Тенденции повышения износостойкости зубьев ковшей экскаваторов Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

И, соответственно

1

eos<p

t-^-s

R о)

(23)

Подставляя выражения (21) и (23) п уравнение (7) и пренебрегая величинами второго порядка малости, имеем

/}- sin ф.

Ö)

(24)

Погонный обч>ем грунта, вынимаемый из забоя одним резцом, составит

V= jWs,

(25)

гдей5 — бесконечно малая величина дуги траектории резца /.

С учетом формул (1) и (2) и далее разлагая в ряд по параметру 3, получаем

dS

<*ф=| Я + -со.чф]г*ф. (26)

Подставляя выражения (24) и (26) в интеграл (25) и пренебрегая величинами второго порядка, получим

V = f sin ф {r + — со^ф^ф -¿ Ü) V со )

= ^-^[R(cos<p„ cos<pJ],

ít>

(27)

где ф„ ,ф, - угол поворота ротора при заглублении первого резца в забой и его вьнлублении.

Библиографический список

1. Потенциал. - 2001. — №4. — С. 2—5.

2. Промысловые трубопроводы и оборудование / Ф.М Мустафин (и др.). — М.: ОАО Недра, 2004. - 249 с.

3. Современные технологии и методы организации, специальные машины и новые материалы для ремонта магистральных газопроводов http://www.oilga$,ni/arücles/vlew /.

4. Ппт. Российская ФедерацияN«2193713, класс МПК 7 F 161, 1/028 . Машина для удаления грунта из-под магистрального трубопровода / Челышев В.В., Сауткин В.М. . Семин P.C. . Зайчиков Г.И.. Вавилов А.Д.; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью Производственно- коммерческая фирма «Промтех-НН». — Ns 2000132655/06 ; заявл, 27.12.00; опубл. 27.11.02. Бюл. № 33.

КИСЕЛЁВА Лариса Николаевна, аспирантка кафедры «Дорожные машины»

Адрес для переписки: 644080, г. Омск, пр. Мира, 5.

Статья посгунила в редакцию 17.11.2009г.

© Л. М. Киселёва

УД« «5 ов в. Н. КУЗНЕЦОВА Е. С. АВДЕЕВА

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия,

г. Омск

ТЕНДЕНЦИИ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ЗУБЬЕВ КОВШЕЙ ЭКСКАВАТОРОВ______________________________

В статье рассмотрены вопросы повышения эффективности работы землеройных машин. Проведен анализ процесса изнашивания рабочего органа одноковшового экскаватора. Ключевые слова: рабочие органы, грунт, одноковшовый экскаватор.

Повышение качества и эффективности строительных машин, их долговечности и ремонтопри-годносш способствует ускорению темпов работы на всех стадиях строи тельного производства. Важное значение при этом имеет повышение износостойкости подвижных соединений машин и рабочих органов, взаимодействующих со средой. Эти задачи решаются путем совершенствования конструкций машин, применения новых техноложчсских методов их изготовления.

Несмотря на большое влияние износа и затупления режущего инструмента на производительность землеройных машин, ему еще не уделяется до;окного внимания. В частности, восстановление зубьев —

основного режущего инструмента экскаваторных ковшей — производи тся большей частью лишь после поломки, потери или когда они изнашиваются настолько, что становится невозможной работа экскаватора.

Эксплутационные предприятия несут большие потери в связи с износом зубьев ковшей экскаватора и их частой сменой. Более 80 % о тказов машин происходит вследствие износа, поэтому в последние годы быстро развивается разработка методов расчета и прогнозирования износа деталей машин.

Большое значение геометрических факторов на процесс резания грунтов позволяет предполагать значительное увеличение сопротивлений грунта от

износа и затупления режущего инструмента. Поэтому меры но ограничению износа и затупления смогут существенно улучшить условия работы и повысить производительность землеройных машин.

Пренебрежение мероприятиями по поддержанию режущей части машин в оптимальном состоянии является следствием неизученности изнашивания режущего инструмента и влияния изнашивания на сопротивление грунтов.

Разнообразно и подчас противоречивость данных, имеющихся в технической литературе по природе и механизму изнашивания деталей машин, затрудняет разработку единых методов расчёта на изнашивание (11.

Наблюдения и обмеры показали, что зубья одноковшовых экскаваторов претерпевают значительные геометрические изменения от изнашивания. Работают ковшами, у которых размеры и форма зубьев значительно отличаются от проектных. Основные изменения зубьев, которые необходимо принимать во внимание как факторы, влияющие на процесс резания грунтов, заключаются в следующем:

а) укорочение. Используют зубья, у которых длина рабочей части составляет 50 - 60 % от проектной, а в отдельных случаях меньше ее в 2,5—3,0 раза;

б) изменение проектного затупления кромки. Затупление уменьшается при разработке песчано-глинистых грунтов без твердых включений. Но в скальных фунтах или грунтах со скальными включениями в кусках размером 0,7 — 1,2 м (последнее—для машин средней и большой мощности) затупление возрастает до радиуса 10— 15 мм. Первоначальное затупление (по радиусу 5-6 мм) сохраняется в песчано-глинистых грунтах с твердыми включениями в кусках размером до 0.2 —0,4 м грнитном и известняковом щебне круиностыо до 80 мм и замерзших глинистых грунтах;

в) образование площадки или поверхности износа но задней грани. Для зубьев прямых лопат с напорным механизмом независимого и зависимою типов характерно образование площадки износа иод отрицательным углом 5 — 8* к преобладающим траекториям резания. Для прямых лопате комбинированным напорным механизмом, драглайнов и обратных лопат, а также при разработке скальных грунтов характерно образование криволинейных — выпуклых поверхностей износа;

г) увеличение углов заострения и резания, происходящее от изнашивания ножей и зубьев по передней грани [2].

Полный износ зубьев, как показывает практика, происходит уже после выработки 30...35 тыс, м3 пес-чано-щебеночных грунтов. При этом угол заострения зуба увеличивается в 2...2,5 раза, достигая 65...70 градусов вместо 26 у нового зуба, а рабочая длина уменьшается в 3...4 раза (рис. 1) 11).

На износ зубьев ковша влияют:

— свойства и структура поверхности слоя металла взаимодействующего с обрабатываемой средой (химический состав стали, способы термообработки, способы формообразования);

— свойства обрабатываемой среды (твердость, прочность, размер частиц, степень однородности);

— нагрузка, приходящаяся на зуб со стороны грунта;

— температура грунта;

— условия взаимодействия с грунтами.

По условиям взаимодейс твия с грунтами изнашивание зуба ковша экскаватора относится к абразивному. Особенностью его является преобладание разрушения в результате отделения микроскопи-

Рис. I. Характер изменения формы чуба ковша экскаватора (а) и его параметров (б) 1-длины; 2 - угла заострения;

3 — длины площадки износа

ческих объемов металла частицами грунта, внедряющимися в режущий инструмент благодаря большой твердости. Меньшее значение имеет физико-химическое воздействие кислорода воздуха и влаги п грунте. Изнашивание режущего инструмента в грунтах имеет характер разрушения путем главным образом механического воздействия абразивных частиц.

Главной причиной абразивного изнашивания является многократное пластическое деформирование одних и тех же микрообъемов металла, которое вызывает их усталостное разрушение и отделение частиц металла от поверхностного слоя. Величина износа в большой степени зависит о главления абразива на изнашиваемую поверхность. С увеличением нагрузки износ возрастает. Объясняется это тем, что с повыше* нием нагрузки глубина внедрения активных абразивных частиц, оставляющих царапины на поверхности трения, и число контактирующих с этой поверх ностью частиц увеличивается. В результате исследований также было определено, что снижение температуры от + 20 вС до — 10 *С приводит к увеличению скорости изнашивания в 1,75 раза, а при дальнейшем снижении температуры до — 40 "С она увеличивается в 2,5.. .Зраза.

В России и за рубежом различными исследователями получены аналитические выражения, описывающие процесс изнашивания. Закон изнашивания материалов должен и в общем виде выражать в аналитической форме зависимость износа от многочисленных факторов, и все эти закономерност и необходимо описать во времени.

В. Д. Кузнецов определяе т процесс абразивного изнашивания как сумму большого числа элементарных процессов царапания.

По Б. И. Костецкому разрушение поверхностного слоя абразивными частицами осуществляется при условии, когда скорость разрушения вторичных структур, возникающих при трении, превышает скорость их образования. Б. И. Костецкий характеризует абразивное изнашивание как срезание частицами микрообъемов металла с поверхностей трения.

Срезанием микрообъемов металла с поверхностей деталей объясняют абразивные изнашивания также М. М. Хрущев, В. Ф. Лоренц, Е. М. Розенберг. Ф. Боуден и Д. Табор, К. Веллингери Г. Уэтц, Б. Барбанк идру-гие исследователи.

Предложенная М.М.Тененбаумом формула учитывает лишь один из многочисленных факторов, а именно, глубину внедрения частиц в поверхность Ь. М. М. Тененбаум указывает, что при внедрении абразивных частиц в поверхность они разрушаются. Процесс раздробления частицы по характеру мгновенно прилагаемой энергии подобен взрыву. Следовательно.

при любом виде абразивного изнашивания материал всегда взаимодействует с абразивом с некоторой степенью динамичност и [2].

Исследования, проводимые в СибАДИ, показывают необходимость использования различных конфигураций зубьев ковшей, которые должны быть созданы с учетом ряда параметров, воздействующих на процесс взаимодействия рабочего органа с грунтом. Такие исследования показали, что изготовление зуба ковша целиком из износостойкого материала экономически нецелесообразно. Необходимо защищать от абразивного изнашивания лишь определенные области зуба. Тогда как его тело должно быть выполнено из сталей с повышенными прочностными характеристиками, к примеру, из стали 110Г13Л.

УДК 629.45

Библиографический список

1. Рейш А.К. Повышение износостойкости строительных и дорожных машин/ А. К. Рейш. - М.: Машиностроение, 1986. - С. 97.

2. Встрой А.ІО. Резание грунтов землеройными машинами / АЛО Ветров. — М.: Машиностроение, 1971. — С.139,146— 147,

КУЗНЕЦОВА Виктория Николаевна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Эксплуатация дорожных машин».

АВДЕЕВА Екатерина Сергеевна, аспирантка кафедры «Эксплуатация дорожных машин».

Адрес для переписки: 644080, г. Омск, пр. Мира, 5.

Статья посгунила в редакцию 17.11.2009 г.

© В. II. Кузнецова, Р. С. Авдеева

Ю. И. МАТЯШ А. П. СЕМЁНОВ

Омский государственный университет путей сообщения

Научно-исследовательский институт технологии, контроля и диагностики железнодорожного транспорта,

г. Омск

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРА ИСТЕЧЕНИЯ ПОЛИДИСПЕРСНОЙ СРЕДЫ, СОСТОЯЩЕЙ ИЗ ВОЗДУХА И ОТВЕРЖДЕННОГО ДИОКСИДА УГЛЕРОДА___________________________________________

В статье дан анализ существующей проблематики загрязнения воздуховодов пассажирских вагонов железнодорожного подвижного состава. Приведены результаты санитарно-гигиенического обследования объектов пассажирского комплекса на железнодорожном транспорте Российской Федерации в 2006 г. службами ФГУЗ. Отмечены недостатки существующих технологий очистки воздуховодов. Описаны основные физико-химические свойства твёрдого диоксида углерода. Приведены предположительные перспективы развития технологии очистки воздуховодов пассажирских вагонов гранулами сухого льда.

Ключевые слова: отверженный диоксид углерода, экспериментальные исследования, воздуховод, пассажирский вагон, загрязнения, установка очистки.

Опыты по использованию отвержденного диоксида углерода (гранул сухого льда) для очистки тяго* вых электрических двигателей в ремонтном производстве железнодорожной отрасли были проведены в 2005 г. Было установлено, что он безвреден для человека и может быть использован для очистки сложных поверхностей от различных загрязнений. Для организации процесса очистки обычно применяется установка, принципиальная схема которой приведена на рис. I. В камеру смешения А одновременно из ком-

прессора КМ подается воздух, характеризующийся следующими параметрами: температура 298*5 К, давление 0,6*0,3 МПа; а из контейнера Б — гранулы сухого льда (температура 298±5 К при 0,1 МПа). Теплофизические свойства гранул сухого льда (в дальнейшем СО.,) и воздуха заимствованы из [1].

Компоненты пол учен ной полидисперсной среды в значительной мере отличаются как по температуре, так и по фазовому составу. Однако в литературе отсутствуют сведения об изменении теплофизических

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЇСТНИК М* 1 «7» 2010