工作，气锤的作用寿命能够延长。
但是，如上所述，这种装置的工作可靠性仍然不高，因为在挖掘松弛的岩层时，冲击式作业工具所受的阻力小，部分冲击功能被气锤的套筒吸收，从而在套筒上产生弯曲应力，导致套筒很快损坏。
本发明的任务是提供一种具有能保证装置使用可靠且耐用的传动部件的挖掘机斗齿。
本发明的主要任务是提供一个改进的挖掘机铲斗斗齿的结构。
本发明的另一个任务是要改进气锤的元件。
本发明的再一个任务是减小作用在气锤内部零件上的载荷，从而提高挖掘机铲斗的工作耐久性。
总之，本发明的任务是要简化整体结构，并使维修方便。
完成上述发明任务的挖掘机铲斗斗齿包括一个敞开的外壳，在该外壳中装有可以沿轴向移动的冲击式作业工具和同自动提升机构相连的、由缸体和活塞组成的气锤。按照本发明，还有一个配置在外壳、冲击作业工具和气锤元件之间的缓冲机构。
完成本发明的实施方案之一的特征是缓冲组件制成键的形式，这些键能限制气锤和冲击作业工具相互间的位移以及它们相对于外壳的位移，在该结构中，还加工有供键穿过的导向通槽。
最好使键槽的长度满足关系式L＝B-X-C+2l+b，其中L-键槽的长度;
B-气锤不动时自动提升机构的缸体和活塞之间的间隙;
l-冲击后作业工具伸入岩石中的距离;
C-气锤起动后作业工具向后的行程;
X-自动提升机构的缸体和活塞之间的所容许的最小间隙;
b-键的宽度。
把每个键制成 两个刚性元件 是可取的，并在两个刚性元件之间布置一个弹性插入件，在外壳上布置键槽的所在位置上必须加工有环形导向沟槽。
完成本发明的另一实施方案的特征是缓冲组件为套筒状由两个部件组成，两部件间安装成有轴向间隙，且通过弹性元件将二者连接起来。
外壳最好加工有凸缘，凸缘的内径最好根据关系式D1+2r选取，式中D1-套筒内径，r-套筒的内径同它的端面的共轭半径。
把具有这种结构的装置应用在挖掘和破碎岩石和独石方面，其可靠性和耐久性将显著提高。
本发明的核心内容如下为了防止斗齿碰到坚硬的岩石时活塞端部和自动提升机构的缸体之间产生冲击，以及防止在斗齿前面的岩石高低不平时冲击作业工具从套筒中脱出，必须在装置中安装附件-缓冲组件，该组件可以降低工作中的动载荷。
上述缓冲组件可以制成不同形状的键，例如如果缓冲组件是贯穿键，那么这些键就可以限制冲击作业工具和气锤相互间的位移以及二者相对于外壳的位移。在冲击作业工具中加工有供这些键穿过的导向通槽，该槽的长度根据关系式L＝B-X-C+2l+b来确定。把作业工具和气锤之间的彼此位移限定在L＝B-X-C+2l+b的范围内不仅对防止自动提升机构的活塞端部同缸体的互撞及冲击工具从套筒中脱出是必要的，而且对于提升气锤和使冲击作业工具伸入岩石中也是利的。
把每个键制成 两个刚性元件，并在这两个刚性元件之间放置一个弹性插入件，可以显著提高这些键的使用寿命。
在键槽所在的位置上加工环形槽，可以防止金属产生塑性变形和产生不合适的连接。
缓冲件完成了对气锤内部零件加载的限制功能，该缓冲件为套筒状，由两个安装成有一定的轴向间隙的部件组成，此两个部件间通过一个弹性元件连接。
为了保证实现对该套筒的最佳加载，在外壳上加工有一个凸缘，其内径据关系式D1+2r来选择。
由此可见，所提供的装置的优点是可以提高装置的可靠性，特别是可以使气锤的使用寿命提高10-15%。
为了清楚地描述本发明，下面结合附图进行说明。
图1为通用的带有键类缓冲组件的挖掘机铲斗斗齿剖视图;
图2为图1中的Ⅱ-Ⅱ剖面的剖视图;
图3与图1中所示的铲斗斗齿结构相似，所不同的是采用的是套筒型缓冲组件。
挖掘机铲斗有动力源的斗齿包括一个敞开的外壳1(图1)，在外壳1中装有一个可沿轴向移动的冲击作业工具2和气锤3，气锤3同自动提升机构4相连接。机构4借助于板5和压紧螺钉6固定在外壳1内。工作介质(压缩空气)是通过外壳上的通道7，环形沟槽8，径向通道9和中心轴通道10提供给气锤3的。在外壳1的侧面上加工有供排放用过的空气的开口11。气锤的自动提升机构4由缸体13，盖14和通过径向孔16与中心通道10相通的气动起重器腔12构成。气锤3和冲击作业工具2相互间的位移以及它们相对外壳1的位移由起缓冲作用的若干个键17限制，这些键17穿过在位于冲击作业工具上的导向通槽18(图2)。在外壳1上还加工有环形槽19(图1)。
具有这种结构的挖掘机铲斗斗齿按如下方式工作气动起重器的腔12总是处在压缩空气管路网的下游，当挖掘阻力较小时，气锤3和冲击作业工具2在气动起重器和弹簧20的力的作用下向前伸出，由于阀片21在空气流的作用下紧压到阀座22上气锤不动。这时冲击作业工具按照静力学的方式工作。如果挖掘的阻力增大则冲击作业工具和气锤的轴干同阀片21一起向后移动一个距离“C”(它们的继续移动将受到键17的限制)，同时阀片21的阀体23和阀座22停在原来的位置。弹簧20被压缩，使气动起重器的腔12中的压缩空气排出，而在阀片和阀座之间形成环状缝隙。来自输送总管(未示出)的工作介质(压缩空气)经过环形沟槽8，通道9和10进入滑阀分配器24。来自分配器件24中的压缩空气交替地射向气锤3正程通路上的腔室25和反程通路上的腔室26，此时冲击头27完成了一次往复直线运动的位移，当冲击力传递到冲击作业工具2的尾部上时，冲击头就向前移动，使岩石发生冲击性的破碎，用过的空气经输出口11排放到大气中。
当作用到冲击作业工具上的掘进阻力降得比较低时，弹簧，气动起重器，气锤的冲击作业工具返回到初始的位置，同时阀片21关闭，使气锤3停止工作。在初始瞬间，由于作用在冲击作业工具2上的掘进阻力降低，来自还未来得及停下来的气锤3的冲头27上的动载荷起作用。为了使键17能自由地穿过导通槽18，槽18的长度应根据关系式L＝B-X-C+2l+b确定，式中L-键槽18的长度，B-气锤3不动时缸体13和自动提升机构4的活塞15之间的间隙;l-冲击后作业工具2伸入岩层的距离;C-冲击后作业工具2的行程;X-缸体13和自动提升机构4的活塞15之间允许的最小间隙;b-键的宽度。
为了防止冲击作业工具在初始瞬间脱出，这些键限制了冲击作业工具沿轴向向前的位移值“L-C-b”。把每一个键都制成为两个刚性元件28有助于做到这一点，在上述两个元件之间布置有能抵消由于弹性变性而产生的能量的插入件29，以便防止键的刚性元件损坏。此外，弹性插入件使键同外壳接触处的载荷降低，从而又减少了在岩石破碎阻力急剧下降时金属外壳发生塑性变形的可能性。槽孔19可防止在键槽18所在位置产生金属凸瘤。
上述结构的优点是可以最大限度地简化装置的装配过程以及更换已磨损组件，例如更换冲击作业工具时的操作，因为在此时只需先取出键17就可以方便地取出斗齿。
在图3中示出了挖掘机铲斗斗齿的另一实施方案，其中的缓冲组件制成套筒结构，即包括上部件30和下部件31，在安装时二者之间留有轴向间隙32，套筒的部件30和31借助于其间的弹性元件33相连系。
图3示出了该装置的两种状态，从左边看一初始状态，从右边看一加压后装置开始工作的状态。
当轴向力从上往下施加到外壳1上时，冲击作业工具2顶在岩石上，该力通过套筒作用在气锤3上，保证了冲击作业工具2相对于自动提升机构4的位移，此时，机构4处在同板5刚性接触的状态下，并同外壳一起向下移动(图3的右部分)。当把压缩空气经总管路网(未示出)供给分配器24(见图1)就可使气锤直接启动。气锤启动后，它的冲头27把冲击传递给气锤3的尾部，并使岩石破碎。在工作过程中，如果冲击工具前面的岩石出现高低不平的状态，则气锤的冲击作业工具迅速地超过去，冲击头的动能被套筒部件30和31所吸收。在套筒从冲击头27得到冲击力后到套筒同外壳1相互碰撞之前，套筒部件30和31发生相互碰撞。这时冲击能量在冲击的冲量从套筒的一个部件传递到另一个部件或反向传递的过程中被吸收，由于采用了弹性元件33而使冲击冲量变得平稳，在套筒靠近外壳时冲击冲量显著降低。外壳1上有一个凸缘34，在套筒同外壳相碰撞时，大部分冲击载荷由支撑在端面35上的圆柱形套筒部件所吸收多。外壳上的凸缘34的内径D2根据关系式D1+2r选择，式中D1-套筒的内径，r-套筒的内径同其端面35的共轭半径。由于采用这种外壳结构而使弯距明显降低并产生了附加平衡，这是由于采用了受载荷作用而发生变形的弹性元件33的缘故。同时，还使载荷在套筒的整个表面上均匀分布。
此外，如冲击作业工具2顶在未破碎的岩石上时，它将被制动并停下来。然而，挖掘机继续用铲斗工作，外壳相对于冲击作业工具移动，如果机构4能及时断开压缩空气的供给，冲击作业工具重新通过气锤3的套筒起作用，并保证了继续工作的条件，也就是气锤开始提升。当作业工具上的载荷消失时，例如铲斗从斗齿中脱出，则机构4关闭气锤3的压缩空气源。
本发明使装置在开采坚硬的矿山岩石和冻土层时的可靠性和耐久性提高，本发明的结构特征充分保证了维修方便，所推荐的组件和元件的布置保证了冲击载荷的最均匀分布。
权利要求
1.一种挖掘机铲斗有动力源的斗齿，包括内部装有可以沿轴向移动的冲击作业工具(2)和气锤(3)的敞开的外壳(1)，其中的气锤(3)同由缸体(13)和活塞(15)构成的自动提升机构(4)相连，其特征在于在铲斗斗齿中还装有布置在外壳(1)、冲击作业工具(2)和气锤(3)的元件之间的缓冲组件。
2.如权利要求1所述的挖掘机铲斗斗齿，其特征在于，该缓冲组件制成键(17)的形式，这些键(17)限制气锤(3)和冲击作业工具(2)相互之间的位移以及它们相对于外壳(1)之间的位移，在所述的作业工具中加工有供键(17)穿过的键槽(18)。
3.如权利要求2所述的铲斗斗齿，其特征在于键槽(18)的长度按照关系式L＝B-X-C+2l+b来选择式中L-键槽的长度;B-气锤停止时，在自动提升机构的缸体(13)和活塞(15)之间的间隙;l-在一次冲击内，作业工具伸入岩石部分的距离;C-在一次冲击内作业工具的行程;X-自动提升机构的缸体和活塞之间的最小允许间隙;b-键(17)的宽度。
4.如权利要求2或3所述的铲斗斗齿，其特征在于，所有的键(17)都由两个刚性元件(28)的构成;弹性插入件(29)装在这两个刚性元件之间。
5.如权利要求2-4中任一项所述的铲斗斗齿，其特征在于，在外壳(1)上键槽(18)所在的位置上加工有环形沟槽(19)。
6.如权利要求1所述的铲斗斗齿，其特征在于，缓冲组件为套筒状，由两个部件(30，31)组成，两部件间安装成有轴向间隙(32)，上述部件(31，32)通过弹性元件(33)连接。
7.如权利要求1或6所述的铲斗斗齿，其特征在于外壳1上具有凸缘(34)。
8.如权利要求1或6或7所述的铲斗斗齿，其特征在于外壳1的凸缘(34)的内径根据关系式D1+2r选择，式中D1-套筒的内径，r-套筒的内径同其端面(35)的共轭半径。
全文摘要
本发明公开了一种供破碎岩石或矿山冻岩层之用的挖掘机铲斗斗齿。它包括内部装有可沿轴间移动的冲击作业工具(2)和气锤(3)的外壳(1)，气锤(3)的元件间装有缓冲组件。本发明装置工作可靠，维修非常方便，使用寿命延长，而且冲击载荷分布均匀。
文档编号B25D17/24GK1074728SQ9210882
公开日1993年7月28日 申请日期1992年6月19日 优先权日1991年6月19日
发明者利奥尼德·L·利斯恩科, 艾尔弗雷德·R·马蒂斯, 瑟奇·V·希斯哈夫, 金赖克·K·博伊克, 亚历山大·V·托尔玛奇, 薇拉迪米尔·N·聪薇特卡奥, 米凯黑尔·S·德鲁茨希尼尼 申请人:俄罗斯科学院西伯利亚矿业分院, 乌拉玛施生产联合体