Влияние вида горной породы на закономерности изнашивания коронки зуба ковша экскаватора

Исследуются закономерности процесса изнашивания коронок зуба ковша экскаватора, изготовленных из высокоуглеродистых хромомарганцевых сталей, в зависимости от работы по крупнокусковой (гранит после взрывных работ) и мелкодисперсной (карьерный песок) абразивной горной породе с целью установления сторон коронки, требующих повышения износостойкости. Из анализа характера изменения геометрического профиля коронки в зависимости от вида породы, расположения, вида и размеров дефектов на нижней и верхней поверхности коронки зуба, результатов замера твердости рабочих поверхностей коронок разрабатывается заключение о различии в механизме изнашивания верхней и нижней сторон коронки при работе по крупнокусковой горной породе — для верхней стороны это ударно-абразивное изнашивание, отличающееся сравнительно небольшой скоростью убыли массы, для нижней — это чисто абразивное изнашивание, протекающее с высокой интенсивностью. Вследствие этого нижняя сторона изнашивается с большей скоростью, чем верхняя, и коронка теряет свою симметричность. В случае мелкодисперсной породы обе стороны коронки подвергаются только абразивному воздействию и изнашиваются с одинаковой скоростью с сохранением симметричности формы. Делается вывод, что для повышения срока службы коронок в случае крупнокусковой породы надо повышать износостойкость преимущественно нижней стороны, а в случае мелкодисперсной — обеих сторон.

Ключевые слова: экскаватор, коронка зуба ковша экскаватора, верхняя поверхность коронки, нижняя поверхность коронки, гранит, крупнокусковая абразивная горная порода, мелкодисперсная абразивная горная порода, песок, абразивное изнашивание, ударно-абразивное изнашивание.
Как процитировать:

Болобов В. И., Ахмеров Э. В., Ракитин И. В. Влияние вида горной породы на закономерности изнашивания коронки зуба ковша экскаватора // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6−2. — С. 189—204. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_189.

Благодарности:
Номер: 6
Год: 2022
Номера страниц: 189-204
ISBN: 0236-1493
UDK: 621.879.31
DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_189
Дата поступления: 14.01.2022
Дата получения рецензии: 04.04.2022
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 10.05.2022
Информация об авторах:

Болобов Виктор Иванович1 — доктор технических наук, профессор, ORCID ID: 0000-0002-0810-0132, email: boloboff@mail.ru;
Ахмеров Эрик Викторович1 — аспирант, ORCID ID: 0000-0003-1692-4745, email: s195040@stud.spmi.ru;
Ракитин Илья Витальевич1 — студент, ORCID ID: 0000-0002-7874-1859, email: ilja.rakitin@mail.ru;
1 Санкт-Петербургский горный университет, 199106, Санкт-Петербург, Васильевский остров, 21 линия, д. 2, Россия.

 

Контактное лицо:

Ахмеров Эрик Викторович, email: s195040@stud.spmi.ru.

Список литературы:

1. Зорин В. А., Бочаров В. С. Надежность машин. — Орел: Изд-во «ОрелГТУ», 2003. — 548 с.

2. Ветров Ю. А. Резание грунтов землеройными машинами. — М.: «Машиностроение», 1971. — 357 с.

3. Новокшонова Н. В., Вахрушев С. И. Исследование износа сменных зубьев ковша одноковшового экскаватора и его влияния на сопротивление грунта резанию // Современные технологии в строительстве. Теория и практика. — 2019. — Т. 2. — С. 175–181.

4. Лях Д. Д., Худякова И. Н., Иванов С. Л. Обоснование параметров модуля формования торфяного сырья и энергомассовых характеристик комплекса оборудования по добыче и переработке торфа // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 6. — С. 93–108. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_6_0_93.

5. Mikhailov A. V., Garmaev O. Z., Garifullin D. R., Kazakov Y. A. A potential application of in-pit crushing-conveying and dewatering system in peat mining // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019, vol. 378, no. 1, pp. 86–90. DOI:10.1088/1755−13 15/378/1/012086.

6. Рузибаев А. Н., Жураев Д. Д., Хасанова Ш. И., Абдиев Б. К., Нажимов Ё. Э. Исследование износа зубьев ковшей карьерных экскаваторов // Международный научный обзор проблем и перспектив современной науки и образования. LVI международная заочная научно-практическая конференция. Сб. науч. статей. Бостон, США. — 2019. — С. 13–16.

7. Побегайло П. А., Крицкий Д. Ю., Гильманшина Т. Р. Износ элементов карьерных экскаваторов: анализ современного состояния проблемы // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 2. — С. 64–74. DOI: 10.25018/0236-149320212-0-64−74.

8. Колокольцев В. М., Вдовин К. Н., Чернов В. П., Феоктистов Н. А., Горленко Д. А., Дубровин В. К. Исследование механизмов абразивного и ударно-абразивного изнашивания высокомарганцевой стали // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. — 2017. — Т. 15. — № 2. — С. 54–62. DOI 10.18503/1995-2732-2017-15−2-54−62.

9. Нефедьев С. П., Дёма Р. Р., Котенко Д. А. Абразивная и ударно-абразивная износостойкость твёрдых наплавленных покрытий // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Металлургия». — 2015. — Т. 15. — № 1. — С. 103–106.

10. Хромой М. Р., Свинарчук В. П., Свинарчук П. В. Изнашивание вооружения ковша карьерного одноковшового экскаватора // Научный вестник Московского государственного горного университета. — 2010. — № 8. — С. 106–113.

11. Шибанов Д. А., Иванов С. Л., Емельянов А. А., Пумпур Е. В. Оценка показателей работоспособности карьерных экскаваторов в реальных условиях эксплуатации // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 10. — С. 86–94. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-10−0-86−94.

12. Иванов С. Л., Иванова П. В., Кувшинкин С. Ю. Оценка наработки карьерных экскаваторов перспективного модельного ряда в реальных условиях эксплуатации // Записки Горного института. — 2020. — Т. 242. — С. 228–233. DOI: 10.31897/pmi.2020.2.228.

13. Кузнецова В. Н., Авдеева Е. С. Тенденции повышения износостойкости зубьев ковшей экскаваторов // Омский научный вестник. — 2010. — № 1 (87). — С. 99–101.

14. Prokopenko S. A., Ludzish V. S., Kurzina I. A. Improvement of cutting tools to increase the efficiency of destruction of rocks tunnel harvesters // Journal of Mining Science. 2016, vol. 52, no. 1, pp.153–159. DOI: 10.1134/S1062739116010248.

15. Prokopenko S. A., Sushko A. V., Kurzina I. A. New design of cutters for coal mining machines // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2015, vol. 91, no. 1, pp.1–8. DOI: 10.1088/1757−899X/91/1/012058.

16. Громыка Д. С., Утенкова Т. Г., Короткова О. Ю. Обзор методов оценки механизмов изнашивания исполнительных органов горных машин // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 2. — С. 75–86. DOI: 10.25018/0236-149320212-0−75-86.

17. Gogolinskiy K. V., Gromyka D. S., Kremcheev E. A. A modelling of cyclic thermal and impact loads on excavator bucket // International Review of Mechanical Engineering. 2021, vol. 15 (4), pp. 189–196. DOI: 10.15866/ireme.v15i4.20699.

18. Suryo S. H., Fawwaz W. M., Wijaya Y. A., Saputro E. W., Harto. Analysis and topology optimization structural design excavator bucket tooth using finite element method // AIP Conference Proceedings. 2020, vol. 2217, pp. 1–11. DOI: 10.1063/5.0000531.

19. Ren Z., Sun H., Liang Y., He Y., Feng M. Strength analysis of excavator bucket based on normal digging trajectory and limiting digging force // Journal of Vibroengineering. 2020, vol. 23, pp. 217–226. DOI: 10.21595/jve.2020.21596.

20. Suryo S. H., Bayuseno A. P., Jamari J., Wahyudi I. A. Analysis of rake angle effect to stress distribution on excavator bucket teeth using finite element method // Civil Engineering Journal. 2017, vol. 3, no. 12, pp. 1222–1234. DOI: 10.28991/cej-030952.

21. Комиссаров А. П., Лагунова Ю. А., Набиуллин Р. Ш., Хорошавин С. А. Цифровая модель процесса экскавации горных пород рабочим оборудованием карьерного экскаватора // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 4. — С. 156–168. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_4_0_156.

22. Безкоровайный П. Г., Шестаков В. С., Юсупов Т. И. Исследование нагружения рабочего оборудования гидравлического экскаватора при транспортировании ковша // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 11−1. — С. 209–218. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_111_0_209.

23. Zlotnikov E. G., Khalimonenko A. D., Kazakov D. Yu. Modeling and calculation of load on cutting inserts of disk milling cutters in software environment of Autodesk Inventor // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2018, vol. 194, no. 2, pp. 1−6. DOI: 10.1088/1755−1315/194/2/022048

24. Ismail R., Muhammad Z., Jamari J., Bayuseno A. P. Designing and wear testing of excavator bucket teeth for the need of indonesian mining // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2020, vol. 15, no. 1, pp. 21–26.

25. Das B., Sawrav K., Singh S. B., Bandyopadhyay P. P. Tribological behaviour of the hardfacing alloys utilised to fabricate the wear parts of an excavator bucket // Transactions of the Institute of Metal Finishing. 2021, vol. 99, no. 3, pp. 153–161. DOI: 10.1080/00202967.2021.1861854.

26. Suryo S. H., Bayuseno A. P., Jamari J. Analysis of AISI material power of AISI 4140 bucket teeth excavator using influence of abrasive wear // AIP Conference Proceedings. 2018, vol. 1977, pp. 1–9. DOI: 10.1063/1.5042942.

27. Nasonov M. Y., Lykov Y. V. Effects of working conditions on excavator performance — longevity of metal structures // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2018, vol. 194, pp. 1–7. DOI: 10.1088/1755−1315/194/4/042017.

28. Болобов В. И., Бочков В. С. О влиянии упрочняющей обработки материала футеровки шаровых мельниц на его износостойкость // Горный журнал. — 2017. — № 1. — С. 57–60.

29. Виноградов В. Н., Сорокин Г. М., Колокольников М. Г. Абразивное изнашивание — М.: Машиностроение, 1990. — 224 с.

30. Хрущов М. М., Бабичев М. А. Исследования изнашивания металлов — М.: Изд-во Акад. наук СССР, 1960. — 351 с.

31. Драгобецкий В. В., Шаповал А. А., Мосьпан Д. В, Лотоус В. В., Упрочнение зубьев ковшей экскаваторов с использованием пластической деформации взрывом // Металлургическая и горнорудная промышленность. — 2015. — № 2. — С. 38–42.

32. Ефимов И. А., Юмаев Р. Г. Повышение срока службы зубьев ковша экскаваторов // Записки Горного института. — 1981. — Т. 87. — C. 69–72.

33. Талеров М. П. Зависимость износостойкости корпуса резцов горного инструмента от распределения твердости по длине резца // Записки Горного Института. — 2010. — Т. 186. — С. 140–142.

34. Насонов М. Ю., Лыков Ю. В., Чонг Д. Д. Исследование ресурса и долговечности металлических конструкций экскаваторов после истечения срока эксплуатации // Уголь. — 2020. — № 2 — С. 13–17. DOI: 10.18796/0041-5790-2020-2-13−17.

35. Khoreshok A., Mametiev L., Tsekhin A., Borisov A. Relationship between the power of the two-bit cutting body rotation drive of the roadheader and hardness of broken rock // E3S Web of Conferences. 2018, vol. 41, pp. 1–8. DOI: 10.1051/e3sconf/20184103017.

36. Bogdanov S. P., Khristiuk N. A., Anisimov A. V., Sychov M. М. Increase of stainless steel wear resistance by diffusion chromium plating using iodine transport // Materials Science Forum. 2021, vol. 1040, pp. 139–152. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.1040.139.

37. Дэлэг Д., Ванчинжав С., Пурэвдорж Н. Исследование самозатачивания зуба ковша экскаватора // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2008. — № 14 (1). — С. 402–416.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.