11. Изготовление запасных частей

11.1. Номенклатура запасных частей

Горные машины состоят из большого количества деталей, среди которых одни работают весь срок службы машины, другие периодически заменяются или восстанавливаются. Детали, относящиеся к первой группе (станины, рамы, корпуса), в обычных условиях имеют достаточный запас прочности, а их материал испытывает сравнительно небольшие напряжения. Детали, относящиеся ко второй группе, работают в условиях значительных статических или динамических нагрузок, трения, часто при повышенных температурах или в коррозионных средах, имеют ограниченный срок службы. Поэтому от того, насколько правильно сделаны выбор материала для таких деталей при изготовлении или восстановлении, вида и режимов упрочнения, зависит и производительная работа машин.

Детали, не подлежащие восстановлению, в процессе ремонта заменяются новыми, производимыми заводами — изготовителями машин или изготовляемыми самими ремонтными предприятиями. Ограниченное число запасных частей, поставляемых заводами изготовителями, и отсутствие пока специализированных заводов по производству запасных частей вынуждает ремонтные предприятия изготовлять большую номенклатуру деталей. На ремонтных предприятиях изготовляют втулки и вкладыши, оси и валы, зубчатые колеса и звездочки, колеса гусеничного хода, зубчатые рейки, зубья ковшей, ролики опорно-поворотных устройств, канатные блоки, колесные пары, седловые подшипники и др.

Детали несложной формы из проката, поковок и отливок изготовляют на многих ремонтных предприятиях. Более сложные детали, имеющие большие габариты, изготовляют на крупных ремонтных базах, оснащенных соответствующим оборудованием. Вместе с тем качество деталей, изготовляемых ремонтными предприятиями, пока еще ниже качества запасных частей, производимых заводами — изготовителями машин.

Номенклатуру запасных частей для каждого вида ремонта машины определяют в течение первого ремонтного цикла. Нормы запасных частей на одну машину в год рассчитывают по формуле

,

где Т_М — число машино-часов, отработанных деталью; К_В.П.И — коэффициент восстановления и повторного использования деталей; Н_ОД — число одинаковых деталей в машине; Т_ДЕТ — ресурс детали, машино-ч.

Если замену детали производят в составе сборочной единицы или механизма, то норму расхода запасных частей умножают на коэффициент снижения норм расхода К_Д.У:

,

где Т_УЗ—ресурс сборочной единицы, машино-ч.

11.2. Материалы, применяемые для изготовления деталей.

При изготовлении деталей горных машин применяют следующие виды материалов: прокат черных металлов из углеродистых и легированных сталей; прокат из цветных металлов; поковки и штамповки из углеродистых и легированных сталей; отливки из конструкционных нелегированных и легированных сталей; отливки из бронзы, латуни и чугуна; отливки из пластмасс.

Все детали должны изготовляться только из материалов, указанных в чертежах завода — изготовителя машин. Материалы должны поставляться с сертификатами. При их отсутствии механические свойства и химический состав материалов определяют в лаборатории. Замену одних марок материалов другими допускают в том случае, если они удовлетворяют техническим требованиям, предусмотренным чертежами.

В конструкциях машин широкое применение получил прокат конструкционных сталей марок: сталь 40, сталь 50, 20Х, 40Х, 40ХН, 34ХН1М, 34ХМ1А, 30ХГСА, 38ХГН, 38ХНЗВА. Сортовой прокат имеет круглое, прямоугольное, шестигранное и специальное сечения. При выборе заготовки размеры и форма проката должны быть близки к размерам детали. Круглый прокат используют для изготовления валов, осей, втулок, шпилек, винтов, болтов и других деталей.

Заготовки из поковок получают обычно из проката. Их применяют для изготовления деталей сложной формы. Детали, полученные ковкой, имеют повышенные механические свойства. Так изготовляют ступенчатые валы, валы-шестерни, траверсы, крюки. Штампованные заготовки по сравнению с заготовками, полученными свободной ковкой, имеют меньшие припуски и более высокую чистоту поверхности. Штамповкой в закрытых штампах изготовляют заготовки коленчатых и распределительных валов, крестовин кардана, поворотных цапф, зубчатых колес, крюков. Точность заготовок достигает 7,8 классов. Методом холодной листовой штамповки получают заготовки звеньев втулочно-роликовых цепей, крышек конвейеров, масляных картеров, кожухов, дисков колес. Процесс получения заготовок штамповкой требует сложной технологической оснастки.

Из литых сталей в горном машиностроении получили применение стали марок: 30Л, 35Л, 40Л, 45Л, 50Л, 55Л, 20ГЛ, 35ГЛ, 30ГСЛ, 40ХЛ, 35ХМЛ, 30ХНМЛ и другие. Литые заготовки (отливки) в зависимости от назначения детали, ее формы и размеров получают заливкой жидкого металла (стали, чугуна, бронзы) в земляные или металлические формы. Крупные детали отливаются в земляные формы. Из стальных отливок изготовляют ходовые и зубчатые колеса, тормозные шкивы, балансиры, канатные блоки, грузовые барабаны, корпуса подшипников.

Литые заготовки из чугуна используют для изготовления деталей, которые в процессе работы не подвергаются ударам и деформациям растяжения. Это буксы роликов конвейеров, корпуса подшипников скольжения, редукторов, канатные блоки, звездочки цепей подвесных конвейеров, корпусные детали двигателей внутреннего сгорания и др. Для отливки используют серый чугун марок от СЧ15-32 до СЧ28-48, а также высокопрочный чугун ВЧ40-10. Втулки, венцы червячных зубчатых колес и другие детали из чугуна и бронзы отливают в полупостоянные или постоянные металлические формы (кокили). Точность отливки при этом достигает 4—7 классов.

Для улучшения механических свойств отливок, поковок, проката их подвергают термической обработке: нормализации, нормализации с отпуском или закалкой с отпуском.

Из литых бронз, латуней и антифрикционных сплавов для изготовления деталей нашли применение следующие марки: Бр. ОЦС5-5-5, Бр. ОЦС6-6-3, Бр-АЖМц-10-3-1,5, Бр. ОФ10-1, Бр. АЖ9-4, ЛМцС58-2-2, ЛМцА57-3-1.

В табл. 11.1 приведен перечень материалов, применяемых для изготовления деталей горных машин.

Таблица 11.1

Наименование деталей	Характер работы	Материалы, применяемые для изготовления деталей
Колеса зубчатых передач Болты, шпильки Валы, оси Опоры скольжения Пальцы Звенья гусениц. Опорные катки гусениц Зубья ковшей экскаваторов	Изгиб зубьев, деформации, контактное сжатие и сдвиг рабочих поверхностей, трение и удары Статические напряжения от предварительной затяжки и переменные от нагрузок Деформации изгиба и кручения, трение скольжения в подшипниках Трение скольжения между опорой и цапфой Сухое трение при высоких удельных давлениях и ударных нагрузках Контактные нагрузки, трение качения с проскальзыванием о беговую дорожку и поверхности катков Контактные давления и ударные нагрузки, трение качения с проскальзыванием беговой дорожки и боковых поверхностей о звенья гусениц Трение об абразивные частицы породы, динамические нагрузки при ударе о породу	Стали конструкционные (для передач, передающих большие мощности и работающих при высоких скоростях); углеродистые марок сталь 35 — сталь 50; легированные стали марок 35Х, 40Х.45Х, 40ХН, 45ХН, 18ХГТ,-ЗОХГТ, 12ХНЗА, 12Х2НЧА, 20ХНЗА, 40ХНМА, 38ХМЮА. Чугуны серые марок СЧ15-32 до СЧ35-56 и ковкие (для тихоходных мало нагруженных передач) Пластмассы (текстолит, нейлон или капрон) Стали углеродистые качественные марок 10 — сталь 45, стали конструкционные хромистые марок 35Х, 40Х/45Х. Углеродистые стали обыкновенного качества марок Ст3, Ст4, Ст5 и качественные марок сталь 25 — сталь 45; легированные стали; модифицированные чугуны Антифрикционные сплавы на основе олова, свинца, меди, алюминия, цинка, антифрикционные чугуны, металлокерамические антифрикционные материалы Стали марок сталь 50, 50Г, 50Г2 или 27СГ Аустенитная высоко марганцовистая сталь марки Г13Л, перлитная сталь 35Л-1, 45Л-1, углеродистая сталь 45, сталь марки 20ХГСНМ Сталь 50, 45Л, 45ГЛ, 27 СГ, 38ХС Износостойкая сталь Г13Л