Результат интеллектуальной деятельности: ТРАКИ ГУСЕНИЧНОЙ ЦЕПИ КАРЬЕРНОГО ЭКСКАВАТОРА

Изобретение относится к конструкции ходовой части горных машин, а именно гусеничной цепи карьерного экскаватора.

К подвижным элементам гусеничных движителей относятся ведущие колеса (звездочки), гусеницы, опорные и поддерживающие гусеницу катки, направляющие (натяжные) колеса. Гусеница служит для преобразования вращательного движения ведущей звездочки в поступательное движение, для сцепления с грунтом и образования бесконечной беговой дорожки, по которой ходовая тележка катится на опорных катках. В процессе эксплуатации карьерного экскаватора, звенья гусениц - траки, постоянно подвергаются воздействию переменных нагрузок, следствием которых являются поломки, деформации беговых дорожек и проушин для пальцев.

Известно звено гусеничной цепи (Патент RU №64171, B62D 55/18, публ. 27.06.2007 г. Бюл. №18), сущность которого заключается в том, что содержит два грунтозацепа, по крайней мере, один из грунтозацепов расположен в плане под углом к продольной оси отверстия проушины трака и, по крайней мере, один из грунтозацепов может быть выполнен гнутым. Это обеспечивает: исключение скольжения транспортного средства при повороте за счет работы всей длины грунтозацепа. Следствием этого является улучшение сцепных свойств гусеничной ленты; увеличение прочности основания грунтозацепа. Кроме того, за счет воздействия силы сцепления на боковую поверхность грунтозацепа происходит уменьшение изгибающей силы, направленной перпендикулярно плоскости симметрии грунтозацепа и прямо пропорционально углу наклона, от величины которого зависят прочность грунтозацепа и сцепные свойства гусеничной ленты. Следствием этого является повышение надежности гусеничной ленты в эксплуатации.

Известна гусеничная цепь транспортного средства (Авторское свидетельство SU №1257012, B62D 55/26, публ. 15.09.1986 г. Бюл. №26), содержащая соединенные посредством пальцев траки в виде опорных плит с проушинами и грунтозацепами, расположенными на опорной поверхности с внешней стороны траков.

В качестве прототипа выбраны траки гусеничной машины (Патент US №6,929,335 B2, B62D 55/20, публ. 16.08.2005 г.). Каждый трак гусеничной машины состоит из основного корпуса, имеющего верхнюю поверхность, нижнюю поверхность, противоположные боковые стороны и противоположные переднюю и заднюю стороны; включает проушины на основном корпусе для шарнирного разъемного соединения траков гусеничной машины. Трак включает дорожку качения на верхней поверхности основного корпуса и ведущие зубья, прикрепленные к верхней поверхности основного корпуса на противоположных сторонах дорожки качения. На дорожке качения расположен направленный вверх расширяющийся нагартованный участок, чтобы под воздействием направленной вниз силы на нем могла иметь место неограниченная растекаемость металла, сначала в первом горизонтальном, а затем во втором горизонтальном направлении, более чем на 45 градусов от первого горизонтального направления и таким образом осуществляется деформационное упрочнение дорожки качения. В траках используют марганцовистую сталь, которая в исходном состоянии после закалки имеет аустенитную структуру с твердостью около 200HB (твердость) и высокой ударной вязкостью. Под воздействием динамических нагрузок, трения, скольжения, под влиянием холодной деформации происходит самоупрочнение стали до 500HB.

Самоупрочнение гусеничного звена происходит в первые дни работы карьерного экскаватора. Если в первые дни работы карьерного экскаватора не происходит холодной деформации гусеничных звеньев, то происходит деформация беговой дорожки и удлинение проушин гусеничных звеньев, что приводит к быстрому износу беговой дорожки и проушин гусеничных звеньев.

Технической задачей изобретения является увеличение срока службы и повышение ремонтопригодности звеньев гусеничной цепи карьерного экскаватора посредством их выполнения с твердостью беговой дорожки не менее 450HB, укрепления дополнительными ребрами жесткости, а также обеспечения возможности упрочнения и восстановления беговой дорожки и проушин.

Решение поставленной технической задачи достигается выполнением траков гусеничной цепи карьерного экскаватора в виде литой полой опорной плиты с нижним и верхним основаниями, торцевыми и боковыми сторонами. На верхнем основании траков расположена беговая дорожка, ограниченная гребнями, на нижнем основании выполнены грунтозацепы, боковые стороны снабжены проушинами с возможностью последовательного сопряжения траков в цепь втулками с образованием шарнирного соединения. Опорная плита выполнена из хромоникелевой стали, легированной ванадием, и снабжена ребрами жесткости, расположенными в ее полости под беговой дорожкой на оси симметрии и основаниями гребней. Гребни выполнены дугообразными высотой равной 3÷4 толщины верхнего основания опорной плиты. Грунтозацепы размещены на нижнем основании опорной плиты попарно симметрично относительно центральной оси под углом ≤5≥15 друг к другу. Втулки выполнены термоупрочненными и зафиксированы стопорами в проушинах.

Беговая дорожка на верхнем основании траков выполнена с возможностью восстановления наплавкой до 10-15 мм.

Применение хромоникелевой стали, легированной ванадием, с очень высокими физико-механическими свойствами и хорошей ударной вязкостью позволило применить упрочнение (закалку) беговой дорожки, проушин и втулок до твердости более 500HB. Таким образом, существенно сокращается износ гусеничных втулок и отверстий - проушин для втулок в гусеничных звеньях-траках, исключается «вытягивание» гусеничного хода и его следствие - "несовпадение" шага, при появлении которого неправильное зацепление соответствующих частей траков и ведущей звездочки приводит к ускоренному износу ведущей звездочки и гребней гусеничных звеньев. При износе проушин и беговой дорожки на хромоникелевой стали, легированной ванадием, можно производить их наплавку (восстановление контура беговой дорожки и проушин). Причем толщина наплавки может достигать 10-15 мм, это вдвое выше известных аналогов, а проведение сварочных работ не требует создания дополнительных условий.

Фиксация втулок в проушинах стопорами также предотвращает деформацию шарнирных соединений траков.

Для увеличения прочности и жесткости конструкции трака под беговой дорожкой расположены ребра жесткости на оси симметрии. В карьерном гусеничном экскаваторе тяжелые кованные или литые катки ездят по беговой дорожке верхнего основания трака, и чем больше масса экскаватора, тем большая нагрузка передается на беговую дорожку гусеничных звеньев, поэтому ребра жесткости расположены под беговой дорожкой.

Концентрации напряжений при нагрузках возникают и в точках перегиба, а именно в области соединения дугообразных гребней по обеим сторонам беговой дорожки с верхним основанием трака. Для увеличения жесткости конструкции и более равномерного распределения напряжения кроме центрального ребра между нижним и верхним основанием введены два боковых ребра под беговой дорожкой и основаниями гребней.

Высота направляющих дугообразных гребней по обеим сторонам беговой дорожки эмпирически установлена и подтверждена расчетами равной 3÷4 толщины верхнего основания опорной плиты, что предохраняет опорные колеса от бокового смещения и одновременно служит для сцепления с ведущим колесом.

Выполнение грунтозацепов, расположенных на нижнем основании попарно симметрично относительно центральной оси, под углами ≤5≥15 друг к другу придает конструкции трака дополнительную жесткость, а также исключает боковое скольжение при повороте, работе экскаватора в забое с уклоном или в забое с недостаточно хорошо подготовленной подошвой. Углы, под которыми расположены грунтозацепы, установлены эмпирически.

На Фиг. 1-5 представлены:

Фиг. 1 - гусеничная цепь, содержащая траки 1 в виде литой плиты, на верхнем основании трака 1 находится беговая дорожка 2, на боковых сторонах выполнены сопряженные проушины 3, а термоупрочненные втулки 4 шарнирно соединяют траки и фиксируются стопорами 5.

Фиг. 2 - трак 1 также содержит ребра жесткости 6 и гребни 7.

Фиг. 3 - нижнее основание трака 1 с размещенными на нем грунтозацепами 8.

Фиг. 4 - трак 1 в разрезе по горизонтали, ребра жесткости 6 в полости под беговой дорожкой.

Фиг. 5 - беговая дорожка трака в разрезе по вертикали, восстановленная наплавкой 9.

На экскаваторе установлены две гусеничные цепи (Фиг. 1 и 2), каждая из которых состоит из траков 1 и приводится в движение ведущим колесом (не показано). При передвижении нижнее основание трака 1 и грунтозацепы 8 прижимаются к забою (Фиг. 3). Нагрузки на траки гусениц 1 распределяются следующим образом: максимальные напряжения возникают на участках беговой дорожки 2 и в точках перегиба гребней 7 и верхнего основания трака 1. Еще большее давление на трак 1 возникает при копании. По сравнению со средним удельным давлением при передвижении, максимальное давление на трак при копании вдоль гусеницы увеличивается в 4-4.5 раза. При копании на угол максимальное давление увеличивается в 7-12 раз. Поэтому размещение ребер жесткости 6 под беговой дорожкой 2 и основаниями гребней 7 повышает устойчивость к разрушению, перераспределяет и уменьшает максимальные напряжения.

Применение изобретения позволяет увеличить прочность конструкции траков и существенно нейтрализовать контактные напряжения, возникающие при передвижении и работе экскаватора, а также повысить ремонтопригодность гусеничной цепи.