Perusasioita kauhankynsijärjestelmistä - Kynsi + kiinnitys = kynsijärjestelmä

Kaivinkoneen kauhassa olevien kynsien roolia voi hyvin verrata sahan terään. Pelkät hampaat eivät riitä, vaan niiden pitää olla myös terävät, jotta haluttu tehokkuus saavutetaan. Ja niin kuin sahan terienkin kohdalla, eri materiaaleja varten tarvitaan erilaiset kynnet.

Kiven ja louheen kanssa työskentely edellyttää, että kaivinkoneen kauhassa on kynnet. Samoin kiinteän ja tiiviin maa-aineksen tehokas irrotus onnistuu parhaiten käyttämällä kynsikauhaa.

Yleisimmin kynsikauhoja käytetään louhintatyömaiden suurissa koneissa, mutta kynsikauhan käyttäminen pienessä koneessa mahdollistaa kovan maan kaivamisen vähemmällä voimalla ja nopeammin, kuin mihin kone pystyisi suoran huulilevyn avulla.

Kauhan kynsien pääasiallinen tarkoitus on parantaa kauhan tunkeutuvuutta kaivettavaan materiaaliin. Kiinteää maata kaivettaessa kynnet lisäksi toimivat kiilojen tavoin irrottaen maata. Tämän ohessa ne suojaavat muuta kauhaa ja toimivat kulutusvyöhykkeenä.

Kynnet toimivat toivotulla tavalla vain niiden ollessa riittävän terävät. Loppuunkulunut pyöristynyt kynsi vastustaa kauhan tunkeutumista kaivettavaan maahan ja haaskaa kaivinkoneen moottorin tuottamaa tehoa ja hidastaa työn etenemistä, koska kasvava vastus laskee kauhan liikenopeutta.

Ristiriitaisia vaatimuksia

Kynnen kulutuskestävyyden kannalta kaksi asiaa ovat oleellisia: ensiksi on tärkeää, että kynsi on tehty riittävän kovasta materiaalista kulumisen hidastamiseksi ja toisaalta kulumavaraa tulee olla riittävästi.

Hyvän tunkeutuvuuden saavuttamiseksi kynnen muodon tulisi olla sekä terävä että solakka, mikä on ristiriitainen vaatimus äsken mainitun teräsmateriaalin määrän suhteen. Hitaan kulumisen ohella taloudellisuuden ja tehokkuuden säilyttämiseksi kynnen alkuperäisen muodon pitäisi säilyä mahdollisimman pitkään.

Voisi ajatella, että mahdollisimmat pitkät ja kovat kynnet olisivat paras vaihtoehto kulutuskestävyyden kannalta. Liika pituus johtaisi kuitenkin kynnen istukan kuormittumiseen ja lisäisi istukan murtumisriskiä.

Samoin kovuuden täytyy olla sopivassa suhteessa teräksen sitkeyteen, jotta lohkeamisia ei tapahtuisi. Kysymys on järkevän kompromissin löytämisestä ja lopulta vaihtoehtoja ei ole kovin monia. Osaksi tästä syystä eri valmistajien tiettyyn tarkoitukseen tehdyt kynnet muistuttavat usein toisiaan.

Kynsi, istukka, lukitus

Kauhan kynsien kohdalla pitäisi puhua oikeastaan kynsijärjestelmästä. Tavallisesti kynnet ovat kaksiosaisia: niissä on uloimpana kulutuskärki (tip) ja sen takana istukka (adapter), johon kärki lukitaan järjestelmään kuuluvalla lukitusosalla.

Kynnet, joissa ei ole istukkaa edellyttävät nekin omanlaisensa huulilevyn kiinnitysreikineen, joten siinäkin tapauksessa puhuminen kynsijärjestelmästä on paikallaan.

Kynnen muoto vaikuttaa tunkeutuvuuteen sekä kestävyyteen. Kynsivalmistajat tarjoavat yleensä joukon vaihtoehtoja, joissa toisissa malleissa painotetaan enemmän tunkeutuvuutta jo toisissa enemmän kulutuskestävyyttä.

Jo pelkästään kynsien sijoittelulla kauhassa eli määrällä ja tiheydellä on tärkeä merkitys. Louheessa ja vaikeasti kaivettavassa kivisessä maassa toimii parhaiten harva sijoittelu.

Tavanomaisen maan kaivussa tiheämpi sijoittelu katsotaan paremmaksi. Lyhyempi kynsien välinen etäisyys auttaa routaista tai muuten kovaa maata lohkeamaan ja tiheämmässä olevat kynnet tuottavat paremman kaivannon pohjan.

Suomessa on yleisimmäksi tavaksi kynsien sijoittelussa muodostunut neljällä kynnellä varustettu huulilevy. Se on harva sijoittelu, jossa ominaisuudet sopivat kiveen ja louheeseen.

Erilaisia kynsijärjestelmiä

Kynsijärjestelmiä on maailmalla kymmeniä. Varsinkin kaivoskokoluokan kauhoja varten vaihtoehtoja on runsaasti.

Kynnen kärjen lukitus on yksi tärkeä eri järjestelmiä erottava tekijä. Suuressa osassa kynsijärjestelmiä lukitus tapahtuu sivustapäin lyötävän tapin avulla. Näin on niin sanotuissa J-tyypin järjestelmissä sekä lukuisissa tämän järjestelmän sisarmalleissa.

Vaakatasossa oleva sivulta asennettava lukkotappi johtaa kynnen muotoilun kannalta osin epäedullisiin ratkaisuihin. Istukan ja kuoren heikoin kohta on tapin kohdalla, joten se kohta on pakko tehdä korkeussuunnassa paksuksi.

Tästä syystä J-kynnet ovat istukan kohdalta hyvin korkeat ja kynnen ylä- ja alapinta kapenee voimakkaassa kulmassa kohti kärkeä. Tämä ei ole omiaan säilyttämään kynnessä terävää muotoa.

Sivulta vai päältä lukittava

Nykyisin on sivukiinnityksen rinnalle tullut useita päältäpäin lukittavia vaihtoehtoja. Näistä puuttuu suurikokoinen istukan läpäisevä reikä, mikä mahdollistaa selvästi siromman ja piikkimäisemmän rakenteen vääntölujuuden kärsimättä.

Vanhemmissa järjestelmissä lukitus vasaroidaan paikoilleen, mutta nykyisin uusimmissa riittää käsin asetus tai asennus tapahtuu järjestelmään kuuluvan työkalun avulla ilman vasarointia.

Vaikka perusajatus uusissa päältä lukittavissa kynsijärjestelmissä on kaikilla valmistajilla aika samankaltainen, eroavat järjestelmät lukitusosien suhteen suuresti.

Osassa malleja lukituksen varmistaa kuminen tai muovinen joustava kappale, osa valmistajista käyttää teräksistä jousta. Pääasia on, että lukitus itsessään ei ota vastaa juuri lainkaan kynnen rasituksia ja on voitu siksi suunnitella hyvin pienikokoiseksi ja kevyesti irrotettavaksi.

Sen sijaan istukan ja kynnen välinen kontaktipinta on pyritty rakentamaan mahdollisimman laajaksi siirtymällä nelikulmaisesta muodosta moniharjanteiseen muotoon. Tekemällä harjanteet loivasti kierteisiksi on kontaktin lujuutta voitu kasvattaa entisestään.

Päältä lukittavat järjestelmät ovat pääsääntöisesti helpottaneet kynsien vaihtoa, joskin pienten lukkokappaleiden kaivaminen ulos irrotusvaiheessa ei aina onnistu vaivatta. Yleisesti voidaan sanoa, että tapaturman vaara päältä lukittavia kynsiä vaihdettaessa on selvästi vähäisempi, koska työssä ei tarvitse käyttää raskasta vasaraa.

Itseteroittuvat kynnet

Perinteinen kauhankynsi on kiilamainen taltta, joka on sivuiltaan suora tai kärkeä kohti hieman levenevä. Tämäntyyppinen kynsi kuluu ensimmäiseksi kärjestään sekä erityisen paljon kummastakin kärjen kulmasta. Tuloksena on nopeasti melko pyöreämuotoinen ja tylppä kynsi.

Nykyisin useat kynsimallit säilyttävät kuluessaankin tietyn terävyyden. Puhutaan itseteroittuvista kynsistä. Tämä on saatu aikaan muotoilemalla kynteen sopivassa suhteessa uurteita ja harjanteita.

Kuitenkin itseteroittuvuus väistämättä tarkoittaa sitä, että kynnestä on ollut pakko vähentää materiaalia sellaisista kohdista, joissa kuluminen olisi normaalisti liian hidasta. Muutoin haluttu muoto ei säilyisi, vaan kynsi tylsyisi liian nopeasti.

Tästä seuraa, että itseteroittuva kynsi tavallaan ”kuluu” eli menettää ainetta hieman nopeammin kuin saman painoinen kulumisen suhteen optimi kynsi. Terävänä pysymisen katsotaan olevan yleensä tärkeämpi ominaisuus kokonaistaloudellisuuden kannalta, joten kynnen materiaalin uhrautuminen on pienempi paha.

Oikea kynsi oikeaan työhön

Maakynnet tai niin sanotut yleiskynnet ovat perinteisesti tasasivuisen kiilan muotoisia, eikä niissä käytetty teräs ole yhtä kovaa kuin kivikynsissä. Yleiskynsi on toimiva kynsi sekalaiseen kaivutyöhön silloin, kun maa-aines ei sisällä kiveä tai kuluttavaa soraa.

Kiilanmuotoisen kynnen voi saadaan säilyttämään muotonsa kauemmin, mikäli sen tasopinnat muotoillaan kuopalle. Kulma-alueille jäävä suurempi metallimäärä ylläpitää kynnen muotoa.

Nykyisin yleisimmät kivikynnet periytyvät Caterpillarin vanhasta Rock Chisel -mallista. Nämä lukemattomat RC-kloonit muistuttavat ulkoisesti toisiaan, mutta teräsmateriaalissa voi olla suuria eroja. Malli on itseteroittuva. Caterpillar on kehittänyt mallia edelleen patentoiden monia uudistuksia.

Sillä kuten eräillä muilla kynsivalmistajilla on RC-kynsiperheessä myös erikoisversioita. Erityisen kuluttavaan työhön on esimerkiksi paksummilla reuna-alueilla varustettuja malleja.

Kynnen valinta

Kynnen valintaan vaikuttaa moni asia. Kestävyys on vain yksi ominaisuus ja sekin on monesta tekijästä kiinni. Kokonaistaloudellisuus on paljon muutakin kuin kulutuskestävyys.

Lukituksen vaivattomuus on yksi tärkeä kriteeri, mutta lukituksen luotettavuus on esimerkiksi murskaustyössä aivan oleellisen tärkeä. – murskan kitaan pudonnut kynsi ei ole pieni asia.

Valittu istukkajärjestelmä sekä myös kokoluokka rajaavat yleensä saatavilla olevaa kynsivalikoimaa.

Kaikkien kynsien käyttöikää voi pidentää oikeilla käyttötavoilla. Ykkösasia on kynsien kulutuskärkien paikan vaihto käyttöiän puolivälissä ja niiden uusiminen ajoissa, jotta kaivinkoneen tehoa ei tulisi hukattua tylpillä kynsillä kaiveluun.

Kynsijärjestelmän toimintaa kokonaisuutena pitää myös tarkkailla. Istukka on hitsattavuuden takia pehmeämpää terästä kuin kynnen vaihdettavat kulutusosat ja se kuluu siitä syystä lopulta väljäksi. Liika väljyys tekee lukituksesta epäluotettavan.

Koneen kauhalla ei myöskään kannata tehdä ”vääriä” liikkeitä. Istukalla varustetut kynnet on suunniteltu kestämään pääasiassa kauhaan päin suuntautuvia voimia.

Materiaalin puskeminen kauhan kärjen avulla koneesta poispäin rasittaa kynsien kiinnityksiä. Tästä syystä pyöräkuormaajan kynsikauhalla ei pitäisi tasoittaa konetta peruuttaen.

Kynsikauha ei myöskään ole varsinainen vääntötyökalu, joten kivien, roudan tai asfaltin irrottaminen kynsillä vääntäen rikkoo lopulta istukat tai koko kauhan.

Käyttökustannukset

Kynsien aiheuttamat kustannukset liittyvät itse kynsien ja istukoiden kulumiseen että kynnen vaikutukseen koneen työskentelyn tehokkuuteen. Kustannustehokkuuden parantaminen on kynsivalmistajien tuotekehityksen tärkeimpiä tavoitteita.

Uusinta teknologiaa hyödyntävät kynnet ovat yleensä vanhaan tekniikkaan perustuvia kynsiä edullisempia käyttää, mutta hankintahinnaltaan kalliimpia. Uusi tekniikka on kynsissä huolellisesti patentoitu, mikä antaa valmistajalle mahdollisuuden kerätä uuden tekniikan asiakkaalle suomat edut tuotteen hinnassa niin kauan kuin patentit ovat voimassa.

Suurin vaikutus kynsikustannuksiin on aina kynsimallin valinnalla. Kynsivalmistajien nettisivuilla on esitelty saatavilla olevat vaihtoehdot ja niiden ominaisuudet erityyppisiä töitä ajatellen. Näihin kannattaa tutustua ja valita työhön sopiva kynsimalli sekä vaihtaa se koneeseen heti työn alettua. n

J-kynsijärjestelmän tuntomerkit ovat kynnen sivulla sijaitsevat lukitustapin reiät. J-sarjan lukitustapissa ura sijaitsee lähellä tapin päätä ja istukassa on puolestaan tapin reiän päässä syvennys jousirengasta varten. Eräillä konevalmistajilla on omia kynsijärjestelmiä, jotka läheisesti muistuttavat J-kynsiä. Niissä on tavallisesti kulutuskärjen istukkaa vasten osuva pääty muotoiltu vinoksi tai muuten epäsäännölliseksi, jolloin muiden valmistajien kynnet eivät sovi tilalle. Myös tapin lukitus voi olla erilainen. Näin on esim. Komatsun järjestelmässä, jossa lukitusjousi on tapin keskellä. J-järjestelmässä kynnen kokoluokka on määritettävissä mittaamalla kynnessä oleva istukan syvennys.

Kuvat: Jussi Laukkanen, valmistajat

Kiinnostuitko aiheista?