ЗУБЧАТЫЙ ВЕНЕЦ С УПРУГИМИ КАССЕТАМИ
TOOTHED RIM WITH ELASTIC CASSETTES

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах крупногабаритных механизмов, таких как приводы поворота экскаваторов, портальных кранов, приводы вращения мельниц, дробилок, вращающихся печей и т.п.
Известен зубчатый венец механизма поворота платформы экскаватора по а.с. СССР №1164372, конструкции которого с целью снижения трудоемкости замены 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. Известная конструкция обеспечивает посегментную взаимозаменяемость и позволяет производить замену всего венца или дефектного сегмента без демонтажа базы из-под экскаватора. 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. С учетом того что 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.
Задача, решаемая при создании предлагаемой конструкции, состоит в дальнейшем совершенствовании существующих конструкций зубчатых венцов, позволяющем повысить эффективность использования материалов, снизить стоимость ремонтных работ венцов, а также требования к общей компоновке конструкции. При этом технический результат, который может быть получен при реализации задачи, заключается в значительном увеличении ресурса изделия, снижении общего веса конструкции, повышении качества готовой продукции, появлении возможности изготовления зубчатых венцов диаметром свыше 2000 мм без применения литых заготовок, а также исключения необходимости замены крупногабаритных деталей при проведении ремонтных работ.
Для достижения поставленного результата предлагается сборный зубчатый венец, состоящий из центра, цельного или в виде нескольких секторов количество которых кратно двум, каждый из которых 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.
Предпочтительные, но не обязательные варианты исполнения заявленной конструкции предполагают наличие системы крепления упругих кассет на центре, выполненной из условия обеспечения плотного прилегание упругих кассет 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.
Изобретение иллюстрируется общим видом части конструкции (фиг.1), а также изображением венца в разрезе (фиг.2).
В общем виде заявленный венец включает центр 1, на каждом из секторов которого механическим способом закреплено несколько упругих кассет зубьев 2. Центр является основным силовым элементом заявленной конструкции и обеспечивает геометрические параметры венца во время работы. Материалом сектора является листовой прокат, листы которого посредством, например, электродуговой сварки, объединены в коробчатый корпус 3. Преимуществом подобной конструкции центра является снижение ее веса и материалоемкости, при общем сохранении эксплуатационных свойств, присущих венцам традиционных конструкций, детали которых, выполненные из литья, не могут иметь замкнутого контура и вследствие чего имеют значительно больший вес. В центре выполнены отверстия 4 и 5, служащие, соответственно, для крепления венца к механизму и крепления на центре упругих кассет зубьев. Последние состоят из упругих пластин 6 с нарезанными прямыми или наклонными зубьями на одной стороне и несколькими пазами прямоугольного сечения на противоположной зубьям стороне упругой пластины, поверхности которых сопрягаются с установленными на поверхности центра шпонками. Упругие пластины зубчатых кассет изготовлены из металлопроката или поковки легированных сталей прямоугольного сечения. Использование металлопроката или поковки позволяет снизить толщину слоя металла под зубом до величин, не превышающих 1,5 высоты зуба, что также позволяет существенно снизить общий вес и затраты на изготовление изделия, придав одновременно кассете упругость, необходимую для обеспечения ее прилегания к центру. Применение для изготовления кассет заготовок прямоугольного сечения, позволяет обеспечить также полный контроль изделия на наличие скрытых дефектов методами неразрушающего контроля, что невозможно при применении в качестве заготовки отливок сложной геометрической формы, способствуя существенному повышению качества как собственно кассет, так и всего изделия в целом.
Сборку венца осуществляют путем первоначального размещения упругих кассет на соответствующих местах установки на центре. Гайки 7 системы крепления, установленные на резьбовые части болтов крепления упругих кассет сообщают кассетам необходимое для полного прилегания к сектору усилие натяга. Для позиционирования и обеспечения точности взаимного расположения кассет относительно друг друга в пределах допуска на постоянство шага зуба конструкция венца дополнительно содержит шпонки 8, закрепленные на контактирующей с кассетами поверхности центра, вставляемые в соответствующие ответные пазы в кассетах.
Подытоживая, в числе преимуществ от использования для изготовления компонентов заявленной конструкции металлопроката следует упомянуть возможность проведения объемной термообработки пластин кассеты до максимального значения твердости, что существенно повышает качество готового изделия и значительно увеличивает его ресурс, а также позволяет снизить вес изделия. Экономические преимущества заявленной конструкции также очевидны, поскольку позволяют снизить стоимость изделия, за счет значительно меньшей массы деталей из высоколегированных сталей, а также стоимость ремонтных работ за счет замены только кассет, имеющих значительно меньшую, чем весь венец массу и стоимость.