ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОГО СПОСОБА ЗАДЕЛКИ ТРЕЩИНЫ В КОРПУСЕ РЕДУКТОРА МЕХАНИЗМА ПОДЪЕМА ЭКСКАВАТОРА ЭКГ-15М

При существующей на сегодняшней день технологии разработки месторождений полезных ископаемых открытым способом основным технологическим оборудованием являются карьерные экскаваторы.

Основную силовую функцию как при копании, так и при поворотах на разгрузку и в забой выполняет механизм подъема карьерного экскаватора. Подъем ковша осуществляется при наматывании каната на барабаны подъемной лебедки, которая испытывает вибрационные нагрузки.

В процессе эксплуатации корпус редуктора механизма подъема экскаватора ЭКГ-15М подвергается воздействию различных внешних факторов, испытывает как систематические, так и случайные динамические нагрузки, под действием которых происходит механическое изнашивание деталей, их усталостное и хрупкое разрушение. В результате образуются следующие характерные дефекты:

- механические повреждения (деформации, обломы выступающих частей, забоины, задиры, трещины);

- нарушение геометрических размеров, формы и взаимного расположения поверхностей (коробление поверхностей, появление несоосности, непараллельности, неперпендикулярности, отклонений от цилиндричности и т.д.). [2]

Причинами появления трещин являются:

- пиковые нагрузки, вызывающие напряжения, превышающие предел статической прочности материала деталей;

- знакопеременные нагрузки, вызывающие напряжения, превышающие предел выносливости материала деталей;

- монтажные нагрузки, возникающие при запрессовке с большим натягом и при чрезмерной затяжке резьбовых соединений;

- высокий уровень остаточных напряжений, перераспределение которых приводит к возникновению трещин.

Рассмотрим способы устранения трещин. [3, 4]

1. Установка стяжки. С каждой стороны трещины на небольшом расстоянии от нее сверлят и развертывают два отверстия, в которые запрессовывают штифты с выступающими концами. Отдельно изготавливают стальную пластину-стяжку с двумя отверстиями, расстояние между которыми принимается немного меньше расстояния между штифтами. Затем при наличии конструктивной возможности трещину стягивают струбциной, пластину-стяжку нагревают и надевают на штифты. Охлаждаясь, пластина стягивает трещину, обеспечивая тем самым герметичность и предотвращая ее дальнейший рост.

2. Штифтование. Концы трещины, определенные, например, керосиновой пробой или люминесцентным методом, засверливают «в корень» сверлом диаметром 4-5 мм. Между крайними отверстиями вдоль трещины тем же сверлом сверлят такие же отверстия на расстоянии 6-7 мм друг от друга. Во всех отверстиях нарезают резьбу, куда завинчивают шпильки из мягкой стали или латуни, выступающие над поверхностью корпуса на 1-2 мм. Затем сверлят отверстия между шпильками с перекрытием их не менее чем на 0,25 диаметра, в этих отверстиях нарезают резьбу и вкручивают в них шпильки, не выступающие над поверхностью ремонтируемой детали. Концы выступающих шпилек развальцовывают или срезают.

3. Установка накладки. Для предупреждения дальнейшего распространения трещины ее концы засверливают «в корень» сверлом диаметром 4-5 мм. Из мягкой стали такой же толщины вырезают накладку, размеры которой должны не менее чем на 15 мм перекрывать границы трещины. По размерам накладки из листового свинца или плотного картона вырезают прокладку. На расстоянии 10 мм от края и 10-15 мм друг от друга по периметру в накладке и прокладке сверлят сквозные отверстия под винты с потайной головкой. По накладке в корпусе по периферии района трещины сверлят отверстия и нарезают резьбу, соответствующую применяемым винтам. Накладку и прокладку обильно смазывают клеем и соединяют винтами с корпусом. Края накладки необходимо развальцевать.

4. Полной разделкой трещины с последующей ее сваркой.

Чтобы предотвратить дальнейшее распространение трещины, ликвидировать уже имеющуюся и при этом обеспечить полную герметичность корпуса во избежание утечек масла из масляной ванны редуктора, было принято решение объединить два метода (2 и 4).

Порядок действий по восстановлению корпуса редуктора выбранным методом включает в себя.

1. Концы трещины, определенные, например, керосиновой пробой или люминесцентным методом для предупреждения ее дальнейшего распространения засверливают «в корень» сверлом диаметром 5 мм, далее по всей длине трещины тем же сверлом и на ту же глубину сверлят ряд перекрывающих друг друга отверстий, благодаря этому будет произведена полная разделка трещины (см. рисунок 1). Предварительно необходимо произвести разметку.

Разделка именно таким способом необходима для того, чтобы окончательно не испортить корпус и избежать нарушения его герметичности.

2. Заварить разделанную трещину.

Механическая и термическая обработка для данных условий не требуются.

Рисунок 1. Разделка трещины способом засверливания отверстий

Исходя из свойств материала, из которого отливается корпус редуктора, можно предложить несколько вариантов ликвидации разделанной трещины с помощью сварки. Сталь 09Г2С характеризуется малым эквивалентным содержанием углерода, относится к хорошо свариваемым сталям, т.е. сваривается без ограничений, поэтому рекомендуются следующие варианты сварки:

- ручная электродуговая сварка;

- автоматическая электродуговая сварка под слоем флюса;

- электрошлаковая сварка.

При восстановлении деталей сваркой и наплавкой решающее значение имеет обоснованный выбор наплавляемого материала и источника питания сварочной дуги. При использовании режимов сварки, не соответствующих материалу детали и электродному материалу, резко снижается работоспособность восстановленных изделий. Поэтому разработка рациональных технологических процессов сварки и наплавки, оценка их эффективности занимает значительное место в деятельности инженера-механика. [1]

Электрошлаковая сварка наиболее эффективно применяется при наплавке крупногабаритных деталей, имеющих значительную потерю массы вследствие износа, а также для получения стыковых сварных соединений при фасонной форме стыка. Сварка с целью ликвидации трещины данными особенностями не обладает.

Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса применяется в условиях машиностроительного предприятия или ремонтно-механического участка. Данный технологический процесс экономически эффективен при восстановлении относительно больших партий деталей, поверхности которых представляют собой либо плоскость, либо поверхность вращения. В рассматриваемых условиях от автоматической дуговой сварки придется отказаться, так как разделанная трещина в корпусе редуктора характеризуется сложными фасонными поверхностями. К тому же, применение автоматической дуговой сварки в условиях ремонтно-механического участка карьера экономически нецелесообразно из-за единичного характера производства.

Поэтому в качестве технологии ремонта корпуса редуктора следует рассматривать ручную дуговую сварку.

Разработанный технологический процесс восстановления корпуса редуктора подъемной лебедки карьерного экскаватора ЭКГ-15М не только экономически целесообразен, но и позволяет получить корпус, отвечающий заданным механическим, техническим и эксплуатационным свойствам.

Список литературы:

1. Расчет режимов электрической сварки и наплавки: Метод. пособие / Э.Г. Бабенко, Н.П. Казанова. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 1999. – 69 с.
2. Технология производства и ремонта горных машин и оборудования: в 2-х т. Т.2: Ремонт и испытания горных машин и оборудования / В.А. Данилов, В.Я. Прушак, Е.М. Найденышев – Минск: Тэхналогiя, 2007. – 491 с.
3. URL: http://www.osvarke.com/mma.html
4. URL: http://www.webrarium.ru/korpys-metody-remonta.html