CC BY
024. Aksenov, V. V. Justification of the need for the design of the test bench for gear trains used in transmissions of the mining machinery / V.V. Aksenov, G.M. Dubov, D.S. Trukhmanov, V.E. Ashi-hmin, A.A. Chegoshev // Prospects of innovative development of the coal regions of Russia: Proceedings of the VI International Scientific and Practical Conference. - Prokopyevsk: Branch Kuzbass State Technical University in Prokopyevs, 2018. - pp. 303-305.
25. Tupitsyn, A.A. Alternative form of the gear train / A.A. Tupitsyn, A.A. Revenskii // Modern technologies. System analysis. Modeling / Irkutsk: FGBOU VPO of the Irkutsk State Technical University. - 2010. -№4. - pp. 84-91.
26. Stanovskoi, V.V. Eccentric-cycloidal meshing of gears and mechanisms based on it / V.V. Stanovskoi, S.M. Kazakiavichius, T.A. Remneva, V.C. Kuznetsov // Theory and practice of gear trains and reducer construction: proceedings of the scientific and technical conference. / IzhSTU. - Izhevsk, 2008. - pp. 148-152.
27. Litvin F.L. Cylindrical screw wheels with a new geometiy providing increased load capacity / F.L. Litvin, V.V. Shults // Digest: Theories of gears in machines - Moscow: Mechanical engineering, 1961. -310 p.
28. UAB Technology market. - Company Website. - TomsK, (2018). - http://www.ec-gearing. ru/index.php
29. Stanovskoi V.V., Kazakiavichius S.M., Remneva T.A., Kuznetsov V.C., Stanovskoi V.A., e.a. Ekstsentrikovo-tsikloidalnoe zatseplenie zubchatykh profilei (variant) [Eccentric-cycloidal engagement of gear profiles (variants)]. Patent RF, no. 2416748, 2011.
30. Leontev, M.U. Overview of advantages and disadvantages of eccentric-cycloidal engagement / M.U. Leontev, V.A. Raevskii, A.E. Smolovik // Actual problems of the humanities and natural sciences. -2016.-№7-5. pp. 54-57.
Библиографическое описание статьи
Дубов Г.М. Обоснование необходимости создания трансмиссии геохода с зубчатой передачей / Г.М. Дубов, М.С. Данилов, Д.С. Трухманов // Горное оборудование и электромеханика — 2018. —№ 4 (138). — С. 19-26.
Reference to article
Dubov G.M., Danilov M.S., Trukhmanov D.S. Justification of the need for creation of the geokhod's transmission with gear train. Mining Equipment and Electromechanics, 2018, no. 4 (138), pp. 19-26.
УДК 622.23.05,51-74
Аксенов Владимир Валерьевич1'2, доктор техн. наук, Бегляков Вячеслав Юрьевич1, кандидат техн. наук,доцент, Дронов Антон Анатольевич1, ст. преподаватель
1Юргинский технологический институт Национального исследовательского Томского политехнического университета, 652061, Россия, г. Юрга, ул. Ленинградская, 26
2Научно-исследовательский центр ООО «Сибирское НПО» Россия, 650002, Кемерово, Сосновый бульвар,1
E-mail: [email protected]
МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕМЕНТОВ УЗЛА СОПРЯЖЕНИЯ СЕКЦИЙ ГЕОХОДА
Аннотация: совмещенный режим работы геохода возможен при наличии в его конструкции узла сопряжения секций (УСС). Существует математическая модель работы геохода в совмещенном режиме в работах для двухсекционного геохода, т.е. для случая, когда УСС выполнен заедино с секциями геохода. Однако данная математическая модель не учитывает ряд новых технических решений, принятых для нового опытного образца геохода (наличие УСС модульного типа, исполнительный орган главного забоя барабанного типа, двухзаходный внешний движитель и т.д.) Наличие данных недостатков говорит о необходимости модернизации математической модели работы геохода в совмещенном режиме. Частично данная задача была решена при разработке математической модели взаимодействия узла сопряжения секций геохода с геосредой и смежными системами геохода. В данной работе представлено моделирование взаимодействия элементов узла сопряжения секций геохода между собой для двух вариантов компоновочных решений узла.
Ключевые слова: математическая модель, геоход, узел сопряжения секций геохода.
Информация о статье: принята 05 августа 2018 г.
В01: 10.26730/1816-4528-2018-4-27-32
Введение: Известна математическая модель для определения внешних воздействий, прилагаемых к узлу сопряжения секций (УСС) геохода со стороны головной и стабилизирующей секций [1]. Внешние воздействия были определены для конструкции опытного образца геохода, разработанного в рамках НИОКТР по открытому конкурсу Министерства науки и образования РФ по Постановлению Правительства №218 [2,3]. При определении воздействий учитывались результаты, полученные в работах Аксенова В.В., Эллера А.Ф.. Горбунова В.Ф., Нагорного В.Д., Ефременкова А.Б., Беглякова В.Ю..
Блащука М.Ю., Тимофеева В.Ю., Ананьева К.А, Ермакова А.Н, Садовца В.Ю. [4-16]. При этом параметры самого УСС не оказывают влияния на характер и величину внешних воздействий. Таким образом, на основе полученных ранее данных [1], может быть разработана математическая модель по определению внутренних взаимодействий между элементами УСС геохода.
Материалы и методы: В работе [1] оговорен ряд ограничений и допущений, согласно которым
/?Г /?г /?СТ /?сг АЛг ААг
СИЛЫ г 5 лу и моменты1хаг9
Таблица. 1. Значения сил и моментов приложенных к УСС со стороны секций геохода и действующих относительно оси х
Table. 1. The values of the forces and moments applied to the geokhod's bearing unit from the geokhod sections and acting with respect to the x axis_
Значения усилий, приложенных к УСС со стороны секций reo хода
К = Яад • cos £ • (1 - fr? • %ß) + Ry
МГХ=МХ-ЯВД.
h
rr +■
вд
COS ß-ifjp+tgß)
~>ct r> , /тр
2 R
М?=-МИОЭП + К3.ЯЭП
Единицы из-мерения
H
Нм
H
Н-м
Таблица.2. Обозначения к схеме (Рисунок 1)
Обозначение величины Единицы измерения Наименование
F» H сила взаимодействия между оболочкой и внутренним кольцом УСС геохода (в месте передачи тягового усилия)
S~iycc tjoe Ъbh Н силы тяжести, действующие на оболочку и внутреннее кольцо УСС вместе со смонтированным на них оборудованием соответственно
Mycc ivj. Tp Нм реактивный вращающий момент от силы трения на элементах для передачи тягового усилия
гк1 гк2 м больший и меньший радиусы кольца контакта элементов для передачи тягового усилия соответственно
Рис. 1. Расчетная схема по определению сил, образованных при взаимодействии элементов УСС между собой для компоновки с сопряжением оболочки узла с головной секцией геохода Fig. 1. The design scheme for determining the forces generated by the interaction of the geokhod's bearing unit elements with each other for the layout with the conjugation of the geokhod's bearing unit envelope with the head section
МСТ Мст -
г ,х х г _ действующие относительно осеи^ и 2
уравновешивают друг друга и их равнодействующие можно приравнять к нулю. В этой же работе
ЯГ Кст
определены значения сил ■*■, и моментов
^х 5 Мх приложенных к УСС со стороны секций геохода и действующих относительно оси х. Их значения приведены в таблице 1. Значения составляющих выражений из таблицы 1 были приведены в работе [1].
Для составления расчетных схем были рассмотрены два варианта компоновочных решений УСС геохода. С сопряжением оболочки УСС с головной секцией и с сопряжением оболочки УСС со стабилизирующей секцией геохода[11.
Результаты и обсуждение: Для определения сил взаимодействия между элементами УСС при компоновочной схеме с сопряжением оболочки УСС с головной секцией геохода была составлена расчетная
схема, представленная на рисунке 1. Обозначения, примененные на схеме, приведены в таблице 2.
Была составлена система уравнений равновесия:
К - F„ - G£c ■ sm от - TZ? ■ sin p = 0 - M„ + Мгх -M™ - ТЦС ■ rr ■ eos p = 0 F„-R?-GZ sina=0 (j)
Реактивный вращающий момент от силы трения на элементах для передачи тягового усилия был определен по выражению:
Мусс = F • f •г
1VJ.JP J. вз Jwx # кср ^
где frpi - коэффициент трения стали по стали
[17];
г кср- средний радиус на кольце контакта элементов для передачи тягового усилия.
Средний радиус на кольце контакта элементов для передачи тягового усилия определили по выражению:
Рис. 2. Расчетная схема по определению сил, образованных при взаимодействии элементов УССмежду собой для компоновки с сопряжением оболочки узла со стабилизирующей секцией геохода Fig. 2. The design scheme for determining the forces generated by the interaction of the geokhod's bearing unit elements with each other for the layout with the conjugation of the geokhod's bearing unit envelope with the stabilize
section
= rK2 +
у —у 'к\ 'кг
(3)
После подстановки выражений из таблицы 1, а также выражения (2) и приведения общих членов система уравнений (1) приняла вид:
М„ +М, -RBJ ■ [гГ + -f cos p\fT? + tgp)~
(4)
Из последнего уравнения системы (4) была выражена неизвестная Fb3.
fn
•sin a
^ (5)
Из второго уравнения системы (4) была выражена неизвестная Мвр, которая после подстановки значения Рвз, приняла вид:
К:
М„Р =
rr + | cosp-{f„ + tgp)*
+ (ft, + G™ sin «)./„■ 'Ve, + ТоГ гг со*р
1-
и
' fn>\ ' гкс
к< (6) В выражении (5) описана зависимость Рвз от переменной Мвр. В выражении (6) описана зависимость Мвр от переменной Явд. Были введены константы, независящие от значений переменных: К = -Мх +(я2 +0™ -зша)-/т гг сов?
R5 =
и
вд
•cos fi-{f„+tgfi)
fn
Jn
С учетом введенных констант выражение (6) приняло вид:
М
BP
Я
(7)
Подставим значение Мвр. полученное в выражении (7) в выражение (5) и приведем общие члены:
FB3=R,_ +
fTP\RA+RBAR5)
i УСС JBH ■
(8)
Из первого уравнения системы (4) выразили переменную Явд, подставили значение Fb3 , полученное в выражении (8), привели общие члены:
-Я, + а + Т™ sin р
(cos^-^-sin/?)-^^
xv, •К.
(9)
Подставили значение Рвз, полученное в выражении (8) в выражение (2):
м? =и + иа1/„т„
V ) (10)
Для определения параметров силового взаимодействия между элементами УСС при компоновочной схеме с сопряжением оболочки узла со стабилизирующей секцией геохода была составлена расчетная, представленная на рисунке 2.
Неизвестные, определяемые по расчетной схеме (рис. 2), были обозначены с добавлением апострофа
Мус
,1V1 ТР
вз,М'вр,Я'вд). Была составлена система уравнений равновесия для расчетной схемы (рис. 2):
Rrx-F'B3-GlcHc-sma = 0
M'BP +Mrx
= 0
FL - RxT
(11)
• sin a — T™c = 0
Полученная система уравнений была решена аналогично решению системы (1). При решении системы была введена константа, значение которой не зависит от значений переменных:
^ = Ты • (4, • ГКСР~ГГ ■ -1т -ГКСР
С учетом введенной константы были получены значения переменных для второго варианта компоновки УСС (рис. 2):
+ Кд ' Я +
М' =
iv± вр
Я
(12)
+ /1Т.(К4+Кд.К5+К7) s
ВЗ 2 ГУ ГУ О™ ОБ
КЪ К6
(13)
-Я, +R2 + f-f:^)+ToT +(GoT +G™)- sin a
R' =
COS p.(\-fv.1gp)-^b.
M™ = Л +
+ G0T-sin«+CC [fm-n
(14)
(15)
Заключение. Полученные выражения являются математической моделью взаимодействия элементов УСС геохода между собой. Модель учитывает все рассматриваемые варианты компоновочных решений УСС.
В дальнейшем полученные результаты позволят провести сравнительный анализ рассмотренных вариантов компоновочных решений УСС.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Аксенов ВВ., Бегляков В.Ю.. Блащук М.Ю., Дронов A.A. Разработка математической модели взаимодействия узла сопряжения секций геохода с геосредой и смежными системами // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2018. № 2 (126). С. 173-182.
2. Аксенов В В., Вальтер A.B. Специфика геохода как предмета производства // Научное Обозрение. 2014. В. 8, Ч. 3. С. 945-950.
3. Аксенов В.В., Бегляков В.Ю. Поверхность забоя при проходке горной выработки. Saarbrücken: LAP LAMBERT. 139 с.
4. Ефременков А.Б. Разработка научных основ создания систем геохода: дис. д-ра техн. наук. Юрга: Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 2016. 314 с.
5. Блащук М.Ю. Обоснование параметров трансмиссии геохода с гидроприводом: дис. кан-та
техн. наук. Кемерово: Юргинский технологический институт, 2012.
6. Тимофеев В.Ю. Обоснование параметров трансмиссии геохода с волновой передачей: дис. кан-та техн. наук. Юрга: Кузбасский государственный технический университет, 2012. 145 с.
7. Ананьев К.А. Создание исполнительного органа геохода для разрушения пород средней крепости: дис. кан-та техн. наук. Кемерово: Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева, 2016. 144 с.
8. Ермаков А.Н. Обоснование параметров законтурных исполнительных органов геоходов для разрушения пород средней крепости: дис. кан-та техн. наук. Кемерово: Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева, 2016. 158 с.
9. Sadovets V.Y., Beglyakov V.Y., Efremenkov А.В. Simulation of Geokhod Movement with Blade Actuator//Appl. Mech. Mater. 2015. B. 770. C. 384-390.
10. Садовец В.Ю. Обоснование конструктивных и силовых параметров ножевых исполнительных органов геоходов. Кемерово: КузГТУ, 2007.
11. Чернухин Р.В. Обоснование параметров насосной станции энергосиловой установки геохода: дис. кан-та техн. наук. Кемерово, 2014.
12. Walter A.V., Borovikov I.F., Savin M.F. Research on Geometrical Errors of Geokhod Prototype Shell Based on Coordinate Control Data // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2016. B. 142. C. 012129.
13. Walter A.V. и др. Research on Geometric Errors of Intermediate Unit Shell of a Geokhod // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2016. B. 127. C. 012017.
14. Хорешок A.A., Ананьев K.A., Ермаков А.Н. Определение рационального числа резцов в линиях резания барабанных исполнительных органов геоходов // Вестник Кузбасского государственного технического университета. 2017. № 3 (121). С. 110-116.
15. Вальтер А.В., Нозирзода Ш.С., Ивкин А.Н. Исследование точности изготовления крупногабаритных корпусов вращения опытного образца геохода // Научно-методический электронный журнал КОНЦЕПТ. 2016. № 11. С. 2026-2030.
16. Вальтер А.В., Черву хин Р.В., Капустин А.Н. Отклонения формы оболочки стабилизирующей секции геохода // Технологии и материалы. 2016. № 1. С. 4-7.
17. Вальтер А.В., Нозирзода Ш.С. Аналитическая модель формирования отклонений биения, возникающих при сборке корпусов геохода // Технологии и материалы. 2016. № 4. С. 4-8.
18. ChernukhinR.V., BlaschukM.Y., Blumenstein V.Yu., Chazov P.A. Objectivation of the Necessity of Structural and Parametric Synthesis of the Hydraulic Drive of Geokhod // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2016. B. 142. C. 123667.
19. Chernukhin R.V., Timofeev V.Y., Grigoryeva E.G. Effect of Incorporated Pumping Station Weight on
the Rotating Torque of Geokhod Transmission // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2016. B. 127. C. 012035.
20. АнурьевВ.И. Справочник конструктора-ма-шиностроителя. 8-е изд., перераб. и доп. Под ред.
И.Н. Жестковой. -М.: Машиностроение, 2001. Т. 1. 920 с.
Vladimir V. Aksenov 1,2, Dr.Sc, Vyacheslav Yu. Beglyakov1, Ph.D,Associate Professor Anton A. Dronov1, Senior Lecturer
1 Yurga Institute of Technology of National Research Tomsk Polytechnic University, 26 street Leningradskaya, Yurga, 652061, Russian Federation
Scientific and research center LLC «Siberian Research and Production Association», 650002, 1 Sosnoviy bul., Kemerovo, Russia
E-mail: [email protected]
SIMULATION OF THE INTERACTIONS BETWEEN ELEMENTS OF THE GEOKHOD'S BEARING UNIT
Abstract: combined mode of operation of the geokhod is possible if there is the geokhod's bearing unit in its design. There is a mathematical model of the work of a geokhod in a combined mode in works for a two-section geokhod, i.e. for the case when the the geokhod's bearing unit is made to be connected with the sections of the geokhod. However, this mathematical model does not take into account a number of new technical solutions adopted for the new prototype of the geodatabase (the presence of the geokhod's bearing, the executive organ of the main drum-type face, a two-way external propulsion device, etc.). The presence of these shortcomings suggests the need to modernize the mathematical model of the operation of the geokhod in the combined mode. Partially this problem was solved by developing a mathematical model for the geokhod's bearing with the geo-environment and adjacent systems of the geokhod. In this paper, the simulation of the interaction of the elements of the conjugation the geokhod's bearing with each other for two variants of the node's layout solutions is presented.
Keywords: mathematical model, geokhod, the geokhod's bearing unit.
Article info: received August 05, 2018
DOT. 10.26730/1816-4528-2018-4-27-32
REFERENCES
1. Aksenov V.V., Beglyakov V.YU., Blashchuk M.YU., Dronov A.A. Razrabotka matematicheskoj modeli vzaimodejstviya uzla sopryazheniya sekcij geo-hoda s geosredoj i smezhnymi sistemami // Vestnik Kuzbasskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo uni-ver-siteta. 2018. № 2 (126). S. 173-182.
2. Aksenov V.V., Val'ter A.V. Specifika geohoda kak predmeta proizvodstva // Nauchnoe Obozrenie. 2014. V. 8, CH. 3. S. 945-950.
3. Aksenov V.V., Beglyakov V.YU. Poverhnost' zaboya pri prohodke gornoj vyra-botki. Saarbrücken: LAP LAMBERT. 139 s.
4. Efremenkov A.B. Razrabotka nauchnyh osnov sozdaniya sistem geohoda: dis. d-ra tekhn. nauk. YUrga: Nacional'nyj issledovatel'skij Tomskij politekhnicheskij universitet, 2016. 314 s.
5. Blashchuk M.YU. Obosnovanie parametrov transmissii geohoda s gidroprivo-dom: dis. kan-ta tekhn. nauk. Kemerovo: Yurginskij tekhnologicheskij institut, 2012.
6. Timofeev V.YU. Obosnovanie parametrov transmissii geohoda s volnovoj peredachej: dis. kan-ta tekhn. nauk. Yurga: Kuzbasskij gosudarstvennyj tekhnicheskij universitet, 2012. 145 s.
7. Anan'ev K.A. Sozdanie ispolnitel'nogo Organa geohoda dlya razrusheniya porod srednej kreposti: dis. kan-ta tekhn. nauk. Kemerovo: Kuzbasskij gosudar-stven-nyj tekhnicheskij universitet imeni T. F. Gorbacheva, 2016. 144 s.
8. Ermakov A.N. Obosnovanie parametrov za-konturnyh ispolnitel'nyh orga-nov geohodov dlya razrusheniya porod srednej kreposti: dis. kan-ta tekhn. nauk. Kemero-vo: Kuzbasskij gosudarstvennyj tekhnicheskij universitet imeni T. F. Gorbacheva, 2016. 158 s.
9. Sadovets V.Y., Beglyakov V.Y., Efremenkov A.B. Simulation of Geokhod Movement with Blade Actuator//Appl. Mech. Mater. 2015. V. 770. S. 384-390.
10. Sadovec V.YU. Obosnovanie konstruktivnyh i silovyh parametrov nozhe-vyh ispolnitel'nyh organov geohodov. Kemerovo: KuzGTU, 2007.
11. CHernuhin R.V. Obosnovanie parametrov na-sosnoj stancii ehnergosilovoj ustanovki geohoda: dis. kan-ta tekhn. nauk. Kemerovo, 2014.
12. Walter A.V., Borovikov I.F., Savin M.F. Research on Geometrical Errors of Geokhod Prototype Shell Based on Coordinate Control Data // IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 2016. V. 142. S. 012129.
