УСТРОЙСТВО НАТЯЖЕНИЯ КАНАТА ЭКСКАВАТОРА АБРАМОВА В.А. Российский патент 2017 года по МПК E02F3/00 

Изобретение относится к тяжелым карьерным гусеничным экскаваторам, в частности, к модели экскаватора ЭКГ-20К, карьерного, гусеничного ТУ314122-003-74816237-2009, ООО «ИЗ-КАРТЕКС имени П.Г. Коробкова». Руководство по эксплуатации 3550.00.00.000РЭ, которое применено на лебедке напора экскаватора ЭКГ-20КМ в качестве устройства натяжения каната и может быть применено при модернизации ЭКГ-20К, а также в новых разработках экскаваторов и является близким прототипом.

В прототипе высокоэффективное конструктивное решение технологии сборки/сцепления барабанов, напорного с возвратным, посредством зубчатой втулки отсутствует или было решено «в спешке трудовых будней», малоэффективное, недоработки конструктивные непродуманные, не носят принципиальный характер, но в итоге нанесли травму, два раза, обслуживающему персоналу, и устройство не может быть сертифицировано.

Подробно недостатки устройства прототипа, включая его травмоопасность, которая выше отмечена, должны быть проанализированы ООО «ИЗ-КАРТЭ КС».

Прямым аналогом изобретения является патент RU №2573143, EO2F 3/30, авторы патента: Шварц Л.И. и Кубышкин И.П. «Рабочее оборудование карьерного экскаватора», владельцем патента RU №2573143 является ООО "ИЗ-КАРТЭКС имени П.Г. Коробкова».

В аналоге отмечены недостатки ЭКГ-15, дальнейшее развитие рабочее оборудование получило на экскаваторе ЭКГ-18Р (экскаватор карьерный гусеничный ЭКГ-183, Руководство по эксплуатации 3550.00.00.000-РЭ, Колпино, Санкт-Петербург, 2010 г.).

Прототип характеризуется наличием сборки/сцепления барабанов, напорного с возвратным, посредством зубчатой втулки, массой 137 кг, сопряжены с большим объемом тяжелого ручного, малопроизводительного, травмоопасного труда, характеризующихся их регулярностью, да в полевых условиях и за рубежом.

Существующая технология сборки барабанов посредством зубчатой соединительной втулки на серийных заказах предполагает поворот вручную при натянутом канате и плохой видимости зубьев подбор положения зубчатых венцов, при котором зубья венцов сопрягаемой детали попадают во впадины зубчатых венцов на барабанах, напорного и возвратного, или натыкаются на их зубья. Регулярность данной операции сборки отражается отрицательно на производительности работы экскаватора из-за простоев. Поиск «нужных пар» зубьев, их подбор с поворотом втулки, успешным не является в силу «отклонения размера по шагу» на четырех зубчатых венцах сопрягаемых деталей. Недостатком является отсутствие расчетов размерных цепей сопрягаемых деталей с учетом их деформативности.

В предлагаемом изобретении решается задача симплификации конструктивного решения сборки и создания эффективной конструкции зубчатой втулки, сцепляющей напорный барабан с возвратным, снижения тяжелого ручного, малопроизводительного, травмоопасного труда при сборке/разборке, характеризующихся их регулярностью, да в полевых условиях, да за рубежом.

Существующая зубчатая втулка в серийных заказах ЭКГ-20КМ, служащая для сцепления барабанов, и конструкция, которая предполагает поворот вручную при натянутом канате и подбор положения зубчатого венца втулки, при котором зубья венца ее попадают во впадины зубчатых венцов барабанов, напорного и возвратного, при этом масса втулки 137 кг. Из-за плохой видимости зубьев данная операция является проблематичной и изыскание эффективных решений является актуальным.

Регулярность данной операции отражается на производительности экскаватора. Недостатки конструкции устройства не носят принципиальный характер, но могут нанести травму обслуживающему персоналу (такие случаи были в количестве 2-х раз) и устройство не может быть сертифицировано.

Технический эффект изобретения состоит в том, что направляющие скосы на зубьях вала и/или зубчатых венцах втулки и широкие впадины на их зубчатых венцах упрощают сборку барабанов в части ориентации зубчатых венцов барабанов с зубчатыми венцами втулки.

Исключаются принудительный характер сборки зубчатых соединений и усилия при сборке. Видимость зубчатых венцов втулки и вала напорного барабана обязательной не является: скосы на зубьях втулки и валу и широкие впадины между зубьями на них исключают усилия при сборке и поиск нужной пары «зуб-впадина» в соединениях. Замена материала зубчатой втулки стали на титановой сплав ВТ20 снизит вес ее на 40%, т.к. тяжелый ручной труд при обслуживании оператором остается.

Скосы на зубьях могут быть выполнены электроэрозионным способом с применением специального инструмента в виде тонкой проволоки на выход во впадину зуба и расточку.

На фиг. 1, 2 изображен вид сбоку и разрез А-А блока барабанов, напорного 6 и возвратного 7 барабана, положение тяги 2 при натяжении каната и ее сочленение 8 с кронштейном 3, закрепленным на неподвижном основании 4 и пальцем 5, установленным в возвратном 7 барабане. Блок барабанов 6, 7 с возможностью их вращения относительно друг друга в подшипнике скольжения 9 установлен на шлицевом соединении ГОСТ 6033 вала 10.

Барабаны 6, 7 сцеплены посредством двух пар зубчатых венцов на барабанах 6, 7 и зубчатой вилки 11.

Винт 12, ввинченный в вал 10, удерживает зубчатую втулку 11 от выпадания и стопорится от отвинчивания планкой 13 и болтом 14.

Блок барабанов 6, 7, сцепленных зубчатой втулкой 11 и установленных на шлицевом соединении вала 10 с напорным барабаном 6, вращается в роликоподшипниках 15.

На фиг. 3 изображен фрагмент открытого торца зубчатой втулки 11 с зубчатыми венцами, наружным 16, модуль m, число зубьев Zн, и внутренним 17, модуль m, число зубьев Zн, и внутренним 17, модуль m, число зубьев Zв, с широкими впадинами 18, 19, вертикальными площадками 20, 21 на скошенных зубьях со скосами 22, 23, расточками 24, 25 на фиг. 3, 4, 5.

На фиг. 6, 7 изображен фрагмент открытого торца вала с зубчатым венцом 26, наружным на конце вала 10, с модулем m, числом зубьев Zнв, с широкими впадинами 27, вертикальными площадками 28 на скошенных зубьях со скосами 29, расточкой 30.

Канат крепится на обоих барабанах 6, 7. Натяжение каната доходит до 55 т, предварительное натяжение каната не превышает 20 т.

Взаимодействие зубьев при сборке со скосами на венцах втулки и вала и широкими впадинами между зубьями решает проблемы неудовлетворительной видимости сопряжения венцов, травмоопасности ручного, малопроизводительного, тяжелого труда, простоев экскаватора, дополнительно к его режиму регулярности выборки слабины и натяжения каната. Кроме того, применение титановых сплавов, например, ВТ20, может снизить (137 кг) вес втулки, с которой оперировать приходится вручную при сборке, на 40%.

Изобретение относится к тяжелым карьерным гусеничным экскаваторам, в частности к устройствам натяжения каната экскаватора в регулярном режиме их обслуживания. Технический результат заключается в упрощении операции сборки барабанов, а также снижении на 40% веса зубчатой втулки. Технический результат достигается тем, что в устройстве, включающем два жестко соединенных разъемных барабана, напорный и возвратный, с возможностью их сцепления/рассоединения и регулярного многократного выбора слабины и обеспечения натяга каната посредством стопорения возвратного барабана относительно неподвижного основания, согласно изобретению торцы зубьев открытых зубчатых венцов зубчатой втулки, наружного и внутреннего, и вала напорного барабана выполнены симметрично скошенными внутрь впадин открытых зубчатых венцов втулки и вала под углом 45±5° при ширине вертикальной площадки на торцах зубьев, равной 3…4 мм или больше на полную высоту зубьев наружного и внутреннего, открытых зубчатых венцов зубчатой втулки и вала барабана, при этом на торцах вала открытых зубчатых венцов, наружного и внутреннего зубчатой втулки выполнены кольцевые глухие расточки шириной 3 мм или больше на глубину величин выхода скосов на зубьях диаметрами: больше диаметра впадин наружных венцов вала и втулки и меньше диаметра впадин для внутреннего зубчатого венца втулки, при этом взаимодействие зубьев при сборке наружного и внутреннего венцов зубчатой втулки с ответными зубчатыми венцами на барабанах, выполнено при широких впадинах между зубьями наружного и внутреннего венцов, выполненных на зубчатой втулке и валу барабана специальным модифицированным зуборезным эвольвентным инструментом с уменьшенным диаметром впадин, причем срезы на скошенных зубьях выполнены, например, электроэрозионным инструментом, при этом зубчатая втулка изготовлена из титанового сплава, например сплава ВТ 20. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство натяжения каната экскаватора, включающее два жестко соединенных разъемных барабана, напорный и возвратный, с возможностью их сцепления/рассоединения, например, посредством выведения из зацепления зубчатых венцов, наружного и внутреннего, зубчатой втулки из зубчатых венцов барабанов, соединяющей напорный барабан с возвратным, устройство стопорения возвратного барабана при натяжении каната, закрепленного в пазах напорного и возвратного барабанов, посредством пальца, установленного в возвратном барабане и тяге, стопорящей возвратный барабан относительно неподвижного основания, отличающееся тем, что торцы зубьев открытых зубчатых венцов зубчатой втулки, наружного и внутреннего, и вала напорного барабана выполнены симметрично скошенными внутрь впадин открытых зубчатых венцов втулки и вала под углом 45±5° при ширине вертикальной площадки на торцах зубьев, равной 3 мм или больше, на полную высоту зубьев, наружного и внутреннего, открытых зубчатых венцов зубчатой втулки и вала барабана, при этом на торцах вала и открытых зубчатых венцов, наружного и внутреннего, зубчатой втулки выполнены соответственно кольцевые глухие расточки шириной 3 мм или больше на глубину величин выхода скосов на зубьях диаметрами: больше диаметра впадин наружных венцов вала и втулки и меньше диаметра впадин для внутреннего зубчатого венца втулки.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что срезы на скошенных зубьях выполнены, например, электроэрозионным инструментом

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что зубчатая втулка изготовлена из титановых сплавов, например сплава ВТ20.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что взаимодействие зубьев при сборке наружного и внутреннего венцов зубчатой втулки с ответными зубчатыми венцами на барабанах выполнено при широких впадинах между зубьями наружного и внутреннего венцов, выполненных на зубчатой втулке и валу барабана специальным эвольвентным зуборезным инструментом с уменьшенным диаметром впадин, т.е. с толстыми зубьями.