К решению задачи выбора рациональных конструктивных параметров движителей БСП зубчато-реечного типа Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

© Л.В. Лукиенко, Л.Г. Ишунькин, 2003

YAK 622.232.72.001.5

Л.В. Лукиенко, Л.Г. Ишунькин

K РЕШЕНИЮ ЗАЛАЧИ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ КОНСТР"КТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЛВИЖИТЕЛЕЙ БСП З"БЧАТО-РЕЕЧНОГО ТИПА

Для перемещения очистного комбайна вдоль забоя в настоящее время наибольшее распространение в отечественной и зарубежной практике получили бесцепные системы подачи (БСП) зубчато-реечного типа (рейки 3БСП, 2УКПК, РКД, «Эй-котрэк»). От работы этих систем в значительной степени зависит повышение эффективности применения очистных комбайнов.

В настоящее время накоплен достаточно большой опыт эксплуатации подобных систем как в России, так и в других странах.

Вместе с тем наблюдаемая в последние годы тенденция роста уровня нагруженности движителей БСП очистных комбайнов повышает требования к качеству проектирования таких систем с точки зрения обеспечения максимально возможного ресурса за счет решения задачи обоснованного выбора их конструктивных параметров.

Авторами разработан метод прогнозирования ресурса движителей БСП зубчато-реечного типа, в основу которого положены зависимости для оценки ве-

личины износа и ее изменения за период эксплуатации в любой точке контактирующих профилей, учитывающие тип тягового органа, формоизменение профилей контактирующих элементов, размеры единичной площадки контакта, характер распределения на ней удельных давлений, скорости качения, относительные удельные скольжения профилей в точке контакта, вариацию величины интенсивности изнашивания материалов элементов движителя. Метод позволяет оценивать уже на стадии проектирования долговечность системы перемещения и, таким образом, уровень принимаемых конструктивных решений, а также прогнозировать изменение силовых и кинематических характеристик системы подачи за период ее эксплуатации.

На основе разработанного метода оценки процесса изнашивания элементов движителей

Рис. 2. Зависимость ресурса БСП от угла давления для движителя с конструктивными параметрами: двухэлементный, рейка зубчатая (Рр = 138 мм, Нр = 85 мм, Эр = 56 мм, Ьрр = 41 мм), гп2 = 70 мм, г2 = 10, Ь = 80 мм, аш2-р = 220 ± 10 мм, 5 мм, 1.р = 120 м, Мкр2 = 9-107Н-мм, п2 = 6 об/мин, тр = 0,18; материалы: стали 40Х, 20Х2Н4А

Рис. 1. Зависимость ресурса БСП (а) и максимального суммарного линейного износа за 1800 часов работы (б) от радиуса профиля зуба зубчатого колеса для движителя с конструктивными параметрами: двухэлементный, рейка зубчатая (Рр = 138мм, Нр = 85 мм, Эр = 56 мм, а2р = 80, Ьар = 41 мм), г2 = 10, Ь = 80 мм, аш2р = 220 ± 10 мм, 5 мм, 1.р = 120 м, Мкр2 = 9-107Н-мм, п2 = 6 об/мин, т = 0,18; материалы: стали 40Х, 20Х2Н4А

Рис. 3. Зависимость ресурса БСП от шага зацепления для движителя с конструктивными параметрами: двухэлементный, рейка зубчатая (Нр = 85 мм, а2р = 80, Ирр = 41 мм), гп2 = 70 мм, Ь = 80 мм, аш-р = 220 ± 10 мм, J = 5 мм, Ьр = 120 м, Мкр2 = 9-107Н-мм, п2 = 6 об/мин, т = 0,18; материалы: стали 40Х,20Х2Н4А

Рис. 4. Зависимость максимального суммарного линейного износа за 1800 часов в контактирующих парах от радиусов профилей зубьев шестерни и зубчатого колеса для движителя с конструктивными параметрами: трехэлементный, рейка зубчатая (Рр = 138 мм, Нр = 85 мм, Эр = 56 мм, а2р = 80, Ьрр = 41 мм), г1 = 10, г2 = 10, Ь = 80 мм, аш2-р = 224 ± 10 мм, J = 5 мм, Ьр = 120 м, Мкр1 = 9-107Н-мм, п1 = 6 об/мин, тр = 0,18; Б пересопряжение; материалы: стали 40Х, 20Х2Н4А

Рис. 5. Зависимость максимального суммарного линейного износа за 1800 часов в контактирующих парах от сочетания моментов пересопряжения для движителя с параметрами: трехэлементный, рейка зубчатая (Рр = 138 мм, Нр = 85 мм, Эр = 56 мм, а2р = 80, Ьар = 41мм), г1 = 10, г2 = 10, гп1 = 70 мм, гп2 = 70 мм, Ь = 80 мм, аш2-р = 224 ± 10 мм, J= 5 мм, 1-р = 120 м, Мкр1 = 9-107Н-мм, пі = 6 об/мин, тр = 0,18; материалы: стали 40Х, 20Х2Н4А

БСП зубчато-реечного типа были проведены исследования по определению характера влияния геометрических параметров

(числа зубьев шестерни и зубчатого колеса, радиусы профилей зубьев шестерни и зубчатого колеса, исходные углы давления, шаг зацепления) двухэлементных (системы «зубчатое колесо - зубчатая рейка» и «зубчатое колесо -цевочная рейка»), а также трехэлементных (системы «шестерня - зубчатое колесо - зубчатая рейка» и «шестерня - зубчатое колесо - цевочная рейка») движителей на их ресурс.

Результаты аналитических исследований, проведенных на основе моделирования процесса изнашивания движителей БСП с зубчатым реечным ставом при добыче пород средней абразивности представлены на рис. 1-5.

Видно, что увеличение радиуса профиля зуба зубчатого колеса гп2 в двухэлементной системе перемещения с зубчатой рейкой приводит к повышению ресурса движителя (рис. 1, а). Так при увеличении радиуса профиля зубьев зубчатого колеса в 2 раза ресурс движителя возрастает в среднем на 25-30%. Под ресурсом понимается временной интервал, за который суммарный максимальный линейный износ в паре достигает 6 мм. В целом ве-

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

личина допустимого суммарного износа в паре должна рассчитываться для каждого конкретного движителя и зависит от того, какой запас прочности заложен при проектировании зубьев и цевок элементов БСП. Кривая зависимости ресурса движителя от радиуса профиля зубьев зубчатого колеса имеет два (реже один) характерных минимума. Минимумам на этой кривой соответствуют максимумы на кривой функции максимального суммарного линейного износа за 1800 часов работы (рис. 1, б), то есть за время, соответствующее половине ресурса, что объяснимо с позиции теории о влиянии на процесс изнашивания эволюции формы, и минимумы кривой ресурса наиболее близки к «оптимальным» рабочим профилям зубьев зубчатого колеса. Это объясняет малый износ элементов зацепления таких движителей на начальной стадии эксплуатации. Как показывают результаты исследований, применение «оптимального» профиля в качестве исходного редко позволяет достигнуть максимального ресурса движителя, и более целесообразно проектировать зацепление с другими радиусами профиля зубьев зубчатого колеса, чтобы как можно позже профиль достиг «оптимального»

(стационарного, устойчивого) состояния, так как наиболее позднему периоду эксплуатации соответствуют худшие силовые и кинематические характеристики движителя, соответственно лучше

В целом, проведенные исследования позволили установить оптимальные конструктивные параметры движителей с точки зрения обеспечения максимально возможного ресурса системы подачи. Рекомендуются следующие диапазоны варьирования конструктивных параметров: радиус профиля зуба колеса (зубчатый реечный став) - 60^80 мм (г2 < 11) и 80^100 мм (г2 > 11); радиус профиля зуба колеса (цевочный реечный став) - 50^60 мм (г2 < 11) и 60^70 мм (г2 > 11); радиус профиля зуба шестерни -60^90 мм; угол наклона к вертикали зуба рейки - 9 град.; шаг зацепления - 134^138 мм. К минимизации изнашивания элементов зацепления также приведет обеспечение минимально возможных углов давления на входе и на выходе зубьев колеса при взаимодействии с цевками реечного става и одновременного пересопряжения зубьев во взаимодействующих парах трехэлементного движителя.

Лукиенко Л.В. - кандидат технических наук, доцент, НИ РХТУ им. Д.И. Менделеева. ИшунькинД.Г. - аспирант, ТулГУ.

Файл: ЛУКИЕНКО

Каталог: G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB10~03

Шаблон:

C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\Normal.do

Ш

Заголовок: Обоснованный выбор конструктивных параметров движите-

лей БСП зубчато-реечного типа Содержание:

Автор: Пользователь

Ключевые слова:

Заметки:

Дата создания: 11.08.2003 9:26:00

Число сохранений: 2 Дата сохранения: 11.08.2003 9:26:00

Сохранил: Гитис Л.Х.

Полное время правки: 2 мин.

Дата печати: 09.11.2008 17:25:00

При последней печати страниц: 2

слов: 1 083 (прибл.)

знаков: 6 177 (прибл.)