СПОСОБ БЕЗРАЗБОРНОГО РЕМОНТА ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ РЕДУКТОРОВ ПОДЪЁМНОЙ ЛЕБЁДКИ КАРЬЕРНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ Российский патент 2023 года по МПК B23P6/00 F01M9/02 

Данное изобретение относится к способам безразборного ремонта зубчатых колес передач и может быть использовано, в частности, для восстановления ресурса редукторов подъёмной лебёдки карьерных экскаваторов, работающих при добыче полезных ископаемых открытым способом, без дорогостоящего и трудоемкого разбора редуктора, в том числе в условиях Крайнего Севера.

Известен способ восстановления зубчатых передач [1], включающий наплавку на поверхность колес с обеих сторон венцов компенсирующего износ материала, его деформирование вдавливанием в осевом направлении в тело колеса беззубчатым штампом, механическую обработку до заданных размеров, отжиг, прошивку базовых отверстий, зубчатые венцы колес с меньшим числом зубьев изготавливают с положительным коэффициентом смещения режущего инструмента, а зубчатые венцы колес с большим числом зубьев - с отрицательным коэффициентом смещения, при этом коэффициенты смещения должны отвечать условиям: их сумма должна быть равна нулю, а толщины зубьев у основания обоих колес передачи должны быть одинаковыми, т.е. x₁=-x₂. Недостатком способа является необходимость разборки редуктора, наплавка металла и последующая механическая обработка зубчатых колес.

Известен также способ восстановления зубьев зубчатых колес [2], при котором в зубьях на всю их длину выполняют прорезкой вулканитовым кругом пазы глубиной, соответствующей высоте зубьев, осуществляют раздачу их по ширине, заполнение дополнительным металлическим порошком, нагрев зубчатого венца до температуры спекания порошка и обжатие исходного профиля зубьев в штампе, механическую и химико-термическую обработку. Недостатками известного технического решения, является необходимость разборки редуктора, высокая трудоемкость последовательной прорезки пазов вулканитовым кругом в каждом зубе, трудность удержания в пазах металлического порошка, высокая трудоемкость обжатия каждого зуба последовательно в штампе.

Известен способ восстановления зубьев зубчатых колес и устройство для его осуществления [3] путем восстановления изношенного профиля зубьев зубчатых колес путем деформации зубьев и компенсации износа. После нагрева восстанавливаемого зубчатого колеса парой зубчатых роликов для выдавливания формируют путем обкатки с радиальным давлением последовательно на каждом зубе пазы клиновидной формы с макрошероховатостями в виде рисок на боковых стенках, в которые размещают компенсирующую износ смесь в виде вязкой, самотвердеющей смеси металлического порошка и эпоксидной смолы с отвердителем, производят повторный нагрев зубьев до температуры 250°С и обжатие их обкаткой с радиальным давлением парой зубчатых роликов для обжатия и калибровки. Недостатками известного технического решения является необходимость разборки редуктора, использование компенсирующей смеси, нагрев зубьев до температуры 250°С и дополнительное обжатие.

Прототип

Экскаватор типа ЭКГ, является сложной техникой, дорогостоящей как при изготовлении, так и в эксплуатации. Например, экскаватор ЭКГ-20 весит 720 тонн, редуктор подъёмной лебёдки этого экскаватора весит 38 тонн, имеет габариты длина × ширина × высота - 4,2 м × 2,7 м × 2,4 м, содержит 800 литров индустриального масла И-20Д. Зубчатые колеса передач этого редуктора несут колоссальную нагрузку. Выполнение операции погрузки в карьерах производится непрерывно круглые сутки под открытым небом в течение всего года. Экстремальные условия эксплуатации машины в первую очередь сказываются на самом слабом ее звене - зубьях зубчатых колес редуктора подъёмной лебёдки. Постоянная смена хода лебёдки, ударные нагрузки ковша, неравномерная нагрузка на рабочую поверхность зубьев шестерен приводит к образованию задиров, сколов, питтингов с последующим разрушением зубьев. В дальнейшем этот процесс приобретает лавинообразный характер, который заканчивается либо длительным и дорогостоящим ремонтом, либо полной заменой редуктора. Известен только один нормативный документ, в котором указан путь решения проблемы ремонта редукторов - «Общее руководство по капитальному ремонту карьерных экскаваторов ЭКГ» [4]. Этот документ распространяется на капитальный ремонт экскаваторов типа ЭКГ и предназначен для использования в качестве руководящего документа ремонтными предприятиями. В нем предписывается демонтаж редуктора с экскаватора и доставка его в специализированную ремонтную организацию с последующей разборкой, составлением дефектной ведомости, подбором запасных частей и проведением собственно ремонтных работ, тестированием редуктора на испытательном стенде, доставка его к экскаватору, монтаж и сдача в эксплуатацию. Как показывает практика, только демонтаж редуктора подъёмной лебёдки ЭКГ-20, его доставка на ремонтное предприятие длится от 2 до 4 суток. Затем разборка редуктора, составление дефектной ведомости еще 2 суток. Собственно, ремонт от 8 до 10 суток, тестирование не менее 2 суток и сдача агрегата в эксплуатацию. Итого минимальное количество дней на ремонт в сумме составляет 14 суток. С учетом того, что экскаватор ЭКГ-20 должен отгрузить 20.000 тонн породы за 12-ти часовую смену, несложно подсчитать какой убыток понесет предприятие за 14 дней простоя.

Поскольку редуктор подъёмной лебёдки экскаватора ЭКГ-20 выполняет основную функцию в виде наполнения ковша емкостью 20 кубических метров горной породой и доставки ее в кузов самосвала, то становится понятно, что сокращение простоев из-за редуктора экскаватора ЭКГ-20 во все время эксплуатации машины является главной задачей всего обслуживающего персонала.

Описание предложения

Наиболее рациональным способом сокращения простоев экскаватора ЭКГ-20, связанных с ремонтом редуктора подъёмной лебёдки, является способ безразборного ремонта механизмов. Для этой цели применяются две трибологические композиции, одна из которых выполняет функцию повышения класса чистоты рабочих поверхностей зубьев зубчатых колес редуктора и нанесения защитного металлокерамического слоя, вторая композиция выполняет функцию резкого снижения силы трения в контактной паре: поверхность зуба ведущей шестерни с поверхностью зуба ведомого колеса. Обе композиции представляют собой сухой ультрадисперсный порошок.

Достижение результата

Для реализации нового способа безразборного ремонта редуктора был использован редуктор подъёмной лебёдки экскаватора ЭКГ-20, находящийся на испытательном стенде завода-изготовителя - Уралмашзавод. Около десяти месяцев после изготовления редуктора приемная комиссия ОТК завода не принимала редуктор для передачи его заказчику по причине сильной вибрации, посторонних шумов и стуков в корпусе редуктора. В течение 10 месяцев изготовители редуктора многократно разбирали его и вручную пытались подогнать зубья зубчатых колес. Безрезультатно. Тогда было принято решение применить две трибологические композиции, одна из которых поднимает класс чистоты поверхностей контактной пары, состоящей из зубьев ведущего и ведомого зубчатых колес редуктора с последующим нанесением защитного металлокерамического слоя, вторая резко снижает силу трения в этой контактной паре при нагрузке.

Для реализации процесса была разработана следующая технология применения этих композиций: вначале в корпус редуктора, где находилось 800 литров индустриального масла И-20Д, залили около 10 литров этого масла, в котором было размешано 1600 граммов композиции, отвечающей за повышение класса чистоты металлической поверхности и нанесение защитной пленки [5]. После чего редуктор включали на 4 часа на прямой ход, затем на 4 часа на обратный ход. При этом в восьми точках один раз в час замеряли параметры вибрации, температуру и уровень шума. На следующий день аналогичным образом загрузили другую композицию, отвечающую за снижение силы трения [5]. Затем редуктор включили на четыре часа на прямой ход и на четыре часа обратный ход и продолжили замер параметров. Вибрация, стуки, удары, посторонние шумы прекратились полностью, снизилась и стабилизировалась температура. На третий день экскаватор был отправлен заказчику. Акт испытаний за подписью главного конструктора экскаваторов типа ЭКГ Уралмашзавода представлен [6].

Источники информации

1. Патент РФ №2213650 С2, В23Р 6/00, опубл. 27.05.2003 г. Способ восстановления зубчатых передач.

2. Авт. свидетельство СССР №1255253, В21Н 5/00, опубл. 07.09.1986, бюл. №33. Способ восстановления крупномодульных зубчатых колес.

3. Патент РФ №2428293 С2, опубл. 10.09.2011, бюл. №25. Способ восстановления зубьев зубчатых колес и устройство для его осуществления.

4. «Общее руководство по капитальному ремонту карьерных экскаваторов ЭКГ» Разработано Научно-исследовательским и проектно-конструкторским институтом по добыче полезных ископаемых открытым способом. Изд-во «Челябинский рабочий» Челябинск, 1979 г. С. 158.

5. Патент РФ №2553255 C1, C10M 125/00, опубл. 10.06.2015, бюл. №16. Твердосмазочная композиция.

6. Акт испытаний от 11.11.2017 Дивизиона «Горные машины» Уралмашзавода.

Изобретение относится к безразборному ремонту зубчатых кинематических пар редуктора подъёмной лебёдки карьерных экскаваторов, работающих при добыче полезных ископаемых открытым способом в условиях Крайнего Севера. Используют трибологические композиции в виде сухого ультрадисперсного порошка, первую трибологическую композицию для повышения класса чистоты рабочих поверхностей зубьев зубчатых колес редуктора и нанесения защитного металлокерамического слоя и вторую трибологическую композицию для снижения силы трения в контактной паре, при этом ремонт включает в себя этапы, на которых: добавляют в индустриальное масло, взятое из редуктора подъёмной лебёдки карьерного экскаватора, упомянутую первую трибологическую композицию в количестве 1600 г и перемешивают, заливают смесь масла с первой трибологической композицией в редуктор и запускают привод редуктора на 4 часа на прямой ход, затем на 4 часа на обратный ход, затем все также повторяют с упомянутой второй трибологической композицией. Изобретение обеспечивает безаварийную эксплуатацию деталей кругового, кривошипного и возвратно-поступательного линейного движения, а также продлевает ресурс эксплуатации экскаватора в 3-5 раз. 1 пр.

Способ безразборного ремонта зубчатых кинематических пар редуктора подъёмной лебёдки карьерного экскаватора, включающий введение трибологических композиций в штатное масло редуктора, отличающийся тем, что используют трибологические композиции в виде сухого ультрадисперсного порошка, первую трибологическую композицию для повышения класса чистоты рабочих поверхностей зубьев зубчатых колес редуктора и нанесения защитного металлокерамического слоя и вторую трибологическую композицию для снижения силы трения в контактной паре, при этом ремонт включает в себя этапы, на которых: берут 10 л индустриального масла из редуктора подъёмной лебёдки карьерного экскаватора, добавляют в масло упомянутую первую трибологическую композицию в количестве 1600 г и перемешивают, заливают смесь масла с первой трибологической композицией в редуктор и запускают привод редуктора на 4 часа на прямой ход, затем на 4 часа на обратный ход, затем берут 10 л индустриального масла из редуктора подъёмной лебёдки карьерного экскаватора, добавляют в масло упомянутую вторую трибологическую композицию в количестве 1600 г и перемешивают, заливают смесь масла со второй трибологической композицией в редуктор и запускают привод редуктора на 4 часа на прямой ход, затем на 4 часа на обратный ход.