EA010765B1

EA010765B1 - Способ восстановления рабочего органа землеройных машин

Info

Publication number: EA010765B1
Application number: EA200800381A
Authority: EA
Inventors: Дмитрий Владимирович Анисимков; Константин Константинович Ловков
Original assignee: Дмитрий Владимирович Анисимков; Константин Константинович Ловков
Priority date: 2007-12-19
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2008-10-30
Also published as: EA200800381A1

Abstract

Изобретение относится к области землеройных машин и может быть использовано при восстановлении зубьев ковшей экскаваторов. Задача технического решения заключается в создании способа восстановления рабочего органа землеройных машин, позволяющего сократить трудоемкость технологического процесса восстановления рабочего органа и позволяющего многократно восстанавливать рабочий орган с учетом условий эксплуатации. Способ восстановления рабочего органа землеройных машин заключается в компенсации изношенной режущей кромки зуба предварительно сформированной, в зависимости от разрабатываемой категории горных пород, сменной режущей накладкой, ее присоединении к нижней грани зуба с выступом режущей кромки накладки за пределы изношенной режущей кромки зуба и последующей замене ее по мере износа до полного использования тела зуба. Накладки прямоугольной, клиновидной, сферической, трапециевидной или копьевидной формы толщиной от 50 до 100 мм присоединяют к нижней грани зуба посредством сварки с восстановлением геометрических параметров зуба: угол заострения режущей кромки зуба υ равен 25-35°, задний угол θ равен 5-7°..

Description

Изобретение относится к области землеройных машин и может быть использовано при восстановлении деталей рабочих органов, например, зубьев ковшей экскаваторов.

Известны следующие способы восстановления рабочего органа горных машин: установление коронки на зуб, металлургический способ восстановления кромки рабочего органа, наплавка электросварочной установкой кромки рабочего органа.

Недостатками данных способов восстановления рабочего органа горных машин является обрыв коронки;

большая трудоемкость восстановления;

малая эффективность;

невозможность вторичного восстановления режущего органа.

Ближайшим аналогом заявляемого способа является способ восстановления режущей кромки деталей, имеющих острие в виде зуба, с большим износом, включающий электрошлаковую наплавку расходуемым электродом при горизонтальном расположении нижней грани зуба, последующий поворот кристаллизатора до совмещения с горизонталью верхней грани зуба и ее восстановление, до поворота кристаллизатора при получении необходимого количества расплавленного металла процесс электрошлаковой наплавки прекращают, расходуемый электрод удаляют, а восстановление верхней грани зуба осуществляют путем ее заливки расплавленным металлом при повороте кристаллизатора. После поворота кристаллизатора осуществляют одновременно электрошлаковый обогрев залитого расплавленного металла неплавящимся электродом и его легирование (Патент № 2272703 «Способ восстановления деталей электрошлаковой наплавкой», В23Р 6/00, 24.05.2004).

Недостатком данного способа является высокая трудоемкость технологического процесса, связанная с применением сложного оборудования, а также невозможность повторного восстановления режущей кромки зуба ковша.

Задача технического решения заключается в создании способа восстановления рабочего органа землеройных машин, позволяющего сократить трудоемкость технологического процесса восстановления рабочего органа и многократно восстанавливать рабочий орган с учетом условий эксплуатации.

Поставленная задача достигается способом восстановления рабочего органа землеройных машин, включающем дополнение изношенной режущей кромки зуба сменной режущей накладкой, которую формируют в зависимости от условий эксплуатации рабочего органа, приваривают ее к нижней грани зуба с выступанием режущей кромки накладки за пределы изношенной режущей кромки зуба, затем по мере износа накладку удаляют и заменяют новой до полного износа тела зуба.

Для изменяющихся условий состояния горной породы, режущая кромка рабочего органа может быть восстановлена режущей накладкой клиновидной, прямоугольной, сферической, трапециевидной или копьевидной формы со следующими геометрическими параметрами, в частности, углом заострения режущей кромки восстановленного зуба υ в пределах 25-35° и заднего угла θ в пределах 5-7°, толщиной режущей накладки от 50 до 100 мм.

Отличительными признаками способа восстановления рабочего органа землеройных машин является то, что изношенную режущую кромку зуба компенсируют предварительно сформированной в зависимости от крепости грунта сменной режущей накладкой, присоединяя ее к нижней грани зуба с выступанием режущей кромки накладки за пределы изношенной режущей кромки зуба, затем по мере износа накладку удаляют и заменяют ее новой до полного износа тела зуба. Режущая кромка рабочего органа может быть восстановлена режущей накладкой клиновидной, прямоугольной, сферической, трапециевидной или копьевидной формы со следующими геометрическими параметрами, в частности, углом заострения режущей кромки восстановленного зуба υ в пределах 25-40° и заднего угла θ в пределах 5-7°, толщиной режущей накладки от 50 до 100 мм.

Рабочий орган экскаваторов и других землеройных машин - зубья, вмонтированные в режущую кромку ковша, подвержены сильному абразивному износу. Геометрическая форма износа зуба зависит от крепости горной породы, ее физических и химических свойств, а также времени работы. Износ режущей кромки зуба наступает через 5-10 дней после установки новых зубьев, при этом тело зуба остается не изношенным. С увеличением износа зубьев уменьшается их способность проникания в грунт и соответственно уменьшается эффективность работы машины. Зуб, не отработав свой срок, заменяется на новый или восстанавливается для продления срока его эксплуатации.

Предлагаемый способ восстановления рабочего органа землеройных машин, в частности зуба, значительно упрощает технологический процесс восстановления детали, т.к. не требует наличия специального оборудования. Изношенную режущую кромку зуба компенсируют сменной режущей накладкой, подбирая форму накладки, ее геометрические размеры в зависимости от меняющихся в процессе эксплуатации землеройной машины условий. В процессе работы машины при изменении категории горной породы по крепости (по классификатору горных пород - далее ЕКГП от 1 до 12 категории) в забое применяется тот или иной тип накладки, в частности, для категории грунта по ЕКГП: от 4 до 8 - прямоугольной, сферической формы; от 6 до 10 - клиновидной формы; от 8 до 12 - трапециевидная, копьевидная, клиновидная утолщенная форма. Использование накладок различной формы позволяет поддержи

- 1 010765 вать высокую эффективность резания рабочего органа горных машин на горных породах до 12 категории по ЕКГП без дополнительных методов рыхления буровзрывным способом или механическим способом.

Деформация и сдвиг или скол слоя грунта зависит от геометрии режущей кромки, толщины стружки и свойств грунта. Наиболее часто используется прямоугольная форма режущей накладки. Криволинейная форма обеспечивает более сосредоточенную нагрузку на зуб и меньшее сопротивление при внедрении в грунт, накладки такой формы применяют при разработке связанных крепких грунтов, в этом случае они меньше тупятся, чем зубья обычной, прямой формы, у которых происходит быстрый износ углов. Трапециевидную форму накладки применяют при разработке крепких скалывающих и скальных грунтов, где она лучше сохраняет работоспособность. Копьевидную форму накладки применяют при обработке очень крепких скалывающих и крепких вязких грунтов. В процессе восстановления зуба для каждого типа грунта подбирается оптимальное соотношение геометрических размеров режущей кромки зуба, при которых энергоемкость отделения грунта будет минимальна. Чем толще стружка «с» и меньше угол резания δ = υ + θ, (где υ - угол заострения, θ - задний угол), тем больше область деформации грунта. При очень большой толщине стружки, тонкой режущей кромке и малом угле резания δ деформация грунта может протекать при очень глубоком внедрении режущей кромки без наступления сдвига или скола, что препятствует образованию и отделению стружки. При срезании тонкой стружки и большом угле резания δ сопротивление деформации грунта невелико и сдвиг его наступает быстро. Угол заострения режущей кромки υ восстановленного заявляемым способом зуба находится в пределах 25-30°, для очень крепких грунтов 30-35°, а задний угол θ в пределах 5-7°. Сменную накладку присоединяют к нижней грани зуба, поскольку она находится в непосредственном контакте с грунтом. Приваривают ее с выступанием режущей кромки накладки за пределы изношенной режущей кромки зуба, компенсируя тем самым износ режущей кромки зуба. Затем, по мере износа, накладку срезают и заменяют новой, подобранной также с учетом условий эксплуатации, таким образом восстановление зуба происходит неоднократно до полного износа тела зуба. Восстанавливать режущий орган землеройной машины можно быстро с минимальными затратами, с учетом изменяющегося в процессе работы, состояния горной породы, подбирая оптимальное соотношение формы и геометрических параметров накладки. Соединение режущей накладки с поверхностью изношенного зуба осуществляют сваркой. Преимуществом заявленного способа является отсутствие специального стационарного оборудования, позволяющего производить быстрое восстановление рабочего органа на месте эксплуатации землеройных машин.

Изобретение позволяет оперативно и надежно восстанавливать зубья рабочего органа землеройных машин, многократно используя зуб до полного износа его тела. Гибко реагировать на разрушительную способность рабочего органа в зависимости от крепости горных пород, подбирая форму и геометрические параметры сменной накладки.

Изобретение поясняется следующими фигурами, где фиг. 1-1 восстановленный зуб ковша экскаватора, 2 накладка прямоугольной формы, 3 нижняя грань зуба, 4 режущая кромка, 5 изношенная режущая кромка;

фиг. 2 - восстановленный зуб ковша экскаватора со сферической накладкой 8; фиг. 3 - восстановленный зуб ковша экскаватора с копьевидной накладкой 10; фиг. 4 - восстановленный зуб ковша экскаватора с клиновидной накладкой 11;

фиг. 5 - накладка клиновидной формы 6, накладка прямоугольной формы 7, накладка сферической формы 8, накладка трапециевидной формы 9, накладка копьевидной формы 10, накладка клиновидной утолщенной формы 11;

на фиг. 6 - геометрические параметры клиновидной части восстановленного зуба, угол заострения накладки υ, задний угол θ, толщина стружки с, толщина накладки в, угол резания δ.

Осуществление способа поясняется на примере восстановления зуба широко применяемого карьерного гусеничного экскаватора. Литой зуб 1 ковша карьерного гусеничного экскаватора выполнен из стали 110Г13Л. Изношенный зуб 1 зачищают от грязи и шлака. Для грунта 4 категории по ЕКГП формируют накладку прямоугольной формы 2 из стали 110Г13Л толщиной 70 мм. Угол заострения накладки υ равен 25°, а задний угол θ равен 5°. Плоскость прилегания накладки на нижней грани зуба 3 формируют электросваркой или режущим инструментом, затем приваривают к ней накладку. Сварка осуществляется на сварочном аппарате постоянного тока ПДО - 500 электродами диаметром 5 мм. Режущая кромка 4 накладки 3 выступает за пределы режущей кромки зуба 5. При этом длина восстановленного зуба равна длине нового зуба или на 5-10% меньше ее длины. Восстановленный с помощью накладки зуб землеройной машины после отработки своего цикла может возвращаться на восстановление еще 2-3 раза при условии, что изношенный зуб имеет тело способное нести нагрузку резания горных пород и длину не менее 750 мм.

Для комплектования всего рабочего органа землеройной машины - ковша - подбирают партию изношенных зубьев одной длины, состоящую из 5, 6, 7 и т. д. штук и восстанавливают их заявленным способом.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ восстановления рабочего органа землеройных машин, включающий компенсацию изношенной режущей кромки зуба слоем металла, отличающийся тем, изношенную режущую кромку зуба дополняют предварительно сформированной в зависимости от разрабатываемой категории горных пород сменной режущей накладкой, присоединяя ее к нижней грани зуба с выступом режущей кромки накладки за пределы изношенной режущей кромки зуба, затем по мере износа накладку удаляют и заменяют новой до полного износа тела зуба.
2. Способ восстановления рабочего органа землеройных машин по п.1, отличающийся тем, что режущую накладку выполняют прямоугольной формы.
3. Способ восстановления рабочего органа землеройных машин по п.1, отличающийся тем, что режущую накладку выполняют клиновидной формы.
4. Способ восстановления рабочего органа землеройных машин по п.1, отличающийся тем, что режущую накладку выполняют сферической формы.
5. Способ восстановления рабочего органа землеройных машин по п.1, отличающийся тем, что режущую накладку выполняют трапециевидной формы.
6. Способ восстановления рабочего органа землеройных машин по п.1, отличающийся тем, что режущую накладку выполняют копьевидной формы.
7. Способ восстановления рабочего органа землеройных машин по п.1, отличающийся тем, что соединяют режущую накладку с нижней гранью зуба посредством сварки.
8. Способ восстановления рабочего органа землеройных машин по п.1, отличающийся тем, что толщина режущей накладки составляет от 50 до 100 мм.
9. Способ восстановления рабочего органа землеройных машин по п.1, отличающийся тем, что угол заострения режущей кромки восстановленного зуба υ составляет 25-35°, а задний угол θ составляет 5-7°.