ШНЕКОВЫЙ РАБОЧИЙ ОРГАН ГРУНТОЗАБОРНОГО УСТРОЙСТВА ЗЕМЛЕСОСНОГО СНАРЯДА

Устройство предназначено для оснащения землесосного снаряда для подводной разработки морских грунтов гранулометрического класса IV-VI с категорией грунта 3 по трудности разработки по классификации грунтов по трудности разработки, принятой для морского дноуглубления (морских и речных грунтов).
Из существующего уровня техники известен шнековый рабочий орган грунтозаборого устройства землесосного снаряда (по патенту RU 2176009, опубл. 20.11.2001), включающий вал с двумя сплошными винтовыми шнеками, направленными встречно от периферии к его центру и оснащенными по их наружному диаметру режущими элементами. Данное техническое решение является наиболее близким аналогом заявленного технического решения. Недостатком указанного устройства является недостаточная прочность рабочего органа.
Задачей, на решение которой направлено настоящее техническое решение, является повышение износостойкости и прочности шнекового рабочего органа грунтозаборного устройства землесосного снаряда.
Указанная задача решается в заявляемом устройстве за счет того, что в шнековом рабочем органе грунтозаборного устройства землесосного снаряда, включающем вал с двумя сплошными винтовыми шнеками, направленными встречно от периферии к его центру с установленными на их кромках режущими элементами, согласно полезной модели, режущие элементы выполнены в виде клыков, каждый из которых изготовлен из высокопрочной стали и подвергнут аустемперингу, установлен в подпятнике узла его крепления посредством полимерной подкладки из износостойкого материала с низким коэффициентом трения, при этом вал выполнен цельным литым, а шнеки изготовлены методом отливки из сплава с основными легирующими элементами Титаном и Ванадием.
Каждый клык может быть установлен в подпятнике узла его крепления съемно с помощью стопорных пальцев и стопорных замков быстроразъемной конструкции.
Клыки могут быть установлены на кромках шнеков уступами.
Шнековый рабочий орган может быть дополнительно снабжен защитным кожухом, оборудованным грунтоподборщиком.
Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, заключается в повышении износостойкости и прочности шнекового рабочего органа за счет выполнения режущих элементов в виде клыков, каждый из которых изготовлен из высокопрочной стали и подвергнут аустемперингу, установлен в подпятнике узла его крепления посредством полимерной подкладки из износостойкого материала с низким коэффициентом трения, при этом вал выполнен цельным литым, а шнеки изготовлены методом отливки из сплава с основными легирующими элементами Титаном и Ванадием.
Сущность заявленного устройства поясняется чертежами, не охватывающими и, тем более, не ограничивающими объем притязаний по данному решению, а лишь являющимися иллюстрирующими материалами частных случаев выполнения устройства. На чертежах изображено:
на фиг.1 - Шнековый рабочий орган;
на фиг.2 - Шнековый рабочий орган, разрез А-А на фиг.1.
Шнековый рабочий орган грунтозаборного устройства землесосного снаряда включает вал 1 с двумя сплошными винтовыми шнеками - шнеком 2 левого вращения и шнеком 3 правого вращения. Винтовые шнеки 2, 3 направлены встречно от периферии к его центру. На их кромках установлены режущие элементы в виде клыков 4.
Вал 1 выполнен цельным литым, цельнометаллическим. Вал 1 и винтовые шнеки 2, 3 изготовлены из отдельных элементов методом отливки из высокопрочного материала с повышенной абразивной износостойкостью и прочностью. Основными легирующими элементами данного сплава являются Титан и Ванадий. Данные металлы образуют в стали фазы внедрения (карбиды) VC, TiC, которые имеют простую кристаллическую решетку и ограниченную растворимость в твердом растворе на базе железа. Титан и Ванадий быстрее, чем другие элементы, взаимодействует с растворенным углеродом, образуя твердые и жаростойкие карбиды, которые, равномерно распределяясь в железе, способствуют образованию мелкокристаллической структуры. В результате данный комплекс делает сталь мелкозернистой, придает ей большую упругость, большую прочность. Такая сталь легче переносит удар и изгиб, упорнее сопротивляется истиранию, лучше противостоит разрыву, обладает большей усталостной прочностью:
Предел текучести бт, МПа
325…385
Предел прочности бв, МПа
590…640
3
3
Каждый клык 4 установлен в подпятнике узла его крепления 5 посредством полимерной подкладки из износостойкого материала с низким коэффициентом трения для снижения износа крепежной коронки клыка в целом. Клыки 4 изготовлены из высокопрочной стали и подвергнуты аустемперингу. Аустемперинг, то есть изотермическая закалка с выдержкой в бейнитовой области - это тепловая обработка, применяемая к железным сплавам, для повышения их вязкости и прочности. Материал нагревают до аустенизирующей температуры и закаляют до температуры М с такой скоростью, что не формируются ни феррит, ни перлит. Затем выдерживают при температуре М, пока не закончится превращение его в бейнит.
В предпочтительном варианте выполнения каждый клык 4 установлен в подпятнике 5 узла его крепления съемно с помощью стопорных пальцев и стопорных замков быстроразъемной конструкции для обеспечения возможности быстрой замены вышедших из строя клыков 4.
Для уменьшения просора клыки 4 установлены на кромках шнеков 2, 3 уступами или “ступенькой”. Расположение клыков точечное с расчетным шагом. Шаг (λ) ее режущих элементов по окружности выбирают меньше дуги контакта клыка с грунтом, т.е.:
,
фр
где D - диаметр по вершинам ротационных режущих клыков, м;
0
φ - угол контакта режущего клыка с грунтом, град;
λ - шаг установки клыков.
Кроме того, шнековый рабочий орган дополнительно снабжен защитным кожухом 6. Он предназначен для направленного формирования потока водно-грунтовой смеси и конструктивно обеспечивает минимальный просор разрабатываемого грунта и способствует максимальному насыщению пульпы, разрабатываемым грунтом. Для уменьшения просора грунта защитный кожух 6 оснащен грунтоподборщиком 7. Угол заострения режущего профиля клыков 35÷45°. Угол резания грунта 40÷45°. Угол наклона ножей не менее 45° (по отношению к оси вращения устройства).
Работает устройство следующим образом. На вал 1 передается крутящий момент и вал начинает вращаться. Клыки 4 откалывают породу, которая, перемешиваясь с водой, превращается в пульпу и направляется посредством вращающихся винтовых шнеков 2, 3 левого и правого вращения к в центральную часть устройства, откуда попадает в грунтозаборное устройство.
Предлагаемое устройство прошло испытания и хорошо себя зарекомендовало при подводной разработке морских грунтов, состоящих из ракушняка, песчаника с битой ракушей, ожелезненного алевролита, алевролита с ракушей, прослоек супесей и слабоприлипаемых глин, ракушечно-илистых, песков средних и плотных, песчаника и известняка нарушенного и ненарушенного, а также морских грунтов, не требующих дробления - твердых полускальных и выветренных с пределом прочности на сжатие 0.1÷0.55 МПа, ρ=2.31÷2.50.