)
В статье рассмотрены и проанализированы основные способы повышения работоспособности зубьев ковша экскаватора, а также предложен самый оптимальный способ для повышения износостойкости коронки зуба ковша экскаватора.
Ключевые слова: зуб ковша, работоспособность, износостойкость, напыление.
Keywords: bucket tooth, efficiency, durability, spraying
Значительное увеличение объемов земляных и горнодобывающих работ требует качественного улучшения техники и повышения эффективности её использования. Самое важное в данной технике – ее рабочее оборудование, контактирующее с абразивной средой и тем самым подвергающееся интенсивному износу. Износ ведет к увеличению энергозатратности, а так же к изменению геометрических форм оборудования, изменяет площадь контакта со средой. Для эффективной работы экскаватора используют ковши различного типа, (рис. 1) которые в свою очередь имеют несколько комплектов зубьев для определенных типов работ.
Рис. 1. Ковши различного типа
Зубья бывают разного типа и вида. Сейчас преобладают составные зубья, которые удобны в использовании и имеют ряд преимуществ над моноблочными. Так как зубья являются расходным материалом, важно знать, на сколько хватит того или иного комплекта зубьев для определённого типа работ.
Самый распространённый элемент оснастки ковша — зубья (Рис. 2). Состоят из адаптера (рис. 2.1), сменной коронки (рис. 2.2) и штифта (рис. 2.3)
Рис. 2. Структуры компонентов составных зубьев ESCO: 1 – адаптер, 2 – коронка, 3 – фиксатор,4 – защитная крышка накладки коронки
При износе необходимо сменить коронку зуба, не трогая основу адаптера. Это ускоряет процесс восстановления или замены при переходе на другую работу или смене оборудования.
Рис. 3. Геометрические формы зубьев желтые (моноблочного), зеленый (составного).
Как видно на рисунке 3, износ и моноблочного, и составного зубьев идет неравномерно (но по-разному). Следовательно, для продвижения зубьев с уплотнённым ядром в грунте необходимо больше энергии, чем при острых зубьях при равных условиях. Также на форму износа оказывает влияние скорость подачи резания и угол атаки, который в свою очередь зависит от рабочего оборудования и возможности его регулирования.
Так как поверхность ковша экскаватора тоже испытывает истирающие нагрузки, то там используют специальные защитные наплавки – биметаллические компоненты, с покрытием из сплавов повышенной твердости 600–700НВ. В таблице 1 приведены основные методы повышения износостойкости зубьев землеройных машин.
Таблица 1
Анализ основных методов повышения износостойкости
|
|
Виды защиты |
Краткая характеристика |
Достоинства |
Недостатки |
|
1 |
Наплавка |
При наплавке наносят слой расплавленного металла на оплавленную поверхность, что позволяет создать слой с практическими любыми свойствами. Используется в изделиях с простой формой. |
Высокая производительность труда. Особенно хорошо это проявляется в тех случаях, когда производится наплавка на большую площадь поверхности изделия, обладающего достаточно простой формой; -невысокая сложность процесса; -высокое качество работы |
-высокая стоимость оборудования; -большая зона нагрева; -снижает усталостную прочность металлической детали |
|
2 |
Напыление |
При напылении расплавленные по всему объему или по поверхности частицы материала будущего покрытия направляются на поверхность нагретой заготовки. При соударении с поверхностью частица деформируется, обеспечивая хороший физический контакт с деталью. |
-Увеличение ресурса режущего и обрабатывающего оборудования; -Уменьшение расхода металла, необходимого для создания оборудования; -Повышение практически любых свойств металла |
-Дорогостоящее оборудование; -Дорогостоящая стоимость материала |
|
3 |
Защиты накладками |
Межзубьевая защита должна сочетаться с профилем зубьев. Накладки защиты выполняют с креплением поверх режущей кромки, снизу или с обеих сторон сварным соединением. |
-Высокая пластичность; -Возможность оснастки доп. ребрами для повышения прочности конструкции; -Не создает напряжения |
-Трудоемкость; -Плохая ремонтопригодность |
|
4 |
ТВЧ |
Закаляется только наружный слой до определенной температуры, а затем деталь быстро охлаждается и металл внутри детали сохраняет свои изначальные свойства. |
-Регулирование подачи тока; -Регулирование толщины закаленного слоя; -Минимальное коробление; -Закалка позволяет заменить легированные стали более дешевыми — углеродистыми |
-Для деталей сложной формы изготовление индуктора затруднительно или даже невозможно; -На деталях, имеющих глубокие впадины; -Не удается получить равномерную толщину закаленного слоя. |
Для того, чтобы защитить рабочее оборудование землеройной техники от износа, необходимо учесть множество факторов:
- материал, из которого выполнено рабочее оборудование;
- наиболее преобладающий вид износа;
- агрессивность среды;
- рабочие температуры и многое другое.
Основной целью при анализе повышения износостойкости зубьев является выбор наиболее эффективного и экономичного метода защиты. Проанализировав таблицу 1, мы предлагаем использовать газотермическое напыление. Это процесс нагрева материала газовыми потоками для формирования слоя нужного нам материала. По своей сути газо-термическое напыление очень похоже на сварку, отличие заключается в функциональном назначении переносимого материала. Цель сварки — соединение конструкционных элементов сооружений, цель газо-термического напыления — защита поверхности от коррозии, износа и т. д. Как говорилось выше, износ любого зуба, моноблочного или составного, проходит неравномерно, а на рис.3 видно, что износ нижней части зуба происходит быстрее. Поэтому экономически выгодно напылять не весь зуб, а только на нижнюю часть, что позволит добиться равномерного износа зуба, одновременно повышая время его эксплуатации. Данный способ имеет ряд преимуществ:
- полностью сохраняет геометрию зуба;
- экологически безопасное производство напыления. При повышении срока эксплуатации необходимы меньшие затраты на ремонтные и восстановительные работы, это позволит уменьшить выбросы от данных работ.
- экономический. За счёт уменьшения простоев техники происходит увеличение конкурентоспособности российского оборудования на рынке. Оборудование для газотермического напыления компактно и легко, оно может быть установлено в малоподготовленном помещении и таким образом может использоваться для развития промышленного производства и в малых городах.
Литература:
- Основы работоспособности технических систем: учебник для студ. Учеб. Заведений / В. А. Зорин. — М.: Издательский центр «Академия», 2009. – 208 с.
- Юркевич В. В. Надежность и диагностика технологических систем: учебник для студ. высш. Учеб. Заведений / В. В. Юркевич, А. Г. Схиртладзе. — М.: Издательский центр «Академия», 2011. — 304 с.
- Проников А. С. Надежность машин / А. С. Проников. — М: Машиностроение, 2003. — 592 с.
- Зорин В. А. Надежность машин / В. А. Зорин, В. С. Бочаров. — Орел: Издательство «ОрелГТУ», 2003. – 548 с.
- Иванов С. А. Основы работоспособности [Текст]: курс лекций для студ. очной и заочн. формы обуч. / С. А. Иванов; Новочерк. гос. мелиор. акд., каф. машины природообустройства. — Новочеркасск, 2013.
- Зубья ESCO [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://mining-media.ru/ru/article/gorobor/407-produktsiya-i-tekhnologii-esco-dlya-povysheniya-iznosostojkosti-i-srokov-sluzhby-kovshej-karernykh-ekskavatorov
