ОПОРНО-ПОВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО КАРЬЕРНОГО ЭКСКАВАТОРА

Полезная модель относится к области тяжелого машиностроения, а именно к механизмам поворота карьерных экскаваторов, портальных кранов, приводов вращения мельниц, дробилок и т.п.
Известен зубчатый венец механизма поворота платформы экскаватора (а.с. СССР №1164372, E02F 9/12, Публ. 30.06.85. Бюл.24), конструкция которого включает несколько взаимозаменяемых секций, установленных на опорной базе. К верхней плоскости опорной базы приварены кронштейны, число которых соответствует количеству секций, при этом каждая секция крепится в кронштейне в двух местах. Такая конструкция позволяет заменять изношенные сегменты и всего венца без демонтажа опорно-поворотного устройства. Вместе с тем, каждая из секций в известной конструкции является цельной неразборной единицей, изготавливаемой из единой заготовки. Материал для заготовки такой секции выбирают исходя из требований к прочности и твердости зубьев венца.
Для производства секций применяют легированные стали и модельную оснастку сложной формы, а сами секции являются расходной запасной частью, подлежащей частой замене в процессе эксплуатации оборудования, стоимость всей конструкции в целом существенно увеличивается, в особенности при условии, что наибольшему износу подвержены собственно зубья секций, т.е. непосредственно рабочая часть венца.
Известен сборный зубчатый венец (Патент RU №2433322, F16H 55/16, E02F 9/12, Публ. 10.11.2011), состоящий из центра, цельного или в виде нескольких секторов, количество которых кратно двум. Каждый из секторов выполнен в виде коробчатого сварного корпуса из металлопроката и, по меньшей мере, двух упругих зубчатых кассет, каждая из которых включает упругую пластину из листа металлопроката или поковки с нарезанными зубьями и систему крепления на центре.
Конструкция предполагает наличие системы крепления упругих кассет на центре, выполненной из условия обеспечения их плотного прилегания к центру по поверхности сопряжения; венец дополнительно может содержать систему позиционирования зубчатых кассет на секторе в виде шпонок, закрепленных на контактирующей с кассетами поверхности центра и ответных пазов, выполненных на соответствующей поверхности пластины кассеты; толщина слоя металла под зубом в пластине кассеты может составлять не более 1,5 высоты зуба, что придает кассете необходимую для обеспечения качественного прилегания к контактной поверхности упругость.
Техническим результатом указывается значительное увеличение ресурса зубчатого венца и повышение его качества, что вызывает сомнения, ресурс сварной конструкция из листового проката не может быть больше литой (усталость сварного шва, его качество) при тех нагрузках, которые испытывают зубчатые венцы в приводах крупногабаритных механизмов.
В качества прототипа выбрано опорно-поворотное устройство карьерного гусеничного экскаватора ЭКГ-32Р (ООО «ИЗ-КАРТЭКС имени П.Г. Коробкова», Экскаваторы карьерные гусеничные типа ЭКГ-32Р, ЭКГ-32РХЛ, ЭКГ-35К. Руководство по эксплуатации 3547.00.00.000РЭ, 2013 г., Колпино, Санкт-Петербург), содержащее составной литой зубчатый венец.
Конструкция зубчатого венца выполнена из 2-х секторов крупногабаритных отливок, соединенных между собой высокопрочными болтами. Крепление составного зубчатого венца к нижней раме ходовой тележки осуществляется с помощью высокопрочных шпилек с гайками. После установки высокопрочных шпилек зубчатый венец приваривается к нижней раме.
Недостатком составного зубчатого венца экскаватора ЭКГ-32Р является низкая несущая способность, а также трудоемкость и продолжительность монтажных и демонтажных работ.
Еще одна проблема литого составного зубчатого венца опорно-поворотного устройства - это качество составляющих его секторов. Для изготовления сектора венца применяется отливка из хромоникелевой стали.
Важнейшим условием получения годной отливки является заполнение расплавленным сплавом всей полости литейной формы. При заливке сектора зубчатого венца в процессе заполнения формы может произойти остановка потока расплава в полости формы и отливка получится недолитой или с другими дефектами. Возможность остановки расплава в форме связана с интенсивностью охлаждения, величиной интервала кристаллизации сплава и характером его первичной кристаллизации в реальных условиях литья. Кроме этого, может произойти преждевременное затвердевание отдельных их частей с нарушением сплошности металла. Небольшие дефекты литья могут стать отправной точкой для последующего образования микротрещин или даже полного выхода из строя отливки. Наиболее опасным видом дефектов литья являются трещины. Горячие трещины возникают в результате разрушения закристаллизовавшегося скелета сплава под действием термических и усадочных напряжений, особенно при быстром твердении сплава, когда термическому сжатию металла мешает литейная форма. Холодные трещины образуются в зоне растягивающих напряжений и располагаются преимущественно в острых углах и других местах концентрации напряжений. Причиной образования холодных трещин являются остаточные напряжения, возникающие в отливке при ее охлаждении. Кроме того, на образование холодных трещин влияют и временные напряжения. Установлено, что стоимость исправления дефектов литья металлизацией составляет от 3 до 30% стоимости отливки. Стоимость восстановления изношенной детали металлизацией составляет от 17 до 70% стоимости вновь изготовленной детали.
Технической задачей полезной модели является повышение срока службы и ремонтопригодности опорно-поворотного устройства карьерного экскаватора, а именно зубчатого венца.
Задача решается выполнением опорно-поворотного устройства состоящим из подвижного несущего кольца, неподвижного опорного кольца, зафиксированного на верхнем листе нижней рамы, конических роликов, установленных между несущим и опорным кольцами на осях сепаратора и зубчатого венца в виде цилиндра на внешней стороне которого выполнены зубья, а с внутренней стороны - нижняя полка-фланец крепления к опорному кольцу. Опорное кольцо снабжено проточкой с упорным буртиком, в которой размещен зубчатый венец, выполненный цельно раскатанным из хромоникелевой стали. Зубчатый венец закреплен шкворнями и шпильками, установленными попеременно.
В качестве заготовки для зубчатого венца использована цельно раскатная заготовка из хромоникелевой стали с контролируемым химическим составом стали.
Горячая раскатка применяется для изготовления кольцевых заготовок. Сущность процесса раскатки состоит в изменении формы и уменьшении толщины стенок кольцевой заготовки за счет увеличения ее наружного и внутреннего диаметров путем деформирования между валками, с заданным профилем. Основным достоинством раскатных колец является высокое качество слитка, в котором отсутствуют пористость и усадочные раковины (открытые или закрытые полости), т.е. плотность металла готовых изделий равномерна, что значительно увеличивает срок их службы. Структура таких колец равномерная (мелкозернистая), а химический состав всего изделия равноценен. Кроме этого, раскатные кольца имеют более низкий процент неметаллических включений (как, например окисные включения, примеси фосфора и серы), по сравнению с остальными изделиями, полученными, например, способом вакуумно-дугового переплава. Еще одним преимуществом раскатных колец является идеально гладкая поверхность изделия.
Попеременное крепление шпильками и шкворнями позволяет надежно установить зубчатый венец, а именно равномерно прижать его (зубчатый венец) к опорному кольцу шпильками и зафиксировать шкворнями, проходящими сквозь неподвижное опорное кольцо, предотвращая, таким образом, угловое перемещение.
На фиг. 1 представлено опорно-поворотное устройство карьерного экскаватора общий вид;
фиг. 2 фрагмент несущего кольца с зубчатым венцом;
фиг. 3 крепление зубчатого венца шкворнем;
фиг. 4 крепление зубчатого венца шпилькой.
Опорно-поворотное устройство фиг. 1 установлено на верхнем листе нижней рамы ходовой тележки (не показана) и содержит неподвижное опорное кольцо 1, конические ролики и несущее кольцо (не показаны) и зубчатый венец 2. Зубчатый венец 2 (Фиг. 2) установлен в проточке 3 на опорном кольце 1 ограниченной буртиком 4. Зубчатый венец 2 закреплен шпильками 5 и шкворнями 6, установленными попеременно. Фиг. 3 и 4 демонстрируют крепление шкворнем 6 и шпилькой 5 в разрезе: зубчатый венец 2 фиксируется на опорном кольце 1 шпильками 5 с гайками 7. Шкворни 6 проходящие сквозь фланец зубчатого венца 2 и опорное кольцо исключают даже минимальное смещение зубчатого венца 2 вокруг центральной оси опорно-поворотного устройства. Применение такого крепления исключает приварку зубчатого венца 2 к нижней раме 8 и сокращает время на его монтаж и демонтаж.
Предлагаемая полезная позволяет повысить несущую способность опорно-поворотного устройства карьерного экскаватора в целом, уменьшить массу зубчатого венца, повысить его ремонтопригодность, увеличить жизненный цикл с 3-4 лет до 5-7 лет и сократить время монтажных работ.