CC BY
7
© В В. Аксенов, М.Ю. Блашук, 2012
УДК 622.002.5
В.В. Аксенов, М.Ю. Блашук
ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ РАЗМЕЩЕНИЯ ГИДРОЦИЛИНДРОВ ТРАНСМИССИИ ГЕОХОДА С ГИДРОПРИВОДОМ
Рассмотрены полученные аналитические выражения для определения параметров размещения гидроцилиндров трансмиссии геохода, а также условия размещения необходимого количества гидроцилиндров внутри геохода.
Ключевые слова: геоход, трансмиссия, механическая передача, требования к трансмиссии геоходов.
Разработанные новые варианты компоновочных схем трансмиссии геоходов с гидроприводом [1] позволяют устранить основные недостатки трансмиссий геоходов ЭЛАНГ-3, ЭЛАНГ-4, связанные с отсутствием непрерывной подачи геохода на забой, необходимости в дополнительных гидроцилиндрах для перемещения хвостовой секции и др. При этом для обеспечения требований [2], предъявляемых к трансмиссии геоходов нового поколения конструктивные решения трансмиссии должны быть выполнены на основе компоновочных схем [1], реализующих работу гидроцилиндров в разных фазах. Новизна схемных решений таких трансмиссий, требуют разработки методик определения их основных параметров — силовых, кинематических, конструктивных.
Одной из задач определения конструктивных параметров трансмиссии геохода с гидроприводом является вписывание необходимого количества гидроцилиндров трансмиссии в габариты секций.
Из результатов прорисовки компоновок трансмиссии с гидроцилиндрами (рис. 1, а) наиболее рациональные параметры получаются при следующих соотношениях
Dycr.ru = Drc - (3...4)Dn , (1)
Dycr.rnT = Drc — (2...3)Dn . (2)
В случае установки опор гидроцилиндров на одной окружности, т.е. когда DycT 0T = DycT ru = Dru можно принимать
Dru = Drc — (3...4)Dn , (3)
Большинство серийно выпускаемых гидроцилиндров [3] имеют следующее соотношение длины хода поршня Lx и размеров по осям крепежных проушин L0
Lx = (0,3 * 0,8)Lo, (4)
Максимальное расстояние между опорами гидроцилиндра Lp можно представить в виде суммы
Lp = Lo + Lx , (5)
Значение длины рабочего хода Lx можно получить из формул (4) и (5) Lp
Lx =-p1-,, (6)
1 +-1-
(0,3 * 0,8)
При необходимости вписывания в габариты секции nru — гидроцилиндров, приблизительное значение максимально возможного расстояния Lp между
опорами гидроцилиндра можно получить из схемы (рис. 1.б). Для упрощения расчета будем считать, что опоры гидроцилиндра будут располагаться на одной окружности, т.е. DycT0T = DycT ru = Dru . Угол фщ между опорами корпусов (штоков) соседних гидроцилиндров будет определяться числом гидроцилиндров nru
360° (7)
фщ =-, град (7)
nru
Гидроцилиндр с максимально выдвинутым штоком будет отсекать на окружности Dru хорду длиной Lp, опирающуюся на центральный угол фр . Между
этими геометрическими параметрами существует взаимосвязь [4], описываемая следующим выражением
Lp = Dru • sinY , (8)
63
Центральный угол фр будет приниматься из соображений оставления необходимого углового зазора фзаз между опорами штока и корпуса соседних гидроцилиндров. Угол фзаз будет опираться на хорду ЬЗАЗ на окружности диаметром Огц . По результатам компоновок величину зазора можно принять равной диаметру поршня Оп , т.е. ЬЗАЗ = Оп , тогда аналогично выражению (8) можно записать
изаз = цп = цгц ■ э5п
ФЗАЗ 2
(9)
Выразим фЗАЗ из (9)
. ФЗАЗ
' = ею ЗАЗ , откуда агсэт
гц 2
ц
ц
ц
— = агсэтфп Фзаз );
гц
ФЗАЗ = 2 • агсэт
Цг
ц
■, град
гц
Центральный угол фр будет равен
Фр = Фгц - Фзаз . град
Подставляя в формулу (11) выражения (7) и (10) найдем
Фр =
360° 2 . Цп --2 • агсэт ——
'гц
ц
град
гц
Теперь подставив выражение (12) в (8) найдем выражение для L
Ьр = Цгц • э1п
0,5
360° 2 . Цп --2 • агсэт - '
V пгц
ц
гц
= Огц • эт
180°
V пгц
ц
■ - агсэт -
ц
гц У
С учетом выражения (3) выражение (13) примет вид
Ьр = [[с - (3...4)цп ]• э.п
180°
цп
■ - агсэт -
V пги
(10)
(11)
(12)
(13)
(14)
( -(3...4)ОпI
Другим ограничением расстояния Ьр может стать продольная устойчивость
сжимаемого штока. Максимально допустимое расстояние между опорами можно определить по формуле [5]
и
356,8 •
шт
Эп ■ к^р • [п] '
(15)
где ¿шт — диаметр штока гидроцилиндра, м; кЗ — коэффициент закрепления, для шарнирного закрепления обоих концов гидроцилиндра кЗ =1; [ п ] — коэффициент запаса (обычно [ п ] = 3,5...4); р — рабочее давление в гидроцилиндре, Па.
Диаметр штока обычно принимается исходя из соотношения [6] вшт = (0,3 *0,7) • Вп,
Для случая сжимающей нагрузки рекомендуется принимать большие значения выражения (16).
При работе гидроцилиндров трансмиссии в разных фазах выдвижения необходимо обеспечить возврат поршня одного гидроцилиндра или группы гидроцилиндров за время выдвижения других поршней на величину разности хода между соседними фазами. Это обеспечивается тем, что скорость обратного
хода иО
должна быть больше скорости рабочего хода ирх в пФАЗ раз, т.е.
иОБР.Х — ПФАЗ • ир.х ,
(17)
Исходя из этого условия, диаметр штока ¿шт при постоянном расходе рабочей жидкости в гидроцилиндрах будет определяться по формуле [3]
4шт = 1 --
1
(18)
Подставляя выражение (18) в (15) получим
Рис. 2. Зависимость допустимого расстояния Ьр по конструктивному условию
Рис. 3. Зависимость допустимого расстояния по условию устойчивости
(
356,8 •
и
'V
1 --
'ФАЗ
356,8 • цп
1 --
'ФАЗ У
Оп ■ кз^р • [п]
кзу/р • [п]
(19)
При числе гидроцилиндров совершающих обратный ход пОБр = 1, число
промежуточных положений (фаз) будет
Тогда выражение (19) примет вид
356,8 • цп •
и
1 -
1
'гц
(20)
(21)
На рис. 2 приведены графики, отражающие зависимости максимально возможного расстояния между опорами гидроцилиндра — Ьр от количества
пФАЗ = пгц
Рис. 4. Зависимость допустимого расстояния Ьр по конструктивному условию н условию устойчивости
гидроцилиндров пгц и диаметра поршня Оп , построенные для секции диаметром Огс = 4 м по конструктивному условию размещения (рис. 2) и условию устойчивости (рис. 3).
На рис. 4 показан график зависимости Ьр , построенный с учетом обоих условий для различного числа гидроцилиндров.
Графические зависимости допустимого расстояния Ьр между опорами гидроцилиндра по условию вписываемости и условию устойчивости показывают, что при малых диаметрах поршня допустимое расстояние Ьр тах между опорами гидроцилиндра по условию устойчивости значительно меньше максимально допустимого расстояния Ьр по конструктивному условию размещения, таким
образом, при увеличении количества гидроцилиндров преобладающим является условие устойчивости.
Помимо рассмотренных ограничений длины Ьр по конструктивному условию и условию устойчивости, также ограничением величины Ьр может высту-
пать и требуемый габарит пространства внутри геохода. С целью его увеличения необходимо уменьшать величину расстояния между опорами Ьр и, соответственно и длину рабочего хода Ьх .
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Разработка вариантов компоновочных решений гидравлической трансмиссии геохода / Аксенов В.В., Ефременков А.Б., Блащук М.Ю., Тимофеев В.Ю. // Труды VIII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. — ЮТИ ТПУ, Юрга: Изд. ТПУ, 2010. С. 607—613.
2. Разработка требований к трансмиссии геоходов / Аксенов В.В., Ефременков А.Б., Блащук М.Ю., Тимофеев В.Ю. // Известия ВУЗОВ Горный Журнал, №8 2009, С. 101-104
3. Свешников В.К. Станочные гидроприводы: Справочник — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение. 1995. — 448 с.
4. Выгодский М.Я. Справочник по элементарной математике — М.: Изд. «Наука»., 1965. — 424 с.
5. Свешников В.К. Гидрооборудование: Международный справочник. Книга 1. Насосы и гидродвигатели: Номенклатура, параметры, размеры, взаимозаменяемость. Издательский центр «Техинформ» МАИ — 2001., — 360 с.
6. Коваль П.В. Гидравлика и гидропривод горных машин: Учебник для вузов по специальности «Горные машины и комплексы». — М.: Машиностроение, 1979. — 319 с. ШИН
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Аксенов Владимир Валерьевич — доктор технических наук, профессор, Юргинский технологический институт (филиал) ТПУ, зав. лабораторией угольной геотехники Института угля СО [email protected],
Блашук Михаил Юрьевич — старший преподаватель Юргинского технологического института (филиала) ТПУ, младший научный сотрудник лаборатории угольной геотехники Института угля СО РАН, [email protected].
ГОРНАЯ КНИГА-2012 -
Современная геодинамика и вариации физических свойств горных пород
Ю.О. Кузьмин, В.С. Жуков 2012 год 264 с.
ISBN: 978-5-98672-327-3
UDK: 551.24: 551.243:550.342: 553:.98:622.1:622.83
Обосновано существование нового класса современных геодинамических процессов в зонах разломов — параметрически индуцированных суперинтенсивных деформаций (СД) земной поверхности. Показано, что наличие СД-процессов в платформенных, асейсмичных регионах диктует необходимость перехода от понятия «активный разлом» к понятию «опасный разлом» и радикальной коррекции нормативов, регламентирующих эколого-промышленную безопасность. Впервые проведено лабораторное моделирование деформационных процессов в условиях искусственно созданного «геодинамического полигона» на образцах горных пород. Получена уникальная информация о динамике физических свойств горных пород в условиях длительно действующих (порядка 1 года) квазистатических нагрузок. Осуществлены эксперименты, имитирующие процесс разработки месторождений нефти или газа.
