Перейти к содержимому 
Ножи отвала: виды, из чего сделаны, как выбор и определить износ
Нож отвала первым встречается с грунтом, щебнем или ледяным накатом. Он формирует режущую кромку, непосредственно работает с материалом и защищает основание отвала от повышенного износа. Однако одинаковые на первый взгляд накладки могут заметно различаться по качеству и назначению. При этом высокая твёрдость ножей сама по себе не гарантирует долгой службы. При подборе учитывают конструкцию отвала, материал изготовления и нагрузки на режущую часть.
Где установлены и для чего нужны ножи отвала
Отвал предназначен не только для перемещения материала. С его помощью техника срезает неровности, профилирует поверхность, сдвигает грунт. Из-за этого нижняя часть подвержена большему износу. Для её защиты на рабочую кромку отвала устанавливают специальные накладки – ножи. Ипри х форма и состояние влияют на заглубление в грунт и сопротивление резанию.
Если продолжать работу после предельного износа ножей, можно повредить крепёж и посадочную часть отвала. Это усложнит ремонт и увеличит его стоимость. Поэтому состояние ножей регулярно проверяют, не дожидаясь, когда машина начнёт хуже резать грунт. Защитную режущую накладку заменить проще, чем восстанавливать всю конструкцию.
На бульдозере, автогрейдере или КДМ режущие элементы работают в разных условиях. Бульдозер разрабатывает и перемещает грунт, автогрейдер формирует профиль поверхности, а комбинированная машина чистит дорогу от снега и наледи. Во всех случаях режущие элементы изнашиваются, но распределение нагрузок, форма деталей и требования к их креплению различаются.
Как устроены ножи отвала и их крепления
Ножи отвала как правило состоят из нескольких элементов. В центральной части располагаются основные ножи, по краям — боковые или угловые элементы. Такая компоновка позволяет менять изношенные детали отдельно, не снимая всю режущую кромку. Количество секций, их размеры и крепления зависят от назначения и формы отвала.
Средние ножи бывают односторонними и двусторонними. У вторых предусмотрены две рабочие кромки: после износа одной элемент переворачивают и используют вторую. При износе обеих режущих кромок ножи заменяют. При этом перед утилизацией их проверяют на возможность восстановления наплавкой.
К основанию отвала ножи крепятся специальными болтами с гайками. Форма головки и посадочного отверстия зависит от исполнения соединения. В распространённых конструкциях головка располагается в углублении. При этом квадратный подголовок болта фиксируется от проворачивания при затяжке в соответствующем участке отверстия. Крепёж подбирают под конкретный нож: важны не только диаметр и длина болта, но и соответствие его посадочному месту.
Некоторые ножи изготавливают с двумя рядами отверстий, раззенкованных с двух сторон. Если это сделано для перестановки их по мере износа, первоначально секцию закрепляют за нижний ряд отверстий. Второй нужен для выдвижения ножа после изнашивания режущей кромки. Нельзя устанавливать новые накладки сразу на большой вылет, т. к. это грозит их поломкой. При износе острой кромки нож снимают с отвала и разворачивают на 180 градусов. Таким образом он работает вторым острым краем до его износа, увеличивая ресурс. Однако такой вариант предусмотрен на всех ножах.
Боковые и угловые ножи защищают края отвала. По форме и толщине они отличаются от средних элементов. Число рабочих кромок, расположение крепёжных отверстий и возможность перестановки также зависят от конкретного исполнения. Общей схемы для всех отвалов нет.
Какие бывают ножи отвала и чем они отличаются
Разделять ножи удобно по двум признакам: на какой машине они установлены и с каким материалом работают. Первый классифицирует по конструкции и назначению, второй — исполнению режущей части. У автогрейдера, например, могут применяться разные кромки: одна для профилирования дороги, другая для уборки наледи и уплотнённого снега.
Бульдозерные ножи
Ножи отвала бульдозера работают при разработке и перемещении грунта. Центральные секции формируют основную режущую линию, угловые элементы защищают края рабочего оборудования. Поэтому боковые ножи часто имеют утолщения нижней и наружной боковой кромки, а верхний край скошен под углом 45°. Такое решение снижает прилипание грунта в этой области.
Конструкция крепления боковых ножей к отвалу отличается от центральных. Его удерживают от смещения два ряда болтов с гайками. Соответственно, в самой пластине бокового ножа имеется 4 ряда отверстий, т. к. нож тоже смещается вниз, в случае износа режущей части.
Для абразивных грунтов важен запас металла на износ. Однако при резании грунта необходимо сопротивление разрушению, поскольку в нём могут находиться камни и плотные включения. Поэтому выбирать бульдозерный нож только по толщине неправильно. Имеют значение профиль, материал, термообработка и соответствие штатной системе крепления.
Грейдерные ножи
Ножи отвала автогрейдера участвуют в срезании неровностей, распределении материала и формировании дорожного профиля. Для них важны не только прочность и ресурс, но и соответствие кромки выполняемой операции. Например, для интенсивной разработки плотного слоя лучше подойдёт зубчатая рабочая кромка, тогда как для чистовой планировки она непригодна.
При этом ножи грейдерного отвала также делятся на центральные и боковые. Производители предлагают их разной формы, ширины, толщины. Ножи с изогнутым поперечным профилем облегчают движение материала по отвалу и подходят для точного профилирования поверхности. Плоские используют для тяжёлых дорожных работ, где важны прочность и ресурс. Зубчатое исполнение лучше врезается в уплотнённый материал, но не обеспечивает такую же чистоту обработки, как сплошная кромка.
Помимо обычных стальных ножей, на автогрейдерах применяют твердосплавные кромки и системы со сменными резцами. У последних рабочие элементы установлены в отдельных держателях. Вращающиеся резцы могут проворачиваться при работе, что способствует более равномерному износу. Однако такие системы, как и сплошные ножи, подбирают под конкретные условия эксплуатации.
Ножи для КДМ
Ножи отвала комбинированной дорожной машины (КДМ) могут быть стальными, полиуретановыми и резиновыми. Выбор материала изготовления зависит от задач по содержанию дорожного полотна. Даже внешне похожие накладки на отвал могут существенно различаться по назначению.
Отдельную группу составляют эластичные пластины. Они изготавливаются из полиуретана и резины, в том числе армированной. Такие варианты исполнения сменной рабочей кромки не являются прямыми аналогами стальных ножей. Эластичные накладки используются для уборки дорог в зимний период. Это позволяет сохранить дорожную разметку, которую жёсткие стальные ножи могут счистить вместе со снегом. Возможность замены одного материала другим проверяют по документации изготовителя отвала.
Для заказа ножей КДМ важно знать не только модель автомобиля, но и исполнение установленного отвала. Сверяют длину и толщину секций, расположение отверстий и посадочные размеры. Если нож собирается из нескольких частей, проверяют весь комплект: совпадения общей длины недостаточно для правильной установки.
Особенности ножей для разных материалов
При работе с песком и щебнем режущая кромка подвергается повышенному абразивному износу. В таких условиях важны износостойкость материала и запас рабочей части. При этом такие ножи не рассчитаны на высокие ударные нагрузки. Например, Caterpillar подчёркивает применяемость подобных накладок отвала только при низких и средних ударных нагрузках.
Для уплотнённого гравия, мёрзлого грунта и льда применяют зубчатые, или гребенчатые, ножи. Их выступы сосредоточивают усилие на отдельных участках и облегчают разрушение плотного слоя. Однако после такого прохода поверхность нуждается в дополнительном профилировании.
Из каких материалов делают ножи
Материал ножа отвала выбирают с учётом абразивного износа, ударных нагрузок и температур эксплуатации. Российские производители применяют стали 65Г, 45, 40Х, 09Г2С и 17Г1С, а также специальные износостойкиблагоде материалы и наплавки. Поэтому марка стали — это лишь часть характеристик ножей отвала.
Сравнительно недорогим материалом является сталь 45. Для повышения износостойкости применяют термообработку или износостойкую наплавку. Лучшей прокаливаемостью обладает сталь 40Х. Легирование хромом помогает упрочнять металл на большую глубину. Однако итоговая прочность и вязкость обеих сталей зависят от обработки.
Рессорно-пружинную марганцовистую сталь 65Г используют для получения твёрдой, износостойкой кромки. Тем не менее и она требует правильно выбранных режимов закалки и отпуска. Эта сталь неплохо подходит для ножей, которые сопротивляются не только истиранию, но и выдерживают рабочие нагрузки. Однако при понижении температуры от 0 до минус 20 С данный металл может становиться хрупким. Поэтому применение ножей из него зимой может быть проблематичным.
Стали 09Г2С и 17Г1С также встречаются в каталогах ножей, но считать их прямыми аналогами закалённых износостойких сталей нельзя. Важно понимать, как обеспечена стойкость рабочей кромки. При использовании наплавки основа несёт нагрузку, а нанесённый слой противостоит износу. Поэтому его состав выбирают под абразивное воздействие и удары.
Специальные износостойкие стали, например Hardox, применяют там, где требуется сочетание высокой твёрдости и вязкости. Для зимней работы важны подтверждённые ударные характеристики при отрицательной температуре. Твердосплавные вставки повышают стойкость к истиранию, но подходят не для любых ударных нагрузок: их выбирают по условиям применения конкретного ножа.
Ведущие мировые производители спецтехники, такие как Caterpillar и Komatsu, используют на своих отвалах ножи из легированных сталей типа DH-2 и DH-3. В этих материалах находится значительный процент бора и никеля, за счёт этого повышается устойчивость ножа к изнашиванию и ударным нагрузкам.
Как подобрать нож к отвалу
Подбор ножей отвала начинают с определения условий работы. Универсального решения для всех операций нет. Учитывают абразивность материала, вероятность ударов и температуру окружающей среды. Для разработки плотного слоя, чистовой планировки и уборки снега могут потребоваться разные исполнения режущей кромки.
При сравнении материалов важны твёрдость, сопротивление абразивному износу, ударная вязкость и способность выдерживать динамические нагрузки. Причём оценивать эти свойства лучше в комплексе. Это особенно важно при выборе ножей с твердосплавными элементами, для которых изготовитель отдельно оговаривает допустимый характер ударных нагрузок.
Для зимней эксплуатации запрашивают данные о свойствах готового изделия при низких температурах. Универсальные заявления вроде «эта марка не работает на морозе» или «данный нож подходит для любого северного региона» без технической документации мало помогают при выборе.
После определения основных характеристик проверяют совместимость комплекта. Искать деталь лучше по каталожному номеру с учётом модели и исполнения рабочего оборудования. Если артикул неизвестен, стоит обратиться к производителю ножей, указав модель техники, тип отвала, размеры секций и расположение крепёжных отверстий. Профиль ножа и посадочные места должны соответствовать конструкции отвала. Одной модели базовой машины может быть недостаточно.
Перед заказом обычно проверяют:
- Модель машины и тип отвала.
- Каталожный номер.
- Габариты ножей: длину, ширину и толщину, а также форму профиля.
- Крепёжные отверстия: количество, диаметр, межцентровые расстояния и расположение относительно краёв.
- Посадочные места под болты. Они должны соответствовать крепежу и конструкции соединения.
- Состав комплекта: центральные и угловые элементы могут иметь разные номера и исполнения.
Сравниваем стоимость, а не цену
Сравнивать стоимость лучше с учётом обслуживания. Стойкий к истиранию нож подходит для интенсивной работы с абразивным материалом. Однако его стоимость может оказаться неоправданно высокой, если предстоит только уборка рыхлого снега.
Имеет значение и количество секций среднего ножа. Если конструкцией отвала предусмотрены комплекты из двух или трёх центральных элементов, стоит сравнить удобство их замены. Меньший вес короткой секции облегчает её замену в полевых условиях. Но итоговая выгода зависит также от количества крепежа и времени обслуживания.
Двусторонний нож может оказаться дороже в эксплуатации, чем более износостойкий дорогой комплект. Для использования второй кромки его придётся снять и перевернуть, что потребует времени и трудозатрат. Поэтому для корректного расчёта нужны собственные данные: наработка до замены, стоимость комплекта с крепежом, затраты на установку и перестановку, время простоя. Одной цены ножа для такого сравнения недостаточно.
Как понять, когда пора менять ножи отвала
Одна из основных причин замены ножей отвала — абразивный износ. Это происходит из-за того, что частицы грунта постепенно снимают металл с рабочей поверхности. При эксплуатации ножи могут деформироваться, на них появляются трещины и сколы режущей кромки. Универсального срока замены ножей нет — их состояние проверяют визуальным контролем с учётом условий работы.
При осмотре обращают внимание на остаточную ширину рабочей части, равномерность износа, состояние крепежа, трещины, сколы и деформацию. Визуальную проверку дополняют измерениями. В руководстве по замене ножей автогрейдера, например у Caterpillar, предлагается измерять расстояние от центра крепёжного болта до кромки и сопоставлять его с допустимым значением.
Характерными признаками предельного износа является потеря мощности при преодолении сопротивления грунта и снижение производительности. В случае их появления стоит провести внеочередной осмотр ножей и по его результатам принять решение о замене.
Ножи можно переворачивать, только если это предусмотрено конструкцией. Нельзя применять схему с разворотом и перестановкой по рядам отверстий к любому ножу. То же касается выдвижения ножа. Дополнительные отверстия могут быть предусмотрены для других вариантов крепления, а не для перестановки детали по мере износа.
Работы по замене выполняют с соблюдением руководства по эксплуатации. Машину устанавливают на ровной площадке и фиксируют от самопроизвольного перемещения. Отвал опускают на специальные опоры, поскольку полагаться только на его гидравлическое удержание при обслуживании нельзя. Порядок фиксации рабочего органа указан в инструкции по эксплуатации техники. После чего ножи снимают для замены и оценки их возможного восстановления.
Можно ли восстанавливать ножи наплавкой
Наплавка позволяет продлить срок службы ножей отвала. Эта процедура представляет собой нанесение слоя материала с нужными износостойкими свойствами на рабочую кромку. Применяют наплавку как для восстановления изношенных поверхностей, так и для упрочнения новых деталей. Однако возможность наплавки зависит от основного металла и условий эксплуатации.
До начала ремонта нужно знать марку стали, состояние ножа и характер износа. Затем подбирают наплавочный материал и технологию. Однако состав, хорошо сопротивляющийся истиранию, не всегда способен выдерживать сильные удары. Если оба вида нагрузки действуют одновременно, это также учитывают при выборе сплава.
Трещины, сколы и повреждения крепёжных отверстий требуют отдельной оценки ремонтопригодности. Не каждый изношенный нож можно восстановить.
Перед наплавкой поверхность очищают и подготавливают. Восстановление в основном осуществляется сормайтом, сталинитом и другими износостойкими материалами. При этом важно не только правильно подобрать состав, но и контролировать нагрев. Ошибки могут привести к трещинам, деформации и изменению свойств основного металла. Прижимы и приспособления помогают уменьшить коробление.
Особенно осторожно подходят к термообработанным износостойким ножам. Для таких сталей изготовители устанавливают требования к сварочным материалам и температурным режимам. Если материал неизвестен, нет согласованной технологии или изготовитель не допускает такой ремонт, обещать сохранение исходных свойств после наплавки нельзя. Нарушение рекомендаций изготовителя может ухудшить свойства детали.
Однако наплавка – это не только операция по восстановлению. Её применяют для упрочнения новых ножей из рядовых сталей, например 35-й. Наплавка сормайтом повышает износостойкость рабочей кромки не менее чем в два раза.
Геннадий Петров
