CC BY
30
УДК 621.878
doi 10.24411/2077-6896-2019-10017
ИССЛЕДОВАНИЯ ЗУБЬЕВ КОВША ПОГРУЗОЧНО-ДОСТАВОЧНЫХ МАШИН
И ИХ АРМИРОВАНИЕ
Саая С-С.Ш. Тувинский государственный университет, г.Кызыл
STUDY OF LOADING AND DELIVERY MACHINES BUCKET TEETH AND THEIR
REINFORCEMENT
S.-S. Sh. Saaya Tuvan State University, Kyzyl
В данной статье описана насколько на эффективность производства значительное влияние оказывает горная техника. Совершенствование и разработка новых видов рабочего оборудования горных машин, а именно погрузочно-доставочных машин является одним из наиболее сложных вопросов в современном горном деле.
Рассматривается такие решения на примере ковша погрузочно-доставочной машины. Ковш является одним из основных ее элементов. В процессе эксплуатации машины вследствие жестких условий работы ковш подвержен интенсивному износу. Наиболее изнашиваемые его части - зубья, внутренняя поверхность ковша, внутренняя поверхность передней стенки. Восстановление ковша значительно повышает срок его службы. Следует учитывать и то, что ковш может подвергаться восстановлению значительное число раз. Альтернативой восстановлению может служить только его полная замена. Ключевые слова:погрузочно-доставочная машина; рабочее оборудование; зуб; армирование; ковш; износ; флюс
This article describes how significantly the production efficiency is influenced by mining equipment. Improvement and development of new types of mining equipment, i.e. loading and delivery machines, is one of the most difficult issues in modern mining. A bucket of a loading and delivery machine is considered to be one of the main elements of it. During the operation of the machine under harsh operating conditions, the bucket is subjected to intense deterioration. The most deteriorated parts of it - the excavator bucket teeth, the inner surface of the bucket, the inner surface of the front wall. Restoring the bucket significantly increases its service life. It should be counted on that the bucket can be restored a significant number of times. The only alternative to restoration is complete replacement. Keywords: loading and delivery machine, mining equipment, bucket teeth, reinforcement, bucket, deterioration, flux.
В «Энергетической стратегии России на период д 2020 г/.», утвержденной Правительством Российской Федерации в 2003 г., отмечено что «в прогнозируемых на долгосрочную перспективу условиях экономического и социального развития страны большинство профильной продукции Севера безальтернативно с позиции ее возможного производства в других районах страны и приобретения по импорту. Федеральная политика в отношении данного региона должна способствовать более полному и рациональному использованию природных богатств земель Севера для обеспечения внутренних потребностей производства и формирования валютных ресурсов страны». Значит, применительно к территориям с суровыми климатическими условиями вопросы обоснованного применения горной техники имеют важное значение.
Успешное развитие горнодобывающих предприятий в условиях рыночной экономики неразрывно связано с решением комплекса задач по повышению эффективности производства за счёт снижения затрат на строительство подземных горных выработок. Это объясняется тем, что строительство новых и реконструкция действующих шахт и рудников требуют выполнения большого объёма работ по проведению горных выработок, протяжённость которых только по одному предприятию может достигать десятков километров.[1]
На эффективность производства значительное влияние оказывает горная техника. Совершенствование и разработка новых видов рабочего оборудования горных машин, а именно погрузочно-доставочных машин является одним из наиболее слож-
ных вопросов в современном горном деле.
Многие машины подвергаются большой нагрузке и высокому уровню износа. На всевозможных строительных и горнодобывающих площадках абразивному износу материалов подвергаются большое количество деталей машин, зачастую работающих без перерыва. Работоспособность без специальной защиты от износа таких машин и их частей может гарантироваться только на короткий срок. Отсутствие защиты от износа может привести к значительному снижению часов работы, высоким эксплуатационным расходам и даже к отказу машины. По сравнению с масштабом капитальных расходов, затраты на подходящие противоизносные решения в большинстве случаев весьма скромны. Ясно, что такие решения могут существенно повысить надежность работы и произвести положительный экономический эффект.
Рассмотрим такие решения на примере ковша погрузочно-доставочной машины. Ковш является одним из основных ее элементов. В процессе эксплуатации машины вследствие жестких условий работы ковш подвержен интенсивному износу. Наиболее изнашиваемые его части - зубья, внутренняя поверхность ковша, внутренняя поверхность передней стенки. Восстановление ковша значительно повышает срок его службы. Следует учитывать и то, что ковш может подвергаться восстановлению значительное число раз. Альтернативой восстановлению может служить только его полная замена. Однако стоимость нового ковша значительно (на один - два порядка) превышает стоимость восстановления. [4]
Учитывая сказанное, разработка тех-
нологии, оборудования и технико-экономический анализ современных методов для восстановления корпуса ковша является актуальной задачей.
Под восстановлением деталей понимается такая последовательность операций, в результате которых возобновляется годность деталей до уровня исходной. [3]
В результате взаимодействия с грунтом зубья изнашиваются, уменьшаясь в размерах и изменяясь по форме. Наибольший износ наблюдается по задней грани зуба и в меньшей степени — по передней грани и в боковых его частях. Пригодность зуба для дальнейшей работы определяется его степенью износа по задней грани, в результате которого уменьшается его длина, а следовательно, и вылет. Зуб выбраковывают, если его вылет становится меньше подачи на зуб.
Под износом принято понимать постепенное поверхностное разрушение материала взаимодействующих тел, сопровождающееся отделением от них частиц. Если на трущиеся поверхности попадают мелкие частицы высокой твердости или одно из сопряженных тел состоит из таких частиц, то получаемый в результате взаимодействия этих тел износ называется абразивным. В этом случае износ происходит весьма интенсивно. Его физическая сущность заключается в том, что твердый абразив в процессе взаимодействия с трущимися телами оставляет на их поверхности царапины, отделяя таким образом частицы от этих тел.
Участки передней кромки и боковых стенок, находящиеся большую часть времени в контакте с горной массы, обычно наплавляют твердым сплавом. Иногда роль
элементов, компенсирующих износ, выполняют сменные зубья.[2]
Армирование ковша зубьями обычно применяют в машинах, предназначенных для тяжелых условий работы с кусковатым, крепким и слеживающимся материалом. В этом случае зубья при движении ковша увеличивают подвижность кусков горной массы внутри штабеля, разрушают уплотненные зоны и облегчают процесс внедрения.
Зубья, во избежание заклинивания кусков груза, рекомендуется устанавливать параллельно центральной оси ковша с шагом, равным 2 - 3-кратной ширине зуба.
Зубья, работающие в контакте с абразивными мелкоотбитымипородами, часто изготавливают из прочных низколегированных сталей, реже- из марганцовистых сталей.Зубья из низколегированных сталей предварительно нагревают приблизительно до 200С. Зубья из маргавинцовистых сталей сваривают с минимальным теплов-ложение и без подогрева. Для восстановления размеров детали используют электроды ОК 83.28 или проволоку ОК Tubrodur 15.40. Новые или восстановленные зубья упрочняются наплавкой электродами ОК 84.58 или проволокой ОК Tubrodur 15.52.
«Узор» на изнашиваемых поверхностях Рис.1 и расстояния между наплавленными валиками оказывают большое влияние на износостойкость. Большинству погру-зочно-транспортных машин приходится работать со смесью грубых и мелких абразивных материалов. Обычно для зубьев, работающих в таких условиях, применяют «шашечный» или «вафельный» узоры.
Рисунок 1. Наплавляемый «Узор» на изнашиваемых поверхностях зубьев
Зубья, работающие с абразивными крупноскусковаты-мипородами изготавливают, в основном, из аустенитно-мар-ганцовистых сталей. Такие материалы сваривают при минимальном подогреве детали.
Для восстановления размеров детали используют электроды ОК 86.08 крывает толстый слой сыпучего флюса. или проволоку ОК Tubrodur 15.60. Новые Дуга частично расплавляет флюс и горит или восстановленные зубья упрочняются внутри полости с эластичной оболочкой из наплавкой электродами ОК 84.58 или про- расплавленного флюса - шлака. Расплав-волокой ОК Tubrodur 15.52. ленный шлак надежно изолирует жидкий и
Швы накладывают вдоль изнашивае- перегретый металл от газов воздуха, пред-мой поверхности Рис. 2. При этом крупные упреждает разбрызгивание и способствует осколки горных пород будут контактировать с вершинами наплавленных валиков, не вступая в контакт с материалом основы.
Для наплавки зубьев ковшей ПДМ применяю дуговую наплавку под слоем флюса Рис.1.
По-сравнению с ручной наплавкой и наплавкой в среде защитных газов, наплавка под флюсом характеризу-
Рис.2 Расположение наплавляемых швов на изнашиваемых поверхностях зубьев
сохранению тепла дуги. После затвердевания металла образуется наплавленный ва-
ется высокой производительностью, мини- лик, покрытый шлаковой коркой и нерас-мальным (0,5-3%) коэффициентом потерь плавившимся флюсом.
электродного металла. Кроме того, закрытая дуга позволяет избежать применения каких-либо дополнительных средств защиты от ее теплового и светового излучения, брызг и возможных выплесков металла из сварочной ванны.
Керамические флюсы АНК-18, АНК-19 и ЖСН-1, кроме стабилизирующих и ла-кообразующих элементов, содержат легирующие добавки - ферросплавы. При наплавке малоуглеродистой проволокой они обеспечивают высокую твердость и изно-
При наплавке под флюсом (Рис. 1) дуга состойкость наплавленного металла.
горит между электродом и изделием, к которому подведен ток, и образует на поверхности изделия ванночку расплавленного металла. Наплавляемый участок по-
Принимаю толщину наплавляемого слоя до 5 мм, диаметр электрода 5 мм, число наплавляемых слоев 2, силу тока 155А.
Наплавку производят сплошными про-
По Таблице 1 выбираю режим наплавки
Толщина наплавляемого слоя, мм Диаметрэлектрода, мм Число наплавляемых слоев Сила тока А
До 1,5 3 4 80-100
До 5 4-5 1-2 130-180
Св. 5 5-6 2 и более 180-240
волочными или ленточными электродами, покрытыми обмазкой, либо в сварочную ванну дополнительно вводят специальные флюсы. Составы обмазок и флюсов содержат в себе легирующие примеси, количество которых регулируется в зависимости от требуемого состава и свойств наплавленного слоя металла.
Детали, подлежащие наплавке, тщательно очищают от грязи, масла, продуктов коррозии и краски. Если технологическим процессом наплавки предусмотрен предварительный подогрев, то экономически целесообразно сочетать с ним очистительный отжиг, обеспечивающий быстрое выгорание масла не только с поверхности детали, но и из пор, раковин и трещин. После отжига оксиды, образовавшиеся на поверхности детали, удаляют металлической щеткой. Металл наплавляют на очищенную поверхность.
Для небольших деталей достаточно подогреть только участок начала наплавки до температуры, устанавливаемой в зависимости от марок электродов.
Предварительный подогрев детали проводят в печах или на установках ТВЧ в индукторах. Допускается местный подогрев газопламенными горелками.
Наплавку необходимо выполнять непрерывно, так, что бы температура подогрева детали не снижалась более чем на 100С.
В зависимости от разновременности затрат, динамичности определяющих факторов и сроков оценки горно-экономические оптимизационные задачи условно можно разделить на статические и динамические. [1]
По результатам исследования следует считать, что некоторые новые или восстановленные зубья упрочняются наплавкой электродами ОК 84.58 или проволокой ОК Tubrodur 15.52 и не требует высоких затрат на восстановление зубьев ковша по-грузочно-доставочной машины. При этом крупные осколки горных пород будут контактировать с вершинами наплавленных валиков, не вступая в контакт с материалом основы.
Библиографический список 1. Саая С-С. Ш. Обоснование структуры комплексной механизации при производстве Вскрышных работ на Каа-Хем- 2. ском разрезе / С-С. Ш. Саая. - Текст : непосредственный // вестник тувинского государственного университета. техни-
ческие и физико-математические науки.
- Кызыл : Издательство ТувГУ, 2018. -№3 (38). - С. 51-61.
Саая С-С. Ш. Анализ дорожных покрытий Республики Тыва / С-С. Ш. Саая.
- Текст : непосредственный // Вестник : сборник материалов УП-й ежегод-
ной научно-практической конференции аспирантов и молодых ученых ТувГУ, посвященный году гостеприимства в Республике Тыва. - Кызыл : Издательство ТувГУ, 2016. - С.67-70.
3. Саая С-С.Ш., Куулар О.О. Разработка конструкции ковша прямой мехлопаты для экскавации мерзлых пород / С-С. Ш. Куулар, О. О. Куулар. - Текст : непосредственный // Научно-технический журнал «Естественные и технические науки». -2016. - №12 (102). - С. 181-184.
4. Саая С-С. Ш., Шавыраа Ч. Д., Куулар О. О. Анализ производительности автосамосвалов Тувинской горнорудной компании / С-С. Ш. Саая, Ч. Д. Шавыраа, О. О. Куулар. - Текст : непосредственный // Научно-технический журнал «Вестник гражданских инженеров». - 2018. - №66 (222). - С. 146-150.
References
1. 1.Saaya S-S. Sh. Obosnovaniye struktury kompleksnoi mekhanizatsii pri proizvodstve vskryshnykh rabot na Kaa-Khemskom razreze [Justification of the structure of complex mechanization in the production of stripping operations in the Kaa-Khem open pit]. Vestnik of Tuvan Satet University Journal. Technical and Physics-Mathematical Sciences Issue. Kyzyl, Tuvan State University Publ., 2018. No.3(38).
P.51-61. (in Russian)
2. Saaya S-S. Sh. Analiz dorozhnykh pokrytiy Respubliki Tyva: sbornik materialov VII ezhegodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii aspirantov i molodykh uchenykh TuvGU, posvyashchenny godu gostepriimstva v Respublike Tyva [Analysis of the road surfaces of the Republic of Tuva: a collection of materials of the VII annual scientific and practical conference of graduate students and young scientists of TuvSU, dedicated to the year of hospitality in the Republic of Tuva]. Kyzyl, Tuvan State University Publ., 2016. P.67-70.
3. Saaya S-S.Sh., Kuular O.O. Razrabotka konstruktsii kovsha pryamoi mekhlopaty dlya ekskavatsii myorzlykh porod [Development of the design of the direct mechanic bucket for excavation of frozen rocks]. Nauchno-tekhnichesky zhurnal «Estestvennye i tekhnicheskie nauki» [Natural and Technical Sciences Journal]. 2016. No.12 (102). P. 181-184. (in Russian)
4. Saaya S-S. Sh., Shavyraa Ch. D., Kuular O. O. Analiz proizvoditel nosti avtosamosvalov Tuvinskoi gornorudnoi kompanii [Analysis of the performance of dump trucks of the Tuva mining company]. Nauchno-tekhnichesky zhurnal «Vestnik grazhdanskih inzhenerov» [Civil Engineers Journal]. 2018. No.66 (222). P. 146-150.
Саая Сай-Суу Шолбановна, старший преподаватель кафедры Транспортно-техноло-гические средства Тувинскогого сударственного университета, E-mail: sai-suu2014@ yandex.ru
Sai-Suu Sh. Saaya, Senior Lecturer at the Department of Transport and Technological Means, Tuvan State University, E-mail: sai-suu2014@yandex.ru
Дата поступления статьи в редакцию 16.09.2019
