Износ рабочих органов землеройных машин

ОСОБЕННОСТИ ИЗНАШИВАНИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ И ДОРОЖНЫХ МАШИН

Пилюшина Г.А. (БГИТА, г. Брянск, РФ)

The analysis of processes of wear process of working elements of road and building technics is carried out. The reasons intensifying deterioration of working elements are established by ground working out.

Многообразие рабочих органов дорожных машин, отличающихся характером воздействия на грунт, объясняется, прежде всего, различными физико-механическими свойствами породы, основными минералами которой является кварц, полевой шпат, слюда и другие. Кварц, являющийся основой песков и суглинков имеет твердость 800-1000 кг/мм 2 , превышающую твердость металла, из которого изготовлены рабочие органы землеройных машин.

Поэтому такие детали рабочих органов, как зубья и передние стенки ковшей, ножи бульдозеров и автогрейдеров, дробящие плиты камнедробильных машин и подвержены интенсивному изнашиванию со скоростью 5- 400 мк/ч.

Большинство землеройных машин устроено и действует по принципу резания грунта и в процессе работы им необходимо преодолевать комплексное сопротивление копанию. При этом на силу резания грунта приходится наибольшая часть силы капания. Так у бульдозеров сила резания составляет порядка 60-85% силы копания, а у экскаваторов она достигает 74%. Таким образом, сопротивление резанию грунта преобладает в составе суммарного рабочего сопротивления землеройных машин особенно в условиях их расчетного рабочего режима.

Процесс резания грунта заключается в следующем: в первый момент осуществляется внедрение клина, затем образуется так называемое ядро уплотнения. При дальнейшем возрастании усилия резания происходит скол крупного куска грунта. В момент отделения куска клин резко освобождается от нагрузки и ударяется о следующий уступ массива грунта. В результате такого процесса образуется своеобразный характер нагружения, осциллограмме которого присуще пики ударной нагрузки и некоторое статическое нагружение. В ряде случаев наблюдается удар с проскальзывание, как при разработке кусковых пород.

Землеройные машины работают с ножами, всегда затупленными до определенной степени. Их форма и размеры изменяются вследствие абразивного воздействия грунтов. Например, ножи автогрейдеров изнашиваются по своей режущей кромке и в зависимости от абразивности разрабатываемых грунтов имеют в среднем долговечность от 80 до 400 часов. Долговечность ножей определяется их износом по ширине, который составляет при угле резания ножа 35° приблизительно 45-55 мм. В этом случае площадка износа ножа достигает значений порядка 17 мм и более. Износ по толщине ножа незначителен, и им обычно пренебрегают. В связи с тем, что с ростом площадки износа ножа наблюдается резкий рост сопротивлений, предельную величину износа ножа автогрейдеров принимают равной 10-12 мм.

Ножи бульдозеров изнашиваются так же, как и ножи автогрейдеров по своей режущей кромке, и имеют износ поверхности в виде царапин и вырывов различной глубины и ориентации, зависящих от характера выполняемой работы. Долговечность ножей бульдозеров при разработке грунтов колеблется в пределах от 240 до 720 часов.

Столь малые сроки использования рабочего органа объясняются значительным увеличением силы резания при работе изношенными ножами. На рисунке 1 показана схема сил, действующих на нож с площадкой износа.

Рисунок 1- Схема сил, действующих на изношенный нож

При продвижении в грунте нож с площадкой износа преодолевает, кроме сопротивлений своей передней грани, сопротивление площадки износа, которая образуется под некоторым отрицательным углом к преобладающей траектории резания. Сопротивления площадки износа слагаются из нормальных и касательных сопротивлений сжатию и снятию грунта. Их результирующая сила отклоняется от нормали к площадке износа ножа на угол трения μ . При этом ее касательная и нормальная к траектории ножа, составляющие R _Рпл . и R _{N пл} . связаны между собою зависимостью

,

где δ₁— угол наклона к площадке износа по отношению к траектории.

Согласно этому равенству, по величине одной из составляющих сил сопротивления грунта, углу трения ножа о грунт и углу резания можно определить вторую составляющую силу, а также результирующую силу дополнительных сопротивлений, среднее давление на площадке износа σ_{пл .} и среднее касательное напряжение на ней τ_{пл .} Среднее давление на площадку износа имеет вид

,

где а — ширина площадки износа, b — ширина ножа.

При этом эпюра давлений имеет вид выпуклого криволинейного треугольника с наибольшей ординатой в точках площадки износа, наиболее удаленных от режущей кромки.

Вторым видом износа режущего инструмента, оказывающим значительное влияние на сопротивление грунта, является затупление.

Профиль затупления ножа представляет собой кривую, сопрягающуюся с контуром граней. Четкой границы между режущей поверхностью и гранями ножа нет. Истинный профиль режущей поверхности в расчетах заменяется дугой окружности, вписанный в него и сопрягающейся с профилем граней ножа. Степень затупления условно характеризуется радиусом этой окружности, а глубина резания затупленным ножом измеряется от центра окружности затупления.

Особенностью процесса резания затупленным ножом является образование на поверхности затупления грунтового нароста, который дополняет тело ножа и непосредственно участвует в работе резания грунта. Затупление ножей существенно увеличивает силу резания.

Износ ножей вблизи режущей кромки и в удалении от нее имеет неравномерный характер. Вблизи режущей кромки нож своей поверхностью взаимодействует с частицами грунта, еще зафиксированными в массе, которые воздействуют на нож как резцы, что интенсифицирует процесс изнашивания кромки. По мере удаления от режущей кромки увеличиваются напряжения и деформации в грунте, структурные связи между частицами разрушаются, они приобретают подвижность, и их движение вдоль поверхности резца имеет характер перекатывания, что несколько снижает их абразивное воздействие на поверхность резца, хотя давление на грунт возрастает.

Кроме того, на интенсивность изнашивания рабочих органов строительных и дорожных машин существенное влияние оказывают физико-механические свойства разрабатываемого грунта: его сцепление, внутреннее и внешнее трение, а также значения удельного сопротивления резанию грунтов.

Поэтому при разработке методики испытаний материалов рабочих органов строительных и дорожных машин основное внимание следует уделять оценке механизма абразивного изнашивания и анализу существующих методов оценки износостойкости материалов в условиях абразивного и ударно-абразивного изнашивания.

Износ инструмента спецтехники при землеройных работах

Детали рабочих органов, непосредственно соприкасающиеся с грунтом, в процессе работы подвергаются абразивному воздействию. Изнашивание режущей кромки приводит к серьезному снижению производительности спецтехники. Создание более прочного инструмента для землеройных машин и разработка способов увеличения его ресурса относится к числу приоритетных задач производителей.

Для выполнения землеройных работ используются следующие виды специальной техники:

• Машины, предназначенные для производства подготовительных операций: разрыхлители, корчеватели, траншеекопатели, фрезы.
• Землеройно-транспортная спецтехника: бульдозеры, скреперы, разные типы грейдеров, фронтальные погрузчики, экскаваторы.
• Машины для уплотнения почв и выполнения специальных работ: решетчатые, кулачковые и пневмоколесные катки, трамбующие и вибрационные агрегаты.

В особые категории выделяются специальные машины для гидромеханизации технологических операций и разработки мерзлых грунтов. Характер воздействий на инструменты со стороны грунтов, возникающих в процессе эксплуатации перечисленных видов техники, значительно различается. Соответственно износ рабочих органов происходит по-разному и в значительной мере зависит от плотности среды и состава.

Классификация инструмента для землеройных машин

Землеройно-транспортная техника используется для отделения части грунта от общего массива, её дальнейшей погрузки в кузов транспортного средства или перераспределения в пределах ограниченной площадки. Существует три вида земляных работ для выполнения, которых применяется определенный тип инструмента:

1. Подготовительные. Для снятия плодородного слоя почвы и сравнительной мягких грунтов, находящихся по ним, используются универсальные или скальные отвалы, а также погрузочные устройства ковшового типа.
2. Основные. Рытье траншей, котлованов, разработка карьеров осуществляется при помощи ковшей экскаваторов, фрез, рабочих органов скреперов, бульдозеров и грейдеров.
3. Отделочные. Создание насыпей, кюветов, выравнивание площадок осуществляется при помощи отвалов и специальных инструментов машин-планировщиков.

Перечисленные виды землеройного инструмента для специальной техники имеют разные размеры и форму. Параметры и конструкция рабочих органов определяются характеристиками машин и агрегатов и прежде всего мощностью двигателя и показателями тягового усилия.

Причины и признаки износа инструмента землеройной техники

Подпочвенные слои в основном состоят из осадочных пород: песков и суглинков, в состав которых входят кварц. Данный минерал имеет твердость в 820-1240 кг/мм2 по Бринеллю, рабочие органы землеройных машин делаются из высокоуглеродистых сталей (твердость порядка 400 кг/мм2). Срок службы инструмента напрямую зависит от скорости износа кромок, которая может достигать 390-410 мкм/ч. Интенсивность процессов разрушения рабочих органов существенно увеличивается с повышением плотности грунтов и наличия камней.

Рабочая поверхность представляет собой твердосплавный клин, который вдавливается в грунт и разрезает массив. В месте контакта образуется уплотнение, а кромка инструмента испытывает значительное сопротивление. Характер воздействия представляет собой чередование ударных нагрузок и статического напряжения. Это наряду с истиранием и является основной причиной износа инструмента. Внешние признаки данного явления:

• Кромки инструмента затупляются и становятся закругленными.
• Образуются вмятины и глубокие царапины на поверхностях, которые находятся в контакте с грунтом.
• При работе экскаватора и бульдозера заметно возрастает нагрузка на силовую установку, повышается расход топлива.

Рабочие органы землеройных машин подлежат регулярному осмотру лицом ответственным за эксплуатацию. При выявлении значительной выработки в деталях необходимо довести данную информацию до ремонтных служб и руководства компании. Своевременная замена изношенных элементов и квалифицированный уход позволит избежать поломок и крупных неисправностей.

Правила эксплуатации специальной техники и увеличение сроков службы инструмента

Применение землеройных машин и механизмов должно происходит в строгом соответствии с рекомендациями производителя. Правила безопасной эксплуатации специальной техники предписывают:

• Использование механизмов и оборудования по прямому назначению.
• Квалифицированное техническое обслуживание. При невозможности организовать регламентные работы собственными силами следует обратиться за помощью в специализированные сервисные центры.
• Своевременный ремонт рабочих органов, силовых установок и вспомогательных систем с использованием оригинальных деталей, запчастей и комплектующих.

Виды, конструкция и тюнинг экскаваторных ковшей

Экскаватор – оснащенная ковшовым механизмом спецтехника для механизации землеройных работ. Машины используются в строительстве и горнодобывающей промышленности для создания котлованов, извлечения горных пород, погрузочных работ. Конструкция и рабочие элементы экскаваторных ковшей Ковш – чашеобразная конструкция с режущей кромкой (зубьями), состоящая из одной .

Обзор экскаваторов Caterpillar

Американская корпорация Caterpillar – мировой лидер в сфере производства строительной и горной спецтехники. Компания предлагает рынку множество как узкоспециализированных, так и многофункциональных машин. Под брендом CAT выпускаются погрузчики, грейдеры, бульдозеры, самосвалы, подземная техника, буровые установки, скреперы и почти все известные виды экскаваторов: Экскаваторы-погрузч.

Крупнейшие производители погрузчиков из Китая

Погрузчик – вид специализированной самоходной техники, предназначенный для захвата, перемещения и укладки грузов на отвалы, в штабели или транспортные средства. В зависимости от вида груза, с которым предстоит работать погрузчику, он может быть оснащён различными видами рабочего оборудования, обычно это ковш, или вилы. Реже используются специальные захваты для брёвен или транспортных к.

Природа износа рабочих органов спецтехники, или Как использовать спецтехнику, чтобы максимально увеличить срок эксплуатации рабочих органов.

Отказ спецтехники — всегда проблема. Будь то пробитое колесо или механическая поломка. Однако такие случаи скорее досадная редкость, чем заметная закономерность. Вот износ деталей — проблема куда более насущная. Согласно статистике около 80% отказов спецтехники являются следствием износа деталей, преимущественно износа рабочих органов.

Наконечники рыхлителей, зубья ковшей погрузчиков и экскаваторов, резцы дорожных фрез и бульдозеров в процессе эксплуатации подвергаются сильному абразивному износу. Чтобы сделать рабочие органы спецтехники более устойчивыми к износу, изготовители спецтехники ежегодно изыскивают новые средства защиты и пробуют производить рабочие органы из новых, более прочных материалов. Но проблема до сих пор остается одной из наиболее актуальных.

Причины износа инструмента землеройных машин?

Все землеройные машины служат, по сути, для отгрузки грунта того или иного типа. В процессе от них требуется отделить часть грунта от массива, перенести его к месту отвала или погрузить в транспортное средство. Однако, при этом иногда нужно переместить лишь небольшое количество грунта, а иногда выкопать карьер серьезной глубины. Другой вариант, насыпать грунт, создавая ландшафт. И все это не может в полной мере выполнять одна машина.

Все производимые землеройной спецтехникой работы условно делят на следующие группы:

• Подготовительные работы;
• Основные работы;
• Отделочные работы.

Первые подразумевают снятие поверхностного слоя грунта, используя отвалы и инструменты ковшевого типа. Вторые заключаются в разработке карьеров, котлованов и траншей. Для производства таких работ используют экскаваторы, экипированные одним или несколькими ковшами или землеройно-транспортные машины (бульдозеры, скреперы, грейдеры). Последний типа работ, — отделочные работы, производятся при помощи автогрейдеров или одно- или многоковшовых планировщиков. Это работы по планировке насыпей, каналов, нарезке кюветов.

Если вы решили заменить погрузочное оборудование своей машины,
обратитесь к официальному дилеру. Так вы будете уверены в качестве
купленного оборудования и надежности гарантии на его эксплуотацию!

Для выполнения работы различного плана, а так же с учетом того, с грунтом какого класса придется иметь дело, подбираются рабочие органы машины. В общем-то, это две основные причины, из-за которых на рынке представлен весьма разнообразный ассортимент рабочих органов. Однако большинство рабочих органов сделаны из металла, плотность которого не превышает 400 кг/мм 2 , тогда как плотность кварца, основного минерала в составе песков и суглинок, — 800-1200 кг/мм 2 по Бринеллю. Как вы понимаете, при таком раскладе рабочие органы техники подвергаются серьезному износу. Значит, чтобы обеспечить длительный срок работы вашего навесного оборудования, вам, при его выборе, в первую очередь, нужно определиться, с грунтом какого рода ему предстоит работать.

Выбирая отвал «по себе» оцените:

• Свойства грунта, с которым предстоит работать отвалу, его прочность;
• Тягово-сцепные и скоростные характеристики отвала.

Самые популярные отвалы — универсальные. Они крепятся шарнирно к П-образной раме и имеют возможность изменения продольных и поперечных углов установки. Скальные отвалы чуть менее популярны. Они имеют усиленную конструкцию, однако их ширина и емкость меньше. Выбирая, оценивайте: более высокое соотношение тягового усилия к длине ножа говорит о том, что данному отвалу бульдозера по плечу более прочный груз.

Признаки износа рабочих органов спецмашин

Выделяют два основных признака износа ножа рабочего органа:

• Износ по ширине ножа;
• Затупление ножа.

Для бульдозерного ножа характерен износ по всей режущей кромке. Основной признак — глубокие царапины и вырывы, различающиеся глубиной и расположением.

Ножи автогрейдеров изнашиваются подобным бульдозерам образом. Однако по толщине ножи изнашиваются незначительно.

Основным признаком износа ножа принято считать износ ширины. Стандартная ширина ножа отвала составляет 45-55мм. Изношенным ножом принято считать тот, ширина которого уменьшилась до 140-12 мм.

Вторым очевидным признаком износа рабочего органа считается затупление его режущей части. Если нож ковша затупился, то с поверхности исчезает четкий переход между режущей поверхностью и гранями ножа. Что характерно, в процессе разрезания грунта тупым ножом, на лезвие появляется грунтовый нарост.

Как предотвратить износ рабочих органов спецтехники.

Предотвратить износ рабочих органов невозможно. Различное землеройное оборудование имеет свой, так сказать, срок годности. К примеру, срок службы ножей ковша бульдозера составляет от 240 до 720 часов, нож автогрейдера прослужит до полного износа от 80-400 часов. Большой разбег значения минимально и максимально возможного времени службы связан с различиями в обрабатываемом грунте. Единственное, что возможно сделать, чтобы режущая поверхность прослужила свой срок максимально долго, быть аккуратным в эксплуатации не пытаться обработать с помощью неё грунт, для работы с которым она не предназначена, а еще

ООО «Амкодор – Северо-Запад» (Санкт-Петербург), являясь постоянным экспонентом выставки, планирует принять участие в традиционной ежегодной XXVI Международной специализированной выставке «MVC: Зерно-Комбикорма-Ветеринария-2021».

Интенсивно ведутся работы по сборке и монтажу технологического оборудования зерноочистительно-сушильного комплекса «АМКОДОР» ЗСК-60Ш(Г)А для заказчика в Вологодской области.

В управляющей компании прошло совещание дистрибьюторов холдинга «АМКОДОР» в России по итогам работы в 2020 году.

ООО «Амкодор-СЗ»
г. Санкт-Петербург, пр.
Девятого Января, д.19,
литера А, оф. 76