Обоснование параметров трансмиссии геохода с волновой передачей
Анализ зависимостей влияния нагрузок на перемещения в зубчатом венце, при различных значениях коэффициента толщины зубчатого венца Кв, показал что, на участке графика от 80 до 200 мм диаметра ролика, только при значениях Кв=3,1.2,7 обеспечиваются перемещения в пределах допустимых значений. Получена аналитическая зависимость влияния диаметра ролика на величину свободного пространства в центральной… Читать ещё >
Содержание
- 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА
- 1. 1. Конструкция и принцип работы геоходов и трансмиссии
- 1. 2. Приводы и трансмиссии горной техники
- 1. 3. Обзор волновых передач с промежуточными телами качения
- 1. 4. Выводы
- 2. ОБОСНОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К ТРАНСМИССИИ ГЕОХОДА
- 2. 1. Особенности работы и разработка требований к трансмиссии reo- 38 хода
- 2. 2. Определение необходимых усилий трансмиссии при непрерывном 41 перемещении двухсекционного геохода
- 2. 3. Определение влияния размеров геохода на силовые параметры его 55 трансмиссии
- 2. 4. Выводы
- 3. СИНТЕЗ КОНСТУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ТРАНСМИССИИ 61 ГЕОХОДА С ВОЛНОВОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМИ ТЕЛАМИ КАЧЕНИЯ
- 3. 1. Разработка компоновочного решения волновой передачи с про- 61 межуточными телами качения
- 3. 2. Разработка компоновки волновой передачи с промежуточными 62 телами качения в трансмиссии геохода
- 3. 3. Разработка схемного решения привода геохода с волновой пере- 67 дачей с промежуточными телами качения
- 3. 4. Синтез конструктивных решений трансмиссии геохода с волновой 72 передачей с промежуточными телами качения
- 3. 5. Принцип работы трансмиссии геохода с волновой передачей с 82 промежуточными телами качения
- 3. 6. Выводы
- 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ТРАНСМИССИИ ГЕОХОДА С ВОЛНОВОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМИ ТЕЛАМИ КАЧЕНИЯ
- 4. 1. Силовое распределение в элементах волновой передачи с проме- 85 жуточными телами качения
- 4. 2. Определение основных геометрических параметров роликов вол- 91 новой передачи с промежуточными телами качения
- 4. 3. Исследование напряженно-деформированного (НДС) состояния 98 элементов волновой передачей с промежуточными телами качения методом конечных элементов
- 4. 4. Определение основных взаимосвязей геометрических параметров 103 волновой передачи с промежуточными телами качения
- 4. 5. Определение влияния внешних силовых факторов на геометриче- 106 ские параметры волновой передачи с промежуточными телами качения в трансмиссии геохода
- 4. 6. Разработка методики расчета параметров трансмиссии геохода с 113 волновой передачей с промежуточными телами качения
- 4. 7. Выводы
Обоснование параметров трансмиссии геохода с волновой передачей (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Актуальность работы.
В настоящее время на шахтах Кузбасса на один миллион тонн добытого угля приходится около 4,7 километров подземных горных выработок, проводимых с использованием проходческих комбайнов. Объем проведенных горных выработок в Кузбассе за 2011 год составляет около 400 км. В соответствии с Долгосрочной Программой развития угольной промышленности России на период до 2030 года намечено увеличение объемов добычи угля подземным способом в 1,3 раза. Ожидаемый объем проведения горных выработок к 2030 году может составить 500.550 км в год.
За всю историю метрополитена России сооружено 480 км линий метро. В рамках развития строительства подземных линий метро в ближайшие 15 лет планируется проложить еще 160 км.
Существующее горнопроходческое оборудование (проходческие комбайны и щиты) накопило в своем развитии ряд существенных недостатков: создание тяговых и напорных усилий происходит за счет массы проходческого оборудованиябольшая металлоемкость оборудованияограниченность применения по углам наклона проводимой выработкинизкие скорости проходки.
Одним из перспективных направлений в решении проблемы проведения горизонтальных и наклонных выработок является геовинчестерная технология, базовым элементом которой, является геоход — аппарат, движущийся в подземном пространстве с использованием геосреды. Одной из основных систем геохода, определяющей его работоспособность, является трансмиссия.
В последнее время получают распространение (в том числе и в трансмиссиях горных машин) механизмы с относительно новой механической передачей — волновой передачей с промежуточными телами качения (ВППТК). Данная передача обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с передачами, традиционно используемыми в трансмиссиях горных машин: большие предаваемые вращающие моменты, большие передаточные числа, меньшая металлоемкость.
Отсутствие технически и научно обоснованных решений трансмиссии геохода с волновой передачей и методик определения ее параметров сдерживает работы по созданию геоходов нового поколения. Поэтому исследования, направленные на обоснование параметров трансмиссии геоходов с волновой передачей, являются актуальными.
Цель работы — разработать схемные, конструктивные решения и обосновать геометрические и силовые параметры трансмиссии геохода с волновой передачей.
Идея работы заключается в использовании волновой передачи с промежуточными телами качения в трансмиссии геохода.
Задачи работы:
1. Разработать схемные и конструктивные решения трансмиссии геохода.
2. Разработать математическую модель взаимодействия элементов волновой передачи с промежуточными телами качения в трансмиссии геохода.
3. Определить влияние внешних силовых факторов на геометрические параметры волновой передачи с промежуточными телами качения в трансмиссии геохода.
Методы выполнения исследований:
— метод системного анализа и синтеза технических систем;
— метод математического моделирования взаимодействия геохода с геосредой и взаимодействия элементов трансмиссии геохода;
— аналитические методы расчетов технической механики;
— методы компьютерного моделирования с использованием программных средств SolidWorks 2010;
— метод конечных элементов (МКЭ) с использованием программных средств SolidWorks Simulation 2010.
Научные положения, выносимые на защиту:
— конструктивное решение трансмиссии геохода на основе роликовой ВППТК с неподвижным сепаратором обеспечивает непрерывное вращение движителя геохода с необходимым вращающим моментом;
— размеры ролика и сепаратора передачи являются взаимовлияющими и определяют основные параметры ВППТК. Диаметр и длина ролика прямо пропор5 циональны передаваемому вращающему моменту и обратно пропорциональны квадрату среднего радиуса сепаратора;
— в центральной части геохода размер свободного пространства, достаточного для размещения транспортного оборудования и обслуживания исполнительного органа, обеспечивается использованием в трансмиссии ВППТК с полым валом, и однозначно определяется разработанной математической моделью взаимодействия элементов трансмиссии.
Научная новизна:
— получены аналитические выражения для определения необходимого вращающего момента трансмиссии геохода с учетом его непрерывного движения в геосреде;
— впервые разработаны конструктивные решения трансмиссии геохода с ВППТК с полым валом, реализующие необходимый вращающий момент, и обеспечивающие свободное пространство в центральной части геохода;
— разработана математическая модель взаимодействия элементов ВППТК в трансмиссии геохода, позволяющая определять ее основные параметры, в зависимости от размеров геохода, значений необходимого вращающего момента, и требуемого габарита внутреннего пространства;
— определено влияние внешних силовых факторов на геометрические параметры трансмиссии геохода с ВППТК.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертационной работе, обеспечиваются применением апробированной исходной математической модели взаимодействия геохода с геосредой, экспериментально проверенной на натурном образце геохода, корректностью допущений при усовершенствовании математической модели для определения усилий, необходимых для перемещения геоходарезультаты работы получены с помощью апробированных современных методов расчета, компьютерного моделирования и гарантируются использованием фундаментальных положений механики, прикладной математики, динамики машин.
Личный вклад автора:
— усовершенствована математическая модель взаимодействия геохода с геосредой в совмещенном режиме его перемещения;
— разработаны схемные и конструктивные решения трансмиссии геохода с ВППТК с полым валом;
— разработана математическая модель взаимодействия элементов ВППТК в трансмиссии геохода;
— разработана методика расчета силовых параметров трансмиссии геохода с ВППТК;
— получены зависимости конструктивных параметров трансмиссии геохода с ВППТК от внешних воздействующих факторов.
Практическая ценность работы.
Предложенные конструктивные решения трансмиссии геохода с ВППТК и разработанная методика определения параметров трансмиссии, учитывающая многообразие возможных компоновок ВППТК в трансмиссии геохода, могут быть использованы проектировщиками при создании новых образцов горнопроходческой техники.
Реализация выводов и рекомендаций работы.
Результаты работы были использованы при выполнении НИОКР в рамках государственных контрактов № 78-ОПН-07п от 10 августа 2007 г. и № 26-ОП-08 от 04 февраля 2008 г. «Разработка специальной технологии проходки аварийно-спасательных выработок в завалах при ликвидации техногенных катастроф».
Методика определения параметров трансмиссии горной техники использована при проектировании горнопроходческой техники в Особом Конструкторском Бюро ООО «Юргинский машзавод».
Апробация работы.
Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на международных и всероссийских научно-практических конференциях: «Инновационные технологии и экономика в машиностроении» (Юрга, 2008;2011), «Машиностроение — традиции и инновации» (Юрга, 2011), «Энергетическая безопасность России» (Кемерово, 2008;2010), «Перспективы развития Восточного Донбасса» (Но7 вочеркасск, 2008, 2010), «Новые технологии в угольной отрасли» (Белово, 2009), на международном научно-методическом семинаре «Современные проблемы техносферы и подготовки инженерных кадров» (Сусс, Тунис, 2009), на «Форуме горняков» (Днепропетровск, Украина, 2010, 2011).
Публикации.
По теме диссертации всего опубликовано 40 печатных работ, основные результаты работы опубликованы в 18 печатных работах, в том числе 14 статей в изданиях, рекомендованных ВАК России, получен 1 патент РФ на изобретение.
Структура и объем работы.
Диссертация изложена на 145 страницах текста, состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованной литературы из 73 наименований, содержит 53 рисунка, 13 таблиц и 2 приложения.
4.7 Выводы.
1. Получены аналитические зависимости для определения развиваемого трансмиссией вращающего момента, параметров силового распределения в элементах ВППТК, а также зависимостей для определения минимальных длины и диаметра ролика.
2. Установленные параметры силового распределения в элементах ВППТК показывают наличие максимальных реактивных усилий, что определяет необходимость введения коэффициента неравномерности нагрузки КНн {Кнн~16 для геохода диаметром 3,7 м).
3. Разработана математическая модель взаимодействия элементов ВППТК трансмиссии двухсекционного геохода при непрерывном режиме его перемещения, которая определяет параметры силового распределения в передаче, а также кинематические и геометрические соотношения, с учетом их взаимного влияния, в зависимости от вращающего момента и заданных условий работы геохода.
4. Анализ зависимостей влияния нагрузок на перемещения в зубчатом венце, при различных значениях коэффициента толщины зубчатого венца Кв, показал что, на участке графика от 80 до 200 мм диаметра ролика, только при значенияхКв=3,1.2,7 обеспечиваются перемещения в пределах допустимых значений.
5. Получена аналитическая зависимость влияния диаметра ролика на величину свободного пространства в центральной части геохода. Анализ зависимости показал, что на участке от 80 до 200 мм диаметра ролика, для обеспечения значения коэффициента свободного пространства Кси^-0,65, значение коэффициента Кг изменяется в интервале от 5,5 до 1,3 соответственно.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
В диссертации решена актуальная задача обоснования параметров трансмиссии геохода с волновой передачей с промежуточными телами качения, что вносит существенный вклад в горное машиностроение и экономику страны. Основные результаты работы заключаются в следующем: 1. Установлено, что конструктивные решения трансмиссий традиционных горных машин (проходческих комбайнов и щитов), напрямую неприменимы в трансмиссии геохода, в виду существенных функциональных и конструктивных различий, а также различий в принципе работы. Отсутствуют требования и научно обоснованный подход к созданию новых схемных и конструктивных решений трансмиссии геохода.
2. На основании выявленных особенностей работы геохода сформулированы требования к трансмиссии, основными их которых являются: трансмиссия должна обеспечивать непрерывное перемещение агрегата на забойтрансмиссия должна обеспечивать вращающий момент на внешнем движителе достаточный для продвижения головной и стабилизирующей секций геохода и создание напорного усилияразмеры и расположение трансмиссии и привода должны оставлять достаточное свободное пространство внутри агрегата.
Усовершенствованная математическая модель взаимодействия двухсекционного геохода с геосредой, учитывает непрерывное вращательно-поступательное перемещение геохода. Установлено, что необходимый вращающий момент для геохода диаметром 3,7 м равен 1,75−106 Н-м. Анализ зависимости изменения необходимого вращающего момента показывает, что, угол наклона выработки существенно не влияет на вращающий момент, т.к. относительная разница момента при изменении угла наклона выработки от +30° до -30° составляет не более 10%. Существенное влияние оказывает диаметр выработки (геохода): при изменении диаметра геохода от 3 до 5 м происходит рост вращающего момента в 6,9 раза.
3. Разработаны конструктивные решения трансмиссии геохода с ВППТК с полым валом, соответствующие требованиям, предъявляемым к трансмиссиям геоходов нового поколения.
Получены аналитические зависимости для определения развиваемого трансмиссией вращающего момента, параметров силового распределения в элементах ВППТК, а также зависимостей для определения минимальных длины и диаметра ролика. Установленные параметры силового распределения в элементах ВППТК показывают наличие максимальных реактивных усилий, что определяет необходимость введения коэффициента неравномерности нагрузки Кнн (Кнн~16 для геохода диаметром 3,7 м).
Разработана математическая модель взаимодействия элементов ВППТК трансмиссии двухсекционного геохода при непрерывном режиме его перемещения, которая определяет параметры силового распределения в передаче, а также кинематические и геометрические соотношения, с учетом их взаимного влияния, в зависимости от вращающего момента и заданных условий работы геохода.
4. Анализ зависимостей влияния нагрузок на перемещения в зубчатом венце, при различных значениях коэффициента толщины зубчатого венца Кв, показал что, на участке графика от 80 до 200 мм диаметра ролика, только при значениях Кв=3,1.2,7 обеспечиваются перемещения в пределах допустимых значений. Получена аналитическая зависимость влияния диаметра ролика на величину свободного пространства в центральной части геохода. Анализ зависимости показал, что на участке от 80 до 200 мм диаметра ролика, для обеспечения значения коэффициента свободного пространства КСп0, 65, значение коэффициента Кг изменяется в интервале от 5,5 до 1,3 соответственно.
Список литературы
- Эллер, А.Ф., Горбунов В. Ф., Аксенов В. В. Винтоповоротные проходческие агрегаты. Новосибирск: ВО «Наука». Сибирская издательская фирма, 1992. -192 е., ил.
- Аксенов, В.В. Научные основы геовинчестерной технологии проведения горных выработок и создания винтоповоротных агрегатов: дис. док. техн. наук. -Кемерово: ИУУ СО РАН, 2005. 307 с.
- Аксенов, В.В. Геовинчестерная технология проведения горных выработок. Кемерово: Институт угля и углехимии СО РАН, 2004. — 264 е., ил.
- Горбунов В.Ф., Аксенов В. В., Эллер, А.Ф. Проектирование и расчет проходческих комплексов. Новосибирск: Наука, 1987. — 191 е., ил.
- А.С.1 229 354 СССР, МКИ E21D9/06. Проходческий щитовой агрегат / В. Ф. Горбунов, А. Ф. Эллер, В. В. Аксенов, В. Д. Нагорный, В. М. Скоморохов. № 3 999 455/22−03- заявл. 23.10.85- Опубл. 07.08.87.
- A.C.1 328 531 СССР, МКИ E21D9/06. Проходческий щитовой агрегат / А. Ф. Эллер, В. В. Аксенов, В. Д. Нагорный, В. Ф. Горбунов. № 3 734 045/22−03- заявл. 24.04.84- Опубл. 07.05.86.
- A.C. 1 668 678 СССР, МКИ E21D9/06. Проходческий щитовой агрегат / А. Ф. Эллер, В. Ф. Горбунов, В. В. Аксенов, Н. Б. Пушкина, Л. А. Сару ев, П. Я Крауинып. -№ 4 726 630/03- заявл. 02.08.89- Опубл. 07.08.91.
- A.C.1 719 642 СССР, МКИ E21D9/06. Проходческий щитовой агрегат / А. Ф. Эллер, В. Ф. Горбунов, В. В. Аксенов, Н. Б. Пушкина, Л. А. Саруев, П. Я Крауинып. -№ 4 257 949/03- заявл. 04.05.87- Опубл. 15.03.92.
- A.C. 2 066 762 СССР, МКИ E21D9/06. Проходческий щитовой агрегат /
- A.Ф. Эллер, В. В. Аксенов, Н. Б. Пушкина. № 93 027 076/03- заявл. 11.05.93 Опубл. 20.09.96.
- A.C. 94 038 745 СССР, МКИ E21D9/06. Проходческий щит / В. Д. Нагорный, Н. Б. Пушкина. № 94 038 745/03- заявл. 12.10.94 Опубл. 10.09.96.
- Обоснование необходимости разработки трансмиссии геоходов /
- B.В. Аксенов, А. Б. Ефременков, М. Ю. Блащук, В. Ю. Тимофеев // Вестник Куз-ГТУ / Кемерово, 2009- № 3. С. 24−27.
- Солод В.И. Проектирование и конструирование горных машин и комплексов. Учебник для вузов / Гетопанов В. Н., Рачек В.М. М. Недра, 1982 — 350 с.
- Топчиев A.B. Горные машины и комплексы / Ведерников В. И., Коленцев М. Т., Астахов A.B., Семенча П.В. М. Недра, 1971 г. — 560 с.
- Малеев В.Г. Проектирование и конструирование горных машин и комплексов. Учебник для вузов / Гуляев В. Г., Бойко Н.Г. М. Недра, 1988 г. — 368с.
- Тургель Д.К. Горные машины и оборудование подземных разработок: Учебное пособие. Екатеринбург.: Изд-во УГГУ, 2007. — 301с.
- Оборудование для очистных и проходческих работ. Каталог. М. ЦНИЭИуголь, 1986. — 296 с.
- Расчет и конструирование гидроприводов механизированных крепей / Ю. Ф. Пономаренко, A.A. Баландин, Н. Т. Богостырев и др. М. Машиностроение, 1981 г.-326 с.
- Малевич H.A. Горнопроходческие машины и комплексы: Учебник для вузов. М. Недра, 1980 г. — 384 с.
- Иванов В.Н. Детали машин: Учеб. Для студентов втузов / Под ред. Фи-ногенова В.А. М.: Высш. шк. 2000. — 383 с.
- Панкратов Э.Н. Проектирование механических систем автоматизированных комплексов для механообрабатывающего производства: Практикум лидера-проектировщика. Томск: изд-во Том. Ун-та, 1998. — 295с.
- Обзор волновых передач возможных к применению в трансмиссии геохода / В. В. Аксенов, А. Б. Ефременков, В. Ю. Тимофеев, М. Ю. Блащук // Горный информационный аналитический бюллетень. Горное машиностроение / Москва, МГГУ, 2010-ОВ№ 3. С. 137−149.
- Клорикьян В.Х., Ходош В. А. Проходческие щиты и комплексы. М., Недра, 1977.-326 с.
- Обзор трансмиссий горной техники / В. В. Аксенов, А. Б. Ефременков, В. Ю. Тимофеев, М. Ю. Блащук // Горный информационный аналитический бюллетень. Горное машиностроение / Москва, МГГУ, 2010 ОВ № 3. С. 55−66.
- Разработка и анализ возможных вариантов гидро- и электропривода в трансмиссии геохода / В. В. Аксенов, А. Б. Ефременков, В. Ю. Тимофеев, М. Ю. Блащук // Вестник КузГТУ/ Кемерово, 2010 № 3. С. 7−14.
- Разработка и анализ возможных вариантов гидропривода в трансмиссии геохода / В. В. Аксенов, А. Б. Ефременков, В. Ю. Тимофеев, М. Ю. Блащук // Горный информационный аналитический бюллетень. Горное машиностроение / Москва, МГГУ, 2010 ОВ № 3. С. 184−193.
- Технологии будущего сегодня. Редукторы с промежуточными телами качения Электронный ресурс. — Электрон, дан. — [Томск?] - Режим доступа: http://www.redbear.ru/file/spo.pdf, свободный. — Загл. с экрана. — Яз. рус.
- US 1.689.285. Differential gear for propelled vehicles. H. Knab, 1928.,
- US 1.738.662. Ball transmission. G.S. Morison, 1929.
- Беляев А.Е., Механические передачи с промежуточными телами повышенной точности и долговечности. Учебное пособие Томск: изд. ТПИ им. С. М, Кирова, 1986. — 60 с.
- Отчет о НИР. Разработка методик расчета редуктора повышенной точности и долговечности. УДК621.833.1. Инв. номер гос. регистрации № 0188.81 983. 1988. С. 53.
- Отчет о НИР. Разработка редуктора повышенной точности и долговечности на базе передач с промежуточными телами. УДК 621.833.1. Инв. номер гос. регистрации № 0187.34 075. 1987. С. 38.
- SU 1 716 227 МКИ F16H1/00 Передача с промежуточными звеньями. С. И. Бакалов и др., 1992.
- SU 1 765 578 МКИ F16H25/04 Передача с промежуточными звеньями Б. Г. Хохряков, С. И. Бакалов, А. Е. Брезгин, 1990.,
- RU 2 029 168 МКИ F16H1/00, F16H25/06 Передача с промежуточными звеньями А. Е. Брезгин, Э. Н. Панкратов, 1995.,
- RU 2 029 167 МКИ F16H1/00, F16H25/06 Передача с промежуточными звеньями Э. Н. Панкратов, 1995.,
- RU 2 029 172 МКИ F16H1/32 Передача с промежуточными звеньями С. И. Бакалов. Б. Г. Хохряков, А. И. Терещенко, 1995.,
- RU 2 124 154 МКИ F16H1/00, F16H25/06 Передача с промежуточными звеньями Э. Н. Панкратов, 1998.
- Ефременков Е.А. Разработка методов и средств повышения эффективности передач с промежуточными телами качения: дис. канд. техн. наук. Томск: ТПУ, 2002. — 125 с.
- Степанов, B.C. Методика проектирования привода на основе волновой передачи с телами качения: дис. канд. техн. наук. Москва: МАИ, 2009. — 162 с.
- SU 1 477 964 МКИ F16H1/32, F16D3/02 Планетарная передача. Е.А. Де-улин, С. Г. Демидов. 1989.
- SU 1 642 144 МКИ F16H1/32. 25/04 Планетарная передача. С. Г. Демидов. 1991.
- US 5.989.144 Oscillatory roller transmission. Chen Zhi. Chen Bo, Chen Shixian, 1999.
- US 6.314.826 Nested speed converter bearing apparatus. Cunningham. Fo-lino, 2001.
- DE 19 722 399 A1 МКИ F16H25/06, F16H1/32 Цилиндрическая ступенчатая планетарная передача. Rudolf Braren, 1998.
- WO 01/11 269. PCT/DE00/2 674 Zykloidengetriebe. Rudolf Braren, 2001.
- EPO168152 Transmission apparatus. Ando Shimon (JP), 1987., US 5.183.443 Speed reducer. Murakami et al. 1993.
- US 5.183.443 Speed reducer. Murakami et al. 1993.
- SU 1 539 431 Волновая передача. В. В. Петросов, СВ. Петросова, Г. В. Пет-росов, 1990.
- US 5.989.145 In-line speed converter with low parts counts. Bursal, et al, 1999.
- US 2.700.310 Power transmitting device. C.H. Viebrock et al. 1955.
- RU 2 094 676 МКИ F16H1/32 Передаточный механизм с промежуточными звеньями. И. И. Лисицкий, О. С. Васильев, 1997.
- Заявка на патент RU 99 127 942 МКИ F16H 25/08 Передача с промежуточными звеньями. Э. Н. Панкратов. Е. А. Ефременков, Ан И-Кан. 2001.
- Разработка требований к основным системам геохода / В. В. Аксенов,
- A.Б. Ефременков, В. Ю. Бегляков, М. Ю. Блащук, В. Ю. Тимофеев, А. В. Сапожкова // Горное оборудование и электромеханика / Москва, 2009- № 5. С.3−7.
- Разработка требований к трансмиссии геоходов / А. Б. Ефременков,
- B.В. Аксенов, М. Ю. Блащук, В. Ю. Тимофеев // Известия вузов. Горный журнал / Екатеринбург, 2009-№ 8. С. 101−103.
- Моделирование взаимодействия корпуса носителя геохода с геосредой /
- B.В. Аксенов, А. Б. Ефременков, В. Ю. Тимофеев, М. Ю. Блащук // Горный информационный аналитический бюллетень. Горное машиностроение / Москва, МГГУ, 2010 OB № 3. С. 41−48.
- Разработка математической модели взаимодействия геохода с геосредой / В. В. Аксенов, A.A. Хорешок, А. Б. Ефременков, В. Ю. Тимофеев // Горный информационный аналитический бюллетень. Горное машиностроение / Москва, МГГУ, 2011 OB № 2. С. 79−91.
- Садовец, В.Ю. Обоснование конструктивных и силовых параметров ножевых исполнительных органов геоходов: дис. канд. техн. наук. Кемерово: Куз-ГТУ, 2007. — 153 с.
- Справочник по обогащению руд. Подготовительные процессы: в 2-х т.: Т.1. Под. ред. Богданов О. С. — М.: Недра, 1982. — 367 с.
- Тяжмаш. Сызранский завод тяжелого машиностроения. Мельницы мокрого полусамоизмельчения Электронный ресурс. Электрон, дан. — [Сызрань?] -Режим доступа: http://www.tyazhmash.com/008.html, свободный. — Загл. с экрана. -Яз. рус.
- Синтез компоновочных решений трансмиссий геохода / Тимофеев В. Ю. // Матер1али м1жнародноТ конференцп «Форум прниюв 2010». — Д.: Нацюнальний прничий ушверситет, 2010. — 278 с. С. 121−125.
- Ландау Л.Д., Лившиц Е. М. Теория упругости. М.: Наука, 1987. — 246 с.
- Марочник Сталей и сплавов / Сорокин В. Г., Волосникова A.B., Вяткин
- C.А. М.: Машиностроение, 1989. — 640 с.
- Разработка и анализ возможных вариантов гидропривода в трансмиссии геохода / В. В. Аксенов, А. Б. Ефременков, В. Ю. Тимофеев, М. Ю. Блащук // Горный информационный аналитический бюллетень. Горное машиностроение / Москва, МГГУ, 2010 OB № 3. С. 184−194.
- Metso Minerals Russia Электронный ресурс. Электрон, дан. — [?] - Режим доступа: http://www.metsominerals.ru, свободный. — Загл. с экрана. -Яз. рус.
- ABB Электронный ресурс. Электрон, дан. — [?] - Режим доступа: http://www.abb.ru/industries/db0003db002806/0b4087643bl7efldcl257475004eb57b. aspx? productLanguage=us&country=RU, свободный. — Загл. с экрана. — Яз. рус.
- Маршак С.А., Самойлов В. П. Строительство подземных сооружений с помощью проходческих щитов. М., Недра, 1967. — 210 с.
- Комиссия в составе- председатель: С. И. Панин главный конструктор • начальник ОКБ ООО «Юр (инекий мгшпзвод» члены комиссии:
- УТВНРЖДЛ1С) Директор И У СО РАН д. т^ь чл.-к. РАН1.liili.В.И. Клшшж2012 г1. СПРАВКАо внедрении результатов кандидатской диссертационной работы1. Тимофеева Вадима Юрьевича
- Ответственный испол нител ь, к.т.н.. Л. В. Кузнецова
- Пример расчета трансмиссии геохода с ВППТК 1 Исходные данные.
- Геоход двухсекционный- головная секция вращающаяся с винтовой лопастью- стабилизирующая секция — не вращающаяся, с элементами противовра-щения (компоновка и параметры аналогичны ЭЛАНГ-4).
- Диаметр выработки (равен диаметру геохода Dr и наружнему диаметру передачи DH) D=DH=Df=?>, l м.
- Угол наклона выработки: сс=30°.
- Угол трения между породой и сталью: q>«p = 31,383°.
- Удельная сила резания для преодоления сопротивлений грунта передней гранью при угле резания 45°: тсв =0,31 -105 Па.
- Коэффициент, характеризующий силу резания грунта в боковых частях прорези: ШбОК=0,09−105.
- Коэффициент, характеризующий удельную силу среза одним из боковыхоребер ножа: тбОк. ср~0,7 4−10 Н/м.о
- Удельный вес породы: /пор=22 000 Н/м .
- Угол внутреннего трения породы: /7=31,383°.о
- Сила сопротивление породы упругопластическому сжатию: Р0=11−101. Н/м.
- Силовой параметр, характеризующий сопротивление геосреды упруго-пластическому сжатию: =61,9−103 Н/м.
- Линейный параметр, характеризующий сопротивление геосреды упругопластическому сжатию: hyc=0,639 Н/м.
- Коэффициент трения стали по породе в условиях сухого трения: fmp=0,61.
- Коэффициент, учитывающий влияние угла резания: (/7=0,59.
- Коэффициент трения качения:/^=0,001.
- Коэффициент крепости по шкале проф. М. М. Протодьяконова: f= 1.
- Коэффициент заполнения лопатки погрузочного органа: К3=0,4.
- Коэффициент бокового давления породы: /1=0,333.
- Постоянный эмпирический коэффициент: а/=0,3.
- Коэффициент перегрузки погрузочного органа: пп=0,1.
- Коэффициент, учитывающий назначение выработки: Кн= 1,2.
- Коэффициент, учитывающий влияние способа проходки выработки: тв= 1,1.
- Коэффициент условий работы породного массива: Кр= 1,3.
- Вес головной секции, с учетом смонтированных на ней исполнительного органа, погрузочного устройства и другого оборудования: G/—40 000 Н.
- Суммарный вес стабилизирующей секции и оборудования, GyY=28 000 Н.
- Длина головной секции: lf= 2,33 м.
- Длина стабилизирующей секции: 1,12 м.
- Общая длина агрегата: 4=3,45 м.
- Радиус по середине шариков останова, элемента сопряжения секций геохода, реализующей передачу усилия взаимодействия между секциями и трение качения между секциями: г0с= 1,6 м.
- Расстояние от оси вращения до середины элементов противовращения: гэгг=2,0 м.
- Размер элемента противовращения в осевом направлении: Ь=0,9 м.
- Ширина резания винторезом: bz=0,1 м.
- Глубина резания винторезом: ?=0,26 м.
- Радиус стабилизирующей секции: гд=1,85 м.
- Радиус центрального патрубка исполнительного органа геохода: г0=0,2 м.
- Высота винтовой лопасти: hjf=0,245 м.
- Угол подъема винтовой лопасти: /?=3°.
- Количество ножей на ИО геохода: п=6.
- Количество загруженных лопаток: пл=4.138
- Угол наклона радиального ножа к плоскости, перпендикулярной оси вращения геохода: у=6°.
- Средний угол между плоскостью перекрытия исполнительного органа и плоскостью, перпендикулярной оси вращения: (9=6°.142 Угол резания: 8=25°.
- Угол резания при изношенном резце: 8f= 10°.
- Шаг винтовой лопасти: he=Q, 615 м.
- Длина погрузочной лопатки: Ъл=0,7 м.
- Высота погрузочной лопатки: hm--0,35 м.
- Среднее расстояние между лопатками: га=0,7 м.
- Расстояния от центральной вертикальной оси до линии действия веса горной массы в лопатке 0Л: dj=0,32 м, d2=0,88 м, df= 1,30 м.
- Глубина внедрения элементов противовращения в массив в радиальном направлении: hBH=0,3 м.
- Наличие химико-термической обработки и поверхностного упрочнения.153.1 Рабочие поверхности генератора волн, сепаратора, зубчатого венца: ионная имплантация рабочих поверхностей Ti-Cr-N, для улучшения износостойкости.
- Временное сопротивление разрыву материала.154.1 Материал ролика: сг5.=590.73 0−106 Па.154.2 Материал сепаратора, зубчатого венца, генератора волн: сг5.=1050−1061. Па.
- Предел текучести материала.155.1 Материал ролика: от.=370.410-Ю6 Па.155.2 Материал сепаратора, зубчатого венца, генератора волн: <тг.=1250−1061. Па.
- Допускаемое контактное напряжение.156.1 Материал ролика: М=Ю00−106Па.156.2 Материал рабочих частей сепаратора, зубчатого венца, генератора волн: М=Ю50−106 Па.
- Допускаемые касательные напряжения при циклическом нагружении.157.1 Материал ролика: т.=294−106 Па.157.2 Материал рабочих частей сепаратора, зубчатого венца, генератора волн: т.=250−106 Па.
- Модуль упругости материала: £=2,1−10п Па.
- Коэффициент Пуассона: //=0,25.
- Определение необходимого вращающего момента, тягового усилия и усилие взаимодействия головной и стабилизирующей секции.
- По формулам (2.26)-(2.44) определены величины.
- Проекции полной силы сопротивления вмещающей породы резанию на ось вращения: Р<�э=231 970 Н.
- Проекция составляющей силы сопротивления грунта резанию передней гранью ножа: Р0. Св~38 911 Н.
- Сила для преодоления сопротивления грунта разрушению в боковых расширениях прорези ножа: Р0. бок= -250 Н.
- Угол, на который поворачивается точка ножа, расположенная на периферии: Д=3,03°.
- Угол, на который поворачивается точка ножа, расположенная ближе к оси вращения геохода: /?2=26,07°.
- Вес отбитой горной массы, находящейся внутри агрегата: 67^=6030 Н.
- Суммарная сила трения головной оболочки по вмещающей породе: 7>.о^=135 357Н.
- Общий коэффициент нагрузки погрузочного органа: ?05= 1,2.
- Сила трения исполнительного органа по вмещающей породе: Тио=886 931. Н.
- Усилие внедрения винтовой лопасти в приконтурный массив при движении агрегата: РВВл=78 Н.
- Вращающий момент, необходимый для перемещения разрушенной породы из нижней части геохода вверх: МГм=4884 Н-м.
- Вращающий момент сопротивления резанию на исполнительном органе: МИ0=Ъ1221 Н-м.
- Момент от силы блокированного резания породы зависящей от ширины ножа: Мшос=5838 Н-м.
- Момент от силы блокированного резания породы, не зависящей от ширины ножа: Ми. о бок=366 Н-м.
- Вращающий момент сопротивления, создаваемый трением исполнительного органа по породе: МТио~232 722 Н-м.
- Суммарная сила трения качения останова: Тос=565 Н.
- Суммарное усилие внедрения элементов противовращения в породу: Рвн=6994Н.
- Суммарная сила трения стабилизирующей секции: 70^=69 371 Н. Силовые параметры трансмиссии и реактивные усилия на элементах геоходаопределяются по выражениям (2.13)-(2.16), (2.18), (2.21), (2.23), (2.25):
- Реакция пород контура выработки на винтовую лопасть: ^#^=936 487 Н.
- Суммарная сила трения элементов противовращения о породу: ГЭ77=533 144 Н.
- Сила трения винтовой лопасти по вмещающей породе: ТНАВ=51 251 Н.
- Усилие взаимодействия головной и стабилизирующей секции при движении геохода: Р5з=623 509 Н.
- Тяговое усилие винтового движителя: /)т=935 203 Н.
- Необходимый вращающий момент: МВр=1 747 884 Н-м.141
- Определение геометрических параметров ВППТК, жесткости элементов передачи, проверка на соответствие требованиям к элементам трансмиссии.
- По зависимостям (4.49) и (4.50) определяют с1Р и Ьс.
- Длина ролика в передаче: Ьс=1Ъ мм.
- Диаметр ролика: расчетное значение с1Р=11 мм, принятое с! Р=&0 мм.
- По зависимостям (4.41)-(4.71) определяют геометрические параметры ВППТК.
- Передаточное отношение: q=64.
- Число роликов в передаче: 7=63.
- Средний радиус сепаратора: Ясср1, 640 м.
- Толщина сепаратора: Нс=40 мм.
- Наружний радиус сепаратора: ^"=1,660 м.
- Внутренний радиус сепаратора: Ясвн=1,620 м.
- Эксцентриситет передачи: е=20 мм.
- Верхний и нижний зазор сепаратора: А=8 мм.
- Радиус генератора волн: 7?/^=1,592 м.
- Внутренний радиус окружности по впадинам венца: Явн= 1,668 м.
- Наружный радиус окружности по впадинам венца: Яд=1,708 м.
- Ход ролика в сепараторе: кр=40 мм.
- Радиус впадины зубчатого венца: ^/7=101 мм.
- Толщина зубчатого венца: Нв=250 мм.
- Толщина генератора волн: Нг=280 мм.
- Наружний диаметр передачи: £>д=3,7 м.
- Диаметр свободного пространства: ?>07=2,57 м.
- Угол начала зацепления: (р0=2,922°.
- Теоретическое число роликов, одновременно находящихся в зацеплеТнш:2рз=31.
- Угол охвата роликов находящихся в зацеплении: ^*=177°.
- По полученным геометрическим параметрам строится схема зацепления роликов в передаче. Определяются параметры силового распределения в элементах ВППТК по зависимостям (4.9), (4.10), (4.15), (4.20).
- Угол передачи движения: «?=2,29.38,8°.
- Угол давления на ролик: у/г=0,5. .1,49°.
- Крутящий момент на сепараторе: Мс=Т720 573 Н-м.
- Вращающий момент на генераторе волн: М/=27 310 Н-м.
- Усилие на перемычке сепаратора: ^^=40 274 Н.328 Усилие на зубчатом венце.- максимальное ЕВтах=1,9вЛ О5 Н-- среднее 7^=0,49−105 Н.
- Усилие на генераторе волн: — максимальное РВтах=7,96−105 Н-- среднее, Р5ф=0,49−105 Н.
- Проверяется условие прочности по контактным напряжениям (4.22).
- По формулам (4.33)-(4.35) определяются контактные напряжения в контактных парах ВППТК: — «зубчатый венец ролик» овнр = 766,6 МПа-- «генератор волн ролик» сг’н~Р = 882,0 МПа-- «перемычка сепаратора ролик» = 157,4 МПа-
- Допускаемые контактные напряжения материала сепаратора, генератора волн и зубчатого венца составляет 2200 МПа.
- Условие (4.22) выполняется. Запас прочности по контактным напряжениям составляет: — для зубчатого венца 2,86-- для генератора волн 2,49-- для перемычки сепаратора 13,9.
- Проверка условия достаточной прочности перемычек сепаратора по касательным напряжениям (4.23).
- По формуле (4.47) определяются касательные напряжения в перемычке сепаратора ВППТК: т=15,4 МПа.
- Допускаемое касательное напряжения материала сепаратора составляет 250 МПа.
- Условие (4.23) выполняется. Запас прочности по касательным напряжениям составляет 16,4.
- На построенной модели определяются оптимальные параметры сетки конечных элементов (рисунок 4.6). К модели применяются граничные условия и прилагаются нагрузки (рисунок 4.7).
- Строятся эпюры эквивалентных перемещений в перемычке сепаратора (рисунок 4.9).
- Результирующие перемещения в перемычке сепаратора под нагрузкой составляют: //?=0,0038 мм. Допускаемое перемещение равно 0,004 мм, условие жесткости выполняется.
- На построенной модели определяются оптимальные параметры сетки конечных элементов (рисунок 4.12). К модели применяются граничные условия и прилагаются нагрузки.
- Строятся эпюры эквивалентных перемещений в перемычке сепаратора и зубчатом венце (рисунок 4.13). Эквивалентные перемещения в зубчатом венце под нагрузкой составляют: лв=0,14 мм. Допускаемое перемещение равно 0,2 мм, условие жесткости выполняется.