CC BY
25
УДК 622.24 (039)
Д. И. Симисинов
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРОЧНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ОПОРЫ ШАРОШЕЧНЫХ ДОЛОТ
Целью данной работы является определение эффекта объемной вибрационной упрочняю-щей обработки на изменение абразивного и гидро-абразивного износа материалов, применяемых для изготовления подшипниковых опор шарошечных долот.*
Эксперимент проводился в два этапа. На первом этапе оценивалась износостойкость образцов, изготовленных из стали 22ХНЗМА. применяемой при изготовлении опорных поверхностей подшипников качения цапфы долота.
На втором этапе оценивалась износостойкость твердосплавных покрытий, получаемых наплавкой стеллитом марки Г1р-ЗВ14К-В (ТУ 48-19-378-83), применяемых при изготовлении опорных поверхностей подшипников скольжения цапфы.
Изнашивание в обоих случаях проходило по стали 16ХНЗНМА. из которой изготавливаются шарошки долота. Охлаждение - вода с содержанием абразивных частиц.
Проведение эксперимента осуществлялось на установке конструкции кафедры эксплуатации горного оборудования УГГГА. Кинематическая схема установки и схема нагружения колец показаны на рис. 1. Установка работает следующим образом: шпиндель 1 с передним центром 3 и поводковым патроном 2 получает вращение от электродвигателя 4 с помощью клиноременной передачи 5, 6. Обороты шпинделя фиксируются тахометром 7. Задний вращающий центр Н установлен в гнездо винта 9. Винт обеспечивает предельное перемещение центра и зажим оправки с помощью двух гаек 10. В центрах устанавливается оправка //с шестью образцами в виде колец 12. К каждому кольцу с помощью нагруженного рычага 13. вращающегося на оси 14. прижимается колодка из горной породы (или стали) 15, заключенная в обойму 16. Промывочная (охлаждающая) жидкость подаётся к каждому кольцу с помощью автономной, замкнутой гидросистемы по резиновым шлангам 22. Гидросистема состоит из насоса 18 с электроприводом 17, напорного бака 19. приемного контейнера 20 и отстойника 21.
Опытные образцы были изготовлены на ОАО «Уралбурмаш»; технологический маршрут изготовления образцов, их характеристики приведены в таблице I.
Для определения значения износа образцов был принят метод оценки величины потери их массы в зависимости от пройденного пути.
Подготовленные к испытаниям кольца маркировались по наружной поверхности и разбивались на две группы. Первая группа - кольца, прошедшие цементацию, являлась базовым вариантом. Вторая группа колец была подвергнута вибрационной упрочняющей обработке.
Обработка проводилась на вибромашине ВМС-100 в среде твердосплавных шаров диаметром (6-10) мм. Оптимальные результаты по глубине наклепанного слоя, достигающего глубины 0,4 мм и величине напряжений сжатия до 1300 МПа, достигаются путем выбора амплитуды колебаний контейнера, соотношения объемов обрабатывающих тел и деталей, материала обрабатывающей среды, а также продолжительности процесса.
тема установки и схема нагружения колец
• Разработка технологии упрочнения деталей долот для высокооборотного бурения с целью повышения стойкости: Отчет о НИР /СГИ; Руководитель Г. А. Боярских. № ГР 01 880004156 Екатеринбург. 1980.
Таблица I
Технологический маршрут изготовления обрашов и их характеристики
Образец Материал Технологический маршр\т л Твердость образца |
с Кольцо 22ХНЗМА 1. Токарная обработка. 2. Цементация. 3. Шлифование. 4. Виброобработка*. ИКС 57
Колодка 16ХНЗНМЛ 1. Токарная обработка радиусной выточки. 2. Цсмсжация. 3. Шлифование. НЯС 55
с Кольцо основа -22ХНЗМЛ, наплавка-Пр-ЗВ14К-В 1. Токарная обработка. 2. Наплавка. 3. Цементация. 4. Шлифование. 5. Виброобработка*. НИС 60
Колодка 16ХНЗНМА 1. Токарная обработка радиусной выточки. 2. Цементация. 3. Шлифование. НЯС 55
ф Для группы образцов, подлежащей упрочнению
Режимы обработки, установленные на основе работы (см. сноску на с. 15). приведены
ниже:
Значение 60 3
27
Водный раствор: 0.5 % кальцинированной соты и 0.5 % нитрида натрия Капельный Круговая
Перед опытом кольца тщательно очищаются (протираются) и взвешиваются на аналитических весах с точностью до 10"4 г. Результаты взвешивания по каждому кольцу заносятся в рабочий журнал.
На первом этапе, при истирании стальных образцов по горным породам, длина пути истирания принята равной 50000 оборотов шпинделя (15 км), интервал между контрольными взвешиваниями 10000 оборотов шпинделя (3 км пути). Режим проведения испытаний: число оборотов шпинделя - 400 об/мин; нагрузка на кольцо - 4 кг. Охлаждение осуществляется капельной подачей воды с содержанием в ней абразива 100 г/дм3. Абразив - электрокорунд, размер частиц 0,1-0,2 мм.
На втором этапе, при истирании образцов, наплавленных стеллитом по стали, режимы испытаний сохранены на прежнем уровне, общая величина пути истирания увеличена до 60000 оборотов в связи с более высокой износостойкостью материала.
По полученным результатам построены кривые абсолютного износа и интенсивности изнашивания при принятых интервалах (рис. 2, 3 ).
Технологический параметр Продолжительность обработки, мин Амплитуда колебаний контейнера, мм Частота колебаний контейнера, Гц
СОЖ
Режим подачи СОЖ в зону обработки Траектория движения контейнера
Рис. 2. Абсолютный износ образцов: ■ - цсме1гтнцня . * - цсме1пнцкя+ ииброобработка, --тв. став ЗВМКБ/сталь; - - - сталь 20ХНЗА/порода
Установлено, что абсолютный износ образцов, подвергнутых виброобработке, примерно в два раза меньше, чем в базовом (цементация) варианте Относительная износс-стойкость (упрочненных образцов к базовому варианту) составляет на первом этапе 210 %, на втором - 216 %. Отмечается также уменьшение износа в период приработки (см. рис. 3), что позволяет сократить период приработки долота и уменьшает число отказов в :гтот период.
15.0 «ы 18.0
1x10 * г/км 0.3000
0.2000
Рис. 3. Интенсивность изнашивания образцов: ■ - цементация, о - цементация-- виброобработка;
- -тв. ашав ЗВМКБ/сталь, -- -сталь
20ХШ А/порода
С
Рис 4. Распределение величин абсолютного износа образцов (нормальный икон): 1 - после цемаггации; 2 - после дополнительной виброобработки
Таблица 2
Параметры закона распределения
Параметр Це* ентация Виброобработка
Математическое ожидание, г 0.0574 0,0266
Дисперсия 3,44 1<Г 3,87 10°
Среднеквадратическое отклонение, г 00191 0,0064
Коэффициент вариации 0.3329 0,2412
Статистическая оценка распределения износа образцов показывает уменьшение разброса значений износа после вибрационного упрочнения почти в 3 раза (табл. 2 и рис. 4).
Анализ данных табл. 2 и рис. 4 говорит о высокой эффективности его применения в условиях низкой стабильности качества обработки опоры шарошечных долот
УДК 622.44
А. В. Сигошин
АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ШАХ ГНЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ ГЛАВНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ С ИСТЕКШИМ НОРМАТИВНЫМ СРОКОМ ЭКСПЛУАТАЦИИ
По различным оценкам парк шахтных вентиляторов главного проветривания (ШВГП) с истекшим сроком службы до списания [1] в настоящее гремя составляет от 50 до 75 %. Учитывая реально сложившуюся неблагоприятную финансовую ситуацию на многих горных предприятиях России, можно предположить, что в ближайшее время не произойдет существенного обновления парка ШВГП. Вследствие этого складывается ситуация, при которой в ближайшие 5-10 лет на шахтах и рудниках будет эксплуатироваться значительный процент ШВГП с истекшим сроком эксплуатации. Под вентилятором главного проветривания (ВГТТ), выработавшим свой срок службы до списания, понимается ВГП, срок эксплуатации которого превысил максимальное значение, указанное в технической документации (паспорте), в случае же отсутствия такой документации, срок определяется согласно постановлению Госгортехнадзора (2].
В соответствии с этим постановлением возможность дальнейшей безопасной эксплуатации таких вентиляторов определяется в результате проведения комиссионных обследований, подразумевающих под собой проведение комплекса соответствующих мероприятий с целью определения реального технического состояния ШВГП, на основании которого дастся прогноз остаточного ресурса. Проведением таких комиссионных обследований могут заниматься специализированные организации, имеющие лицензию Госгортехнадзора России на проведение данных работ.
