Захисний елемент та монтажний вузол для землерийного обладнання

1. Захисний елемент (14) для землерийного обладнання, який включає робочий відрізок (21) та кріпильний відрізок (23), які в цілому вирівняні вздовж подовжньої осі (28), при цьому кріпильний відрізок (23) має гніздо (20) для приймання основи (12), встановленої на землерийному обладнанні для закріплення захисного елемента (14) на землерийному обладнанні, і робочий відрізок (21) є тією частиною захисного елемента (12), що знаходиться перед гніздом (20), ведучу сторону (25), яка являє собою передню поверхню при просуванні захисного елемента (14) крізь ґрунт під час землерийних робіт, неробочу сторону (27), яка являє собою задню поверхню при просуванні захисного елемента (14) крізь ґрунт, причому ведуча та неробоча сторони (25, 27) проходять у подовжньому напрямку через робочий та кріпильний відрізки (21, 23), та бокові стінки (29, 31), які проходять між ведучою стороною (25) та неробочою стороною (27), який відрізняється тим, що бокові стінки (29, 31) зближаються одна з одною у напрямку назад, таким чином, що ведуча сторона (25) має більшу ширину, ніж неробоча сторона (27), у поперечному розрізі перпенди 2 (19) 1 3 97394 4 ньому краю (62) гнізда (20) в цілому має півсферичну форму. 13. Монтажний вузол (10) для землерийного обладнання, який включає: основу (12), прикріплену до землерийного обладнання; захисний елемент (14), відповідно до будь-якого з пп. 1-12; та замок (16) для закріплення у знімному режимі захисного елемента (14) на основі (12). Даний винахід стосується монтажного вузла для закріплення захисного елемента на землерийному обладнанні, зокрема, на монтажному вузлі, який є придатним для закріплення та застосування на ріжучій головці днопоглиблювального снаряда. Ріжучі головки днопоглиблювальних снарядів застосовують для виймання земляного матеріалу, який перебуває під водою, такого, як русло річки. Як правило, ріжуча головка днопоглиблювального снаряда 1 включає кілька плечей 2, які виступають вперед від кільцевої основи 3 у маточину 4 (Фіг. 21). Плечі розташовуються на відстані одне від одного по окружності кільцевої основи і утворюють широку спіраль навколо центральної осі ріжучої головки. Кожне плече 2 має певну кількість розташованих на відстані один від одного зубів 5 для заглиблення у ґрунт. Зуби складаються з адаптерів або основ 6, які є прикріпленими до плечей, та вістрь 7, які приєднуються у знімному режимі до основи за допомогою замків 8. При застосуванні ріжуча головка обертається навколо її центральної осі для виймання земляного матеріалу. Усмоктувальну трубу передбачено поблизу від кільця для видалення видобутого матеріалу. Для виймання потрібної порції ґрунту ріжуча головка рухається у поперечних напрямках, а також вперед. За рахунок набухання та іншого руху води ріжуча головка також має схильність до руху вгору та донизу і періодично стикається з поверхнею дна. Інші труднощі спричинюються тим, що оператор не може бачити ґрунт, який виймається з-під води; тобто, на відміну від інших землерийних операцій, ріжуча головка днопоглиблювального снаряда не може ефективно спрямовуватись уздовж потрібного шляху для оптимальної відповідності ділянці ґрунту, який підлягає вийманню. З врахуванням високого навантаження та жорстких умов взаємне з'єднання основи та вістря має бути стійким і надійним. Ріжучі головки обертаються таким чином, щоб зуби вводились у ґрунт і проникали крізь нього з великою швидкістю. Таким чином, вимагається значна потужність для приведення в дію ріжучої головки, зокрема, при вийманні кам'яної породи. Для мінімізації потреби у потужності вістря дночерпачів зазвичай оснащують видовженими, вузькими наконечниками для полегшення проникнення у ґрунт. Однак, коли наконечник стає коротшим через спрацювання, кріпильні відрізки вістрь починають входити у ґрунт у ріжучому режимі. Кріпильний відрізок є ширшим за наконечник, і його форма не є пристосованою для зменшеного опору. За рахунок виникаючого в результаті збільшеного опору кріпильні відрізки створюють навантаження на ріжучу головку, і вістря зазвичай замінюються до того часу, коли повністю спрацьовуються наконечники. Згідно з одним аспектом винаходу, захисний елемент для землерийного обладнання утворюють з заднім кутом на робочому та кріпильному відрізках для мінімізації опору, пов'язаного з операцією копання, і, у свою чергу, мінімізації потреби у потужності для приведення обладнання у дію. Зменшене споживання енергії, у свою чергу, забезпечує більш ефективну роботу та довший термін служби для захисного елемента. Згідно з винаходом, захисний елемент має поперечну конфігурацію, у якій ширина ведучої сторони є більшою за ширину відповідної неробочої сторони, і, таким чином, бокові стінки захисного елемента знаходяться безпосередньо за ведучою стороною для зниження опору. Це застосування меншої неробочої сторони передбачається не лише через робочий кінець, але й, принаймні частково, у монтажний кінець. В результаті опір, якого зазнає спрацьований захисний елемент згідно з винаходом, є меншим за опір традиційного захисного елемента. Менший опір означає менше споживання енергії т а довший термін служби захисного елемента до необхідності його заміни. Відповідно, робочі кінці захисного елемента можуть додатково стиратися до необхідності заміни. Згідно з іншим аспектом винаходу, захисний елемент має ріжучий профіль, який визначається поперечною конфігурацією цієї частини захисного елемента, що проникає у ґрунт за один прохід і у напрямку руху крізь грунт. В іншому аспекті даного винаходу задній кут у захисному елементі передбачено у ріжучому профілі для зменшення опору, який діє під час землерийної операції. В оптимальному варіанті втілення задній кут передбачено на кожному ріжучому профілі, розрахованому на термін служби захисного елемента, включаючи ті, які включають кріпильний відрізок. В іншому аспекті винаходу захисний елемент включає гніздо для приймання носа основи, що прикріплюється до землерийного обладнання. Гніздо має в цілому трапецеїдальну поперечну форму, яка в цілому відповідає поперечному трапецеїдальному зовнішньому профілеві захисного елемента. Ця загальна відповідність гнізда з зовнішньою частиною кріпильного відрізка полегшує виготовлення, максимально збільшує розмір носа і збільшує співвідношення міцності з масою. В оптимальній конструкції одна або кілька верхніх, нижніх або бокових поверхонь трапецеїдального носа та відповідні стінки гнізда є зігнутими для припасування одна до одної. Ці поверхні та стінки мають поступову кривизну для полегшення встановлення, підвищення стійкості захисного 5 елемента та опору обертанню захисного елемента навколо подовжньої осі під час застосування. Згідно з інтим аспектом винаходу, гніздо та ніс включають задні стабілізуючі поверхні, які простягаються практично паралельно подовжній осі захисного елемента і по суті по периметру гнізда та носа для опору заднім навантаженням, які діють в усіх напрямках. Згідно з іншим аспектом винаходу, гніздо та ніс є утвореними з комплементарними передніми несучими поверхнями, які є по суті напівсферичними для зменшення напруження у компонентах і для поліпшення усунення деренчання, яке відбувається між захисним елементом та основою. В іншому аспекті винаходу гніздо та ніс є утвореними з передніми зігнутими несучими поверхнями на їхніх кінцях і з трапецеїдальними в цілому поперечними формами позаду від передніх кінців для поліпшення стійкості, полегшення виготовлення, максимізації розміру носа, зменшення опору, напруження та стирання і збільшення співвідношення міцності з масою. Згідно з іншим аспектом винаходу, монтажний вузол включає основу, захисний елемент, який кріпиться до основи, та подовжньо орієнтований замок, який у стиснутому стані тримає захисний елемент на основі за допомогою засобу, який є надійним, легким у застосуванні та виготовленні і може ущільнювати посадку захисного елемента на основі. В одному оптимальному варіанті винаходу монтажний вузол включає регульований подовжній замок. В іншому аспекті винаходу захисний елемент включає отвір, у який приймається замок, та заглиблення, утворене у задній стінці отвору для забезпечення проходження замка з метою стабілізації замка та полегшення затискання замка. В іншому аспекті винаходу основа взаємодіє з замком виключно через застосування виступаючого стопора. В результаті відпадає потреба у заглибленні, прорізі або проході у носі, як зазвичай передбачається для приймання замка. Таким чином, підвищується міцність носа. В іншому аспекті винаходу фіксуюче пристосування для закріплення захисного елемента на основі може регулюватися для послідовного прикладення заданого затискного зусилля до захисного елемента незалежно від ступеня спрацювання, який може бути наявним в основі та/або захисному елементі. В іншому аспекті винаходу захисний елемент включає маркер, який може застосовуватися для визначення позиції, у якій замок є належним чином затисну тим. В іншому аспекті винаходу захисний елемент є встановленим і закріпленим на основі за допомогою легкого у застосуваннінового процесу, який включає подовжній замок. Захисний елемент є посадженим на ніс основи, що прикріплюється до землерийного обладнання. Основа включає стопор, який виступає назовні від носа. Подовжній замок приймається в отвір у захисному елементі і проходить між стопором та несучою поверхнею на захисному елементі для закріплення захисного елемента на носі у знімному режимі. 97394 6 В іншому аспекті винаходу захисний елемент спочатку ковзає по основі, закріпленій на землерийному обладнанні. Подовжньо орієнтований замок розташовується з однією несучою поверхнею, що спирається на стопор на основі, та другою несучою поверхнею, що спирається на несучу стінку на захисному елементі таким чином, щоб замок перебував під подовжнім стисканням. Замок є відрегульованим для щільної посадки захисного елемента на основу. В іншому аспекті винаходу замок для тримання захисного елемента на основі у знімному режимі включає нарізний лінійний вал, з опорним кінцем та кінцем зачеплення з інструментом, гайку, нагвинчену на вал, та пружину, яка включає певну кількість поперемінно розташованих кільцевих еластомерних дисків та кільцевих прокладок, посаджених навколо нарізного вала між опорним кінцем та гайкою. Короткий опис фігур Фігура 1 показує монтажний вузол згідно з даним винаходом. Фігура 2 є боковою проекцією захисного елемента згідно з винаходом. Фігура 2А є боковою проекцією традиційного захисного елемента. Фігура 3 є видом у розрізі по лінії 3-3 на Фігурі 2. Фігура 3А є видом у розрізі по лінії 3А-3А на Фігурі 2А. Фігура 4 є видом у розрізі по лінії 4-4 на Фігурі 2. Фігура 5 є видом у розрізі по лінії 5-5 на Фігурі 2. Фігура 6 є видом у розрізі по лінії 6-6 на Фігурі 2. Фігура 6А є видом у розрізі по лінії 6А-6А на Фігурі 2А. Фігура 7 є видом у розрізі по лінії 7-7 на Фігурі 2. Фігура 8 є видом у розрізі по лінії 8-8 на Фігурі 2. Фігура 9 є видом у розрізі по лінії 9-9 на Фігурі 1. Фігура 10 є горизонтальною проекцією захисного елемент. Фігура 11 є видом ззаду захисного елемента. Фігура 12 є перспективним зображенням носа основи згідно з винаходом. Фігура 13 є фронтальною проекцією носа. Фігура 14 є боковою проекцією носа. Фігура 15 є збільшеним перспективним зображенням замка у монтажному вузлі. Фігура 16 є збільшеним перспективним зображенням замка у монтажному вузлі перед затисканням. Фігура 17 є перспективним зображенням замка. Фігура 18 є боковою проекцією замка. Фігура 19 є покомпонентним перспективним зображенням замка. Фігура 20 є перспективним зображенням замка з носом (без показу вістря). Фігура 21 є боковою проекцією традиційної ріжучої головки днопоглиблювального снаряда. 7 Детальний опис оптимальних варіантів втілення Даний винахід стосується монтажного вузла 10 для землерийного обладнання і. є особливо придатним для днопоглиблювальних робіт. У цій заявці винахід описується на основі днопоглиблювального зуба, пристосованого для прикріплення до ріжучої головки днопоглиблювального снаряда. Незважаючи на це, різні аспекти винаходу можуть використовуватись у взаємодії з іншими типами монтажних вузлів (наприклад, кожухів) для інших типів землерийного обладнання (наприклад, ковшів). Іноді вузол описується у відносних термінах, таких, як "верхній", "нижній", "горизонтальний", "вертикальний", "передній" та "задній"; такі терміни не вважаються суттєвими і вживаються лише для спрощення опису. Орієнтація захисного елемент під час землерийних робіт, зокрема, днопоглиблювальних робіт, може значною міною змінюватися. Ці відносні терміни слід розуміти з посиланням на орієнтацію монтажного вузла 10, як показано на Фігурі 1, якщо спеціально не зазначено іншого. Монтажний вузол 10 включає основу 12, прикріплену до ріжучої головки днопоглиблювального снаряда, захисний елемент 14 та замок 16 для тримання захисного елемента на основі 12 у знімному режимі (Фігури 1-10). Основа 12 включає виступаючий вперед ніс 18, на якому закріплено захисний елемент 14, та монтажний кінець (не показано), який кріпиться до плеча ріжучої головки днопоглиблювального снаряда (Фігури 1, 9 та 11-14). Основа може бути відлита як частина плеча, приварена до плеча або прикріплена за допомогою механічних засобів. Як приклад, основа може бути сформована й закріплена на ріжучій головці, як описується у Патенті США № 4,470,210 або Патенті США № 6,729,052. У днопоглиблювальному зубі захисний елемент 14 є вістрям, оснащеним робочим відрізком 21 у формі видовженого вузького наконечника та кріпильним відрізком 23, який обмежує гніздо 20 для приймання носа 18 (Фігури 1-10). Вістря 14 обертається ріжучою головкою, таким чином, щоб входити у ґрунт в цілому в однаковий спосіб при здійсненні кожного копального проходу. В результаті вістря 14 включає ведучу сторону 25 та неробочу сторону 27. Ведуча сторона 25 є стороною, яка першою входить і спрямовує проникнення у ґрунт з кожним обертом ріжучої головки. Згідно з даним винаходом, неробоча сторона 27 має меншу ширину, ніж у ведучої сторони 25 (тобто, уздовж площини, перпендикулярної подовжній осі 28 вістря 14) через наконечник 21 (Фіг. 5) та, принаймні частково, через кріпильний відрізок 23 (Фіг. 4). В оптимальному варіанті втілення неробоча сторона 27 має меншу ширину, ніж у ведучої сторони 25 по всій довжині вістря 14 (Фігури 4, 5 та 7). Наконечник 21 вістря 14 в оптимальному варіанті має в цілому трапецеїдальну поперечну конфігурацію з ведучою стороною 25, яка є ширшою за неробочу сторону 27 (Фіг. 5). Термін "поперечна конфігурація" вживається для позначення двовимірної конфігурації уздовж площини, перпендикулярної подовжній осі 28 захисного елемента 14. За 97394 8 рахунок звуження вістря бокові стінки 29, 31 знаходяться безпосередньо за ведучою стороною 25 під час копання і, таким чином, створюють невеликий опір операції різання. В оптимальній конструкції бокові стінки 29, 31 сходяться у напрямку неробочої сторони 27 під кутом 6 приблизно 16 градусів (Фіг. 5); однак можливими є й інші кутові конфігурації. Ведуча сторона 25, неробоча сторона 27 та бокові стінки 29, 31 можуть мати плоску, зігнуту або неправильну форму. Крім того, можуть застосовуватись інші форми, крім трапецеїдальної, які забезпечують задній кут. При застосуванні днопоглиблювальне вістря 14 проникає у ґрунт на певну глибину при здійсненні кожного копального проходу (тобто, з кожним обертом ріжучої головки). Протягом більшої частини терміну служби вістря у ґрунт проникає лише наконечник. Наприклад, рівень ґрунту в одному циклі копання в цілому проходить по лінії 3-3 (Фіг. 2) у центральній точці копального проходу. Оскільки у ґрунт проникає лише наконечник і наконечник є відносно тонким, опір, який створюється для землерийної операції, перебуває у контрольованих межах. Незважаючи на це, коли багато зубів постійно пробиваються крізь ґрунт з великою швидкістю, потреба у потужності завжди є високою, і зменшення опору навіть у наконечнику є сприятливим для функціонування, зокрема, при копанні кам'яної породи. В оптимальній конструкції бокові стінки 29, 31 не лише сходяться у напрямку неробочої сторони 27, але й є сконфігурованими таким чином, щоб бокові стінки перебували позаду від ведучої сторони 25 у ріжучому профілі. "Ріжучий профіль" означає конфігурацію поперечного розрізу частини вістря 14, яка проникає у ґрунт уздовж площини, яка є (і) паралельною напрямкові переміщення 34 у центральній точці копального проходу крізь грунт і (іі) латерально перпендикулярною подовжній осі. Ріжучий профіль є кращим показником опору, якого зазнає вістря під час застосування, ніж дійсний поперечний розріз. Забезпечення заднього кута у ріжучому профілі залежить від кута, під яким бокові стінки сходяться у напрямку неробочої сторони, та подовжнього нахилу або протяжності поверхонь вістря у задньому напрямку. Мета полягає у забезпеченні ширини, яка в цілому зменшується від ведучої сторони до неробочої сторони, якщо дивитися від ріжучого профілю. Задній кут у ріжучому профілі в оптимальному варіанті проходить через очікувані кути різання ріжучої головки, але перевага все одно може досягатися, якщо такий задній кут існує у принаймні одному куті різання. Наприклад, конфігурація поперечного розрізу, показана на Фігурі 3, представляє один ріжучий профіль 35 для частини вістря 14, яка пробивається крізь грунт. Як можна побачити, наконечник 21 все одно має задній кут навіть у ріжучому профілі, оскільки бокові стінки 29, 31 сходяться у напрямку неробочої сторони 27 для зменшення опору. Коли наконечник 21 спрацьовується, рівень ґрунту поступово змішується назад, і, таким чином, дедалі більш задні, товстіші частини вістря 14 проштовхуються крізь ґрунт з кожним циклом копання. Таким чином, зі спрацювання вістря вима 9 гається більше потужності для подолання ріжучою головкою опору. Зрештою наконечник спрацьовується настільки, що кріпильний відрізок 23 вістря 14 пробивається крізь ґрунт при здійсненні кожного копального проходу. Згідно з даним винаходом, кріпильний відрізок 23 продовжує включати задній кут принаймні на передньому кінці 40 кріпильного відрізка (Фіг. 4), в оптимальному варіанті - на всьому кріпильному відрізку (Фігури 4 та 7). Як можна побачити на Фігурі 4, кріпильний відрізок 23 є більшимза наконечник 21 для приймання носа 18 у гніздо 20 і для забезпечення достатньої міцності для з'єднання між вістрям 14 та основою 12. Бокові стінки 29, 31 є нахиленими таким чином, щоб сходитись у напрямку неробочої сторони 27. Нахил бокових стінок 29, 31 уздовж лінії 4-4 у цьому прикладі має кут а приблизно 26 градусів (Фіг. 4), але можуть застосовуватися й інші нахили. Як обговорювалося вище, потрібний задній кут у ріжучому профілі залежить від зв'язку між поперечним нахилом бокових стінок та подовжньою протяжністю вістря. В одному традиційному вістрі 14а наконечник 21а має трапецеїдальну поперечну конфігурацію з ведучою стороною 25а, яка є ширшою за неробочу сторону 27а. Однак наконечник 21а не забезпечує заднього кута у ріжучому профілі. Як можна побачити на Фігурі 3А, ріжучий профіль 35а (тобто, уздовж лінії 3А-3А) на Фігурі 2А не має бокових стінок 29а, 31а, які сходяться у напрямку неробочої сторони 27а (Фігури 2А та 3А). Натомість бокові стінки 29а, 31а у ріжучому профілі 35а розширюються назовні з нахилом, який збільшується з наближенням бокових стінок до неробочої сторони. Це зовнішнє розширення бокових стінок 29а, 31а створює збільшений опір для ріжучої головки. Ефективне використання заднього кута у вістрі 14 для ріжучого профілю краще зменшує опір, ніж просте застосування бокових стінок, які проходять у поперечній конфігурації. В іншому прикладі наконечник 21 є спрацьованим настільки, що частина кріпильного відрізка 23 уздовж лінії 6-6 (Фігури 2 та 6) пробивається крізь ґрунт. Навіть кріпильний відрізок 23 забезпечує задній кут для зменшення опору; тобто, бокові стінки 29, 31 сходяться у напрямку неробочої сторони навіть у ріжучому профілі 45. Присутність заднього кута у ріжучому профілі 45 викликає менший опір, а отже, вимагає меншої потужності для пробивання крізь ґрунт. Зменшений опір, у свою чергу, дозволяє ріжучій головці продовжувати функціонувати з вістрями, спрацьованими до моменту, коли кріпильний відрізок проникає у ґрунт. У традиційному вістрі 14а кріпильний відрізок 23 а не має трапецеїдальної поперечної конфігурації з боковими стінками 29а, 31а, які сходяться у напрямку неробочої сторони 27а. Крім того, як можна побачити на Фігурі 6А, бокові стінки 29а, 31а розходяться від ведучої сторони 25а у ріжучому профілі 45а по лінії ба-ба, що включає передній край 40а кріпильного відрізка 23 а. Відсутність заднього кута у ріжучому профілі викликає сильний опір для вістря 14а, коли воно пробивається крізь ґрунт, особливо, порівняно з вістрям 14 згідно з даним винаходом. При сильному опорі, який ство 97394 10 рюється вістрями 14а у цих умовах, багато операторів замінюють вістря, коли кріпильні відрізки 23 а починають пробиватися крізь ґрунт, навіть якщо наконечники 21а ще не є повністю спрацьованими. Завдяки даному винаходові, вістря 14 можуть залишатися на основах 12 до більшого ступеня спрацювання наконечників 21. В оптимальній конструкції сходження бокових стінок 29, 31 продовжується від переднього краю 37 до заднього краю 47 вістря 14. Як можна побачити на Фігурі 7, бокові стінки 29, 31 сходяться у напрямку неробочої сторони 27 навіть у задній частині кріпильного відрізка 23. Крім того, задній кут передбачено навіть у ріжучому профілі 55 уздовж лінії 8-8 (Фігури 2 та 8), тобто, бокові стінки 29, 31 сходяться у напрямку неробочої сторони 27 навіть у цьому задньому ріжучому профілі 55. Застосування вістря 14 з заднім кутом у наконечнику 21 та монтажному кінці 23, ж описано вище, є можливим фактично з будь-якою конфігурацією носа та гнізда. Незважаючи на це, в одній оптимальній конструкції передній край 58 носа 18 включає а орієнтовану вперед несучу поверхню 60, яка є вигнутою і зігнутою навколо двох перпендикулярних осей (Фігури 1, 9 та 11-14). Подібним чином передній край 62 гнізда 20 є утвореним з комплементарною увігнутою й зігнутою несучою поверхнею 64 для співставлення з несучою поверхнею 60 (Фігури 1, 7, 9 та 11). У показаній конструкції кожна з передніх несучих поверхонь 60, 64 відповідає сферичному сегментові для зменшення напруження у компонентах через прикладання неосьових навантажень, наприклад, як описано у Патенті США № 6,729,052, включеному авторами у повному обсязі шляхом посилання. В оптимальному варіанті кожен з передніх країв 58, 62 є напівсферичним для зменшення деренчання між вістрям 14 та основою 12 і більш ефективного витримування навантажень з усіх напрямків. Передня несуча поверхня 64 гнізда 20 в оптимальному варіанті є дещо ширшою, ніж напівсферична на кінцях та у центрі для забезпечення надійного закріплення вістрь 14 на різних основах (тобто, без зв'язування або заглиблення),але за певних умов або після спрацювання функціонує як справжня напівсферична поверхня гнізда на напівсферичній кульовій поверхні основи 12. У традиційному зубі 10а (Фіг. 2A) вістря зсувається 14а на носі, коли зуб пробивається крізь грунт. Передні краї гнізда та носа є кутовими з плоскими несучими поверхнями та твердими кутами. Під час застосування вістря 14а зсувається на носі таким чином, що передня частина гнізда 20а деренчить об передній край носа, а задній край гнізда зсувається і деренчить об задній край носа. Це зсування та деренчання викликає спрацювання вістря та основи. Згідно з даним винаходом, застосування в цілому напівсферичних передніх несучих поверхонь 60, 64 суттєво зменшує деренчання на передньому кінці гнізда 20 та носа 18 (Фігури 1 та 9). Застосування ж рівних, безперервних передніх несучих поверхонь дозволяє вістрю перекочуватися на носі для зменшення спрацювання. Невелика смуга 65, практично паралельна подовжній осі 28, в оптимальному варіанті проходить безпосередньо позаду 11 від напівсферичних в цілому несучих поверхонь для забезпечення додаткового об'єму для носа з врахуванням спрацювання та збереження потрібної підтримки. Термін "практично паралельна" означає паралельні поверхні, а також поверхні, які подовжньо розходяться у задньому напрямку від осі 28 під невеликим кутом (наприклад, приблизно 1-7 градусів) для виробничих або інших цілей. Невелика смуга 65 в оптимальному варіанті має подовжній нахил, не більший за 5 градусів відносно осі 28, у найкращому варіанті - подовжній нахил приблизно 2-3 градусів. Ніс 18 включає тіло 66 позаду від переднього краю 58 (Фігури 11-14). Тіло 66 обмежується верхньою поверхнею 68, нижньою поверхнею 69 та боковими поверхнями 70, 71. В оптимальній конструкції поверхні тіла 68-71 розходяться у задньому напрямку таким чином, що ніс 18 розширюється назовні від переднього краю 58 для забезпечення більшої міцності носа для витримування жорстких умов при копанні. Незважаючи на це, існує можливість розходження лише верхньої та нижньої поверхонь 68, 69 одна від одної, а бокові поверхні 70, 71 проходять у подовжньому напрямку практично паралельно одна одній. Гніздо 20 має основну частину 76 позаду від переднього краю 62 для приймання тіла 66. Основна частина 76 включає верхню стінку 78, нижню стінку 79 та бокові стінки 80, 81, які відповідають поверхням 68-71 тіла. В оптимальному варіанті втілення тіло 66 та основна частина 76 мають трапецеїдальну поперечну конфігурацію. Застосування трапецеїдальної форми, головним чином, уздовж довжини носа 18 та гнізда 20 забезпечує чотири кути 67, 77, які діють як розташовані на відстані один від одного гребені для протидії повертанню захисного елемента 14 навколо осі 28. Крім того, в оптимальному варіанті втілення принаймні одна з поверхонь 68-71 тіла та стінок 78-81 гнізда (в оптимальному варіанті - всі) мають взаємно зігнуту конфігурацію (Фігури 7, 11 та 13); тобто, поверхні 68-71 тіла в оптимальному варіанті є увігнутими і зігнутими практично по всій їх ширині для утворення жолоба 84 на кожній з чотирьох сторін тіла 66. Подібним чином стінки 78-81 гнізда в оптимальному варіанті є вигнутими і зігнутими практично по всій їх ширині для утворення виступів 86, які входять у жолоби 84. Оптимальний згин поверхонь 68-71 носа та стінок 78-81 гнізда практично по всій їх ширині дозволяє кутам 67, 77 забезпечувати додаткову стійкість проти обертання вістря 14 відносно основи 12 під час роботи. Жолоби та виступи також зменшують обертальне деренчання вістря на основі. Хоча перевагу віддають зігнутим поверхням 68-71 та стінкам 78-81, також можуть застосовуватись інші конфігурації жолоба та виступу, такі, як описано у патентній заявці США № 11/706,582, яка є включеною авторами шляхом посилання. Також можуть застосовуватись інші конструкції для протидії обертанню. Застосування жолобів 84 та виступів 86, зокрема, тих, що згинаються поступово і проходять практично по всій ширині поверхонь 68-71 та стінок 78-81, полегшує закріплення вістря 14 на носі 18; тобто, жолоби 84 та виступи 86 спільно спря 97394 12 мовують вістря 14 у належну зібрану позицію на носі 18 під час складання. Наприклад, якщо вістря 14 є первісно встановленими наносі 18 без належного вирівнювання зносом при посадженні на ніс, зачеплення виступів 86, які приймаються у жолоби 84, дозволяє повертати вістря у належну вирівняну позицію при подальшому просуванні вістря назад на носі 18. Цей спільний ефект жолобів 84 та виступів 86 значно полегшує й прискорює встановлення та посадження кутів 67 у кути 77. Також можуть застосовуватися певні видозміни у формах гнізда та носа, за умови, що гніздо в цілому відповідає формі носа. Кожна з поверхонь 68-71 носа з жолобами 84 в оптимальному варіанті має подовжній нахил для розширення назовні у задньому напрямку для забезпечення міцності носа 18 до досягнення задньої стабілізуючої поверхні 85 носа 18. Подібним чином кожна зі стінок 78-81 гнізда з виступами 86 також розширюється для відповідності поверхням 68-71. Стінки 78-81 гнізда також обмежують задні стабілізуючі поверхні 95 для спирання на стабілізуючі поверхні 85. Задні стабілізуючі поверхні 85, 95 є практично паралельними подовжній осі 28. В одному оптимальному варіанті втілення кожна стабілізуюча поверхня 85, 95 розходиться у задньому подовжньому напрямку під кутом до осі 28 приблизно 7 градусів. Задні стабілізуючі поверхні 85, 95 також в оптимальному варіанті оточують (або принаймні суттєвою мірою оточують) ніс 18 та гніздо 20 для кращого витримування неосьових навантажень. Хоча контакт між різними поверхнями гнізда та носом може відбуватися під час землерийної операції, контакт між відповідними передніми несучими поверхнями 60, 64 та задніми стабілізуючими поверхнями 85, 95 передбачено для забезпечення основного опору діючим навантаженням на зуб, а отже, забезпечення потрібної стійкості. Хоча стабілізуючі поверхні 85, 95 в оптимальному варіанті мають коротку подовжню протяжність, вони можуть мати довші або інші конструкції. Крім того, за певних обставин, наприклад, при роботі у легкому режимі, переваги можуть досягатися й без стабілізуючих поверхонь 85, 95. Передні несучі поверхні 60, 64 та задні стабілізуючі поверхні 85, 95 передбачено для стабілізації вістря на носі та зменшення напруження у компонентах. В цілому напівсферичні несучі поверхні 60, 64 на передніх кінцях 58, 62 носа 18 та гнізда 20 можуть стійко витримувати аксіальні та неаксіальні спрямовані назад сили у прямій протидії навантаженням незалежно від їх напрямків. Це застосування кривих, безперервних передніх несучих поверхонь зменшує деренчання вістря на носі і знижує концентрацію напруження, яка існує за інших умов за наявності кутів. Задні стабілізуючі поверхні 85, 95 доповнюють передні несучі поверхні 60, 64, зменшуючи деренчання у задній частині вістря і забезпечуючи стійку протидію заднім частинам вістря, як описано у Патенті США № 5,709,043, включеному авторами шляхом посилання. Стабілізуючі поверхні 85, 95, які проходять по всьому периметру носа 18 або принаймні майже по всьому периметру (Фігури 7, 9 та 11-14), також дозволяють протистояти неаксіально спря 13 мованим навантаженням, які діють у будь-якому напрямку. Основна частина 76 гнізда 20 в оптимальному варіанті має трапецеїдальну в цілому поперечну конфігурацію для приймання носа 18 відповідної форми (Фігури 7 та 11). Трапецеїдальна в цілому поперечна конфігурація гнізда 20 в цілому відповідає трапецеїдальній в цілому поперечній конфігурації зовнішньої частини 97 вістря 14. Таким чином, відповідні форми гнізда 20 та зовнішньої частини 97 максимально збільшують розмір носа 18, який може бути вміщуватись у вістрі 14, полегшують виготовлення вістря 14 у процесі лиття і збільшують співвідношення міцності з масою. Можуть застосовуватися різні замки для закріплення захисного елемента 14 на основі 12 у знімному режимі. Але в оптимальному варіанті втілення замок 16 приймається в отвір 101 у захисному елементі 14, в оптимальному варіанті - утворений у задній стінці 27, хоча він може бути утворений і в іншому місці (Фігури 1, 9 та 15-20). Отвір 101 в оптимальному варіанті має аксіально видовжену форму і включає передню стінку 103, задню стінку 105 та бокові стінки 107, 109. Обід 111 утворено навколо отвору 101 для захисту замка і для додаткової міцності. Обід 111 також є збільшеним уздовж задньої стінки 105 для подальшого розширення за межі зовнішньої поверхні 97 та обмеження отвору 113 для проходження замка 16. Отвір стабілізує позицію замка 16 і забезпечує можливість легкого доступу до нього збоку оператора. Ніс 18 включає стопор 115, який виступає назовні від верхньої сторони 68 носа 18 для зачеплення замка 16. Стопор 115 в оптимальному варіанті має задню поверхню 119 з увігнутим кривим вирізом 121, у який приймається передній край 123 замка 16, який утримується в ньому під час застосування, але можуть застосовуватися й інші пристосування для взаємодії з замком. В оптимальній конструкції отвір 101 є достатньо довгим, і задня стінка 27 є достатньо нахиленою для забезпечення зазору для стопора 115, коли захисний елемент 14 є встановленим на носі 18. Однак, якщо потрібно, можуть бути передбачені рельєфні або інші форми зазору у гнізді 20 для проходження стопора 115. Крім того, виступання стопора 115 в оптимальному варіанті обмежується через забезпечення заглиблення 118 для вміщення частини замка 16. Замок 16 є лінійним замком, орієнтованим в цілому аксіально для тримання захисного елемента 14 на основі 12 та ущільнення посадки захисного елемента 14 на ніс 18. Застосування лінійного замка, орієнтованого аксіально, підвищує здатність замка до ущільнення посадки захисного елемента на ніс; тобто, забезпечує більшу довжину затягування. В оптимальному варіанті втілення замок 16 включає нарізний вал 130, який має передній край 123 та задній край з головкою 134, гайкою 136, нагвинченою на вал 130, та пружиною 138 (Фігури 1, 9 та 15-20). Пружина 138 в оптимальному варіанті утворюється з певної кількості еластомерних дисків 140, виконаних з піни, гуми або іншого пружного матеріалу, відокремлених 97394 14 прокладками 142, в оптимальному варіанті - у формі шайб. Багато дисків 140 застосовують для забезпечення достатньої сили, пружності та затягування. Шайби розділяють еластомерні диски таким чином, що вони діють як група окремих пружних елементів. Шайби 142 в оптимальному варіанті є виконаними з пластмаси, але можуть бути виготовлені і з інших матеріалів. Крім того, пружина оптимальної конструкції є економічною для виготовлення та складання на валу 130. Однак можуть застосовуватися й інші типи пружин. Упорна шайба 142а або інший засіб в оптимальному варіанті передбачається на кінці пружини для забезпечення достатньої опори. Вал 130 проходить по центру через пружину 138 для зачеплення з гайкою 136. Передній край 123 вала 130 входить у виріз 121 таким чином, що вал 130 ставиться перед стопором 115 для опори. Задній край 134 замка 16 проходить крізь отвір 113 у захисному елементі 14, забезпечуючи для користувача доступ до замка за межами отвору 101. Вал в оптимальному варіанті встановлюють під кутом до осі 28 таким чином, щоб забезпечувався легший доступ до головки 134. Пружина 138 знаходиться між задньою стінкою 105 та гайкою 136 таким чином, щоб вона могла справляти зсувне зусилля на захисний елемент при затягуванні замка. Отвір 113 в оптимальному варіанті є більшим за головку 134, що забезпечує можливість його проходження під час установлення замка 16 у вузол 10. Отвір 113 також може бути утворений як відкритий проріз для вміщення вставленого вала 130 просто ззовні. Замість показаної головки 134 можуть застосовуватись інші пристосування для зачеплення з інструментом. При застосуванні захисний елемент 14 ковзає на носі 18 таким чином, що ніс 18 входить у гніздо 20 (Фігури 1 та 9). Замок може тимчасово триматися в отворі 113 для перевезення, зберігання та/або встановлення з застосуванням знімного фіксатора (наприклад, простого затискачазакрутки) посадженого на вал 130 за межами отвору 101, або він може бути встановлений після насадження захисного елемента на ніс. У будьякому разі, вал 130 вставляють крізь отвір 113 і його передній край 123 помішують у вирізі 121 стопора 115. Замок 16 розташовують таким чином, щоб він лежав уздовж зовнішньої частини носа 18 таким чином, щоб уникати необхідності утворення у носі отворів, прорізів і т.ін. для вміщення замка для протидії навантаженням. Головка 134 зачеплюють і повертають за допомогою інструмента для приведення замка у затиснутий стан для тримання захисного елемента; тобто, вал 130 повертають відносно гайки 136 таким чином, щоб передній край 123 притискався до стопора 115. Цей рух, у свою чергу, тягне гайку 136 назад проти дії пружини 138, яка стискається між гайкою 136 та задньою стінкою 105. Це затискання замка 16 щільно натягує захисний елемент 14 на ніс 18 (тобто, з зачепленням передніх несучих поверхонь 60, 64) для ковзної посадки та меншого спрацювання під час застосування. Безперервне повертання вала 130 ще більше стискає пружину 138. Стиснута пружина 138 тисне захисний елемент 14 назад, коли ніс та 15 гніздо починають спрацьовуватися. Стійкість оптимального носа 18 та вістря 14 дозволяє застосовувати подовжній замок, тобто, без дії суттєвих згинальних сил на замок, і, таким чином, може використовуватися висока аксіальна міцність болта на стискання для утримання захисного елемента на основі. Замок 16 є легким, безударним, легко виготовляється, не займає багато місця і не потребує ніяких отворів у носі. В оптимальній конструкції замок 16 також включає індикатор 146, посаджений на вал 130 у з'єднанні з гайкою 136 (Фігури 15-20). Індикатор 146 в оптимальному варіанті є пластиною, виконаною зі сталі або іншого жорсткого матеріалу, який має бокові краї 148, 149 які щільно прилягають до бокових стінок 107, 109 отвору 101, але не щільно входять в отвір 101. Індикатор 146 включає отвір, який повністю або частково приймає гайку 136 для запобігання обертанню гайки при обертанні вала 130. Прилягання бокових країв 148, 149 до бокових стінок 107, 109 запобігає обертанню індикатора 146. В альтернативному варіанті індикатор може мати нарізний отвір, який функціонує як гайка; якщо індикатор не передбачено, потрібні інші засоби утримання гайки 136 від обертання. Індикатор 146 також може бути окремим від гайки 136. Індикатор 146 забезпечує візуальну індикацію належного затискання вала 130 для прикладення потрібного тиску до захисного елемента без зайвого напруження для вала 130 та/або пружини 138. В 97394 16 оптимальній конструкції індикатор 146 взаємодіє з маркером 152, утвореним на отворі 101, наприклад, на ободі 111 та/або бокових стінках 107,109. Маркер 152 в оптимальному варіанті розташовується на ободі 111 на одній або обох бокових стінках 107, 109, але може мати й інші конструкції. Маркер 146 в оптимальному варіанті є гребенем або іншим утворенням, що служить не лише для індикації, а може застосовуватися для підтягування замка 16, коли починається спрацьовування, а також під час початкового затискання. Кож вал 130 обертається, і гайка 136 відтягується назад, індикатор 146 переміщується назад (з позиції на Фіг. 16) гайкою 136 в отворі 101. Коли індикатор 146 перебуває на одній лінії з маркером 152 (Фіг. 15), оператор знає, що затискання можна припинити. У цій позиції замок 16 справляє заданий тиск на захисний елемент 14 незалежно від ступеня спрацювання на носі та/або у гнізді 20. Таким чином, як недостатнього, так і надмірного затискання замка можна легко уникнути. В альтернативному варіанті індикатор 146 може бути відсутній, і вал 130 затягують до заданого значення крутного моменту. Різні аспекти винаходу в оптимальному варіанті застосовуються разом для оптимального функціонування та переваг. Незважаючи на це, різні аспекти можуть застосовуватись окремо для забезпечення переваг, які кожен з них може забезпечити. 17 97394 18 19 97394 20 21 97394 22 23 97394 24 25 97394 26 27 97394 28 29 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 97394 Підписне 30 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601