Перінський Максим Віталійович

Автореферат по темі випускної роботи

    Об'єкт дослідження – підсистема приводу виконавчого органа очисних комбайнів (на прикладі КДК 500).
    Мета роботи: підвищення надійності підсистем приводу виконавчого органа очисних комбайнів на основі встановлення закономірностей формування максимальних навантажень і обґрунтування способів їхнього зниження.

1 Актуальність

    Максимальні навантаження в приводі виконавчого органа очисного комбайна виникають при зустрічі різального інструменту із твердим включенням, які досить часто зустрічаються в розроблювальних вугільних шарах. При такій взаємодії в трансмісії виникають значні динамічні навантаження, що перевищують за своїми значеннями навантаження при різанні вугільних пластів у кілька разів та призводять до відмов і зниження довговічності гірничих машин.

   1.1 Дослідження зовнішнього навантаження у вигляді багаторазових імпульсів (по записах навантажень на різцях)
    У лабораторії різання вугілля Інституту гірничої справи ім. А.А. Скочинського були виконані дослідження [1], спрямовані на вивчення факторів, що впливають на рівень максимальних навантажень, таких, як характер зв'язку включення з масивом, вид взаємодії інструмента із включенням, мінералогічна сполука включення й т.і. Результати даних досліджень базувалися на матеріалах натурних експериментів по різанню включень (із записами навантажень на різцях) з різними й заздалегідь відомими міцностними та геометричними характеристиками. Були попередньо виділені три типи включень, різних по мінералогічній сполуці, фізико-механічним властивостям і характеру руйнування при різанні. Це включення піритні, карбонатні та карбонатно-піритні. Також ураховувався й аналізувався спосіб контакту різця із включенням. З можливих варіантів розглядалися крайове прорізання, центральне прорізання, торкання різцем, виривши з масиву, а також витяг включення разом зі стружкою вугілля. Останній тип контакту не викликає росту динамічних складових навантажень, тому що при такому типу контакту не розриваються зв'язки вугілля й включення, однак такий тип контакту можливий тільки при величині включень які не перевищують величину стружки. Експериментальні дані й розрахунки по наведеній у цих роботах формулі показали, що як основна модель для визначення максимальних навантажень варто приймати центральне прорізання як вид контакту, при якому відносна величина максимального навантаження має найбільше значення й становить приблизно 1. Включення мають різний характер руйнування. Встановлено, що при різанні карбонатно-піритних включень виникає тільки одна пікова сила, по кількісній оцінці приблизно рівна силі при прорізанні карбонатних включень. Піритні включення мають відносно малі розміри, внаслідок чого їхнє руйнування відбувається першою взаємодією включення з різцем; при цьому рівень пікової сили в 1,5 - 1,7 рази більше в порівнянні з карбонатними включеннями. Разом з тим у розглянутих роботах не вивчені закономернсти формування відгуків-навантажень у підсистемах приводу, що вимагає подальших цілеспрямованих досліджень.

Анімація 1. Схема руйнування масиву різцем
Кількість циклів - 10, кількість кадрів - 17, об'ем - 144 КБ

   1.2 Дослідження динамічних процесів при зовнішнім навантаженні у вигляді одиночних імпульсів (по записах навантажень-відгуків)
    На рис. 1 представлена залежність моменту опору у вигляді імпульсу трикутної форми, що розглядається в роботах ДонНТУ [2,3].


Рисунок 1 - Зміна моменту сил опору із часом

Ця залежність отримана на основі записів крутних моментів у результаті натурних шахтних експериментів. Однак при цьому залишається невідомим ступінь показності параметрів включень і типу їхнього прорізання. Величини моменту відколу й тривалості імпульсу пропонується розраховувати за методикою [5]. Основний розрахунок був зроблений нами за методикою [3].

2 Аналіз навантажень-відгуків за методикою Доннту

    При реалізації даного підходу проведені розрахунки за наведеною методикою, а так само виконаний аналіз впливу середнього рівня моменту сил опору й кута запирання на роботу віброзахисного пристрою з обмежниками деформацій пружних елементів і рівень максимальних навантажень у приводі виконавчого органа.



Рисунок 2 - Залежність максимального й динамічного рівня моменту від кута запирання віброзахисного пристрою й середнього рівня моменту сил опору

На рис.2 видно, що зі збільшенням середнього рівня моменту знижується момент динамічний. При збільшенні кута запирання ВЗП рівень динамічного моменту знижується найбільшою мірою, що дозволяє рекомендувати цей напрямок.

3 Розробка імітаційної математичної моделі динамічних процесів у приводі виконавчого органа очисного комбайна

    Для рішення поставлених завдань були обґрунтовані допущення й складене математична модель установлення максимальних навантажень у приводі виконавчого органа з використанням фундаментальних рівнянь Парка-Горєва. Еквівалентна розрахункова схема для складання математичної моделі представлена на рис.3 [3,4].




Рисунок 3 - Еквівалентна розрахункова схема підсистеми приводу виконавчого органа очисного комбайна

    Математична модель має такий вигляд:

    з використанням пакета Матнсаd 14 і були отримані наступні залежності, що найбільше повно відбивають функціонування підсистеми (рис.4). Порівнюючи чисельні значення отримані при реалізації методики [3] зі значеннями отриманими при рішенні математичної моделі можна зробити висновок, що розбіжності незначні й входять у довірчий інтервал. Це доводить що методіка [3] с достатньою для інженерних розрахунків точністю відтворює хід процесу.


Рисунок 4 - Залежності, отримані в результаті моделювання

На рис.4 показані залежності від часу:
а) пружного моменту в трансмісії;
б) кутової швидкості виконавчого органа;
в) моменту електромагнітного у двигуні;
г) кутової швидкості ротора електродвигуна.
Як видно на рис.4 при прорізанні твердих включень виникають навантаження загасаючі згодом. Сходження математичної моделі з даними експериментів виконано за допомогою введення в рівняння додаткового члена відповідального за демпфірування від масиву.

4 Напрямки подальших досліджень

    Подальшими завданнями даної роботи є розробка математичної моделі у функції шляху різця, а також заміна лінійного тертя в моделях нелінійним, що ускладнить математичні моделі й дасть можливість одержати більше коректні результати.

Список використаної літератури