CC BY
85
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Царицын В.В. Бурение горных парод. - Киев, Техническая литература, 1959. -343с.
2. Патент на ПМ № 103837. Буровой станок. / В.И. Клишин, Д.И. Кокоулин, Б. Кубанычбек, А.П. Гуртенко, П.И. Гуртенко // БИ № 12. 2011.
3. Патент на ПМ № 88058. Буровой станок. / В.И. Клишин, Д.И. Кокоулин, Б. Кубанычбек, А.П. Гуртенко, П.И. Гуртенко // БИ № 30. 2009.
□ Авторы статьи:
Клишин Владимир Иванович член-корреспондент РАН, д-р техн. наук, профессор, директор Института угля СО РАН, зав. каф.горных машин и комплексов КузГТУ . E-mail: [email protected]
Кокоулин Даньяр Иванович канд. техн. наук, ст. научн. сотрудник. Института горного дела СО РАН.
Тел. +7 (383) 217-05-36
Гуртенко Андрей Петрович технический директор
ООО «Спецгидравлика» Тел.(383) 220-31-24.
УДК 622.232.7
В.Ю. Тимофеев, М.В. Дохненко
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СИЛОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В ЭЛЕМЕНТАХ ВОЛНОВОЙ ПЕРЕДАЧИ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМИ ТЕЛАМИ КАЧЕНИЯ С ПОЛЫМ ВАЛОМ В ТРАНСМИССИИ ГЕОХОДА
В настоящее время группой ученых при поддержке гранта Министерства образования РФ ведутся работы по разработке геохода нового поколения, поэтому разработка вариантов конструктивных решений геохода и его систем, а также методик их расчета является актуальной научнопрактической задачей. На сегодняшний день выработаны требования ко всем основным системам [1]. Одной из главных систем геохода является его трансмиссия, так как именно трансмиссия создает необходимый вращающий момент и тяговое усилие на внешнем движителе, обеспечивает скоростные параметры его перемещения и напорное усилие на исполнительном органе [2].
Один из вариантов конструктивного решения предполагает использование волновой передачи с промежуточными телами качения (ВППТК) в трансмиссии геохода [3]. В существующих решениях трансмиссии геохода в качестве привода используются гидроцилиндры, расположенные по хордам окружности корпуса геохода. Такое техническое решение имеет ряд существенных недостатков, таких как неравномерность и цикличность вращения головной секции, существенные динамические нагрузки на корпус, существенная нагрузка на корпус в местах крепления гидроцилиндров [4]. Применение ВППТК в трансмиссии геохода вполне перспективно, так как при ее использовании повышается плавность работы, снижаются динамические нагрузки на корпус геохода. Конструктивные особенности геохода обусловливают необходимость разработки нового типа ВППТК - с полым валом. В [5] определено схемное решение трансмиссии геохода с ВППТК с полым валом, наиболее соответствующее требованиям к трансмиссии, поэтому определение уси-
лий, возникающих при взаимодействии элементов ВППТК, является актуальной научно-практической задачей.
Параметры силового распределения определяют усилия и вращающие моменты, возникающие от взаимодействия между генератором волн, сепаратором, зубчатым венцом и роликом (рис. 1). Конструктивный элемент в виде сквозного отверстия в генераторе волн определяет габарит свободного пространства. В ВППТК одновременно находятся в зацеплении (в работе) 30...50% от общего числа роликов [6]. Для создания тягового усилия трансмиссией необходимо, чтобы вращающий момент на зубчатом венце МВ был больше требуемого внешнего момента. При работе ВППТК в контактных парах «генератор волн-ролик», «зубчатый венец-ролик» и «сепаратор-ролик» создаются активные и возникают реактивные усилия ¥Г, ¥В, ¥С соответственно. Силы, воздействующие на ролик, представляют собой систему сходящихся сил, которую рассматриваем относительно системы координат, связанной с роликом и зубчатым венцом. Ось ординат данной системы проходит через центр зубчатого венца ОВ (центр сепаратора ОС) и центр /'-го ролика, находящегося в зацеплении, ось абсцисс - перпендикулярна оси ординат.
Силовое взаимодействие роликов и элементов ВППТК происходит при вращении генератора волн. Текущий угол поворота генератора обозначен <рГ, зацепление в передаче происходит на участке р*. При этом активная сила, возникающая от генератора волн на ролике ¥Г, воздействует по линии соединяющей центр генератора волн ОГ с точкой взаимодействия ролика и генератора. Угол между линиями, соединяющими точку ОГ и точку
Горные машины и оборудование
17
Рисунок 1 - Схема взаимодействия в элементах ВППТК с полым валом
взаимодействия генератора волн и осью y, является углом давления на ролик уР.
В точке контакта ролика с зубчатым венцом возникает реактивная сила FB, которая воздействует по линии, соединяющей точку взаимодействия и центр ролика. Угол ав между линиями, соединяющими точку взаимодействия с центром ролика и осью у, является углом передачи движения.
В точке контакта ролика и сепаратора возникает реактивная сила Fc, линия действия которой перпендикулярна плоскости перемычки сепаратора. В связи с тем, что при совершении рабочего хода, ролик ВППТК двигается от центра сепаратора Ос, на плоскости перемычки возникает сила трения Ftp, направление которой - вдоль плоскости перемычки сепаратора. Полная сила трения
Fc равна векторной сумме данных сил: Fc + FТР
. Линия действия силы F'c отклонена от линии
действия силы Fc на угол трения д>ТР.
Вращающий момент Мв образуется на зубчатом венце за счет суммирования проекций реакции зубчатого венца FBi от воздействия i-го роли-
ка, находящегося в зацеплении, на ось xi, при плече момента равном среднему радиусу сепаратора
RCcp-
ZP
МВ = ^ FBXi 'RCcp
(1)
i=1
где Евхі - проекция реакции зубчатого венца от воздействия /-го ролика, находящегося в зацеплении, на ось х, Н;
КСср - средний радиус сепаратора передачи, м;
1РЗ - число роликов в передаче одновременно находящихся в зацеплении.
Проекция реакции зубчатого венца от воздействия /-го ролика, находящегося в зацеплении, на ось х/,
Рвхі=Рві*тавг (2)
где ав/ - угол передачи движения для і-го ролика, находящегося в зацеплении, град;
¥ВІ - сила воздействия ролика на зубчатый венец, град.
Средний радиус сепаратора передачи:
Ксср=іїр^-(1+^п)/2-ж (3)
где йр - диаметр ролика передачи, мм;
1 - общее число роликов в передаче;
КжП - коэффициент ширины перемычки сепаратора;
Число роликов в передаче одновременно находящихся в зацеплении:
1рз=Крз-2 (4)
где КРЗ - коэффициент числа роликов, одновременно находящихся в зацеплении, КРЗ=0,3...0,5 [6].
Передаточное отношение передачи q при остановленном сепараторе [6]:
q=Z+1 (5)
Вращающий момент на генераторе волн МГ:
Мг = Мв^ (6)
Реактивный момент на сепараторе [7]:
Мс= (q ~ V■ Мг (7)
Реактивный момент на сепараторе, выраженный через Мв:
-
Мс = - ■ Мв
q
(8)
Вращающие моменты на генераторе волн, зубчатом венце и сепараторе постоянны.
Вращающий момент МВ уравновешивается внешним моментом МВР. Момент МС уравновешивается реакцией в заделке.
Нормальная сила реакции на і-ой перемычке сепаратора прямо пропорциональна крутящему
моменту на сепараторе, отнесенному к среднему радиусу сепаратора, и распределена между роликами находящимися в зацеплении:
Fa =■
М
с
(9)
RСср ■ 7РЗ
Полная сила реакции на i-ой перемычке сепа-
ратора:
FCi =
F
i
(10)
cos фТр
где q>jP - угол трения стали по стали при наличии смазки ($тр=2,86°...5,72°).
Сила трения скольжения ролика по перемычке сепаратора:
FTPi = FCi' (11)
Полученные выражения определяют параметры силового распределения между элементами ВППТК с полым валом. Значения усилий и вращающих моментов, полученные по данным выражениям, используются для определения прочностных параметров материала и геометрических параметров элементов ВППТК с полым валом.
Полученные результаты достигнуты в ходе реализации комплексного проекта при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ. Договор №02.G25.31.0076.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Формирование требований к основным системам геохода // Аксенов В.В., Ефременков А.Б., Садовец В.Ю., Блащук М.Ю., Бегляков В.Ю., Тимофеев В.Ю. - Перспективы развития горно-транспортных машин и оборудования: Сборник статей. Отд. выпуск Горного информационного аналитического бюллетеня . - 2009. -10. - 432. - М.: Горная книга (Горный инженер). С. 107-118.
2. Обоснование необходимости разработки трансмиссии геоходов // Аксенов В.В., Ефременков А.Б., Тимофеев В.Ю., Блащук М.Ю.. // Вестник КузГТУ. 2009. № 3. С. 24 -27.
3. Обзор волновых передач возможных к применению в трансмиссии геохода // Аксенов В.В., Ефременков А.Б., Блащук М.Ю., Тимофеев В.Ю. Горное машиностроение: Труды VII Всероссийской научно-практической конференции. Отд. выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня Mining Informational and analitical Bulletin (scientific and tecnical journal). - 2010. - №OB3 - 464 c. - M.: Горная книга. С. 137-149.
4. Разработка и анализ возможных вариантов гидропривода в трансмиссии геохода // Аксенов В.В., Ефременков А.Б., Блащук М.Ю., Тимофеев В.Ю. Горное машиностроение: Труды VII Всероссийской научнопрактической конференции. Отд. выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня Mining Informational and analitical Bulletin (scientific and tecnical journal). - 2010. - №OB3 - 464 c. - M.: Горная книга. С. 184-194.
5. Синтез вариантов схемных решений трансмиссии геохода с волновой передачей // Аксенов В.В., Тимофеев В.Ю. Отд. выпуск Горного информационно-аналит. бюллетеня Mining Informational and ana-litical Bulletin (Scientific And Tecnical Journal). - М.: Горная книга. - 2013.- № ОВ6. - 532 с. С. 426-439.
6. Беляев А.Е., Механические передачи с промежуточными телами повышенной точности и долговечности. Учебное пособие - Томск: ТПИ, 1986. - 60 с.
7. Отчет о НИР. Разработка методик расчета редуктора повышенной точности и долговечности. УДК621.833.1. Инв. номер гос. регистрации № 0188.0081983. 1988. С. 53.
□Авторы статьи:
Тимофеев Вадим Юрьевич доцент кафедры «Г орно-шахтное оборудование» (Юргинский технологический институт (филиал) ТПУ), email: [email protected]
Дохненко Максим Викторович. студент ( Юргинский технологический институт (филиал) ТПУ ), email: [email protected]
