CC BY
8
© В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, М.Ю. Блашук, 2012
В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, М.Ю. Блашук
ОСОБЕННОСТИ ТРАНСМИССИИ ГЕОХОДА С ГИДРОЦИЛИНДРАМИ В РАЗНЫХ ФАЗАХ ВЫДВИЖЕНИЯ
Рассмотрен принцип работы трансмиссии геохода с гидроцилиндрами в разных фазах выдвижения. Определены особенности трансмиссий с гидроцилиндрами, обеспечивающих непрерывность работы геохода. Приведены соотношения общего количества гидроцилиндров и гидроцилиндров совершающих рабочий и холостой ход, а также числа фаз. Ключевые слова: геоход, трансмиссия, гидроцилиндр, фазы выдвижения.
Одним из инновационных способов, позволяющих ускорить проведение подземных выработок является геовинчестерная технология [1, 2], основным техническим средством которой является проходческий щитовой агрегат — геоход [3].
Основной системой геохода, передающей тяговое усилие на внешний движитель и формирующее напорное усилие на исполнительном органе является трансмиссия. В настоящее время ведутся работы по созданию нового поколения геоходов, но отсутствие научно обоснованных конструктивных решений трансмиссий, а также методик определения её параметров являются сдерживающим фактором таких работ. Поэтому исследования в этом направлении являются актуальными.
Известные конструктивные решения трансмиссий геоходов ЭЛАНГ [2, 3] были выполнены с использованием гидроцилиндров расположенных по хордам окружности внутри секций. Трансмиссия обеспечивала вращение головной секции с одновременным её поступательным движением за счет движения винтовой лопасти в винтовом канале.
Основной недостаток трансмиссий геоходов ЭЛАНГ — отсутствие непрерывной подачи на забой. На рис. 1 приведена систематизация возможных схемных решений трансмиссии геохода с гидроприводом, реализующие непрерывную подачу геохода на забой [4].
Возможно два основных направления развития схемных решений. Первое: для обеспечения непрерывности подачи геохода,
Рис. 1. Систематизация схемных решений трансмиссии геохода с непрерывным вращением головной секции
Рис. 2. Схема трансмиссии с гидроцилиндрами, работающими в разных фазах
возможно организовать работу гидроцилиндров так, что они будут находится в противоположных фазах движения (рис. 1), т.е. одна группа будет совершать рабочий ход, а другая — обратный — холостой. Основным недостатком таких схем является использование для рабочего хода только половины всех гидроцилиндров, т.е. общее количество гидроцилиндров должно быть в 2 раза больше.
Этот недостаток устраняется в схемах с гидроцилиндрами в разных фазах, где, большее количество гидроцилиндров совершает рабочий ход, и меньшее — обратный, таким образом, штоки гидроцилиндров должны быть выдвинуты на разную величину, т.е. находится в разных фазах выдвижения.
Общее число гидроцилиндров вращения использованных в трансмиссии будет определяться суммой
ПГЦ = П РАБ + ПОБР , (1)
где пРАБ — количество гидроцилиндров одновременно участвующих в рабочем ходе (совершающих рабочий ход); пОБР — количество гидроцилиндров, совершающих в это же время обратный ход (холостой ход).
Количество гидроцилиндров, совершающих обратный ход может составлять от половины всех гидроцилиндров, т.е.
пОБР = пРАБ и до одного.
Рис. 3. Схема трансмиссии с гидроцилиндрами, работающими в разных фазах (2 группы ГЦ в разных фазах)
На рис. 2 штоки гидроцилиндров 1—3 выдвигаются, совершая рабочий ход, а шток гидроцилиндра 4 втягивается, совершая обратный ход.
При возврате штоков двух и более гидроцилиндров, все гидроцилиндры могут образовывать группы, находящиеся в равных фазах выдвижения. При этом группы могут образовываться как в одной плоскости, так и в нескольких (рис. 3, 4).
Разбиение на группы можно выполнять и по другому принципу — более удобно выделять в группы гидроцилиндры, находящихся в разных фазах выдвижения, например, группа гидроцилиндров 1, 2, 3, 4 и 1', 2', 3', 4' на рисунке 3. При этом количество гидроцилиндров, штоки которых совершают обратный ход определит количество групп гидроцилиндров, штоки которых находятся в разных фазах выдвижения
(2)
Количество положений штоков (фаз) внутри каждой группы
- Пги (3)
з - , (3)
Наиболее эффективного использования всех гидроцилиндров можно достичь, когда количество гидроцилиндров одновременно участвующих в работе больше числа гидроцилиндров
Рис. 4. Схема трансмиссии с гидроцилиндрами, работающими в разных фазах (4 группы ГЦ в разных фазах)
совершающих обратный ход, т.е. пРАБ > пОБР . Кроме того, при
максимальном использовании гидроцилиндров по количеству трансмиссия будет развивать и максимально возможный вращающий момент при тех же размерах гидроцилиндров и давлении рабочей жидкости, подводимой в их полости.
Так как число положений штоков (фаз) может быть только целым числом, то при возврате штока одного гидроцилиндра общее количество гидроцилиндров может быть любым, начиная с трёх штук. При одновременном возврате штоков двух гидроцилиндров общее число гидроцилиндров п ГЦ должно быть чётным и не меньше шести штук. При возврате штоков трех гидроцилиндров общее число гидроцилиндров п ГЦ должно быть кратно трём и не меньше девяти. Таким образом, общее количество использованных в трансмиссии гидроцилинд-
ров должно быть кратно числу гидроцилиндров, совершающих обратный (холостой) ход или числу групп гидроцилиндров, находящихся в разных фазах выдвижения.
При достижении равенства пОБР - пРАБ трансмиссия вырождается в схему с двумя группами гидроцилиндров, в которой штоки одой группы гидроцилиндров выдвигаются, т.е. совершают рабочий ход, а штоки другой группы — обратный.
В рамках одной компоновочно-конструктивной схемы возможна реализация различных схем работы гидроцилиндров, а также изменение этих схем в процессе работы, путем коммутации цепей управления, что позволяет наиболее рационально задействовать энергетические ресурсы трансмиссии в зависимости от требуемых условий.
1. Аксенов В.В., Ефременков А.Б. Геовинчестерная технология и геоходы — наукоемкий и инновационный подход к освоению недр и формированию подземного пространства // Уголь. — М., 2009. — № 2. — С. 26—29.
2. Аксенов В.В. Геовинчестерная технология проведения горных выработок. — Кемерово: Институт угля и углехимии СО РАН, 2004. — 264 с.
3. Эллер А.Ф., Горбунов В.Ф., Аксенов В.В. Винтоповоротные проходческие агрегаты. — Новосибирск: Наука. Сибир. издат. фирма, 1992. —
4. 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. ЕШ
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, Юргинский технологический институт (филиал) ТПУ, научный сотрудник лаборатории угольной геотехники Института угля СО РАН, [email protected], Блашук Михаил Юрьевич — старший преподаватель кафедры горношахтного оборудования Юргинского технологического института (филиала) ТПУ, [email protected].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
192 с.
