Sistema de diente para maquinaria de movimiento de tierras.

Sistema de diente (1), previsto para una herramienta (2) de una máquina de movimiento de tierras (3),

cuyosistema de diente (1) es del tipo que comprende un soporte (4) que se puede acoplar a la herramienta (2) y unaparte frontal (5) del diente que está dispuesta de modo desmontable con respecto al soporte (4) y en el mismo, ytiene la forma de una pieza intercambiable de desgaste y/o sustitución, prevista para el movimiento de tierras (W) enla actualidad, cuya parte (5) del diente comprende una pata posterior (13) y el soporte (4) comprende una cavidad(14) diseñada para recibir la pata posterior (13) durante la interacción con la parte (5) del diente y conseguir, de estemodo, una unión común (A, B, C, D) para la amortiguación de las fuerzas (FS, FC, FP) que surgen, mediante unaforma geométrica de conexión predeterminada que comprende superficies de contacto (15) especiales, opuestas,mutuamente interactivas y, por lo menos inicialmente, superficies de separación (16) que están dispuestas a lo largode la parte (5) del diente y del soporte (4), y un dispositivo de tensado (41) está ajustado en la parte posterior (19) dela cavidad (14) para conseguir un apriete y un pretensado ajustable de la parte (5) del diente con respecto al soporte(4) esencialmente en sentido axial a lo largo del eje de simetría longitudinal Y de la cavidad (14), en el que la pata(13) del diente y la cavidad (14), por lo menos a lo largo de una pieza frontal (C) de dicha unión (A, B, C, D), tienenuna sección transversal (T1) cruciforme con múltiples brazos que comprende cuatro brazos salientes (31, 32, 33, 34)y cuatro ranuras (24, 28, 29, 30), cada una de las cuales interactúa con un brazo saliente (31, 32, 33, 34).

Sistema de diente para maquinaria de movimiento de tierras SECTOR TÉCNICO

La presente invención se refiere a un sistema de diente para una herramienta de maquinaria de movimiento de tierras, cuyo sistema de diente es del tipo que comprende un soporte situado en la herramienta y una parte frontal del diente que está dispuesta de modo desmontable en el soporte y con respecto a el mismo, cuya parte de diente tiene el modo de una pieza intercambiable de desgaste y/o sustitución, prevista para el movimiento de tierras en la actualidad, cuya parte de diente comprende una pata posterior y el soporte comprende una cavidad diseñada para recibir la pata en interacción con la parte del diente y conseguir de este modo una unión unificada para la asimilación de las cargas que se presentan, -FS-, -FC-, -FP-, mediante una forma geométrica de conexión predeterminada que comprende superficies de contacto especiales opuestas, mutuamente interactivas y, por lo menos inicialmente, superficies de separación que están dispuestas a lo largo de la parte del diente y del soporte.

PRESENTACIÓN DEL PROBLEMA Y ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Hoy en día, existen varios sistemas comerciales de dientes diferentes para piezas sustituibles de desgaste y/o de sustitución para las herramientas de una máquina de movimiento de tierras a efectos de soltar y romper masas de tierra y roca más o menos duras de una superficie de trabajo, después de lo cual las masas son retiradas de manera apropiada. Un ejemplo de dichas herramientas y de dicha pieza intercambiable por desgaste y/o sustitución, está constituido, en este caso, especialmente por una barrena rotativa de la herramienta de dragado, denominada asimismo cabezal de corte, con sus dientes sustituibles de desgaste. Evidentemente, estos sistemas de diente pueden ser utilizados asimismo para otros tipos de maquinaria de movimiento de tierras, tales como la cuchara de una excavadora, etc.

Haciendo referencia especialmente a cabezales de corte, dichos dientes de desgaste, ver la figura 2, están dispuestos a una distancia entre sí dada, a lo largo de unas cuchillas generalmente helicoidales, alargadas que sobresalen de un cuerpo central fijado a un núcleo central rotativo. Las cuchillas se extienden de manera adecuada en una línea helicoidal desde el núcleo, en el extremo delantero del cuerpo y hacia atrás en la dirección de avance de la herramienta, hacia el extremo posterior del cuerpo rotativo que comprende un anillo posterior, que mantiene las cuchillas unidas, en donde está ajustado asimismo un dispositivo de aspiración para la retirada de la masa suelta de tierra a través del espacio intermedio entre las cuchillas.

Dichos sistemas de diente comprenden habitualmente dos piezas de conexión principales en forma de una pieza “hembra” y una pieza “macho” que forman juntas un “diente” completo, montado, en una serie de dientes dispuestos de forma adyacente, por ejemplo, a lo largo de las cuchillas de la barrena rotativa o del borde cortante de la cuchara. Dicho “diente” comprende, de este modo, una parte de desgaste delantera en forma de una parte del diente sustituible con una punta (de corte) y que comprende una pata posterior para montarla en una ranura diseñada especialmente en un soporte posterior estacionario, que está firmemente fijado de manera adecuada, por ejemplo, a la barrena rotativa. Para conseguir un acoplamiento dinámico, pero fiable, de la punta del diente sustituible al soporte, las piezas de conexión comprenden asimismo un sistema de conexión común para las piezas y con un mecanismo de bloqueo desmontable. Cada uno de dichos sistemas de conexión tiene una forma geométrica claramente característica, que comprende las superficies y la forma de las patas y de las ranuras mencionadas anteriormente, para intentar de este modo tener la parte de desgaste de cada “diente” mantenida de forma efectiva y segura en su posición de una manera suficiente en función que implique un desgaste mínimo de la parte de desgaste hasta que, debido al inevitable desgaste, la pieza de desgaste deba ser sustituida.

Dichos sistemas de diente comerciales están diseñados para amortiguar las cargas (-F-) de utilización de la herramienta por medio de zonas de contacto especialmente diseñadas y mutuamente interactivas, que están dispuestas a lo largo de la unión entre las piezas de conexión definidas por la pata y la ranura. Cada zona de contacto comprende, por lo menos, dos superficies de contacto mutuamente opuestas e interactivas dispuestas una en cada pieza de conexión y dispuestas en un cierto ángulo con respecto a la línea de simetría axial -Y- de dicha unión. Cuando estas superficies de contacto están colocadas principalmente perpendiculares a dicha línea axial de simetría -Y-, es decir, esencialmente en el plano vertical transversal (-XZ-) , la introducción adicional de la pieza del diente en la pieza de soporte queda completamente detenida, por lo que estas superficies son denominadas asimismo en lo que sigue superficies de tope. Otra forma es disponer las superficies de contacto en un ángulo más agudo con respecto a la dirección de unión de las piezas de conexión a lo largo de dicha unión, en donde la carga es amortiguada por las fuerzas de rozamiento generadas por el efecto de acuñamiento de las superficies de rozamiento.

Sin embargo, se debe comprender que cuando se utiliza la herramienta existen no solamente cargas activas que son paralelas a la forma geométrica de la conexión a lo largo de un plano de simetría longitudinal -Y-, sino también cargas que se desvían de la dirección -Y-. Esencialmente, de este modo, cada carga activa (-F-) comprende, en parte, ver la figura 18, una componente -FC- de una fuerza de cizalladura que actúa esencialmente desde la parte frontal paralela a la superficie de trabajo y situada axialmente con respecto a dicha unión, en parte una componente -FS- de una fuerza normal que actúa esencialmente desde arriba, perpendicular a la superficie de trabajo y en parte una componente -FP- de una fuerza transversal que actúa desde el lado, esencialmente paralela a la superficie de trabajo y más perpendicular con respecto a dicho saliente de la pieza del diente más allá de la unión común de las piezas de conexión.

Los términos de posición utilizados más adelante para superficies, tales como posterior, delantero, inferior, superior, vertical, transversal u horizontal para superficies, etc., se pueden deducir por consiguiente de las definiciones, tal como se ha indicado anteriormente, de dichas fuerzas y de la relación mutua de las piezas de conexión, así como de sus relaciones y posiciones con relación a la superficie de trabajo.

El nuevo concepto de un sistema de diente, tal como se ha indicado en la presente solicitud de patente, comprende varias características, cuyas características solas o en combinación, son exclusivas en comparación con los sistemas de diente actualmente disponibles y cuyas características permiten soluciones ventajosas para varios problemas que pueden surgir con los sistemas de diente conocidos.

Varios de estos problemas están resumidos, en este caso.

En los sistemas de diente convencionales es un hecho que, a pesar de que el sistema del diente sea relativamente resistente, el área de contacto a lo largo de la unión del sistema de diente, entre el soporte del diente y la punta del diente, es demasiado limitada. Es decir especialmente aplicable en el extremo frontal y el lado frontal (-A-) de la unión, en donde las cargas que proceden de la herramienta que se está utilizando en este momento son las más elevadas. Esto produce unas cargas superficiales demasiado grandes y, de este modo, produce asimismo un alto nivel de desgaste indeseable, que reduce esencialmente el ciclo de vida útil frente al desgaste eficaz del soporte del sistema del diente. Esto constituye el “cuello de botella” real de los sistemas de diente, debido a que el soporte está diseñado para ser reutilizado tanto tiempo como sea posible y, por tanto, habitualmente está fijado a la herramienta de forma estacionaria, por ejemplo, mediante una soldadura, mientras que el diente, por sí mismo, está diseñado para desgastarse, y dicho diente, por consiguiente, está ajustado de manera desmontable para permitir una sustitución tan rápida y fácil como sea posible. En este caso, el “lado frontal de la unión” significa en realidad las superficies de tope interactivas, esencialmente en el plano vertical transversal (-XZ-) en una zona de impacto entre el soporte y el diente al inicio de la unión entre los mismos, es decir, el lado del soporte que está situado esencialmente frente a la superficie en la que trabaja la herramienta. La sustitución... [Seguir leyendo]

1. Sistema de diente (1) , previsto para una herramienta (2) de una máquina de movimiento de tierras (3) , cuyo sistema de diente (1) es del tipo que comprende un soporte (4) que se puede acoplar a la herramienta (2) y una parte frontal (5) del diente que está dispuesta de modo desmontable con respecto al soporte (4) y en el mismo, y tiene la forma de una pieza intercambiable de desgaste y/o sustitución, prevista para el movimiento de tierras (W) en la actualidad, cuya parte (5) del diente comprende una pata posterior (13) y el soporte (4) comprende una cavidad

(14) diseñada para recibir la pata posterior (13) durante la interacción con la parte (5) del diente y conseguir, de este modo, una unión común (A, B, C, D) para la amortiguación de las fuerzas (FS, FC, FP) que surgen, mediante una forma geométrica de conexión predeterminada que comprende superficies de contacto (15) especiales, opuestas, mutuamente interactivas y, por lo menos inicialmente, superficies de separación (16) que están dispuestas a lo largo de la parte (5) del diente y del soporte (4) , y un dispositivo de tensado (41) está ajustado en la parte posterior (19) de la cavidad (14) para conseguir un apriete y un pretensado ajustable de la parte (5) del diente con respecto al soporte

(4) esencialmente en sentido axial a lo largo del eje de simetría longitudinal Y de la cavidad (14) , en el que la pata

(13) del diente y la cavidad (14) , por lo menos a lo largo de una pieza frontal (C) de dicha unión (A, B, C, D) , tienen una sección transversal (T1) cruciforme con múltiples brazos que comprende cuatro brazos salientes (31, 32, 33, 34) y cuatro ranuras (24, 28, 29, 30) , cada una de las cuales interactúa con un brazo saliente (31, 32, 33, 34) .

2. Sistema de diente (1) , según la reivindicación 1, en el que los brazos salientes (31, 32, 33, 34) comprenden, por lo menos un brazo (31) dispuesto esencialmente en sentido vertical o un talón (34) y dos partes de aleta (32, 33) hacia el mismo esencialmente laterales.

3. Sistema de diente (1) , según la reivindicación 1, en el que los brazos salientes (31, 32, 33, 34) comprenden un brazo superior (31) dispuesto esencialmente en sentido vertical, un talón inferior (34) dispuesto esencialmente en sentido vertical y dos partes de aleta laterales (32, 33) esencialmente en sentido horizontal.

4. Sistema de diente (1) , según las reivindicaciones 1, 2 ó 3, en el que la pata (13) del diente tiene una sección transversal (T2) que converge hacia atrás.

5. Sistema de diente (1) , según la reivindicación 4, en el que la cavidad (14) está diseñada como una entalla (14) que converge hacia el interior del soporte (4) .

6. Sistema de diente (1) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cavidad (14) está constituida por una entalla abierta (14) hacia atrás (19) y hacia arriba (24) a lo largo del lado superior del soporte (4) .

7. Sistema de diente (1) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una sección transversal (T2) en el interior de la parte central (20) de la cavidad (14) comprende una pieza inferior triangular, truncada, con esquinas (22) esencialmente redondeadas, en el que el lado inferior romo forma la parte inferior (23) de la cavidad

(14) y en el que las esquinas inferiores (22) de la sección transversal (T2) comprenden preferentemente superficies de separación (16) longitudinales, mientras que la continuación hacia arriba de la sección transversal (T2) está formada, por lados longitudinales (25) inclinados hacia el interior, previstos para formar zonas de contacto (15) interactivas junto con las superficies laterales (D1, D2) de la pata (13) del diente y, en este caso, mediante paredes laterales (26) longitudinales esencialmente verticales, a una cierta distancia entre sí, formando un cuello superior

(24) de la entalla abierto hacia arriba.

8. Sistema de diente (1) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada una de las ranuras (24, 28, 29, 30) en el interior de una pieza frontal (21) de la cavidad (14) comprende una dilatación hacia el exterior de la sección transversal (T1) de la entalla desde el interior de la cavidad (14) y hacia adelante con respecto al eje de simetría longitudinal Y.

9. Sistema de diente (1) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una parte central (20) de la cavidad (14) tiene un juego (16) dispuesto, en parte, entre los lados inferiores (H1, H2) de la pata (13) del diente y los lados longitudinales (22) de la cavidad (14) en la parte inferior (23) de la cavidad y, en parte, entre los lados (39) de la parte de refuerzo (37) de la parte (5) del diente y los lados superiores (26) longitudinales de la cavidad (24) y entre el lado inferior (E1, E2) de la pata (13) del diente y la parte inferior (23) de la cavidad (14) .

10. Sistema de diente (1) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en combinación con la reivindicación 6, en el que la parte (5) del diente comprende una pieza de refuerzo (37) que sobresale a través de la entalla abierta (24) .

11. Sistema de diente (1) , según la reivindicación 10, en el que un refuerzo de material secundario (36) está ajustado en la pieza de refuerzo (37) de la parte (5) del diente.

12. Sistema de diente (1) , según la reivindicación 1, en el que, a lo largo de una parte posterior (D) de la unión (A, B, C, D) entre el soporte y el diente (4, 5) , existen superficies de contacto (15) dispuestas en un ángulo agudo 0 en la punta, es decir, menor que 10º con respecto al eje longitudinal de simetría Y o paralelo al mismo.

13. Sistema de diente (1) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la parte (5) del diente o el soporte (4) comprende un talón del par (34) que sobresale y la pieza de conexión opuesta (4 ó 5) comprende un rebaje (30) correspondiente, que interactúa con el talón (34) para amortiguar las fuerzas transversales (-FP-) que impactan lateralmente, las cuales impactan perpendiculares al eje longitudinal de simetría Y.

14. Sistema de diente (1) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los brazos salientes (31, 32, 33, 34) están compuestos por una punta (31) del diente, esencialmente algo inclinada hacia adelante y dispuesta simétricamente hacia arriba, y las dos partes laterales de la aleta (32, 33) , esencialmente horizontales, simétricas a cada lado de la punta (31) del diente, y por un talón (34) diseñado esencialmente hacia abajo en sentido vertical.

15. Sistema de diente (1) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, después del montaje del soporte (4) y de la parte (5) del diente, una zona de impacto (A, B) al inicio de la unión (C) entre los mismos, forma una zona común de tope, cuyas superficies de tope (15) comprenden el lado frontal (A) del soporte (4) y el lado posterior opuesto (B) de la parte (5) del diente, en el que la mayor parte de las superficies (B) de la parte (5) del diente que está en contacto con el lado frontal (A) del soporte (4) , están situadas en el mismo lado que el soporte (4) de un plano vertical imaginario (XZ) situado directamente por delante de las piezas más adelantadas del soporte (4) .

16. Sistema de diente (1) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que esencialmente la mayor parte de las cargas (FS, FC, FP) y de los pares de fuerzas resultantes de las mismas son amortiguados mediante superficies de contacto (15) principalmente en la parte delantera de la unión (C) .

17. Sistema de diente (1) , según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 16, en el que las zonas de contacto para la amortiguación de la fuerza de elevación (FS) , así como de los pares resultantes de la misma, están dispuestas a lo largo de las superficies de contacto inferiores (F1 y F2) en las dos partes laterales de la aleta (32, 33) de la parte (5) del diente y a lo largo de las superficies de contacto superiores (D1 y D2) en el lado superior de la pata (13) del diente.

18. Sistema de diente (1) , según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 17, en el que las zonas de contacto para la amortiguación de la fuerza de cizalladura (FC) , así como de los pares resultantes de la misma, están dispuestas a lo largo de las superficies de contacto superiores (B1 y B2) en las dos partes laterales de la aleta (32, 33) de la parte

(5) del diente y a lo largo de las superficies de contacto inferiores (E1 y E2) en el lado inferior de la pata (13) del diente.

19. Sistema de diente (1) , según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 18, en el que las zonas de contacto para la amortiguación de la fuerza transversal (-FP-) , así como de los pares resultantes de la misma, dependiendo de la dirección de impacto de una fuerza dada (-FP-) , están dispuestas, por lo menos, a lo largo de una superficie de contacto longitudinal (G2) , esencialmente vertical, en el talón del par (34) , por lo menos una superficie de contacto longitudinal superior, inclinada (D1) en el lado superior de la pata (13) del diente, por lo menos, una superficie lateral de contacto inferior (F2) , esencialmente horizontal, en una de las partes laterales de la aleta (33) de la parte (5) del diente, por lo menos una superficie de contacto superior inclinada (B1) en la otra parte lateral (32) de la aleta de la parte (5) del diente y por lo menos una superficie lateral de contacto (C1) , esencialmente horizontal, en la otra parte lateral de la aleta (32) de la parte del diente; o para una fuerza (FP) desde la dirección opuesta, esencialmente mediante las superficies de contacto (G1, D2, F1, B2 y C2) correspondientes.

20. Sistema de diente (1) , según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 19, en el que la relación de los brazos de palanca de la fuerzas transversal (FP) , de cizalladura (FC) , y normal (FS) con respecto al eje de simetría axial Y y a un punto de apoyo, preferentemente el talón (34) , alrededor del que se produce la torsión en la unión entre las piezas de conexión (4, 5) en las que la longitud saliente de la parte (5) del diente a lo largo del eje longitudinal de simetría Y desde dicho punto de apoyo define el primer brazo de palanca (b) y en la que la longitud a lo largo del eje longitudinal de simetría Y de la pata (13) del diente, introducida en el soporte (4) desde dicho punto de apoyo, define el segundo brazo de palanca (r) , es menor que uno, es decir (b) / (r) < 1.

21. Sistema de diente (1) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo de sujeción

(41) que se puede acoplar de manera desmontable en el lado posterior (17) del soporte (4) comprende un dispositivo de ajuste (42) , que está diseñado para encajar en la parte posterior abierta (19) de la cavidad (14) y contra la superficie extrema (52) de la pata (13) del diente, un perno (53) roscado (55) , que está ajustado a través del dispositivo de ajuste (42) , con una garra o un gancho delantero (54) para interactuar con un rebaje o con un dispositivo de enganche (61) dispuesto en la parte (5) del diente, y un dispositivo posterior de pretensado y bloqueo

(56) que comprende un cuerpo elástico (60) y un mecanismo de bloqueo (59) para conseguir una fijación dinámica y una situación fiable en una posición predeterminada por medio de la parte (5) sustituible del diente en el soporte (4) mediante la forma de brazos múltiples y la fuerza de pretensado ajustable.

22. Sistema de diente (1) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema de diente (1) comprende un inserto extraíble, preferentemente de metal duro, en la parte posterior (D) de la unión (A, B, C, D) en

el interior de la cavidad (14) , cuyo inserto amortigua las fuerzas superficiales entre las piezas de conexión interactivas del soporte (4) y de la parte (5) del diente.

23. Sistema de diente (1) , según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la máquina de movimiento de tierras (3) , la herramienta (2) y las piezas de desgaste y/o sustitución (5) para la retirada y la rotura de masas de una superficie de trabajo (W) están representadas especialmente por una barrena rotativa (2) del dispositivo de corte

(3) de una draga con sus dientes de desgaste (5) sustituibles.