ДонНТУ | Портал магістрів ДонНТУ | | | RUS | ENG

Поротніков Володимир Ігорович

Факультет інженерної механіки та машинобудування

Кафедра гірничих машин

Спеціальність: "Гірниче обладнання (Комп'ютерне проектування мехатронного гірничого обладнання)"

Обгрунтування параметрів підсистеми підвіски виконавчих органів очисних комбайнів з поворотним блоком різання

Науковий керівник: проф., д.т.н. Горбатов Павло Антольйович

1. Аналіз стану питання, постановка мети і завдань дослідження.
2. Встановлення динамічних характеристик.
3. Проектування ВЗУ.
4. Висновки.
5. Список літератури.

Актуальність теми

Оптимізація динамічних властивостей очисних комбайнів нового покоління на стадії їх автоматизованого проектування є актуальною науково-технічною проблемою, вирішення якої дозволить збільшити надійність і продуктивність цих машин. Ця проблема передбачає вирішення низки завдань наукового і практичного характеру. В їх числі задача встановлення динамічних характеристик всіх силових підсистем, насамперед, важконавантажених підсистем приводу виконавчих органів.

Аналіз досліджень і наукова новизна

Методики експериментального та розрахункового визначення пружних характеристик підсистем приводів виконавчих органів стосовно прохідницьким комбайнів колишніх поколінь наведені в ряді робіт вчених ДонНТУ, ІГД ім. А.А. Скочинського та інших організацій. Безумовно, більш високу точність результатів забезпечують експериментальні дослідження при наявності натурних зразків машін.Разом з тим, на стадії автоматизованого проектування новостворюваних очисних комбайнів можливе тільки розрахункове визначення розглянутих характеристик. Вочевидь, що при цьому повинні враховуватися не тільки крутильні податливості ділянок валопровода, але і приведені до крутильним ізгібние деформації валів і пружні деформації в опорних вузлах корпусів. Тому становить інтерес подальший розвиток раніше виконаних робіт, присвячених визначенню пружних характеристик підсистем приводів виконавчих органів.

Мета роботи

Метою роботи є розробка та апробація методики встановлення пружних характеристик підсистем приводу виконавчих органів для прохідницьких комбайнів.

Встановлення динамічних характеристик

Знаходження пружних характеристик підсистеми ПІО вироблялося в два етапи. На першому етапі приведені до крутильним пружні характеристики силових елементів валопровода підсисте ми ПІО і їх сполучень визначалися розрахунковим шляхом (враховувалися крутильні, ізгібние і контактні деформації). На базі структурного аналізу валопровода була складена наступна структурна формула:

Зображення 1 –Структурна формула механічної частини підсистеми ПІО комбайна КПД

Деформація шліцьового з'єднання визначається піддатливістю контактуючих поверхонь шарів, що піддаються смятию. Беручи наближено пропорційність нормальних тисків і спричинених ними деформацій зминання, крутильних податливість шліцьового з'єднання визначається за формулою:

де Кшл-коефіцієнт шліцьового з'єднання;
dшл-середній діаметр шлицевого сполуки;
lшл-довжина шліцьового з'єднання;
hшл-активна висота шліцьового з'єднання;
Zшл-кількість шліців, шт.

Податливість ділянки круглого валу визначається:

де G-модуль пружності другого роду, Па; lв - довжина ділянки валу;
Dв-зовнішній діаметр ділянки валу, м;
dв-внутрішній діаметр ділянки валу, м.

Так як крутний момент розподіляється по довжині контакту в шліцьовій з'єднанні вал-втулка нерівномірно, то розрахункову довжину валу повинна дорівнювати відстані між точками програми равнодействующих епюр крутних моментів на довжині контакту шліців зазвичай для шліцьового з'єднання приймається рівним 0.333 від довжини шліцьового з'єднання.

Податливість зубчастої передачі визначається згинальних та контактними деформаціями зубів, вигином валів, на яких встановлені зубчасті колеса і пружними деформаціями підшипникових опор.

Вченими ДонНТУ, ІГД ім. А.А. Скочинського та інших організацій було виявлено що наведена до ротора двигуна податливість, отримана розрахунковим шляхом відрізняеться від реальної, отриманої експерементально на 55%. Це число отримуеться через те, що не враховуються податливості корпусних елементів, елементів подшіпників, які також беруть участь в динаміці підсистеми.

З рис.1 видно, що остаються невідомими масово-інерційні характеристики, які були знайдені за допомогою сучасних САПР, а саме SolidWorks і Компас-3D.

Після невеликих перетворень була отримана розрахункова еквівалентна схема електромеханічної підсистеми приводу (рис. 2), яка використовувалася при подальших розрахунках і виборі ВЗУ.

Рисунок 2 - Еквівалентна розрахункова схема електромеханічної підсистеми приводу.

ВЗУ складається з осі 7, на якій розміщена шестерня 3, пов'язана гвинтовими гелікоїдальний зубами з втулкою 2. Остання за допомогою евольвентного шліцьового з'єднання (m = 8 мм, z = 34) розташована в колесі 1 і може переміщатися щодо цього колеса в осьовому напрямку. При цьому втулка 2 розміщений на осі 7 з радіальним зазором. На циліндричному кінці шестерні 3 за допомогою штифта (умовно не показаний) жорстко закріплений стакан 5. Між деталями 2 і 5 поміщена циліндрична пружина 4 і наполегливий кульковий підшипник 6 (№ 8136).

Шестерня 3 з віссю 7 може бути пов'язана радіальним штифтом, розташованим в отворі між зубами деталі 3 і в поздовжньому пазу на осі 7. Цей штифт забезпечуватиме обертання деталі 7 спільно з шестернею 3. Можливий і інший варіант зв'язку крутильного характеру між деталями 3 та 7. Його можна реалізувати шляхом подовження штифта, що забезпечує жорстке з'єднання деталей 3 і 5, і виконанням відповідного поздовжнього паза в осі 7, в який входитиме кінець цього штифта.

При з'єднаної кінематичного ланцюга обертаючий момент М від колеса 1 передається шлицевой втулці 2 і далі, за допомогою гвинтових зубів, шестірні 3. При відповідному напрямку обертання колеса 1 втулка 2 при збільшенні М під впливом зусиль, що виникають в гвинтовому сполученні, буде переміщатися у напрямку до шестерні 3, стискаючи пружину 4, а при зниженні М - в протилежному напрямку.

При переміщенні втулки 2 формують демпфуючий момент за рахунок сил тертя в наявних парах тертя, що забезпечує зниження динамічних навантажень.

Рисунок 4 - Вал приводу з демпфуючим пристроєм.

Рисунок 5 - Схема відпрацювання шахтного пласта.

(Анімація: обсяг - 18 КБ; кількість кадрів - 20; кількість циклів повторення - 50)

У даній роботі запропоновано використання ВЗУ для зниження динамічної навантаженості подсітсеми, а отже, увелічівиаеться ресурс машини. Але з іншого боку ускладнюється конструкція редуктора, за рахунок введення нових елементів.

1. Гірничі машини для підземного видобутку вугілля: Навчальний посібник для ВНЗів / [П.А. Горбатов, Г.В. Петрушкін, Н.М. Лисенко та ін.] ; Під заг. ред. П.А. Горбатова. - [2-е вид. перероб. и доп.]. - Донецьк: «Норд Комп'ютер», 2006. - 669 с.
2. Горбатов П. А. Виїмкові комбайни нового покоління як енергетичні системи мехатронного класу [Монографія] / П. А. Горбатов, В. В. Косарєв, Н. М. Лисенко; Під заг. ред. П. А. Горбатова. - Донецьк: «Ноулідж», 2010. - с. 176.
3. Стандарт підприємства. Комплексна система управління якістю продукції та ефективним застосуванням ресурсів. Комбайни очисті. Системи підвіски та регулювання виконавчих органів. Вибір параметрів та розрахунок максимальних навантажень. Методика СТП-50-0137-90. - [Введений з 1990-29-06]. - Ротапрінт ГМЗ ім. Кірова: 1990. - с. 43.
4. А. с. 1296506 В 66F 3/24 Опубл. в БИ№10 - 1987 р.
5. Анур'єв В. І. Довідник конструктора-машинобудівельника. Том 3 / В. І. Анур'єв. - [8-е вид. перероб. и доп.]. - М.: «Машинобудування», 2001. - с. 859.
6. Кондрахін В. П. Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук / В. П. Кондрахін. - Д.: 1980. - с. 225.
7. Василенко Н. В. Теорія коливань / Н. В. Василенко. - К.: «Вища школа», 1992. - 429 с.
8. Проектування і конструювання гірничих машин і комплексів / [Г.В. Малєєв, В.Г. Гуляєв, Н.Г. Бойко та ін.]. – М.: «Недра», 1988. - 368 с.
9. Гірничі машини та обладнання - В 2-х т. Т.1 / [П.А. Горбатов, Г.В. Петрушкін, Н.М. Лисенко] - Донецьк: РІА ДонНТУ, 2003. - 295 с.
10. Наукова робота Н. Г. Бойко. Динаміка приводу виконавчого органу очисних комбайнів та його характеристики при випадковому збуренні [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://www.nbuv.gov/ ~ /Stat1.pdf
11. Наукова робота Н. И. Сисоєв, А. С. Кожевніков. Алгоритм та технічна реалізація мехатронного управління режимними параметрами очисного комбайну [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://www.nbuv.gov.ua/ ~ /Stgm_27.pdf

Примітка

При написанні даного реферату магістерська робота була не завершена. Остаточне завершення - 1 грудня 2011 Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або наукового керівника після зазначеної дати.

Резюме | Біографія