Un conjunto de desgaste (10) para un borde de una cubeta comprendiendo:

un adaptador (14) con un extremo posterior de montaje (21) para fijar el conjunto de desgaste (10) al borde de la cubeta y una nariz (18) que se extiende hacia delante, teniendo dicha nariz (18) generalmente forma de cuña e incluyendo un par de paredes laterales (28, 30), paredes convergentes (24, 26) entre las paredes laterales (28, 30) convergiendo hacia una superficie de rodamiento frontal (32), y un riel (35) asociado con cada una de dichas paredes laterales (28, 30), y cada uno de dichos rieles (35) incluye una superficie lateral (37) que se extiende hacia adentro desde cada una de dichas paredes laterales (28, 30), y está inclinado axialmente a un plano horizontal que se extiende a lo largo del eje longitudinal (x) de la nariz (18);

un elemento de desgaste (12) que incluye un par de paredes convergentes (43, 45) que se extienden hacia un extremo frontal de trabajo angostado (51), un par de paredes laterales (47, 49), y un encaje (53) que se abre hacia atrás para recibir a la nariz (18), el encaje (53) está definido por superficies convergentes (55, 57) adaptadas para sobreyacer a las paredes convergentes (24, 26) de la nariz (18), superficies laterales (59, 61) adaptadas para sobreyacer a las paredes laterales (28, 30) de la nariz (18), y un surco (65) asociado con cada superficie lateral (59, 61) para recibir los rieles (35), y cada uno de dichos surcos (65) incluye una superficie lateral (69) adaptada para yacer contra la superficie lateral (37) del riel (35) recibido y está axialmente inclinada al plano horizontal a lo largo del eje longitudinal (x); y una traba (16) para asegurar el elemento de desgaste (12) al adaptador (14); cada uno de dichos rieles (35) está definido en sus lados opuestos por una de las paredes convergentes (24, 26) y la superficie lateral (37) respectiva, y cada uno de dichos surcos (65) está definido en lados opuestos por una de las superficies convergentes (55, 57) y la respectiva superficie lateral (55, 57) y la superficie lateral respectiva (69) y caracterizado por los extremos frontales de la nariz (18) y el encaje (53) incluyen cada uno superficies estabilizadoras superiores e inferiores (44, 46, 78, 79), y cada una de las superficies estabilizadoras (44, 46, 78, 79) se extiende generalmente en paralelo al eje longitudinal (x)

Conjunto de desgaste.

Campo de la invención

Esta invención hace referencia a un conjunto de desgaste, y especialmente a un conjunto de desgaste a ser usado con equipamiento de minería, excavación y remoción de tierra. El diseño resulta particularmente adecuado para un diente de excavación, pero también puede ser usado para el soporte de otros elementos de desgaste.

Antecedentes de la invención

En la minería y la construcción, los elementos de desgaste tradicionalmente se encuentran a lo largo del borde de excavación del equipamiento para proteger la cubeta o similar y/o para hacer contacto con y romper el material a recoger. Por tanto, las partes de desgaste están sometidas a condiciones de alta abrasión y experimentan un considerable desgaste. Las partes de desgaste deben por tanto reemplazarse periódicamente.

Para minimizar la pérdida de material debido al reemplazo de partes desgastadas, los conjuntos de desgaste normalmente son fabricados como dos o más componentes separados incluyendo un adaptador y un elemento de desgaste. El adaptador se fija al borde excavador mediante soldadura, fijación mecánica o moldeado a lo largo de un borde del dispositivo excavador de modo tal de presentar una nariz hacia adelante para dar soporte al miembro de desgaste. El miembro de desgaste tiene un encaje que recibe sobre la nariz, y un extremo de trabajo frontal. En una punta, el extremo de trabajo es normalmente un borde de excavación angostado. El elemento de desgaste envuelve ampliamente la nariz del adaptador y por lo tanto tiende a proteger a la nariz del desgaste. Por ejemplo, dependiendo de varios factores, generalmente entre cinco y veinte puntas pueden instalarse sucesivamente en un único adaptador antes de que el adaptador se desgaste y haya que reemplazarlo. Para permitir el reemplazo del miembro de desgaste durante el trabajo, el miembro de desgaste está usualmente asegurado a la nariz del adaptador mediante una traba removible (por ejemplo, una traba tipo pasador).

Los conjuntos de desgaste usados en minería, excavación y construcción, y particularmente los sistemas de dientes excavadores, están sometidos a grandes y variadas fuerzas aplicadas desde todas las direcciones. Como resultado, las puntas y otros elementos de desgaste deben estar firmemente fijados al adaptador para poder resistir las cargas axiales, verticales, reversas y laterales así como los impactos, vibraciones y otros tipos de fuerzas. Las cargas verticales han sido especialmente problemáticas en tanto se generan grandes fuerzas de momento que tienden a "rotar" los elementos de desgaste hacia adelante en el adaptador y a veces se produce la expulsión del elemento. Aunque las paredes de la nariz del adaptador brindan apoyo para el elemento de desgaste, en la mayoría de los casos la traba tiene un papel importante en la retención de la punta y la resistencia de cargas, especialmente las fuerzas de momento y reversas.

En un sistema convencional de diente 1 (Fig. 22), la nariz del adaptador 2 y el encaje correspondiente 3 en la punta 4 tienen forma de cuña e incluyen superficies superiores e inferiores convergentes 2a, 2b, 3a, 3b. Una carga central descendente P aplicada al extremo libre 4a de la punta 4 aplicará una fuerza de momento que tiende a rotar la punta 4 en la nariz 2. La carga P generalmente se transmite hacia y es resistida por el lado superior de la punta de la nariz 2c en contacto con el extremo frontal 3c del encaje 3 (fuerza de reacción A) y por el lado inferior de una porción base 2d de la nariz en contacto con la base o extremo trasero 4d de la punta 4 (fuerza de reacción B). Estas fuerzas de reacción forman un momento contra-activo para resistir el momento constituido por la fuerza P. Como puede apreciarse, grandes fuerzas verticales pueden crear importantes fuerzas de expulsión. Además, los impactos, vibración, desgaste, y presencia de partículas finas, etc., exacerban la dificultad de rechazar intensas fuerzas de expulsión.

En este ejemplo de una carga central descendente P, el componente vertical de la fuerza de reacción A, en general, iguala a la carga descendente P más el componente vertical de la fuerza de reacción B. Sin embargo, debido a las paredes convergentes de la nariz, el componente horizontal de cada una de las fuerzas de reacción A y B está en una dirección hacia delante que tiende a empujar la punta afuera de la nariz. En tanto dichas fuerzas no son resistidas directamente por la geometría y fricción de la nariz y el encaje, son resistidas como cargas de corte por el pasador de traba. La aplicación repetida de altas fuerzas de corte puede imponer tensiones inaceptablemente altas sobre el pasador de traba y producir su rotura.

Además, en dichos dientes convencionales, el pasador de traba normalmente es puesto en su lugar mediante martilleo y sostenido firmemente por fuerzas de fricción aplicadas principalmente por la colocación de los agujeros en la punta relativa al agujero en la nariz del adaptador. Sin embargo, el desgaste de la punta y del adaptador tenderá a aflojar la conexión y aumentar el riesgo de perder el pasador de traba. Debido a esto, usualmente el pasador de traba se coloca inicialmente muy firmemente en la abertura definida de modo tal de extender el periodo antes de que se afloje demasiado. El pasador de traba debe entonces empujarse hacia adentro y afuera de la abertura mediante golpes repetidos de un martillo grande. Esta tarea puede ser problemática y consume tiempo, especialmente en los dientes más grandes.

Con frecuencia se ha colocado un elastómero de presión enfrente del pasador de traba en un intento de mantener un encaje justo entre la punta y el adaptador cuando comienza a haber desgaste. Aunque el elastómero funciona para tirar la punta hacia el adaptador, también reduce la capacidad de la traba para resistir las fuerzas aplicadas de momento y reversa. Dichas cargas tienden a imponer más tensión sobre el elastómero de lo que puede resistir. Como resultado de ello, durante el uso, una sobre-exigencia sobre el elastómero puede producir su falla prematura y la pérdida del pasador de traba, lo que luego produce la pérdida de la punta.

La pérdida de una punta debido a una falla del pasador, a un ajuste flojo o a problemas del elastómero no sólo produce una pérdida prematura de la punta y un desgaste de la nariz del adaptador, sino que también produce un posible daño a la maquinaria que puede estar procesando el material excavado, especialmente en una operación de minería Además, como el adaptador a veces está soldado en su sitio, el reemplazo de un adaptador produce tiempos de parada importantes para el equipo de excavación.

Se han desarrollado una variedad de diseños de punta y nariz para aumentar la estabilidad de la pareja punta- adaptador, reducir las fuerzas que tienden a expulsar la punta, y disminuir las cargas sobre la traba.

En un diseño de diente 1' (Fig. 23) el extremo frontal de la nariz 2' y el encaje 3', cada uno tiene una configuración cuadrada con partes planas superior e inferior de estabilización 5', 6'. Debido a la parte plana 5', una carga central descendente P' aplicada sobre el extremo libre 4c' de la punta 4' se transmitirá a la punta de la nariz 2a' de modo que generará una fuerza vertical de reacción A' que en general no tiene ningún componente horizontal importante que tienda a expulsar la punta de la nariz. Sin embargo, la fuerza de reacción B' aún generará un componente horizontal importante hacia adelante atrás de la punta que tiende a empujar la punta de la nariz. Aunque este diseño mejora la estabilidad de la punta en relación al sistema convencional de diente, aún aplica una fuerza de expulsión importante y puede imponer altas fuerzas de corte sobre la traba.

En otro diseño, tal como se presenta en la Patente de los EE.UU. Número 5.709.043 de Jones et al., la nariz y el encaje tienen ambos una sección frontal cuadrada y superficies traseras que están fundamentalmente paralelas respecto al eje longitudinal del eje. En este diseño, el efecto combinado de las partes planas frontales de estabilización y las superficies paralelas crean fuerzas de reacción en la punta y la base de la nariz que generalmente son sólo verticales. Dichas fuerzas verticales de reacción generalmente no producirán componentes horizontales significativos. Por esto, este diseño reduce significativamente las fuerzas que tienden a empujar la punta del adaptador. Dicha estabilización de la punta también reduce el desplazamiento y movimiento de la punta sobre la nariz del adaptador, logrando un desgaste reducido. Sin embargo, otros factores varios (como los impactos, etc.)...

1. Un conjunto de desgaste (10) para un borde de una cubeta comprendiendo: un adaptador (14) con un extremo posterior de montaje (21) para fijar el conjunto de desgaste (10) al borde de la cubeta y una nariz (18) que se extiende hacia delante, teniendo dicha nariz (18) generalmente forma de cuña e incluyendo un par de paredes laterales (28, 30), paredes convergentes (24, 26) entre las paredes laterales (28, 30) convergiendo hacia una superficie de rodamiento frontal (32), y un riel (35) asociado con cada una de dichas paredes laterales (28, 30), y cada uno de dichos rieles (35) incluye una superficie lateral (37) que se extiende hacia adentro desde cada una de dichas paredes laterales (28, 30), y está inclinado axialmente a un plano horizontal que se extiende a lo largo del eje longitudinal (x) de la nariz (18);

un elemento de desgaste (12) que incluye un par de paredes convergentes (43, 45) que se extienden hacia un extremo frontal de trabajo angostado (51), un par de paredes laterales (47, 49), y un encaje (53) que se abre hacia atrás para recibir a la nariz (18), el encaje (53) está definido por superficies convergentes (55, 57) adaptadas para sobreyacer a las paredes convergentes (24, 26) de la nariz (18), superficies laterales (59, 61) adaptadas para sobreyacer a las paredes laterales (28, 30) de la nariz (18), y un surco (65) asociado con cada superficie lateral (59, 61) para recibir los rieles (35), y cada uno de dichos surcos (65) incluye una superficie lateral (69) adaptada para yacer contra la superficie lateral (37) del riel (35) recibido y está axialmente inclinada al plano horizontal a lo largo del eje longitudinal (x); y una traba (16) para asegurar el elemento de desgaste (12) al adaptador (14); cada uno de dichos rieles (35) está definido en sus lados opuestos por una de las paredes convergentes (24, 26) y la superficie lateral (37) respectiva, y cada uno de dichos surcos (65) está definido en lados opuestos por una de las superficies convergentes (55, 57) y la respectiva superficie lateral (55, 57) y la superficie lateral respectiva (69) y caracterizado por los extremos frontales de la nariz (18) y el encaje (53) incluyen cada uno superficies estabilizadoras superiores e inferiores (44, 46, 78, 79), y cada una de las superficies estabilizadoras (44, 46, 78, 79) se extiende generalmente en paralelo al eje longitudinal (x).

2. Un conjunto de desgaste (10) de conformidad con la reivindicación 1 en el que el elemento de desgaste (12) es una punta y el extremo angostado de trabajo (51) es un borde de excavación.

3. Un elemento de desgaste (12) para el borde de una cubeta comprendiendo un par de paredes convergentes (43, 45) que se extienden hacia un extremo frontal de trabajo angostado (51), un par de paredes laterales (47, 49) y un encaje (53) que se abre hacia atrás para recibir una nariz (18) de un adaptador (14) fijado al borde, el encaje (53) está definido por superficies convergentes (55, 57) adaptadas para sobreyacer a las paredes convergentes (24, 26) de la nariz (18), y las superficies laterales (59, 61) están adaptadas para sobreyacer a las paredes laterales (28, 30) de la nariz (18), y una superficie frontal (63) para empalmar con la superficie de rodamiento frontal (32) de la nariz (18), y un surco (65) asociado con cada superficie lateral (59, 61) para recibir rieles (35) en la nariz (18), cada uno de dichos surcos (65) incluye una superficie lateral (69) adaptada para contactar contra una superficie lateral (37) del riel (35) recibido, y cada uno de dichos surcos (65) está inclinado axialmente al plano horizontal a lo largo del eje longitudinal (X) del encaje (53), y cada uno de dichos surcos (65) está definido en los lados opuestos por una de dichas superficies convergentes (55, 57) por su respectiva superficie lateral (69), y caracterizado por que el extremo frontal del encaje (53) incluye superficies estabilizadoras superiores e inferiores (78, 79) para contactar contra superficies estabilizadoras (44, 46) de la nariz (18), y cada una de las superficies estabilizadoras (78, 79) se extiende generalmente en paralelo al eje longitudinal (X).

4. Un elemento de desgaste (12) de conformidad con la reivindicación 3 que es una punta y el extremo angostado de trabajo (51) es un borde de excavación.