Ogólny przegląd cech rolki koła kopalni i analiza przyczyn uszkodzenia

Częsty problem! PrzeglądRolka gąsienicowa koparkiAtrybuty i analiza przyczyn uszkodzeń

Koło podporowe koparki przenosi swój własny ciężar i obciążenie robocze, a atrybuty rolki gąsienicowej są ważnym kryterium pomiaru jej jakości. W tym artykule analizowane są atrybuty, uszkodzenia i przyczyny koła podporowego.

1. Atrybuty rolki jezdnej

(1) Struktura

Struktura rolki gąsienicowej jest pokazana na rysunku 1. Zewnętrzna osłona 2 i wewnętrzna osłona 8 na obu końcach wrzeciona koła podporowego 7 są przymocowane do dolnej części ramy gąsienicy koparki. Po zamocowaniu zewnętrznej osłony 2 i wewnętrznej osłony 8 można zapobiec osiowemu ruchowi i obrotowi wrzeciona 7. Po obu stronach korpusu koła 5 znajdują się kołnierze, które mogą zaciskać łańcuch gąsienicy, aby zapobiec wykolejeniu się gąsienicy i zapewnić, że koparka będzie się poruszać wzdłuż toru.

Wewnątrz zewnętrznej pokrywy 2 i wewnętrznej pokrywy 8 znajduje się para pływających pierścieni uszczelniających 4 i pływających gumowych pierścieni uszczelniających 3. Po zamocowaniu zewnętrznej pokrywy 2 i wewnętrznej pokrywy 8, pływające gumowe pierścienie uszczelniające 3 i 4 są dociskane do siebie. Powierzchnie styku między dwoma pływającymi pierścieniami uszczelniającymi 4 są gładkie i twarde, tworząc powierzchnię uszczelniającą. Gdy koło się obraca, dwa pływające pierścienie uszczelniające 4 obracają się względem siebie, tworząc pływające uszczelnienie. Uszczelnienie typu O-ring 9 służy do uszczelniania między wrzecionem 7 a zewnętrzną pokrywą 2, wewnętrzną pokrywą 8. Pływające uszczelnienie i uszczelnienie typu O-ring 9 mogą zapobiegać wyciekom oleju smarującego wewnątrz koła podporowego i zapobiegać przedostawaniu się błota i wody do wnętrza koła podporowego. Otwór olejowy w korku 1 służy do dodawania oleju smarującego do wnętrza koła podporowego.

(2) Warunek siły

Korpus rolki gąsienicowej koparki poddawany jest skierowanej do góry sile podporowej łańcucha gąsienicy, a dwa końce wału głównego podtrzymują ciężar koparki, jak pokazano na rysunku 2.

Siła grawitacji koparki jest przenoszona na wał główny 7 przez ramę gąsienicy, zewnętrzną osłonę 2 i wewnętrzną osłonę 8, a następnie przenoszona na tuleję wału 6 i korpus koła 5 przez wał główny 7, a na końcu przenoszona na szynę łańcuchową i płytę gąsienicy przez korpus koła 5 (patrz rysunek 1). Gdy koparki pracują na nierównym terenie, łatwo jest spowodować przechylenie gąsienic, co powoduje pochylenie toru łańcuchowego. Gdy koparka wykonuje ruch obrotowy, między wałem głównym a korpusem koła będzie występować siła przemieszczenia osiowego. Ze względu na złożone naprężenie koła podporowego jego konstrukcja musi być rozsądna, a wał główny, korpus koła i tuleja wału muszą mieć stosunkowo wysoką wytrzymałość, wytrzymałość, odporność na zużycie i właściwości uszczelniające.

(3) Wymagania techniczne

Materiał wrzeciona to 50Mn wysokiej jakości stal konstrukcyjna węglowa o zawartości C 0,48%~0,56%, zawartości Si 0,17%~0,37%, zawartości Mn 0,7%~1,0%, zawartości S mniejszej niż 0,035%, zawartości P mniejszej niż 0,035%, zawartości Cr mniejszej niż 0,25%, zawartości Ni mniejszej niż 0,30% i zawartości Cu mniejszej niż 0,25%. Spośród nich Mn jest ważnym pierwiastkiem w stali stopowej, który może poprawić kucie i plastyczność stali oraz zapewnić, że materiał ma wystarczającą wytrzymałość i odporność na zużycie. Po obróbce cieplnej stal 50Mn ma wysoką wytrzymałość i twardość, doskonałą hartowność, głęboką warstwę hartowania, drobną strukturę perlitu i dobre właściwości mechaniczne.

Norma dotycząca konstrukcji wrzeciona wymaga głębokości hartowania T wynoszącej 2–7 mm i twardości po hartowaniu wynoszącej 50–62 HRC, jak pokazano na rysunku 3.

TenRolka gąsienicowakorpusu koła jest poddawany częstym obciążeniom udarowym na powierzchni toru korpusu koła, która jest podatna na odkształcenia ściskające, powodując, że powierzchnia toru korpusu koła rozszerza się do kształtu stożkowego. Aby poprawić stan naprężenia, wydłużyliśmy długość powierzchni toru korpusu koła i zaprojektowaliśmy przejście między powierzchnią toru a talią koła jako nachylenie w celu zwiększenia nośności powierzchni toru. Zacieniowany obszar na rysunku 4 przedstawia rozszerzoną powierzchnię toru i nachylenie przejściowe.

Aby poprawić odporność na zużycie korpusu koła nośnego, materiał korpusu koła to stal konstrukcyjna ze stopu 40Mn2. Zawartość C wynosi 0,37%~0,44%, zawartość Si wynosi 0,17%~0,37%, zawartość Mn wynosi 1,4%~1,8%, zawartość P jest mniejsza niż 0,030%, a zawartość S jest mniejsza niż 0,030%.

Korpus koła jest formowany przez kucie, a po uformowaniu surowy korpus koła jest poddawany obróbce hartowania i odpuszczania w celu uzyskania twardości 26~32HRC, aby zachować wysoką wytrzymałość, plastyczność, wytrzymałość i kompleksowe właściwości mechaniczne wewnątrz korpusu koła. Powierzchnia korpusu koła jest hartowana w celu poprawy twardości i odporności na zużycie powierzchni toru koła nośnego. Twardość po hartowaniu wynosi 50~58HRC, a głębokość utwardzonej warstwy wynosi 6~12mm, więc twardość powierzchni toru jest zasadniczo zbliżona do twardości połączenia szyny łańcuchowej (48~58HRC).

Wielkość i chropowatość powierzchni rowka uszczelniającego typu O-ring powinny spełniać wymagania konstrukcyjne, a powierzchnia styku powinna być sfazowana i oczyszczona z zadziorów i ostrych krawędzi.

Pływające pierścienie uszczelniające i uszczelki typu O-ring powinny być wykonane z wysokiej jakości gumy nitrylowej. Średnica wewnętrzna, średnica drutu, elastyczność, twardość (Shore) i gładkość powierzchni powinny spełniać normy. Przed montażem należy je sprawdzić i zakwalifikować zgodnie z powyższymi punktami jeden po drugim, zanim zostaną zamontowane.

Jeśli gumowy pierścień uszczelniający nie jest owinięty wokół rowka pierścienia uszczelniającego lub nie styka się z pierścieniem uszczelniającym, spowoduje to nierównomierne ciśnienie gumowego pierścienia uszczelniającego na pierścieniu uszczelniającym. Nierównomierne ciśnienie może spowodować zwiększone lokalne zużycie ostrza podczas obrotu pierścienia uszczelniającego, co prowadzi do wycieku oleju z pierścienia uszczelniającego. Jeśli krawędź uszczelki typu O zostanie odcięta, jej połowa utknie poza rowkiem pierścienia lub zostanie skręcona podczas instalowania wewnętrznej i zewnętrznej pokrywy, spowoduje to zmniejszenie wydajności uszczelnienia lub żywotności uszczelki typu O. Czasami, jeśli ciśnienie podczas kontroli szczelności nie osiągnie określonej wartości, nie można wykryć żadnego wycieku i nie wystąpi żaden wyciek po wtryśnięciu oleju. Jednak po pewnym czasie pracy koparki temperatura tarcia elementów koła podporowego i ciśnienie wewnątrz wnęki wzrosną do określonej wartości i wystąpi wyciek. Jeśli uszczelka typu O będzie nadal używana po wystąpieniu wycieku, wystąpi poważny wyciek oleju.

Szczelina między głównym wałem koła podporowego a tuleją wału na korpusie koła wynosi 0,2-0,4 mm i nie powinno być żadnych przeszkód podczas obrotu. Wydajność uszczelnienia jest dobra i nie ma wycieku oleju.

Do smarowania należy używać olejarki, aby dodać olej przekładniowy doRolki gąsienicowei w razie potrzeby odpowiednio zwiększyć lepkość oleju smarującego. Przed dodaniem oleju przekładniowego należy najpierw spuścić przeterminowany olej przekładniowy, a następnie dodać nowy olej przekładniowy do otworu korka olejowego, aż olej wypłynie. Podczas dodawania oleju smarującego odkręć korek końcowy wału, umieść górną część głowicy dyszy wtryskiwacza oleju na ramieniu kanału olejowego i wstrzyknij olej do kanału olejowego. Podczas instalowania korka olejowego wymagany jest klucz dynamometryczny, aby kontrolować moment dokręcania korka olejowego w zakresie 157~255N • m.

2. Analiza przyczyn uszkodzeń

W tym artykule wykorzystano 20-tonową koparkę pewnego producenta jako przykład do analizy przyczyn uszkodzenia kół podporowych. Przeprowadziliśmy inspekcję częściowo uszkodzonych kół podporowych koparki i odkryliśmy, że głównymi usterkami były uszkodzenia wału głównego i korpusu koła, a także wyciek oleju. Wał główny poważnie uszkodzonego koła podporowego został zablokowany, co uniemożliwiło obrót całego koła podporowego. Teraz przeanalizujemy to osobno.

(1) Uszkodzenie wrzeciona

Użyliśmy spektrometru do wykrycia zawartości różnych pierwiastków w uszkodzonym wrzecionie gąsienicy koparki, jeśli materiał nie był kwalifikowany. Zmierzona zawartość pierwiastka Mn wynosiła 0,59%, co znacznie różniło się od zawartości standardowej (0,7%~1,0%). Ma to poważny wpływ na wydajność mechaniczną wrzeciona. Niekwalifikowana obróbka cieplna powoduje zmierzone uszkodzenia twardości powierzchni i głębokości hartowania wrzeciona, jak pokazano w Tabeli 1. Dane testowe pokazują, że twardość hartowania powierzchni i głębokość warstwy hartowania wrzeciona nie spełniają wymagań projektowych, co poważnie wpływa na wytrzymałość, sztywność i odporność na zużycie wrzeciona.

Podczas testów stwierdzono poważne zużycie, przy czym wał główny był wygięty, a części współpracujące, średnica wału głównego i tuleja wału, były mocno zużyte, jak pokazano na rysunku 5. Po dokonaniu pomiaru luz między wałem głównym a tuleją wału przekroczył 0,3 mm (luz ten powinien być mniejszy niż 0,2 mm) i wał główny oraz tuleja wału wymagają modernizacji.

(2) Uszkodzenie koła

Po sprawdzeniu uszkodzonegoRolki gąsienicowekorpus, stwierdzono, że powierzchnia toru koła była zdeformowana, popękana i odpadła. Rysunek 6 przedstawia rozszerzenie powierzchni toru koła podporowego w kształt stożkowy po uderzeniu.

Silne zużycie korpusu koła objawia się głównie w powierzchni toru, kołnierzu prowadzącym i otworze gniazda tulei wału. Dzieje się tak, ponieważ koparki często pracują na piaszczystych, błotnistych i żwirowych polach, a duża ilość ścierniwa dostaje się między powierzchnię szyny koła podporowego a szynę łańcucha, powodując silne zużycie ścierne. Piasek i żwir generują również znaczne naprężenia ściskające na powierzchni toru, kołnierzu i sekcji szyny łańcucha toru, co powoduje wiele mikroskopijnych odkształceń ściskających i tarcie suche. Te tarcia suche obejmują zarówno tarcie toczne, jak i tarcie ślizgowe, co powoduje silne zużycie powierzchni toru koła i zmniejszenie sztywności i wytrzymałości koła. Po silnym zużyciu kołnierza koło podporowe łatwo się wykolei.

Niekwalifikowana obróbka cieplna, rzeczywisty pomiar pokazuje, że koło nośne jest uszkodzone, a powierzchnia korpusu koła jest twarda

Wyniki badań twardości i głębokości warstwy hartowanej na powierzchni koła przedstawiono w tabeli 2. Zmierzone dane wskazują, że twardość i głębokość warstwy hartowanej na powierzchni koła nie spełniają wymagań projektowych.

Rozbiórka korpusu koła z wadami materiałowymi ujawniła pęknięcia wewnątrz, jak pokazano na rysunku 7. Wskazuje to, że kucie koła nie zostało wykonane prawidłowo i proces kucia koła należy udoskonalić, aby zapobiec powstawaniu grubych ziaren i nieprawidłowej struktury.

(3) Wyciek oleju

Wymiary rowka uszczelniającego typu O-ringSpychaczRolki bieżne D81 D8N D90 wrzeciona (szerokość rowka, głębokość rowka, okrągłość pierścienia uszczelniającego itp.) mieszczą się w zakresie tolerancji projektowej i spełniają wymagania techniczne. Wykrywa, że ​​średnica drutu i średnica wewnętrzna pływającego pierścienia uszczelniającego i pierścienia uszczelniającego przekraczają tolerancję, a na powierzchni występują uszkodzenia. Powodem uszkodzenia jest to, że materiał pierścienia uszczelniającego nie jest kwalifikowany, co odzwierciedla się w rozszerzaniu i odkształcaniu po kontakcie z olejem smarowym, utracie elastyczności, przedwczesnym starzeniu i twardości (Shore) niespełniającej wymagań projektowych, co powoduje wyciek oleju z powodu słabego uszczelnienia.

Istnieją dwa powody wycieku oleju z koła podporowego. Po pierwsze, rolki gąsienicowe spychacza są przez długi czas zanurzone w wodzie podczas pracy koparki, co powoduje korozję pierścienia uszczelniającego i rowka pierścienia uszczelniającego. Po drugie, prace budowlane w błotnistej wodzie zimą mogą spowodować zamarznięcie i uszkodzenie pierścienia uszczelniającego.