 | |
 |
|
 | |
|
Крайсвитний Денис Викторович
Тема магистерской работы:
"Анализ нагрузок и усовершенствование методов расчета зубчатых передач подсистемы привода исполнительного органа проходческого комбайна".
Актуальность
Основным направлением механизации горнопроходческих работ на горных предприятиях Украины является дальнейшее развитие комбайнового способа проведения выработок взамен менее производительного и менее безопасного – буровзрывного способа. Использование проходческих комбайнов позволяет совместить во времени основные, наиболее трудоемкие операции, что дает повысить в 2-2,5 раза производительность труда и темпы проведения выработок, снизить стоимость проходческих работ и значительно обезопасить труд рабочих подготовительного забоя.
Наряду с этим, на многих шахтах уже эксплуатируется достаточно большой и разнообразный парк проходческой техники. Однако технико-экономические показатели эксплуатации комбайнов остаются пока не достаточно высокими, вследствие технического несовершенства некоторых узлов и систем этих машин. Все это свидетельствует о необходимости повышения их надежности и, как следствие, производительность.
Проблемы прочности и износостойкости являются центральными в обеспечении надежности и ресурса в машиностроении. Поэтому необходмы более глубокое внедрение современных методов расчета на прочность, долговечность, износостойкость, надежность.
Обзор существующих исследований и разработок
Основные трудности возникающие при проектировании зубчатых передач заключается в сложном характере формирования нагрузки в элементах привода исполнительного органа проходческого комбайна, обусловленной многими факторами: возможность самовозбуждения и поддержания в системе колебательных процессов за счет внутреннего источника энергии неколебательной природы, например двигателя,
нелинейность резко переменных сил сопротивления, формирующихся на рабочих инструментах исполнительных органов, взаимодействующих с горным массивом со случайными характеристиками разрушаемости, параметрические колебания вследствие периодических изменений тех или иных параметров динамических систем.
Анализ подлежащих решению задач
Повышение надежности горных комбайнов может быть обеспечено оптимизацией расчета зубчатых передач исполнительного органа проходческого комбайна, переход от расчета по усредненным параметрам нагрузки к эквивалентным нагрузкам, позволяющие наиболее полно заменить реальный процесс.
Внедрение вероятностных методов расчета позволит рассчитать параметры зубчатых колес, основываясь на блоках нагружения, представляющих совокупность переменных напряжений деталей в эксплуатации.
Теоретический анализ
В соответствии с общепринятой классификацией колебательных систем и процессов проходческий комбайн при выполнении рабочего процесса представляет собой автономную систему с конечным числом степеней свободы, определяющих динамическое состояние системы комбайн-забой в любой фиксированный момент времени
динамические процессы и сопутствующие им динамические нагрузки в силовых системах комбайнов являются результатом взаимодействия рабочего процесса в системе комбайн — забой с колебаниями в самом комбайне и в значительной степени определяются его динамическими свойствами.
Зная закономерности формирования динамических нагрузок и управления динамическими свойствами комбайна, можно на стадии проектирования обеспечить необходимую прочность и долговечность работы зубчатых передач привода комбайна.
Стохастический характер сопротивляемости угля и горных пород разрушению, погрузке и перемещению обусловливает необходимость использования для расчета элементов горных машин вероятностных методов расчета.
Многочисленными исследованиями, выполненными рядом научно-исследовательских организаций, установлено, что нагрузки, действующие в узлах горных комбайнов при установившихся режимах работы, можно рассматривать с достаточной для инженерных расчетов точностью случайными стационарными функциями времени, обладающими эргодическим свойством. В этом случае при обработке экспериментальных данных достаточно иметь амплитуды напряжений и количество циклов их повторений.
Для определения расчетных параметров воспользуемся методами так называемой схематизации случайного процесса. Методы схематизации случайных процессов и статистической обработки результатов изложены в ГОСТ 25.101—83.
В настоящее время наиболее приемлемые данные для оценки нагруженности дает «дождя».Ось напряжений направлена по горизонтали вправо, ось времени — по вертикали вниз. Осциллограмма рассматривается на отрезке времени t6, соответствующем одному блоку нагружения, под которым понимают представительную совокупность последовательных значений переменных напряжений, соответствующую определенной наработке детали lб в эксплуатации.
На рисунке приведен короткий участок осциллограммы для ясности изложения. На практике выбирают блок достаточно большим для получения статистически представительных результатов. Смысл метода «дождя» сводится к следующему. Предполагаем, что с внутренних сторон экстремумов начинают течь струи дождя, как бы стекающие с крыш и изображенные на рисунке пунктирными линиями. Линии струй должны удовлетворять ряду следующих правил:
Струя, начавшаяся из минимума, стекает до тех пор, пока не дойдет до уровня минимума, лежащего левее исходного.
Струя, начавшаяся с внутренней стороны некоторого максимума, стекает до тех пор, пока она не дойдет до уровня первого максимума, лежащего правее исходного.
Струя останавливается в том случае, если она встретит на пути другую струю, стекающую с более высокой «крыши».
Каждый участок осциллограммы должен быть пройденструями только один раз.
Размахи напряжений, соответствующие каждой струе, определяются как абсолютное значение разности ординат начала и конца струи, причем каждая струя образует один полуцикл.
Каждый размах соответствует одному полуциклу напряжений. Поэтому общее число циклов в блоке нагружения равно половине числа размахов. Для определения функции распределения амплитуд напряжений, размахи делим пополам и располагаем в возрастающем порядке, образуя вариационный ряд амплитуд. Функция распределения амплитуд не соответствует нормальному закону и носит довольно сложный характер.
Заключение
Результатом проведенных исследований является как изучение динамических свойств привода исполнительного органа проходческого комбайна, так и процесс внедрения новых автоматизированных методов расчета, учитывающих стохастический характер нагруженности привода.
Геометрический расчет цилиндрической косозубой зубчатой передачи без смещения внешнего зацепления.
Список вопросов по теме магистерской работы.
Литература
Когаев В.П., Дроздов Ю.н., Прочность и износостойкость деталей машин: Учеб. пособие для машиностр. спец. вузов. — М.: Высш. шк., 1991. — 319 с., ил.
Проектирование и конструирование горных машин и комплексов: Учебник для вузов/ Малеев Г.В., Гуляев В.Г., Бойко Н.Г. и др. — М.: Недра, 1988. — 368 с.
Гірничі машини й обладнання: Навч. посіб. для вузів — У 2-х т. Т.2/П.А. Горбатов, Г.В. Петрушкін, М.М. Лисенко; Під заг. ред. П.А. Горбатова. — Донецьк: РВА ДонНТУ, 2003. — 201 с.: іл.
Мизин В.А., Мизин С.В. Обоснование кинематической схемы привода исполнительного органа проходческого комбайна для оптимизации режимов разрушения пород различной крепости // Инженер. — Донецк: ДонНТУ, 2003. № 3. - С. 144 - 146.
Докунин А.В., Корреляционный анализ нагрузок выемочных машин — М.: Недра 1969 - 18 с.
Государственный стандарт СССР. Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления.ГОСТ 21354-87 — М.: Издательство стандартов 1988 - 125 с.
Красников Ю.Д., Хургин З.Я., Нечаевский В.М. Оптимизация привода выемочных и проходческих машин. — М.: Издательство "Недра", 1983 - 264 с.
| ДонНТУ Магистры ДонНТУ |
© Авторские права принадлежат ДонНТУ