CC BY
41
УДК 622.002.5
В.В. Аксенов, А.А. Хорешок, В.И. Нестеров, М.Ю. Блащук
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ РАЗМЕЩЕНИЯ ГИДРОЦИЛИНДРОВ ТРАНСМИССИИ ГЕОХОДА
Одним из вариантов трансмиссии геоходов нового поколения является трансмиссия с гидроприводом на основе гидроцилиндров вращения, размещенных по хордам внутри секций. Для обеспечения требований [1], предъявляемых к трансмиссии геоходов нового поколения, конструктивные решения трансмиссии должны быть выполнены на основе компоновочных схем [2], реализующих работу гидроцилиндров в разных фазах.
На этапе проектирования, при выборе количества и размеров гидроцилиндров трансмиссии, а также при определении силовых, кинематических и геометрических параметров трансмиссии геохода возникает необходимость выражения геометрических параметров размещения гидроцилиндров, таких как, угловой шаг расстановки, расстояние между опорами корпуса и штока, геометрические размеры секций, диаметры поршня гидроцилиндра и др. параметры.
Из результатов компоновок размещения гидроцилиндров трансмиссии наиболее рациональные параметры получаются при следующих соотношениях
а
УСТ.ГЦ
а
УСТ.ШТ
= Огс -(3...4а, = аГС -(2...3)Оп.
(1.1) (1.2)
При установке опор гидроцилиндров на одной окружности, т.е. Оустшг = Вустгц = Вщ , можно принимать
ВГЦ = ВГС - (3...4)ВП, (1.3)
Большинство серийно выпускаемых гидроцилиндров [3] имеют следующее соотношение длины хода поршня Ьх и размеров по осям крепежных проушин Ьо
Ьх = (0,3 - 0,8 Д0, (1.4)
Максимальное расстояние между опорами гидроцилиндра Ьр можно представить в виде суммы
Ьр = Ц + Ьх , (1.5)
Значение длины рабочего хода Ьх можно получить из формул (1.4) и (1.5)
Ьх =-
Ь„
1 + -
1
(1.6)
(0,3 - 0,8 )
Приблизительное значение максимально возможного расстояния Ьр между опорами гидроцилиндра можно получить из компоновки, с учетом общего числа гидроцилиндров - Пщ (рис. 1.б).
Для упрощения расчета будем считать, что опоры гидроцилиндра будут располагаться на одной
окружности, т.е. Вустшг = ВуСТГц= Вщ .
Угол (рГц между опорами корпусов (штоков) соседних гидроцилиндров будет определяться чис-
а б
Рис.1. Схемы к определению параметров размещения гидроцилиндров ВГС и Ьр
лом гидроцилиндров П
ГЦ
360°
(Ргц =-------------, град
(1.7)
п
ГЦ
Гидроцилиндр с максимально выдвинутым штоком будет отсекать на окружности ВГц хорду
длиной Ьр, опирающуюся на центральный угол рр. Между этими геометрическими параметрами существует взаимосвязь [4], описываемая следующим выражением
Ьр = Вги • sin — 2
(1.8)
Центральный угол (рр принем из соображений оставления необходимого углового зазора (рЗАЗ между опорами штока и корпуса соседних
гидроцилиндров. Угол (рЗАЗ будет опираться на хорду Ьмз на окружности диаметром ВГд .
По результатам компоновок величину зазора можно принять равной диаметру поршня ИП , т.е. Ьмз = Вп, тогда аналогично выражению (1.8) можно записать
ЬЗАЗ = ВП = ВГЦ ' ^ІП 2
Выразим рзлз из (1.9)
Вп . = 8т Рзаз
(1.9)
В
ГЦ
2
откуда
В
arcsm -
В
П = агсзт^т ——);
ГЦ
рЗАЗ = 2 • arcsin
Вг
В
град
(1.10)
ГЦ
Центральный угол (рр будет равен
фР = ф ГЦ -фЗАЗ , град (1.11)
Подставляя в формулу (1.11) выражения (1.7) и (1.10), найдем
360° ВП
(рР =------------2 • arcsm——, град (1.12)
пггг Вг
-ГЦ
'ГЦ
Теперь подставив выражение (1.12) в (1.8) найдем выражение для Ьр
Ь = Вщ • sin
0,5
(
^360° . ВпЛ
-------2 • arcsln
V пгц
В
ГЦ
= Вщ • sln
180°
В
- arcsln -
В
гц у
(1.13)
С учетом (1.3) выражение (1.13) примет вид
Ьр = [Вгс -(3—4)ВП]х
Л
х Sln
180°
В
■ - arcsln
П
V пгц
{Вгс -(3...4)Вп)
(1.14)
Другим ограничением расстояния Ьр может стать продольная устойчивость сжимаемого штока. Максимально допустимое расстояние между опорами можно определить по формуле [5]
и
(1.15)
Вп ■ кзл1 Р • [п] ’ где - диаметр штока гидроцилиндра, м;
к3 - коэффициент закрепления, для шарнирного закрепления обоих концов гидроцилиндра
кз
[ п ] - коэффициент запаса (обычно= 3,5.. .4); р - рабочее давление в гидроцилиндре, Па. Диаметр штока обычно принимается исходя из соотношения [6]
йш = (0,3 - 0,7) • Вп, (1.16)
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 и0№ х должна быть больше
скорости рабочего хода \)Р х в пФАЗ раз, т.е.
VОБР.Х — ПФАЗ р.х , (1.17)
Исходя из этого условия, диаметр штока ^щр при постоянном расходе рабочей жидкости в гидроцилиндрах QPІ определяем по формуле [3]
ёШТ ВП •
1 -■
1
(1.18)
Подставляя (1.18) в (1.15), получим
Ґ
356,8 •
Ь
Вг
1 -
1
Л2
Р т^:х
вп •кзл/Р• [п]
(1.19)
356,8 • В •
1-
п.
ФАЗ У
^^л/р^[П7
При числе гидроцилиндров совершающих обратный ход пОБР = 1, число промежуточных положений (фаз) будет
ПФАЗ = ПГЦ , (1.20)
1
Тогда выражение (1.19) примет вид
( 1 Л 356,8 • В • 1-------
Ь
V п гц у
Р max
к зл/ Р • [п]
На рис. 1.2 приведены графики, отражающие зависимости максимально возможного расстояния между опорами гидроцилиндра - Ьр от количе-(1 21) ства гидроцилиндров Пщ и диаметра поршня
В , построенные для секции диаметром В = 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 Ьртах между опорами гидроцилиндра по условию устойчивости значительно меньше максимально допустимого рассто-
яния 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 выступать 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 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
2. 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.
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. Издат. 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.
□ Авторы статьи:
Аксенов Владимир Валерьевич, докт. техн. наук, профессор ЮТИ ТПУ, зав. лаб. угольной геотехники Института угля СО РАН.
E-mail:
Хорешок Алексей Алексеевич, докт.техн. наук, профессор., зав. кафедрой горных машин и комплексов КузГТУ, тел. 8(3842) 39-69-40.
Нестеров Валерий Иванович, докт.техн. наук, профессор, зав. кафедрой горных машин и комплексов, президент КузГТУ, тел. 8(3842) 39-69-40.
Блащук Михаил Юрьевич, ст. преп. каф. горношахтного оборудования ЮТИ ТПУ. E-mail: [email protected].
