Сталь для зубьев экскаватора

Обновлено: 19.05.2024

Режущие элементы ковша экскаватора – важные расходные элементы. От их качества зависит производительность многотонного копателя. Например, коронки. Они выполняют сразу две задачи – режут грунт и защищают ковш от быстрых деформаций.

Как подобрать режущие элементы ковша экскаватора, какого типа и производителя? Сделать выбор и сберечь гусеничный экскаватор помогут специалисты «Гефеста». Подробнее о видах и назначении коронок, адаптеров, «пяток» и «ножей» – читайте ЗДЕСЬ.

ВИДЫ КОРОНОК

1.Стандартные
Устанавливаются на навесное оборудование новой спецтехники. Назначение – общеземляные работы на легких породах. Стоимость их небольшая, но и качество вызывает вопросы. Быстрее стираются.
2.Усиленные
Их масса больше стандартных, да и служат они дольше. Используются также на легких породах, но с большей абразивностью.
3.Скальные
Самые популярные. Они применяются на промерзлых и скальных грунтах. Этот вид коронок заострен к носу, а потому они всегда остаются острыми, даже когда затупляются. Плюс этих коронок в хорошем сроке службы и легком проникновении в грунт.

Выбирать коронки на ковш экскаватора нужно в зависимости от типа пород и выполняемых вами работ. Это спасет вас от длительных простоев на ремонте.

Коронки ковша различают также по моделям. Каждая из них имеет свою специфику (тип фиксации, конструкцию фиксатора) и включает в себя целую линиейку коронок для ковшей разного размера.
Если вид коронок вопросов не вызвал, то впереди решающий шаг – выбрать производителя. На российском рынке представлены разные компании: европейские, американские, но большая часть предлагаемых режущих элементов ковша экскаватора идет от китайских производителей. И это вовсе не значит, что они низкого качества. Напротив, много достойных.

Добавим, в настоящее время в России существуют перебои с доставкой оригинальных комплектующих этих фирм. В связи с этим появляются подделки. При совершении сделки изучите все документы и не переводите деньги непроверенным и сомнительным продавцам.

Несколько сотен производителей на нашем рынке – это друзья с Дальнего Востока. При выборе комплектующих мы встречаем как «Китай», так и «Noname».
Первые – это популярные фирмы: Aili, Anhui, TURBO, HPAD, YCT, NBLF и другие. Они отличаются стоимостью и качеством. Aili, Anhui – эконом-класса. Предусмотрены для работы лишь в теплое время суток.
TURBO, HPAD, YCT, NBLF – уже премиум-класс. В состав металла коронок добавляют молибден. Он повышает прочность. Работать с такими коронками можно уже в любую погоду и на разных почвах. Производитель NBLF предусматривает и дополнительную закалку.
Вторые («Noname») – это детали без наименования. Проследить состав, процесс изготовления здесь в разы труднее. Исследованиями доказано, что такие «чистые» без имен детали в разы ниже по качеству, а потому сколько дней или часов они прослужат – остается загадкой.

НОЖ КОВША ЭКСКАВАТОРА
Еще один «защитник» ковша многотонного копателя. Нож – сменный элемент рабочего оборудования, который подвергается абразивным и ударным нагрузкам. И, как правило, регулярно требует замены.

Чтобы в процессе эксплуатации защитить ковш и не допустить его поломки – обращаем внимание на качество расходных материалов. Специалисты «Гефеста» отмечают:

«В зависимости от типа ковша экскаватора ножи изготавливают из обычной стали (например, 09Г2С), либо из износостойких. К ним относятся, например, Hardox HB400 и выше».

Сталь Hardox – хвалят механики. Она плотная и хорошо сваривается. Производится же на заводах в Швеции и при прокате закаливается до значительно высокой твердости. В ней нет и примесей.
Сталь Hardox позволяет повысить срок службы ножей в несколько раз. Они отлично служат и в суровых условиях эксплуатации.

Главный рабочий инструмент экскаватора. Обзор

Непосредственным рабочим органом землеройной машины цикличного действия является ковш. Разнообразие условий применения данного типа машин приводит и к разнообразию конструкций навесок. И если для мощных карьерных экскаваторов и погрузчиков производятся два, максимум три типа исполнительных органов, то для строительной техники предлагается широчайший ряд.

Строительный экскаватор, оснащенный гидравлическим рабочим оборудованием, способен производить сложные выемочные работы, для достижения максимальной эффективности которых требуется применять не только стандартное оборудование, но и другие типы.

Разработкой новых типов различных форм, размеров и адаптированных к установке на машины конкретных машиностроительных брендов занимаются специализированные инжиниринговые компании.

Как уже отмечалось, ковши различаются формой, размером, набором инструмента и дополнительного оборудования, материалом. Навески крепятся к рукояти с помощью многозвенных рычажных механизмов, обеспечивающих им необходимую подвижность. Обычно рабочее оборудование строительных экскаваторов компонуется по схеме "обратная лопата", так как в сочетании с гидроприводом она обеспечивает наибольшую универсальность машины. Широко используется быстродействующий захват, устанавливаемый между рукоятью и рабочим органом, он приводится в действие либо гидроприводом, управляемым из кабины, либо вручную.

Наиболее распространенными является стандартное оборудование для выемочных работ. Цельносварные, они изготавливаются из износостойких стальных сплавов. Сегодня особенно популярна сталь HARDOX, и существуют изделия, целиком выполненные из этого материала. Производятся ковши с корпусами, где передняя стенка с режущей кромкой изготовлены из износостойкой стали типа 110Г13, а боковые стенки и элементы крепления - из конструкционных сталей, лучше поддающихся обработке. Передняя режущая кромка часто дополнительно покрывается износостойкой наплавкой.

Компания ООО "Профессионал" стала единственной на территории России, которая имеет право применять товарный знак HARDOX In My Body. Наличие этого знака подтверждает, что все износостойкие части навесок производства ООО "Профессионал" изготовлены из высокопрочных сталей HARDOX. Сертификат HARDOX In My Body также подтверждает использование требуемой технологии сварки и обработки сталей HARDOX в изготавливаемой продукции собственного производства.

В процессе внедрения ковша в породный массив основную работу по отделению стружки несут зубья. Форму зуба, его конфигурацию и размеры выбирают таким образом, чтобы снизить сопротивление и разрушающее воздействие со стороны разрабатываемого грунта. Вариантов зубьев большое множество, установка зубьев различных типов может в некоторой степени повысить универсальность оборудования.

Режущая кромка с зубьями является чаще всего отдельным конструктивным элементом, который сегодня вваривают в корпус, поэтому изменение формы режущей кромки, увеличение-уменьшение шага установки зубьев - это наиболее распространенные способы создания новых типов навесок, и этими способами можно пользоваться самому владельцу машины. На многих предприятиях ковши переваривают собственными силами.

Раньше использовались вставные зубья, которые крепились в гнезда, выполненные за одно целое с режущей кромкой, что существенно удорожало и утяжеляло продукцию. На сегодняшний день наибольшее распространение получили вильчатые зубья с болтовым креплением к режущей кромке для ковшей вместимостью до 0,3 м 3 и для экскаваторов второй размерной группы, а также коронки, надевающиеся на адаптер, приваренный к корпусу, и фиксирующиеся специальным штифтом. Такая конструкция позволяет снизить металлоемкость и стоимость.

Производством скальных коронок и коронок для общих земляных работ занимаются такие фирмы, как Pyrsa (Испания), Metallurgica Valchiese (Италия), BYG (Испания), ESCO (США) и др.

От формы корпуса напрямую зависит его полезная вместимость. Например, при той же самой массе можно увеличить полезную вместимость оборудования, в том числе за счет более рациональной формы днища и боковых стенок. Целью является уменьшение «мертвых» объемов, т. е. незаполняемого пространства. Также изменение формы корпуса помогает снизить сопротивление движению грунта внутри ковша при его перераспределении по внутреннему объему.

Ковши могут оснащаться дополнительным оборудованием. Существуют модели с интегрированным роторным дробильным агрегатом (компания Meccanica Breganzese, Италия), с ударными зубьями, с просеивающими ситами и др. Для привода этих агрегатов используется часть мощности гидропривода экскаватора. Агрегатированные с дробилками, они значительно облегчают работу при разборке старых строений. Экскаватор черпает строительный мусор, тут же перемалывает его и выгружает в кузов транспортного средства. Активные зубья позволяют эффективнее разрушать крепкие грунты, бетонные конструкции, мерзляки и т. д. Экскаватор при этом одновременно выполняет функции рыхлителя и погрузчика.

Конструкция ковша Компании «Традиция-К»
1 - щека изготовлена с разделкой 2х45°; 2 - балка; 3 - износостойкие ребра жесткости на днище ковша; 4 - бокорез; 5 - кованые адаптеры Caterpillar; 6 - кованая коронка Caterpillar; 7 - заостренный нож из износостойкой стали; 8 - днище; 9 - боковая стенка из износостойкой стали

Сегодня целый ряд специализированных компаний занимаются производством неагрегатированного оборудования простой конструкции.

Производятся следующие виды ковшей для экскаваторов:

землеройный - для копания и погрузки материалов средней плотности, для общих земляных работ;
землеройный усиленный - для копания и погрузки плотных и абразивных материалов;
скальный - для копания и погрузки грунтов, содержащих значительное количество скальных пород и абразивных материалов;
скальный усиленный - для разработки тяжелых грунтов с большим количеством каменистых включений и абразивных материалов, обладает повышенной износостойкостью и устойчивостью к повреждениям;
планировочный - для проведения планировочных и очистных работ на откосах дорог, каналов, на насыпях;
ковш-рыхлитель для скальных и мерзлых грунтов - в связи со ступенчатым расположением зубьев позволяет осуществлять рыхление с одновременной выемкой грунта;
трапециевидный (профильный) - для рытья ирригационных каналов и ухода за ними, имеет скошенные боковые стенки;
однозубый рыхлитель - для послойного рыхления мерзлых и скальных грунтов скальных материалов, корчевания и т. д.;
решетчатый (скелетный) - для погрузки камней и разделения по фракциям (просеивания) породы;
для погрузки блоков - для погрузки камней, блоков, негабарита.

По заказу изготавливают специальные навески различного профиля - для выемки траншей, ковши-рыхлители с дополнительными зубьями, установленными на днище, и др.

Похожий ассортимент продукции для экскаваторов и погрузчиков производят Воронежский завод металлоконструкций (вместимостью от 0,15 до 15 м 3 ), Компания "Традиция-К", компании "СуперКовш", "Профессионал", "Гранит", "Техспецснаб" и др. Изделия этих специализированных фирм имеют необходимое качество и, что немаловажно, меньшую цену, чем фирменные изделия известных машиностроительных брендов.

Пользуется заслуженной популярностью продукция английской компании Miller. В 2005 г. после значительного обновления завода и усовершенствования линий продукции и технологических процессов на своем производственном комплексе в Великобритании Miller вступает в программу "Производства Мирового Уровня". Компания также производит широкую номенклатуру сцепок, кронштейнов. Одно из успешных ноу-хау фирмы - ковш scoop. Форма его днища оптимизирована с шириной и площадью зева таким образом, чтобы достигалась наилучшая наполняемость. Прийти к такой форме стало возможным после построения математической модели, иллюстрирующей рабочий процесс копания. И действительно, по отзывам сотрудников строительных фирм, где работают модели scoop, наблюдается снижение себестоимости землеройных работ. Речь идет в первую очередь о снижении удельного расхода топлива. Сварка производится на сварочных полуавтоматах в среде защитных газов. Прогрессивная технология сварки и современное оборудование призваны обеспечить высокие прочностные характеристики сварных швов. Все сварные швы проходят ультразвуковой контроль качества.

Отдельным видом работ считается изготовление оборудования для карьерных экскаваторов - "прямых лопат". Стандартное исполнение такой продукции включает механизм разгрузки, принудительно раскрывающий ковш. Их изготовление под силу лишь хорошо оснащенным предприятиям. Таковыми являются, конечно, сами машиностроительные заводы, где собирают экскаваторы, и достаточно развитые подрядчики, которые сотрудничают с мировыми брендами.

Коронки для ковша. Как правильно выбрать.

Ковши экскаваторов, как и ковши фронтальных погрузчиков и другой строительной техники постоянно подвергаются серьезным механическим нагрузкам, как ударным, так и абразивным. Эти усилия постепенно разрушают даже ковши скальных моделей. Своевременная замена наиболее изнашиваемых частей – зубьев и коронок – поможет продлить срок службы ковша и своевременно выполнить необходимый объем работ. Конечно, при условии, что используются качественные расходные материалы, – например, зубья, коронки и адаптеры от Delta Parts, которые сочетают надежность, доступность и высокую производительность.

Ассортимент продукции Delta Parts

Компания Delta Parts предлагает запчасти для ковшей мини-экскаваторов Kubota, Yanmar, мини-погрузчиков Bobcat, экскаваторов-погрузчиков JCB, Cat, Terex, CNH, Komatsu, MST, Hyundai, Hidromek, Volvo, Elaz, полноповоротных экскаваторов Cat, CNH, Komatsu, Hyundai, Volvo, Hitachi, Doosan, ТВЭКС, фронтальных погрузчиков Cat, Komatsu, Doosan, Hyundai, SDLG, а так же для стоек рыхлителей бульдозеров Cat и Komatsu.

Здесь вы можете купить продукцию российских производителей и компании ETE.S.A. Все детали отлиты с максимальной точностью и обладают высокой износостойкостью.

Частота замены расходных материалов напрямую зависит от качества комплектующих и условий эксплуатации. При этом деталь одного типоразмера (в частности, коронка), может быть усиленной, скальной, общеземельной или даже спроектированной под определенный грунт. Выбор конкретной модели зависит от условий, в которых работает оборудование.

Зубья ковша

Зуб ковша – это сменный элемент, устанавливаемый на нож (кромку) ковша. Он защищает нож от преждевременного износа и увеличивает проникающую способность ковша. Зубы получают, отливая сплав в форму, а закрепляют обычно болтовым соединением.

Отличают центральные зубья и боковые (бокорезы).

В зависимости от типа грунта выделяют стандартные зубья и бокорезы и усиленные. Стандартные и усиленные элементы взаимозаменяемы, различается только сфера применения.

Зуб экскаватора-погрузчика JCB

В качестве примера рассмотрим подробно зуб экскаватора-погрузчика JCB.

Для подбора нужно знать основные размеры: межосевое расстояние, толщину ковша, расстояние от центра ближнего отверстия до конца «вилки». Важно также учесть наличие на ноже фаски и ее угол. Крепление производится при помощи болтов ¾ и гаек.

Данные зубья, небольшие по весу и достаточно прочные для строительных работ, широко используются на мини-погрузчиках, экскаваторах-погрузчиках и другой землеройной технике.

Бокорезы JCB на погрузочных ковшах не применяются и востребованы только на экскаваторных, а общее количество зубьев на ковше зависит от его объема.

Совместимость зубьев разных производителей

Другие производители спецтехники так же предлагают зубья и бокорезы, близкие по форме, но с другими посадочными размерами. Вот, например, модификация бокорезов Terex.

Важно, что от качества режущих элементов напрямую зависит производительность оборудования. Зубья низкого качества будут быстро изнашиваться и ломаться, что приведет к постоянным простоям оборудования. Экономия на расходных материалах обходится слишком дорого – выбирайте только проверенных поставщиков.

Режущие элементы ковшей полноповоротных экскаваторов

Режущие элементы ковшей полноповоротных экскаваторов – это коронки, адаптеры, бокорезы и крепеж.

Коронка, как и зуб, является сменным элементом, который повышает проникающую способность ковша в грунт. При этом коронка фиксируется на адаптере, что дает экономию металла более 50 % при обновлении режущего элемента, поскольку за один жизненный цикл адаптера сменяется несколько коронок.

На фото можно рассмотреть режущие элементы ковшей полноповоротных экскаваторов:

элементы фиксации коронки (для Caterpillar серии J – палец и стопорное кольцо),

Наиболее популярные виды коронок

В Delta Parts вы найдете в наличии расходные материалы для JCB и Volvo, Hyundai и Doosan, CAT и Komatsu. Они отличаются по форме и способу фиксации коронки на адаптере.

Скальная коронка CAT

На фото представлена модель серии J (помимо нее есть серии K и Advansys, наиболее современная). Фиксация осуществляется при помощи металлического пальца и стопорного кольца. Такая коронка может быть скальной, общеземельной или усиленной, а по весу базовой машины определяется ее типоразмер – J200, J350 или J400. Один и тот же адаптер подойдет к коронкам одного типоразмера, но разного назначения (по типу грунта).

Коронки такой конструкции применяют на ковшах полноповоротных экскаваторов JCB, CAT и других производителей строительной техники.

Расходные материалы Esco

Наиболее популярны у бренда Esko модели Conical и Super-V, ими оснащают ковши Hitachi и JCB.

От предыдущей модели (CAT серии J) их отличает форма и система фиксации. Она чаще всего состоит из металлического стопора и резинового фиксатора. Другие производители спецтехники могут использовать коронки с аналогичным крепежом, но их форма и размеры будут отличаться от Esco. Такие коронки не являются взаимозаменяемыми.

Бокорезы ковшей полноповоротных экскаваторов

Бокорезы не только помогают повысить проникающую способность ковша в грунт, но и защищают его боковые стенки. Они могут быть стандартными и скальными, болтовыми и приварными. Разные производители выпускают бокорезы разной формы и размера. Таким образом, бокорезы разных брендов техники не являются взаимозаменяемыми.

Качество литых изделий

Свойства литых изделий определяются точностью отливки и продуманностью химического состава. Огромное влияние на качество оказывает и способ закалки готового изделия.

Delta Parts уверена в своих товарах, ведь они выполнены из сплавов, которые содержат оптимальное соотношение железа, углерода, кремния, молибдена, хрома, марганца, никеля и других химических элементов. Несколько ступеней закалки и качественный состав обеспечивают твердость 47-53 единицы по методу Роквелла по всему объему.

Такие показатели уже дают высокую результативность даже в сложных условиях эксплуатации. Дополнительно для повышения долговечности расходных материалов в самых тяжелых условиях разработаны специальная серия коронок Xtream и коронки с наплавкой Roxwell.

Крепеж режущих элементов

Наиболее популярны два метода фиксации режущих элементов: болтовое соединение – для зубьев и стопоры/фиксаторы/блокирующие устройства – для коронок.

Крепеж зубьев

При креплении зубьев на ковши экскаваторов-погрузчиков в большинстве случаев используют всего несколько типоразмеров болтов и гаек (хотя ассортимент таких зубьев велик, их крепеж унифицирован).

Стандартным для бокорезов является крепление тремя-четырьмя болтами и гайками. Центральный зуб фронтального погрузчика или экскаватора-погрузчика чаще всего фиксируют двумя болтами и гайками, с применением плоских и пружинных шайб.

При подборе такого крепежа основным показателем является класс прочности, Delta Parts рекомендует использовать крепеж класса 8.8 или выше.

Крепеж коронок

На рынке представлено несколько систем крепления коронки к адаптеру, разработанных производителями под конкретные бренды.

Крепеж CAT

Система крепления J серии от Caterpillar является одной из самых используемых в России. Для горизонтального крепежа коронки используется металлический палец и фиксирующее разрезное кольцо. Для фиксации понадобится ручной инструмент.

Подобные системы крепления используются на экскаваторах Doosan и Hyundai (отличие в размерах).

В K серии Caterpillar вертикально устанавливается неразборный резинометаллический фиксатор.

Серия CAT Advansys является безударной и снабжается горизонтальным удерживающим устройством, встроенным в коронку.

Крепеж Esco

Еще один крупный производитель режущих элементов – компания Esco. Такие производители как Hitachi, Case, JCB устанавливают коронки Esco на свои экскаваторы.

Есть несколько типов крепления коронки к адаптеру. Один из самых популярных – система Conical. Резинометаллический фиксатор и металлический палец удерживают коронку вертикально по центру.

Так же широко распространена система Super-V, в ней коронка «накручивается» на адаптер и держится благодаря резинометаллическому неразборному фиксатору.

Существуют еще системы SV2, Helilok и Posilok, но в России они встречаются достаточно редко.

Компания Esco разработала и свои версии безударной системы (аналог CAT Advansys) – Nemisys и Ultralok.

Крепеж Komatsu и ТВЭКС

У отечественного производителя техники ТВЭКС и Komatsu за крепеж коронок отвечает металлический палец со встроенным фиксирующим кольцом в горизонтальной плоскости.

Крепеж Volvo

В Volvo тоже создали оригинальную систему фиксации коронок. Этот производитель разработал резинометаллический фиксатор, который устанавливается вертикально и удерживает коронку.

Прочие крепежи

Системы крепления коронок и протекторов стоек рыхлителей чаще всего аналогичны системе J серии от Caterpillar и состоят из стандартного пальца и кольца.

Бокорезы к ковшу полноповоротных экскаваторов присоединяют тремя-шестью высокопрочными болтами, в зависимости от размера.

Качество режущих элементов

Во время работы зубья, коронки и прочие сменные детали ковшей подвергаются разрушающему воздействию. Ударные и абразивные нагрузки неизбежно приводят к износу режущих элементов, но там, где качественная коронка служит три месяца, такая же коронка от неизвестного производителя едва выдерживает месяц. Почему так происходит?

Химический состав

Самый важный фактор для долговечности расходных материалов – химический состав металла. Например, очень важным для наших широт является наличие молибдена, который дает возможность применять режущие элементы в холодном климате. В изделии могут использоваться также хром, никель, марганец, кремний и другие металлы. Огромную роль играет процентное содержание углерода в стали.

От химического состава металла напрямую зависит стойкость к ударным нагрузкам и истиранию.

Термическая обработка

Твердости и износостойкости продукции невозможно добиться без ее термической обработки. Трехступенчатая запатентованная система закалки, которую проходят коронки Delta-ETE, гарантирует их надежность и долговечность.

Точность литья

Посадочные размеры коронки должны полностью соответствовать размерам адаптера – иначе эти элементы будут подвергаться дополнительным ударным нагрузкам, а значит, преждевременно выйдут из строя.

Режущие элементы от компании Delta Parts неоднократно проверены в самых сложных условиях эксплуатации. Расходные материалы Delta Parts – это качество и долговечность.

О целесообразности изготовления зубьев ковшей экскаваторов из стали 110Г13Л

Считается, что в условиях трения, сопровождаемого большим удельным давлением и ударами, сталь 110Г13Л (сталь Гадфильда) обладает аномально высокой износоустойчивостью. Это объясняется её повышенной способностью увеличивать твердость, а следовательно, как обычно считают, и сопротивление износу с увеличением степени пластической деформации (рис. 1) значительно большей, чем у обычных сталей с такой же исходной твердостью.

Рис. 1. Влияние степени пластической деформации на твердость стали 110Г13Л (1) по сравнению со сталью 40 (2) [1 ]

По этой причине до настоящего времени сталь 110Г13Л остается одним из основных конструкционных материалов для изготовления элементов горнодобывающего и горно-обогатительного оборудования, работающих в контакте с породой при значительных напряжениях и динамических нагрузках: зубьев ковшей экскаваторов, футеровок шаровых мельниц, бил и щек дробилок.

В то же время, как показывает практика, ряд указанных элементов, например зубья ковшей экскаваторов из стали 110Г13Л, показывают в условиях эксплуатации явно недостаточную износостойкость. Например, по имеющимся у авторов сведениям, при добыче гранита на ГОК «Семиреченское карьероуправление» комплект зубьев экскаватора ЭКГ-5 уже после добычи 20 тыс. м 3 породы, что соответствует всего 1,5-2 суткам непрерывной работы, изнашивается и требует замены. Продолжительность работы зубьев по медно-никелевой породе в условиях ГМК «Норильский никель» не намного превышает (3-5 суток) эту величину [4]. Приведенные данные ставят под сомнение положительное влияние повышенной способности к наклепу стали 110Г13Л на износостойкость материала в условиях работы зубьев ковшей экскаваторов и целесообразность их изготовления из этой стали для этих условий. Подобной точки зрения, в частности, придерживаются и авторы работы [5], не видя преимуществ стали Гадфильда при изготовлении зубьев по сравнению с термически обработанной сталью Ст. 6.

Некоторое прояснение в указанных вопросах могут дать результаты, полученные авторами на ГОК «Семиреченское карьероуправление» по визуальному осмотру зубьев с начальной твердостью ~ 33-38 HRC(НВ3110-3530 МПа) после их работы по граниту, в котором наиболее твердый породообразующий минерал - кварц имеет микротвердость - 10000 МПа [6], а также по замеру твердости различных участков зуба до и после эксплуатации.

В соответствии с результатами осмотра оказалось, что вид поверхностей нижней и верхней частей зубьев после работы различен. Если поверхность верхней части зубьев гладкая и блестящая с отдельными редкими царапинами (рис. 2а),то нижней - тёмная и шершавая, вся испещренная глубокими царапинами параллельными направлению движения зуба (рис. 2б). Такие виды поверхности характерны для ударно-абразивного (верх) и чисто абразивного (низ) видов износа, соответственно.

Рис. 2. Общий вид верхней (а) и нижней (б)поверхностей зуба и отдельных их точек

Как показали наблюдения за работой зубьев, быстрому износу подвергается только нижняя их поверхность, в то время как верхняя с заметной скоростью не изнашивается. По этой причине по принятой на карьере практике для увеличения срока службы зубьев их периодически переставляют, поворачивая на 180°, меняя местами верхнюю и нижнюю стороны зубьев.

Измерение твердости зуба проводили с использованием портативного твердомера ТКМ-459, индентор (алмазный наконечник) которого закреплен на конце металлического стержня, колеблющегося под действием пьезоэлемента с резонансной частотой. При внедрении наконечника в металл на ту или иную глубину, зависящую от твердости металла, изменяется частота колебаний стержня, что и фиксируется прибором.

В соответствии с измерениями оказалось, что твердость стали 110Г13Л во всех точках рабочей поверхности как верхней, так и нижней частей зуба практически одинакова и составляет ~ 50-55 HRC(НВ4810-5600 МПа), что существенно превышает твердость материала зуба до эксплуатации. (Несколько отличающиеся данные получены в работе [7] для условий работы зубьев на каменно-щебеночном карьере: твердость стали на вершине зуба в процессе эксплуатации достигает НВ4200 МПа и снижается по мере удаления от вершины (на 80 мм) до твердости (НВ2050 МПа)). Это обстоятельство может свидетельствовать о том, что в процессе работы зуба материал обеих его сторон претерпевает существенный наклеп: на верхней стороне зуба - в результате ударов крупных фрагментов гранита при их перекатывании в ковше при погрузке и выгрузке, на нижней, как можно предположить, - из-за пластической деформации металла при его царапании о породу. Последнее предположение основывается на результатах исследований [5], показывающих, что при абразивном изнашивании стали 110Г13Л о кварцевый песок микротвердость дна и стенок царапины достигает 800 HV(НВ7220 МПа).

Суммируя результаты визуальных наблюдений и измерения твердости, можно заключить, что, хотя в процессе работы обе стороны зуба подвергаются интенсивному наклепу, его влияние на износостойкость верхней и нижней поверхностей зуба сказывается различно: в условиях ударно-абразивного износа, имеющего место на верхней стороне зуба, наклеп существенно замедляет скорость разрушения стали, в случае же абразивного вида износа, наблюдаемого в условиях работы нижней стороны зуба, наличие наклепа на скорости разрушения стали 110Г13Л практически не сказывается. При этом не повышает износостойкости стали Гадфильда в случае абразивного износа и то обстоятельство, что трение нижней поверхности зуба о породу сопровождается значительными удельными нагрузками.

Такое заключение подтверждается результатами ряда исследований, в частности [8], в которых показано, что наличие наклепа на износостойкости стали Гадфильда в условиях абразивного изнашивания практически не сказывается, в том числе, и при наличии значительных нагрузок на материал. В то же время известно [9], что поверхностное деформирование, способствующее наклепу, является эффективным способом повышения износостойкости металлических материалов при ударно- абразивном изнашивании.

Таким образом, уникальная способность к наклепу стали 110Г13Л благоприятно сказывается на повышении износостойкости верхней поверхности зуба и никак не сказывается на износостойкости нижней. А так как срок службы зуба лимитирует быстрый износ нижней его стороны, изготовление зубьев ковшей экскаваторов из дорогостоящей стали Гадфильда вряд ли можно считать целесообразным.

Гуляев А.П.Металловедение. М.: Металлургия, 1986. 544 с.

Марганцовистая сталь. Пер. с англ. Б.А. Белоуса под ред. М.Е. Блантера. М.: Металлургиздат, 1959. 94 с.

Давыдов Н.Г.Высокомарганцевая сталь. М.: «Металлургия», 1979. 176 с.

Шамоня В.П.Долговечность зубьев ковшей экскаваторов ЭКГ-8 в условиях Норильска / В.П. Шамоня, А.И. Михайловский, В.А. Ковальчук, Б.М. Благих // «Горный журнал», № 7, 1966. Стр. 53-56.

Львов П.Н.Износостойкость деталей строительных и дорожных машин. М.: «Машгиз», 1962. 89 с.

Тененбаум М.М.Износостойкость деталей и долговечность горных. М.: ГН-ТИЛ по ГД, 1960,246 с.

Ямшанов П. И. Упрочнение отливок из стали 110Г13Л энергией взрыва / П.И. Ямшанов, Р.З. Кац, В.И. Силантьев, А.К. Копысова, Т.Ф. Пирогова // «Литейное производство», № 9, 1975. Стр. 17-18.

Болобов В.И. О возможности повышения износостойкости стали Гадфильда наклепом в условиях работы футеровок шаровых мельниц / В.И. Болобов, B.C. Бочков // Современные проблемы машиностроения: труды VI Международной научно- технической конференции / Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. Стр. 42-46.

Маляров П.В.Основы интенсификации процессов рудоподготовки: Монография. - Ростов-на-Дону: ООО «Ростиздат», 2004. - 320 с.

Читайте также: