一种表面具有半圆形凹坑阵列结构的挖掘机耐磨斗齿

1.本实用新型属于挖掘机铲斗零部件技术领域，尤其涉及一种表面具有半圆形凹坑阵列结构的挖掘机耐磨斗齿，能够通过斗齿表面的半圆形凹坑阵列结构来降低斗齿的应力集中程度，从而提高斗齿的耐磨特性。


背景技术：

2.斗齿是挖掘机铲斗的重要零部件，对挖掘机的挖掘作业起着重要作用，与铲斗的作业性能紧密相关。现阶段，绝大多数铲斗的斗齿由齿座和齿尖通过卡销连接，齿座焊接在基刃板上。在挖掘作业过程中，斗齿工作面与被挖掘物相接触，在一个完整的挖掘过程中不同的作业阶段其受力情况不同。齿尖部位首先接触物料表面时，由于速度较快，斗齿尖部分受到较强烈的冲击，若斗齿的屈服强度低，将会在斗齿尖部产生塑性变形。当斗齿切割物料时，斗齿与物料发生相对运动，在表面产生很大的正挤压力，从而在斗齿工作面和物料之间产生较大的摩擦力。如果物料为硬度较大的岩石、混凝土等，将会产生巨大的摩擦力。这个过程反复作用，会在斗齿工作面产生不同程度的表面磨损，极大降低了斗齿的耐磨特性。
3.发明专利cn 107401194a公开了一种挖掘机用高强耐磨斗齿及其制备工艺，该高强耐磨斗齿包括合金钢主体、耐磨渗层、防腐涂层，所述耐磨渗层为al
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mo
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la
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cr多元渗层，具有优异的耐磨抗冲击特性。发明专利cn 104846290a公开了一种挖掘机用耐磨斗齿的制备方法，将耐磨材料经熔炼、浇铸得到所述耐磨斗齿，具有良好的硬度、韧性和耐磨特性。上述发明专利涉及的耐磨斗齿，均是通过改变斗齿材料的成分来提高斗齿的耐磨特性，但存在制备工艺复杂、制备成本较高等问题。因此，需要从表面形貌结构入手，设计一种表面具有半圆形凹坑阵列结构的挖掘机耐磨斗齿，通过半圆形凹坑阵列结构来降低应力集中程度，从而提高斗齿的耐磨特性。


技术实现要素：

4.本实用新型基于上述技术背景，公开了一种表面具有半圆形凹坑阵列结构的挖掘机耐磨斗齿，可有效地降低挖掘作业过程中斗齿的应力集中程度，从而提高斗齿的耐磨特性，具有制备工艺简便、制备成本低等优点。
5.为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：一种表面具有半圆形凹坑阵列结构的挖掘机耐磨斗齿，所述斗齿固定安装在齿座上。
6.对上述方案作进一步限定，所述斗齿的材质为低合金高强度结构钢16mn，包括齿尖、半圆形凹坑阵列结构、中部支撑肋、斗齿齿刃、斗齿固定销孔、齿根和斗齿腔，总长度设置为220~280 mm。
7.对上述方案作进一步限定，所述齿尖设置为矩形结构，长度为25~50 mm，宽度为10~30 mm。
8.对上述方案作进一步限定，所述的半圆形凹坑阵列结构设置在斗齿的表面，沿斗齿的轴线呈对称式分布，半径为2~4 mm，深度为2~6 mm，总数量设置为10~18个，距离齿尖1
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1 10 mm处设置1~3个，距离齿尖1
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1 20 mm处设置2~5个，距离齿尖1
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1 30 mm处设置3~6个，距离齿尖1
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1 40 mm处设置3~6个，两排半圆形凹坑阵列结构的间距设置为8~12 mm。
9.对上述方案作进一步限定，所述中部支撑肋的厚度为15~25 mm，其功能是增强斗齿的结构强度。
10.对上述方案作进一步限定，所述斗齿齿刃呈流线型形貌，半径为215~230 mm。
11.对上述方案作进一步限定，所述斗齿固定销孔的半径为10~15 mm，功能是将斗齿1固定安装到齿座2上。
12.对上述方案作进一步限定，所述齿根设置为长度80~120 mm、宽度80~120 mm的矩形结构。
13.对上述方案作进一步限定，所述斗齿腔的深度为60~90 mm，高度为70~100 mm，宽度为60~100 mm。
14.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
15.本实用新型的一种表面具有半圆形凹坑阵列结构的挖掘机耐磨斗齿，在斗齿表面设置半圆形凹坑阵列结构，不仅会增大斗齿的散热面积，还会因挖掘介质行进路线的改变而降低应力集中程度，从而增强斗齿的耐磨特性。与通过改变斗齿材料的成分来提高斗齿耐磨特性的技术方法相比，本实用新型具有制备工艺简便、制备成本低等优点。
附图说明
16.图1本实用新型的斗齿安装位置示意图；
17.图2本实用新型的斗齿整体结构示意图；
18.图3本实用新型的斗齿整体结构主视图；
19.图4本实用新型的斗齿整体结构俯视图。
20.图中：1、斗齿；1
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1、齿尖；1
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2、半圆形凹坑阵列结构；1
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3、中部支撑肋；1
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4、斗齿齿刃；1
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5、斗齿固定销孔；1
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6、齿根；1
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7、斗齿腔；2、齿座。
具体实施方式
21.以下实施例用于说明本实用新型，但绝非用于限制本实用新型的范围。下面结合附图，对本实用新型涉及的一种表面具有半圆形凹坑阵列结构的挖掘机耐磨斗齿进一步详细说明。
22.如图1所示，一种表面具有半圆形凹坑阵列结构的挖掘机耐磨斗齿，包括斗齿1和齿座2，斗齿1固定安装在齿座2上。
23.如图1、图2、图3、图4所示，斗齿1的材质为低合金高强度结构钢16mn，总长度设置为260 mm，包括齿尖1
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1、半圆形凹坑阵列结构1
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2、中部支撑肋1
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3、斗齿齿刃1
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4、斗齿固定销孔1
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5、齿根1
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6和斗齿腔1
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7。齿尖1
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1设置为长度40 mm、宽度25 mm的矩形结构。半圆形凹坑阵列结构1
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2设置在斗齿1的顶面和底面，呈对称式分布；半圆形凹坑阵列结构1
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2的数量设置为14个，半径设置为4 mm，深度设置为3 mm；半圆形凹坑阵列结构1
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2在距离齿尖1
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1 10 mm处设置1个，在距离齿尖1
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1 20 mm处设置3个，在距离齿尖1
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1 30 mm处设置5个，在距离齿尖1
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1 40 mm处设置5个，两排半圆形凹坑阵列结构1
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2的间距设置为10 mm。中部支撑肋1
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3的厚度为20 mm，其功能是增强斗齿1的结构强度。斗齿齿刃1
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4呈流线型形貌，半径为
225 mm。斗齿固定销孔1
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5的功能是将斗齿1固定安装到齿座2上，半径设置为12 mm。齿根1
‑
6设置为长度90 mm、宽度100 mm的矩形结构，斗齿腔1
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7的深度设置为80 mm，高度为90 mm，宽度为80 mm。
24.挖掘机在执行挖掘作业时，斗齿1与挖掘介质之间产生巨大的摩擦（挖掘阻力），并以此产生较高的摩擦热量，导致斗齿1温度的急剧上升，形成较强的热应力集中；半圆形凹坑阵列结构1
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2的存在不仅会增大斗齿1的散热面积，还会因挖掘介质行进路线的改变而降低应力集中程度，从而增强斗齿1的耐磨特性。此外，模拟仿真结果显示，斗齿1在56.2 kn挖掘阻力的作用下，其应力主要集中在斗齿1顶部，无半圆形凹坑阵列结构1
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2的斗齿的最大应力为79.5 mpa，有半圆形凹坑阵列结构1
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2的斗齿的最大应力为69.4 mpa，降低程度为12.7%。由结果可知，半圆形凹坑阵列结构1
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2的存在可显著降低斗齿1的应力集中程度，从而提高斗齿1的耐磨特性。