КОНДРАТЬ'ЄВА НАТАЛЯ АРКАДІЇВНА



Тема:  "ВИКОРИСТАННЯ МЕТОДА 3М МОДЕЛЮВАННЯ ДЛЯ ОЦІНКИ ІНЕРЦІЙНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОХІДНИЦЬКИХ КОМБАЙНІВ"

Науковий керівник: проф., д.т.н. Кондрахін В.П.













    

Для моделювання робочих процессів та вирішування задач статики та динаміки прохідницьких комбайнів, велике значенне має знання інерційних характеристик, до яких можно віднести масу, коордінати центра мас, моменти інерції, направлення головних вісей інерції.

   Сучасні пакети трехмірного проектування дозволяють с усякою ступінню точності визначити інерційні характеристики построєної моделі.      В данній роботі були досліджени інерційні характеристики прохідницького комбайна зі стреловидним виконавчим органом, для чого була розработана трехмірна модель комбайна (см. рис). При створенні моделі вводилися наступні спрощення:

  • Вали та вісі не мають фасок, шпонкових канавок, канавок для вихода шліфовального кола.

  • Відсутні елементи кріплення, елементи гідравліки: патрубки та шланги.

  • Зубчасті колеса представлени у віді дисков, головними розмірами яких є ширина зубчастого вінця, ділюючий діаметр та діаметр вала.

  • Корпус, гусенічні механізми переміщення та гідродомкрати условно представлени як однородні тела, які мають плотность:

                    p = M / V,
де
    M - фактична маса по кресленню сборочної одиниці ;
    V - объєм твірдотільної моделі.


   За допомогою построеної моделі були визначені основні інерційні характеристики комбайна, такие як координати центра мас, моменти інерції відносно вісей, центробіжні моменти інерції, головні центральні моменти інерції (таблиці 1, 2 и 3) в залежності від положення виконавчого органа в просторі ( здесь a -кут нахилу виконавчого органа у вертикальній площині, b - у горизонтальній).

   Таблиця 1 - Основні основні інерційні характеристики комбайна 4ПП-2М при зміні положення виконавчого органа у вертикальній площині(b =0)

a ,град
Координати центра мас,мм
Радіуси інерції, мм
Моменти інерції відносно вісей,кг*м2
Xc
Yc
Zc
rx
ry
rz
Ix
Iy
Iz
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
-1000
2760
-882
1902
887
1953
116600
25400
122900
10
-1000
2758
-845
1911
916
1948
117700
27000
112270
20
-1000
2750
-810
1911
956
1940
117700
29300
121270
30
-1000
2734
-776
1914
1004
1918
118000
32500
118500
38.5
-1000
2726
-747
1923
1050
1889
119100
35500
115000

    Продовження таблиці 1
a ,град
Центробіжні моменти інерції,кг*м2
Головні центральныі моменти інерції,кг*м2
Ixy
Izx
Izy
Ixx
Iyy
Izz
11
12
13
14
15
16
0
88900
-28400
-78400
270500
57280
277660
10
88860
-27200
-75100
268100
55200
277300
20
88600
-26100
-71800
264800
53360
275900
30
88100
-25000
-68400
260200
51600
275900
38.5
87800
-24100
-65600
257400
50200
271600


   Таблица 2- Основні інерційні характеристики прохідницького комбайна 4ПП-2М при зміні положення виконавчого органа у горизонтальній площині(a =0)

b ,град
Координати центра масс, мм
Радіуси інерції, мм
Моменти інерції відносно вісей,кг*м2
Xc
Yc
Zc
rx
ry
rz
Ix
Iy
Iz
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
1000
2760
-882
1902
887
1953
166600
25300
122900
10
948
2738
-882
1871
899
1928
112800
26000
119700
20
900
2708
-882
1826
930
1898
107400
27900
116100
30
859
2670
-882
1690
1029
1822
92000
34100
107000
38.5
812
2615
-882
1690
1029
1822
92000
34100
107000

    Продовження таблиці 2
b ,град
Центробіжні моменти інерції,кг*м2
Головні центральні моменти інерції,кг*м2
Ixy
Izx
Izy
Ixx
Iyy
Izz
11
12
13
14
15
16
0
88930
-28400
-78400
270500
57300
277700
10
83630
-26900
-77800
266600
54000
270500
20
78500
-25600
-77000
261300
51200
262400
30
73900
-24400
-75900
254800
48800
253500
38.5
69000
-23300
-74300
245400
46700
244300


   Таблиця 3 - Основні інерційні характеристики прохідницького комбайна 4ПП-2М при крайніх положеннях виконавчого органа в просторі виработці

b ,град
a ,град
Координати центра мас, мм
Радіуси інерції, мм
Моменти інерції відносно вісей,кг*м2
Xc
Yc
Zc
rx
ry
rz
Ix
Iy
Iz
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Крайние нижние положения исполнительного органа
42
-21.2
-1225
-2676
-993
1760
1030
1890
10000
34200
116100
42
-21.2
-775
-2659
-957
1740
1050
1890
97100
35300
114800
Крайні вірхні положення виконавчого органа
42
38,5
-1208
-2657
-817
1780
1090
1850
102100
38700
110300
42
3805
-787
-2647
-765
1806
1172
1846
104400
44100
110300

    Продовження таблиці 3
b ,град
a ,град
Центробіжні моменти інерції,кг*м2
Головні центральні моменти інерції,кг*м2
Ixy
Izx
Izy
Ixx
Iyy
Izz
12
13
14
15
16
17
Крайні нижні положення виконавчого органа
42
-21.2
105600
85600
39200
262500
80100
279000
42
-21.2
103400
69900
31800
249000
68500
274500
Крайні вірхні положення виконавчого органа
42
38,5
66600
82000
23900
257300
49000
247300
42
38.5
67100
65200
16400
444600
38800
245700



   По данным наведенным в таблицях 1 та 2 можно зробити наступні висновки.

    Координати центра мас змінюються при зміні положення стріловидного виконавчого органа в просторі виработкі. Зміни координати X при збільшенні кута нахила виконавчого органа у вертикальній площині від 0 до 38,5 град. незначно та складає 0,2 мм, а при зміні кута поворота віконавчого органа в горизонтальній площині від 0 до 42 град достігає 181 мм. Ці зміни не оказують особого впливу на поперечну стійкість комбайна, тому що ширина комбайна по гусеницям значна та складає 2400 мм.

   Проаналізуєм зміщення відносно координати Y :

  • При збільшенні кута нахилу виконавчого органу у вертикальній площині зміщення по Х координаті складає 34 мм;

  • При зміні кута нахилу виконавчого органу у вертикальній площиніnbsp - 145 мм.

    Але це також не оказує значного впливу на стійкість машини, т.к. продольні розміри опорної бази комбайна значні. Крім цого, продольна стійкість комбайна збільшується за рахунок опирання на носок опорного стола пітателя.

   При зміні положення виконавчого органа відбувається також значна зміна моментов інерції .
Проаналізуєм для прикладу змінення головниз центральних моментов інерції:

  • При зміні положення виконавчого органу в вертикальній площині Ixx змінюється від 270500 кг*м2 до 257400 кг*м2 (т.е. на 5%) , Iyy від 57280 кг*м2 до 50200 кг*м2 (12%), Izz від 277660 кг*м2 до 271600 кг*м2 (2%).

  • При зміні положення виконавчого органу у горизонтальній площині виработці головні центральні моменти інерції змінюються відносно вісі X від 270500 кг*м2 до 245400 кг*м2 (т.е. на 9%), Iyy від 57300 кг*м2 до 46700 кг*м2 (18%), I zz від 277700 кг*м2 до 244300 кг*м2 (12%).

Це необхідно враховувати при моделюванні робочих процессів прохідницького комбайна.

    Таким чином, використовуя метод 3М моделювання були отримані вхідні данні для моделювання робочих процессів прохідницьких комбайнів с цілью оптимізації параметрів силовых підсистем, систем їх автоматичного керування та режимов роботы.



     Малюнок 1 - Зміна положення виконавчого органа в горизонтальній площині



     Малюнок 2 - Зміна положення виконавчого органа в вертикальній площині




Література:



     1.  Кондрахін В.П., Єфремов М.А. Визначення інерційних характеристик гірничих машин методом 3м моделювання//Інженер.Студенческий научн.-техн. журнал.-№4.-Донецьк:ДонНТУ,2003.-с120-122.

     2.  Солод В.И., Геттопанов В.Н., Рачек В.М. Поектування та конструювання гірничих машин і комплексів. Учебник для вузов.-М.,Недра, 1982, 350 с.




           

Вверх