ОПТИМИЗАЦИЯ ВЕСА ФУТЕРОВОЧНОГО ЭЛЕМЕНТА ДЛЯ КУЗОВА КАРЬЕРНОГО САМОСВАЛА
OPTIMIZATION OF LINING ELEMENT WEIGHT FOR QUARRY DUMP TRUCK BODY

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к футеровочному элементу для кузова карьерного самосвала, к кузову карьерного самосвала, выполненному с износостойкой футеровкой, и к способу изготовления футеровочного элемента.
ПРЕДПОСЫЛКИ
2
2
Карьерные самосвалы представляют собой грузовики-самосвалы повышенной проходимости, предназначенные для использования при высокопроизводительной добыче полезных ископаемых и проведении строительных работ в тяжелых условиях эксплуатации. Карьерные самосвалы оснащены кузовами, способными вмещать большое количество материала, например, скальной породы, дробленой руды или тому подобного. Вместимость карьерных самосвалов составляет от 40 коротких тонн (36 т) до 496 коротких тонн. Площадь днища кузова такого карьерного самосвала, как правило, составляет от 30 м до 70 м.
Перевозка указанных грузов, часто имеющих острые края и представляющих большую нагрузку, приводит к тому, что кузов карьерного самосвала испытывает сильный износ в результате ударного воздействия и истирания.
Кузов карьерного самосвала для защиты его поверхности обычно изнутри снабжен футеровкой. Хотя кузов карьерного самосвала, как правило, изготовлен из стали, футеровка часто изготовлена из другого материала. Одним обычно используемым типом футеровки является эластичная футеровка, содержащая, например, резиновый материал или полиуретан. Преимущество эластичного футеровочного материала заключается в том, что свойства материала футеровки могут быть использованы для смягчения сильного ударного воздействия загружаемого материала на кузов карьерного самосвала, когда данный материал со значительной высоты перемещают в кузов, например, из экскаватора.
Эластичный футеровочный материал эффективно поглощает энергию удара и распределяет ее по большей площади. Кроме того, снижается шум, и создаются более комфортные условия для оператора.
Футеровку для карьерных самосвалов обычно выполняют из футеровочных элементов, проходящих по поверхностям кузова карьерного самосвала с образованием футеровки. Изготовление отдельных футеровочных элементов упрощают путем ограничения размеров и массы указанного элемента. Кроме того, это облегчает техническое обслуживание кузова карьерного самосвала, поскольку отдельные поврежденные или изношенные футеровочные элементы могут быть заменены непосредственно на месте проведения работ, без необходимости удаления больших частей окружающей футеровки. Футеровочные элементы в добавление к резиновому покрытию могут содержать упрочняющую пластину, обычно изготавливаемую из стали.
В любом случае существует потребность в увеличении полезной грузоподъемности такого карьерного самосвала.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
С указанной целью предложен футеровочный элемент для износостойкой футеровки кузова карьерного самосвала, содержащий упрочняющую пластину, которая по меньшей мере частично заключена в эластичный материал, при этом упрочняющая пластина имеет монтажные отверстия, которые предназначены для монтажа футеровочного элемента на кузове карьерного самосвала и не покрыты эластичным материалом, а также один или более вырезов для уменьшения веса, которые имеют больший размер, чем монтажные отверстия и которые покрыты эластичным материалом. Кроме того, упрочняющая пластина имеет один или более загнутых краев.
Хотя монтажные отверстия не покрыты эластичным материалом, они могут быть закрыты, например, резиновыми заглушками. Учитывая, что монтажные отверстия предназначены для установки футеровочного элемента на кузове карьерного самосвала, такие отверстия будут соответствовать имеющимся на указанном кузове монтажным конструкциям, которые, например, могут иметь соответствующие отверстия или установочные болты. Таким образом, путем соответствующего расположения монтажных отверстий, пластина может быть адаптирована к конкретным монтажным конструкциям.
Следует понимать, что выражение «вырезы» не должно ограничиваться отверстиями, выполненными вырезанием, но подразумевает также отверстия, по существу выполненные любым способом, в том числе отверстия, выполненные, например, путем формования.
Выполнение вырезов в упрочняющей пластине позволяет уменьшить вес футеровочного элемента, при этом жесткость футеровочного элемента остается достаточной для сохранения его заданной формы, например плоской формы. Уменьшенный вес обеспечивает увеличенную полезную грузоподъемность карьерного самосвала. Загнутые края упрочняющей пластины будут способствовать сохранению предпочтительной формы футеровочного элемента, например плоской. Загнутые края зажимаются в эластичном материале, удерживая его на месте. Резина имеет тенденцию к усадке после процесса изготовления, что привело бы к изгибанию пластины и изменению ее формы. Более того, указанные края обеспечивают дополнительную прочность и жесткость для пластины.
Упрочняющая пластина может также иметь внешнюю рамку, проходящую вдоль периферийного края футеровочного элемента, причем вырезы расположены внутри внешней рамки. В результате обеспечена дополнительная жесткость пластины и, тем самым, футеровочного элемента, что позволяет создавать вырезы большего размера и, следовательно, дополнительно уменьшать вес футеровочного элемента. По меньшей мере некоторые монтажные отверстия могут быть расположены в этой внешней рамке упрочняющей пластины.
Внутри рамки могут быть расположены два или более вырезов. Это обеспечивает универсальность геометрии футеровочного элемента, поскольку вырезы могут быть выполнены на больших участках пластины, и в то же время по-прежнему остается возможность свободного размещения монтажных отверстий также в центральных частях пластины. Например, упрочняющая пластина может дополнительно содержать одну или более полосообразных частей, проходящих между боковыми частями упомянутой внешней рамки, для образования упомянутых двух или более вырезов, при этом по меньшей мере некоторые из монтажных отверстий могут быть расположены в полосообразных частях. Это позволяет получить жесткую пластину, которая при этом обеспечивает значительное снижение веса.
Внешний периферийный край футеровочного элемента может определять габаритную площадь упрочняющей пластины, а указанный один или более вырезов могут вместе определять общую площадь выреза, составляющую по меньшей мере 20%, предпочтительно по меньшей мере 30%, от габаритной площади упрочняющей пластины. Предпочтительно общая площадь выреза может составлять не более 60%, предпочтительно не более 40%, от габаритной площади упрочняющей пластины. Следствием данного соотношения по существу является примерно аналогичное уменьшение веса по сравнению с пластиной, не имеющей вырезанных отверстий.
Футеровочный элемент может быть выполнен плоским, что обеспечивает легкость его изготовления и монтажа.
Упрочняющая пластина может иметь один или более загнутых краев для сохранения плоской формы футеровочного элемента. Загнутые края захватываются в эластичном материале, удерживая его на месте. Резина имеет тенденцию к усадке после процесса изготовления, что привело бы к изгибанию пластины. Более того, указанные края обеспечивают дополнительную прочность и жесткость пластины. Загнутые края могут быть частично расположены на внешней периферии упрочняющей пластины. Края могут быть загнуты на 90 градусов или более. Предпочтительно края загнуты более чем на 90 градусов. Предпочтительно края загнуты менее чем на 180 градусов. Таким образом, предпочтительно края загнуты более чем на 90 градусов и менее чем на 180 градусов. В альтернативном варианте, края загнуты на 180 градусов или на 90 градусов. Преимущество краев, загнутых более чем на 90 градусов, заключается в том, что эластичный материал с меньшей вероятностью будет разрезаться краями во время загрузки карьерного самосвала. Преимущество краев, загнутых менее чем на 180 градусов, заключается в лучшем захвате эластичного материала.
По меньшей мере один из загнутых краев может быть изогнут таким образом, что примыкает к основной поверхности футеровочного элемента. По меньшей мере один из указанных загнутых краев изогнут по радиусу
Упрочняющая пластина может быть выполнена как единое целое и может быть выполнена из металла, предпочтительно из стали. Эластичный материал может содержать резину.
Футеровочный элемент может дополнительно иметь отверстия, расположенные в эластичном материале и выровненные с монтажными отверстиями упрочняющей пластины. Это обеспечивает доступ к монтажным отверстиям при установке футеровочного элемента.
Вырезы могут иметь форму прямолинейных многоугольников, например, прямоугольников, что позволяет упростить изготовление.
Упрочняющая пластина может быть полностью заключена в эластичный материал, возможно за исключением зон, расположенных вблизи монтажных отверстий упрочняющей пластины.
Кроме того, предложен кузов карьерного самосвала, имеющий внутреннюю износостойкую футеровку, образованную футеровочными элементами, описанными выше. Кузов карьерного самосвала может иметь монтажные конструкции, выровненные с монтажными отверстиями упомянутых футеровочных элементов, причем вырезы футеровочных элементов расположены в тех областях этих элементов, которые соответствуют участкам кузова карьерного самосвала, не имеющим монтажных конструкций.
Кроме того, предложен способ изготовления футеровочного элемента, включающий расположение упрочняющей пластины в форме, причем упрочняющая пластина имеет монтажные отверстия и один или более вырезов, выполненных для уменьшения веса и имеющих больший размер, чем монтажные отверстия, при этом упрочняющая пластина также имеет один или более загнутых краев; и подачу эластичного материала в указанную форму, так что упрочняющую пластину по меньшей мере частично покрывают эластичным материалом, а вырезы для уменьшения веса покрывают эластичным материалом. В способе дополнительно могут изгибать один или более краев упрочняющего элемента перед расположением упрочняющей пластины в форме, причем при подаче эластичного материала покрывают указанный один или более загнутых краев упрочняющей пластины эластичным материалом.
В способе дополнительно, в качестве опции, могут не покрывать эластичным материалом зоны, расположенные у монтажных отверстий, в других случаях упрочняющую пластину полностью покрывают эластичным материалом.
Перед расположением упрочняющей пластины в форме в способе дополнительно могут выполнять упомянутые монтажные отверстия в упрочняющей пластине, причем указанные монтажные отверстия выровнены с монтажными конструкциями кузова карьерного самосвала; в способе также могут выполнять в упрочняющей пластине, перед ее расположением в форме, упомянутые одно или более отверстий для уменьшения веса, причем указанные одно или более отверстий для уменьшения веса располагают в тех областях упрочняющей пластины, которые соответствуют участкам кузова карьерного самосвала, не имеющим монтажных конструкций.
И наконец, в способе могут монтировать футеровочный элемент на кузове карьерного самосвала.
И в довершение предложен футеровочный элемент для износостойкой футеровки кузова карьерного самосвала, содержащий упрочняющую пластину, которая по меньшей мере частично заключена в эластичный материал.
Упрочняющая пластина может иметь монтажные отверстия, предназначенные для монтажа футеровочного элемента на кузове карьерного самосвала. Хотя монтажные отверстия могут быть не покрыты эластичным материалом, указанные отверстия могут быть закрыты, например, резиновыми заглушками.
Упрочняющая пластина может иметь один или более загнутых краев, обеспечивающих сохранение плоской формы футеровочного элемента. Предпочтительно края загнуты менее чем на 180 градусов. В альтернативном варианте края загнуты на 180 градусов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Указанные выше, а также дополнительные цели, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более понятыми из приведенного ниже иллюстративного и не ограничивающего подробного описания вариантов выполнения настоящего изобретения, представленного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые номера позиции используются для обозначения подобных элементов. На чертежах:
Фиг.1 изображает вид в аксонометрии футеровочного элемента для карьерного самосвала, который содержит резиновое покрытие и упрочняющую пластину, согласно первому варианту выполнения,
Фиг.2 изображает вид в аксонометрии упрочняющей пластины футеровочного элемента для карьерного самосвала, согласно второму варианту выполнения,
Фиг.2А изображает упрочняющую пластину, изображенную на фиг.2, и резиновое покрытие, образующие футеровочный элемент для карьерного самосвала, в разрезе,
Фи.2В изображает вид в разрезе упрочняющей пластины и резинового покрытия согласно альтернативному варианту выполнения,
Фиг.3 изображает вид в аксонометрии упрочняющей пластины футеровочного элемента для карьерного самосвала, согласно третьему варианту выполнения,
Фиг.4 изображает вид в аксонометрии упрочняющей пластины футеровочного элемента для карьерного самосвала, согласно четвертому варианту выполнения,
Фиг.5а, 5b, 5с и 5d изображают загнутые края упрочняющих пластин согласно разным вариантам выполнения, в разрезе, и
Фиг.6 изображает вид в аксонометрии карьерного самосвала, в котором зона загрузки покрыта футеровочными элементами.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг.1, 2/2А, 3 и 4 изображены футеровочные элементы 2 для износостойкой футеровки кузова карьерного самосвала, выполненные в соответствии с первым, вторым, третьим и четвертым вариантами выполнения соответственно. На фиг.2В показан альтернативный вариант второго варианта выполнения, изображенного на фиг.2 и 2А. Футеровочные элементы 2 предназначены для установки на кузове 100 карьерного самосвала (см. фиг.6). Футеровочные элементы 2 выполнены по существу плоскими, и каждый из них содержит по существу плоскую упрочняющую пластину 4 и резиновое покрытие 20, представляющее собой эластичный материал 20, покрывающий указанную пластину. На фиг.1, исключительно для наглядности, часть эластичного материала 20 показана вырезанной.
Упрочняющие пластины 4 обеспечивают жесткость и прочность футеровочных элементов 2 и помогают удерживать эластичный материал 20 на месте. В данных вариантах выполнения эластичный материал 20 полностью покрывает упрочняющую пластину 4. В других вариантах выполнения эластичный материал 20 может лишь частично покрывать пластину 4. Таким образом, пластина 4 по меньшей мере частично заключена в эластичный материал 20. Упрочняющие пластины 4 являются по существу плоскими и имеют прямоугольный контур 14. Указанные пластины предпочтительно выполнены в виде единой детали, как изображено на чертежах, и изготовлены предпочтительно из металла, например, из стали.
Упрочняющие пластины 4 имеют монтажные отверстия 6 для установки футеровочного элемента 2, частью которого является указанная пластина, на кузове 100 карьерного самосвала (см. фиг.6). Монтажные отверстия 6 соответствуют монтажным конструкциям (не показаны), расположенным на кузове 100 карьерного самосвала, и выполнены с возможностью совмещения с указанными конструкциями. Таким образом, футеровочный элемент 2, частью которого является пластина 4, будет выполнен с возможностью установки в определенном местоположении (не показано) на кузове 100 (см. фиг.6). Монтажные конструкции на кузове 100 могут содержать, например, приварные болты, предназначенные для установки в монтажные отверстия 6 пластины 4, или дополнительные отверстия, каждое из которых соответствует монтажным отверстиям 6.
В эластичном материале 20 выполнены отверстия 7, так что указанный материал не покрывает монтажные отверстия 6 пластины 4. В качестве опции, после установки или в ходе установки монтажные отверстия 6 могут быть закрыты резиновыми заглушками 22 (показаны на фиг.1, но применимы для всех вариантов выполнения) для защиты.
Упрочняющие пластины также имеют вырезы 8. Вырезы 8 имеют больший размер, чем монтажные отверстия 6, и расположены в тех местах, где не требуются монтажные отверстия 6 для сопряжения с монтажными конструкциями кузова 100 карьерного самосвала. Вырезы 8 могут быть выполнены, например, путем резания или механической обработки, но также могут быть выполнены вместе с пластиной 4, например, путем формования.
Вместе с вырезами 8, каждая упрочняющая пластина 4 имеет форму внешней рамки 18, проходящей вдоль и вблизи наружного периферического края 14 указанной пластины, обеспечивая ее жесткость, и возможно полосообразных частей 24, проходящих между сторонами рамки 18. По меньшей мере некоторые из монтажных отверстий 6 расположены во внешней рамке 18. Таким образом, рамка 18 и полосообразные части 24, если они присутствуют, могут рассматриваться как элементы, ограничивающие вырезы 8. Размер вырезов 8 может быть выбран в соответствии с необходимостью.
Наружные края 12 пластин 4, образующие контурный/периферийный край 14, загнуты, способствуя обеспечению жесткости пластин 4.
Для подъема пластины во время изготовления, сборки и/или установки предусмотрены подъемные конструкции 16, имеющие форму цилиндра и проходящие от верхних поверхностей пластин. Расстояние, на которое подъемные конструкции 16 отходят от пластин, меньше толщины резины. Подобно монтажным отверстиям 6, отверстия 26, выполненные в эластичном материале, обеспечивают доступ к подъемным конструкциям. И в этом случае отверстия 26 могут быть закрыты резиновыми заглушками 28.
Далее описаны общие признаки для всех описанных выше вариантов выполнения и особенности каждого из вариантов выполнения.
В первом варианте выполнения, который изображен на фиг.1, полосообразная часть 24 состоит из трех ортогональных линейных полосообразных сегментов. На полосообразной части 24 расположены две подъемные конструкции 16. Таким образом, данное устройство предусматривает сравнительно центральное местоположение подъемных конструкций 16 и/или монтажных отверстий 6.
На фиг.2 показана упрочняющая пластина 4, являющаяся частью футеровочного элемента 2. В данном случае линейная полосообразная секция 24 проходит между двумя короткими сторонами рамы 18, тем самым образуя два удлиненных прямоугольных выреза 8.
На фиг.2А та же упрочняющая пластина 4, которая показана на фиг.2, изображена в разрезе вдоль поперечного сечения А-А, которое показано на фиг.2, а также изображено резиновое покрытие 20. Загнутый край 12 упрочняющей пластины 4 захватывает резину, удерживая ее на месте.
На фиг.2В в разрезе показан вариант выполнения, альтернативный второму варианту выполнения, изображенному на фиг.2 и 2А. Данный вариант выполнения идентичен второму варианту выполнения, за исключением того, что края 12 пластины 4 загнуты на 90 градусов (см. также фиг.5D).
На фиг.3 показан футеровочный элемент 2 с упрочняющей пластиной 4 согласно третьему варианту выполнения. Монтажные отверстия 6 и загнутые наружные края 12 выполнены так же, как и во втором варианте выполнения, представленном на фиг.2. В отличие от второго варианта выполнения, пластина имеет только один вырез 8, который имеет форму прямоугольного шестиугольника, что обеспечивает относительно центральное расположение подъемной конструкции 16.
На фиг.4 представлена упрочняющая пластина 4 согласно четвертому варианту выполнения. Монтажные отверстия 6 и загнутый наружный край 12 в данном случае так же имеются, как и в описанных ранее вариантах выполнения. При этом единственный вырез 8 имеет форму прямоугольного восьмиугольника, обеспечивая относительно центральное расположение двух подъемных элементов 16.
На фиг.5а и 5b в разрезе детально показаны варианты выполнения загнутого края 12 упрочняющей пластины 4. Изгиб предпочтительно составляет более 90 градусов и менее 180 градусов и, таким образом, имеет V-образную форму, как на фиг.5b, или почти U-образную форму, как на фиг.5а, чтобы надлежащим образом захватывать резиновое покрытие. Данный загиб вовнутрь предотвращает срезание резины по кромке при ударном воздействии.
Изгиб также может составлять 180 градусов, как показано на фиг.5с. В таком случае может быть образован участок 30, перекрывающийся с неизогнутой частью упрочняющей пластины.
В альтернативном варианте край может быть загнут на 90 градусов, как изображено на фиг.5d.
Любая из конфигураций края, представленных на фиг.5а - 5d, может использоваться в первом, втором, третьем или четвертом вариантах выполнения, подробно описанных выше.
На фиг.6 показан кузов 100 карьерного самосвала, на котором установлены футеровочные элементы 2, образующие износостойкую футеровку 102.
Как правило, футеровочный элемент 2 имеет длину от 300 мм до 2000 мм и ширину от 200 мм до 1500 мм. Общая толщина эластичного материала 20, например, резины, обычно составляет от 30 мм до 150 мм.
В качестве альтернативы, упрочняющую пластину 4, содержащуюся в футеровочном элементе 2, можно рассматривать как состоящую из упрочняющих полос, причем каждая из данных полос соединена по меньшей мере с одной другой упрочняющей полосой с образованием пластины 4. Упрочняющие полосы могут иметь монтажные отверстия 6, обеспечивающие монтаж на кузове 100 карьерного самосвала, и могут быть выполнены в виде правильных многоугольников. Упрочняющая пластина 4 может быть выполнена как одно целое с вырезами 8. Упрочняющие полосы могут образовывать внешнюю рамку 18 пластины 4. Внешняя рамка 18 может состоять из ортогональных сегментов. Наружный край 12 внешней рамки 18 может быть выполнен прямоугольным. Наружный край 12 внешней рамки 18 может быть загнут.
Концепция изобретения описана выше, главным образом, со ссылкой на некоторые из вариантов выполнения. Тем не менее, специалист в данной области техники легко поймет, что в равной степени возможны и другие варианты выполнения, отличные от описанных выше и не выходящие за рамки объема концепции изобретения, определенной в прилагаемой формуле изобретения.