ТРАК ГУСЕНИЧНОЙ ЦЕПИ КАРЬЕРНОГО ЭКСКАВАТОРА
TRACK OF THE TRACK TYPE CHAIN OF THE MINE EXCAVATOR

Изобретение относится к конструкции ходовой части горных машин, а именно гусеничной цепи карьерного экскаватора.
К подвижным элементам ходовой части горных машин относятся ведущие колеса (звездочки), гусеничные цепи, состоящие из шарнирно сочлененных звеньев - траков, опорные и поддерживающие гусеницу катки, направляющие (натяжные) колеса.
Гусеничная цепь служит для преобразования вращательного движения ведущей звездочки в поступательное движение, сцепления с грунтом и образования бесконечной беговой дорожки, по которой ходовая тележка катится на опорных катках. В процессе эксплуатации карьерного экскаватора траки постоянно подвергаются воздействию переменных нагрузок, когда ими вызванные напряжения превышают предел механической прочности металла, в нем возникают трещины и разломы и, как следствие, деформация беговых дорожек и поломки проушин для пальцев. Факторы, ускоряющие износ, - скорость, масса и мощность машины, ударные нагрузки, абразивное воздействие, ширина башмаков, натяжение гусеничной цепи.
Известны звенья (траки) гусеничной цепи (Патент US №6929335 В2, B62D 55/20, публ. 16.08.2005 г.), каждое звено которой состоит из основного корпуса, имеющего верхнюю поверхность, нижнюю поверхность, противоположные боковые стороны и противоположные переднюю и заднюю стороны; включает проушины на основном корпусе для шарнирного разъемного соединения траков гусеничной машины. На верхней поверхности трака расположена дорожка качения и ведущие зубья (гребни), прикрепленные к ней на противоположных сторонах дорожки качения.
На дорожке качения расположен направленный вверх расширяющийся нагартованный участок, под воздействием направленной вниз силы тяжести на котором имеет место неограниченная растекаемость металла, сначала в первом горизонтальном, а затем во втором горизонтальном направлении, более чем на 45 градусов от первого горизонтального направления, осуществляется деформационное упрочнение дорожки качения. В траках используют марганцовистую сталь, которая в исходном состоянии после закалки имеет аустенитную структуру с твердостью около 200НВ (твердость) и высокой ударной вязкостью. Под воздействием динамических нагрузок, трения, скольжения, под влиянием холодной деформации происходит самоупрочнение стали до 500НВ.
Для обретения требуемых механических свойств траку необходимо отработать в условиях эксплуатации и получить упрочнение (наклеп/накатку) на беговой дорожке.
Известны звенья гусеничной ленты (Патент СА 2852219, МПК B62D 55/20, B62D 55/26, публ. 2014.11.24), содержащие первый и второй концы (основание трака), продольную ось, расположенную между первым и вторым концами, а также ось траектории катка, расположенную перпендикулярно продольной. Между первым и вторым концами гусеничного звена расположен промежуточный участок, который содержит зацепляющую каток часть, расположенную вдоль оси траектории катка, при этом промежуточный участок содержит четыре последовательные поверхности, образующие параллелограмм. Зацепляющая каток часть промежуточного участка расположена вдоль оси траектории катка, причем промежуточный участок также содержит наклонную поверхность, расположенную под острым углом относительно продольной оси. Наклонная поверхность каждого трака, по меньшей мере, частично перекрывает наклонную поверхность следующего трака вдоль оси, продолжающейся по существу параллельно продольной оси первого и второго траков, таким образом, формируя непрерывную беговую дорожку.
Предложены и другие варианты выполнения траков, позволяющие получить гусеничную цепь с беговой дорожкой высокой прочности за счет ее геометрии и структуры, но при этом гребни трака сложной формы в соединении с основанием трака образуют точки перегиба, на которых возникают концентрации напряжений, что приводит к поломкам. Кроме того, сложная конструкция беговой дорожки и гребней делают сложным восстановление траков, притом что траки карьерных экскаваторов раскатываются и каждые 1-1,5 года требуется замена гусеничной ленты по износу.
В качестве прототипа выбраны траки гусеничной цепи карьерного экскаватора (Патент RU №2574486, МПК B62D 55/26, публ. 10.02.2016), выполненные в виде литой опорной плиты с нижним и верхним основаниями, торцевыми и боковыми сторонами в которой выполнены внутренние полости. На верхнем основании траков расположена беговая дорожка, ограниченная гребнями, а на нижнем грунтозацепы, боковые стороны снабжены проушинами с возможностью последовательного сопряжения траков в цепь втулками с образованием шарнирного соединения. Опорная плита выполнена из хромоникелевой стали, легированной ванадием, и снабжена ребрами жесткости, расположенными в ее полости под беговой дорожкой и основаниями гребней на оси симметрии. Гребни выполнены дугообразными, их высота равна 3÷4 высоты верхнего основания опорной плиты. Грунтозацепы размещены на нижнем основании опорной плиты попарно симметрично относительно центральной оси под углом ≤5 ≥15 друг к другу. Втулки выполнены термоупрочненными и зафиксированы стопорами в проушинах. Беговая дорожка на верхнем основании траков выполнена с возможностью восстановления наплавкой до 10-15 мм.
Изготовление такого трака - технологически сложный процесс из-за большого количества закрытых полостей внутри опорной плиты, что влечет за собой дополнительные требования к модели для отливки трака к самому процессу отливки. Кроме того технология восстановления беговой дорожки наплавкой для последующей эксплуатации не позволяет получить равномерную качественную наплавку указанной толщины.
Технической задачей изобретения является технологичность изготовления, увеличение срока службы и повышение ремонтопригодности звеньев гусеничной цепи карьерного экскаватора за счет изменения геометрии опорной пластины и формирования беговой дорожки.
Техническая задача решается выполнением траков гусеничной цепи карьерного экскаватора в виде литой опорной плиты с торцевыми и боковыми сторонами, в центре которой размещена беговая дорожка, ограниченная дугообразными гребнями, боковые стороны снабжены проушинами для последовательного сопряжения траков в цепь втулками с образованием шарнирного соединения. Под беговой дорожкой выполнено ребро жесткости. Центральные проушины выполнены в виде единой отливки с беговой дорожкой. Беговая дорожка снабжена накладкой в виде параллелепипеда с шириной основания, равной ширине беговой дорожки, длиной, равной сумме ширины опорной плиты и длины проушин, и высотой, составляющей 25-30% высоты беговой дорожки. В верхней части концов опорной плиты выполнены открытые полости.
Выполнение центральных проушин в виде единой отливки с беговой дорожкой придает конструкции дополнительную жесткость и предохраняет проушины от вытягивания.
Накладка из высоклегированной стали с твердостью поверхностного слоя 50-65 HRC, приваренная в зоне беговой дорожки, предохраняет ее от раскатывания, т.к. сталь накладки не требует предварительной эксплуатации (накатки) для приобретения необходимой прочности. Площадь накладки определяется условием непрерывности беговой дорожки, а высота, равная 25-30% высоты беговой дорожки, - расчетами и экспериментом.
Открытые полости, выполненные в верхней части концов опорной плиты, упрощают литье трака и экономят металл.
На фигурах изображены:
- фиг. 1 - общий вид трака (вид сверху);
- фиг. 2 - опорная пластина с накладкой;
- фиг. 3 - трак в разрезе;
- фиг. 4 - общий вид фрагмента гусеничной цепи;
- фиг. 5 - фрагмент гусеничной цепи - вид снизу.
Трак гусеничной цепи карьерного экскаватора (фиг. 1) состоит из опорной плиты 1, в центре которой расположена беговая дорожка 2, ограниченная дугообразными гребнями 3, на боковых сторонах опорной плиты для последовательного соединения траков в гусеничную цепь расположены боковые проушины 4 симметрично беговой дорожке 2. Центральные проушины 5 выполнены в виде единой отливки с беговой дорожкой 2. Беговая дорожка 2 снабжена накладкой 6 из высокопрочной стали (фиг. 2), длина которой равна ширине опорной плиты 1 и длине проушин 5. Под беговой дорожкой размещено ребро жесткости 7 (фиг 3). В верхней части концов опорной плиты 1 выполнены открытые полости 8. Траки сопряжены в гусеничную цепь осями 9 с образованием шарнирного соединения (фиг. 4).
На экскаваторе установлены две гусеничные цепи, каждая из которых состоит из траков в виде опорной плиты 1 с проушинами 4 и 5, сочлененных в гусеничную цепь осями 9, и приводится в движение ведущим колесом (не показано). При передвижении нижнее основание трака 1 прижимается к подошве забоя. Нагрузки на траки 1 гусениц распределяются следующим образом: максимальные напряжения возникают на участках беговой дорожки 2 и в точках перегиба, а именно соединения гребней 3 с верхним основанием трака 1, вследствие чего происходит износ беговой дорожки 2. Наличие накладки из высокопрочной стали 6, которая покрывает не только опорную плиту трака 1, но и центральные проушины 5, увеличивает срок службы трака и повышает его ремонтопригодность. Изношенную накладку 6 удаляют газопламенной резкой и наваривают новую.
Применение изобретения позволяет увеличить прочность конструкции траков, упростить технологию литья, повысить ремонтопригодность, продлить срок службы гусеничной цепи и экономить металл.