CC BY
7
© В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, М.Ю. Блашук, 2012
В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, М.Ю. Блашук
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАБАРИТА СВОБОДНОГО ВНУТРЕННЕГО ПРОСТРАНСТВА ГЕОХОДА С ГИДРОПРИВОДОМ
Рассмотрены полученные аналитические выражения для определения габарита свободного пространства внутри геохода, а также его связь с конструктивными параметрами трансмиссии и геометрическими параметрами геохода. Ключевые слова: геоход, трансмиссия, габарит внутреннего пространства.
Одним из требований, предъявляемых к трансмиссии геоходов является обеспечение достаточного пространства внутри геохода для передачи отбитой горной массы, размещения других систем, прохода людей для выполнения операций ремонта и обслуживания [1].
При расположении гидроцилиндров по хордам окружности в пространстве между оболочкой головной секции и обечайкой хвостовой секции [2] на возможный габарит внутреннего пространства (диаметр наружной поверхности обечайки хвостовой секции) будут оказывать влияние принятые конструктивные параметры элементов трансмиссии геохода — геометрические параметры гидроцилиндров, параметры их размещения. Схема к определению размеров внутреннего пространства приведена на рис. 1.
Для обеспечения отсутствия пространственных пересечений элементов гидроцилиндров с оболочкой головной и обечайкой хвостовой секций, между гидроцилиндром и соответствующими оболочками должен оставаться гарантированный зазор. При этом наиболее важным является зазор, образующийся между корпусом гидроцилиндра и наружной поверхностью обечайки хвостовой секции, который и будет во взаимосвязи с размерами Оустшт, Оустгц, Огц определять максимально возможный диаметр обечайки хвостовой секции, а, соответственно и габарит внутреннего пространства.
На рис. 1 для конструктивного условия Оуст шт « Оуст гц
(когда цапфы корпуса и штока гидроцилиндра располагаются примерно на одной окружности) по мере выдвижения штока,
Рис. 1. Расчетная схема к определению габарита внутреннего про-
странства
корпус гидроцилиндра наклоняется внутрь секции, максимально приближаясь к её продольной оси в конечном положении выдвижения.
Наименьшее (наиближайшее) расстояние от продольной оси головной секции (центра О) до корпуса гидроцилиндра будет лежать на перпендикуляре ОС к продольной оси гидроцилиндра (рисунок 1). Тогда радиус наружной поверхности обечайки хвостовой секции ЯГАБ с учетом необходимого зазора ИЗАЗ будет определяться выражением
^ГАБ = ЬГЦ 2 ЬЗАЗ , (1)
где ЬГЦ — кратчайшее расстояние (перпендикуляр) от оси секции до оси гидроцилиндра, м; Я п — диаметр поршня, м.
Величину расстояния ЬГЦ можно определить из выражения [3]
Ь
Я,
УСТ .шт
2
1
(2)
V
где Д,
— диаметр окружности вращения цапфы штока на
головной секции, м; ДУСТГЦ — диаметр окружности установки
цапф корпусов гидроцилиндров на обечайке хвостовой секции, м; Ьр — расстояние между цапфами корпуса и штока гидроцилиндра при максимальном выдвижении штока. Подставив в (1) выражение ЬГЦ из (2) получим
Г = ДУСТ щ ГГАБ ~ ~
1 -
(г Д |2 ( Д Л2 I
^УСТ Щ | + Г 2 I ^УСТ .ГЦ
2 ) + Гр V 2
ДУСТ .ШТ ' Гр
д
. (3)
Учитывая, что толщина стенки корпуса гидроцилиндра может иметь разное значение, в зависимости от конструкции гидроцилиндра и размера поршня Дп , эти параметры должны быть учтены в размере зазора ИЗАЗ . Поэтому удобнее выразить расстояние от оси гидроцилиндра до наружной поверхности обечайки в размере, связанном с диаметром поршня Дп . Тогда выражение (3) примет вид
г = дуст ш
1 -
д„
2 (д л21 + Г 2 — ^УСТ .ГЦ
"Т" Гр
ДУСТ Ш ' Гр
- (0,75... 1) Дп. (4)
УСТ.ШТ , ДУСТ.ГЦ
При определенных соотношениях размеров Д расстояние ЬГЦ , определяемое по выражению (2) может стано-
виться
ДУСТ .ШТ 2
соизмеримым
или
даже меньше размеров
Д
УСТ.ГЦ
размерами
2 Д
. В таком случае Г ГАБ будет определяться Д
или
УСТ.ГЦ
с учетом необходимого зазо-
Д
22 ра ИЗАЗ (рис. 1). Для случаев равенства ИГЦ = Д
УСТ.ГЦ
2
или
^ _ УСТ .ШТ 1 ГЦ ~ '
2
по теореме Пифагора можно найти
А,
и _ уст .гц пгц .КР ~ 2
и _ Ауст.шт игц .КР 2
А2 2
уст ШТ _ Т 2
Г,
А2
— I2
г
(5)
(6)
Рис. 2. Габарит внутреннего пространства, выраженный в % от диаметра головной секции Огс в зависимости от количества гидроцилиндров ПГц
ЯГАБ,М
0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0,2 йП:М
Рис. 3. Зависимость расстояния Нгаб от количества гидроцилиндров Пгц, размешенных по хордам внутри секций для ряда диаметров поршня Оп
,7
1,5
1,3
,1
0,9
Таблица 1
Геометрические параметры трансмиссии геоходов и габарита свободного пространства для типоразмерного ряда проходческих щитов ЦНИИподземмаша
Ппъ ШТ
Огс= 2,1 м; МВр,Тр= 0,37 МН-м 4 5 6 1 8 10 12 14
Оп, м 0,125 0,09 0,08 0,07 0,063 0,056 0,05 0,045
Ьр, м 1,2 1,05 0,9 0,78 0,7 0,56 0,47 0,4
КгАБ, М 0,49 0,66 0,73 0,79 0,83 0,87 0,90 0,92
ОгАБ^ГС, % 47,10 62,80 69,89 75,31 78,68 82,72 85,36 87,33
Огс= 2,6 м; МВрТр= 0,73 МН-м
Оп, м 0,16 0,125 0,1 0,09 0,08 0,07 0,063 0,056
Ьр, м 1,5 1,27 1Д 0,96 0,85 0,69 0,58 0,5
КгАБ, м 0,59 0,79 0,91 0,97 1,02 1,07 1Д1 1,13
ОгАБ^ГС, % 45,31 60,65 70,00 74,73 78,52 82,62 85,16 87,23
Огс= 3,2 м; МВР.ГР=1,43 МН-м
£>л, м 0,18 0,16 0,125 0,1 0,09 0,08 0,07 0,063
Ьр, м 1,86 1,55 1,36 1,2 1,07 0,86 0,72 0,62
КгАБ, М 0,77 0,96 1Д1 1,22 1,27 1,34 1,38 1,41
ОГА^ОГС, % 48,17 59,85 69,57 76,25 79,61 83,51 86,31 88,14
М; МВР.ГР=4,43 МН-м
Оп, м 0,2 0,18 0,16 0,125 0,1 0,09 0,08
Ьр, м 2 1,7 1,5 1,35 1Д 0,92 0,8
КгАБ, м 1,24 1,38 1,49 1,61 1,72 1,77 1,81
ОГА^ОГС, % 60,30 67,51 72,55 78,58 83,84 86,29 88,20
Огс= 5,6 М; МВрТр= 10,7 МН-м
£>я, м 0,22 0,18 0,16 0,16
Ьр, м 1,75 1,43 1Д 1
-^ГЛБ, М 2,09 2,25 2,34 2,35
ОГА^ОГС, % 74,64 80,25 83,58 83,95
Зависимость габарита внутреннего пространства (рис. 2) от количества гидроцилиндров показывает, что при увеличении количества гидроцилиндров от 5 до 14 габарит внутреннего пространства увеличивается от 66 % до 91 % наружного диаметра геохода.
Более точное влияние принятых размеров гидроцилиндров (Dn, Lp) и их количества (пш) на величину габарита свободного пространства внутри геохода можно получить из зависимостей, аналогичных приведенной на рис. 3.
Здесь необходимо отметить, что данные зависимости построены для одного диаметра геохода (Drc = 3,7 м), а размеры гидроцилиндров приняты из соображений реализации необходимой величины вращающего момента. Также зависимость (рис. 2) будет справедлива и для других диаметров геохода, т.к. при изменении его размеров, параметры трансмиссии габарита изменяются практически пропорционально, о чем свидетельствуют параметры трансмиссии (НГАБ), полученные для геоходов типоразмерного ряда проходческих щитов ЦНИИподземмаша (табл. 1).
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Разработка требований к трансмиссии геоходов // В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, М.Ю. Блащук, В.Ю. Тимофеев. «Известия ВУЗов. Горный журнал». — 2009. — № 8. — С. 101—103.
2. Разработка вариантов компоновочных решений гидравлической трансмиссии геохода / Аксенов В.В., Ефременков А.Б., Тимофеев В.Ю., БлащукМ.Ю. // Инновационные технологии и экономика в машиностроении: Сборник трудов Междунар. научно-практ. конф. с элементами научной школы для молодых ученых. — Томск, 2010. — С. 461—466.
3. Аксенов В.В., Ефременков А.Б., Блащук М.Ю., Рыльцева Я.Г. Определение силовых параметров трансмиссии геохода с гидроприводом // Вестник науки Сибири. 2012. № 1 (2). URL: http://sjs.tpu.ru/journal/article/view/250 (дата обращения 02,03,2012). ГГШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Аксенов Владимир Валерьевич — доктор технических наук, профессор, зав. лабораторией угольной геотехники Института угля СО РАН, [email protected], Ефременков Андрей Борисович — кандидат технических наук, доцент, Юр-гинский технологический институт (филиал) ТПУ, научный сотрудник лаборатории угольной геотехники Института угля СО РАН, [email protected], Блащук Михаил Юрьевич — старший преподаватель Юргинский технологический институт (филиал) ТПУ, [email protected].
