Мізін Вадим Олександрович. Обґрунтування структури і параметрів системи підвіски телескопічного стрілоподібного виконавчого органу прохідницького комбайна

Краткое описание

Мізін Вадим Олександрович. Обґрунтування структури і параметрів системи підвіски телескопічного стрілоподібного виконавчого органу прохідницького комбайна : Дис... канд. наук: 05.05.06 2007

Мізін В.О. Обґрунтування структури і параметрів системи підвіски телескопічного стрілоподібного виконавчого органу прохідницького комбайна. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.06 "Гірничі машини". Донецький національний технічний університет, Донецьк, 2007.
Дисертація присвячена питанню обґрунтування параметрів системи підвіски виконавчого органу прохідницьких комбайнів стрілоподібного типу з метою підвищення ресурсу цих машин. Розроблено математичну модель процесу руйнування вибою прохідницьким комбайном з аксіальними коронками, що відрізняється урахуванням зазорів у шарнірних сполученнях корпусних елементів і в напрямних висування виконавчого органу, а також їх вибірки за рахунок застосування гідрозатискачів. Експериментально встановлені закономірності формування навантажень силових циліндрів повороту і потужності двигуна привода виконавчого органу. Теоретично встановлені закономірності впливу наявності гідрозатискачів у напрямних висування і зазорів у шарнірах системи підвіски виконавчого органу на ресурс прохідницького комбайна. На основі виконаних досліджень розроблена математична модель оптимізації і методика визначення раціональних параметрів системи підвіски виконавчого органу за критерієм ресурсу.

У дисертаційній роботі дане нове рішення актуальної науково-технічної задачі, що полягає у встановленні закономірностей функціонування і обґрунтуванні раціональних параметрів системи підвіски виконавчого органу прохідницького комбайна з аксіальними коронками, що забезпечують підвищення ресурсу цих машин.
Використання результатів роботи дозволяє на стадії проектування прохідницьких комбайнів оцінити навантаженність і обґрунтувати раціональні параметри системи підвіски виконавчого органу.
Основні висновки, наукові й практичні результати, отримані автором у дисертаційній роботі, полягають у наступному:
1. Розроблено математичну модель процесу руйнування вибою прохідницьким комбайном стрілоподібного типу з аксіальними коронками як сукупності 52 функціонально завершених елементів, що описує динамічні процеси в системах приводу, підвіски і переміщення виконавчого органу при просторовому переміщенні корпусних елементів машини та враховує наявність зазорів у напрямних висування виконавчого органу і шарнірних з'єднань підвіски стріли, що обумовлюють додаткове переміщення коронок під навантаженням, порівнянне з товщинами стружок на різцях.
2. Експериментально встановлені закономірності формування навантажень у системах приводу і підвіски виконавчого органу:
- середні значення коефіцієнтів нерівномірності й варіації навантажень силових циліндрів повороту (при бічному різі) і потужності приводного двигуна (у всіх режимах) зв'язані із середніми рівнями цих величин ступеневою залежністю виду(із значеннями коефіцієнта детермінації R2=0,4-0,8);
- середні значення коефіцієнтів нерівномірності й варіації зусиль у домкратах підйому в режимах фронтальної зарубки, зарубки вгору і вниз складають, відповідно, 1.1 і до 0.07 і не залежать від їх середньої величини (R2=0.15-0.16 );
- сумарна середня величина зусиль у домкратах повороту стріли підкоряється лінійній залежності від середнього рівня навантаження приводного двигуна виконавчого органу (R2=0,56-0,6). На середню величину зусилля в домкратах підйому стріли при вертикальному різі рівень навантаження приводу виконавчого органу практично не впливає (R2=0,09).
3. Установлено, що при показнику ступеня кривої втомленості m=9 низькочастотна складова навантаження, викликана переходами з режиму в режим руйнування вибою, має визначний вплив на накопичену пошкоджуваність у більшості елементів конструкції прохідницького комбайна. Це дозволяє істотно спростити розрахунок накопиченої за цикл обробки вибою пошкоджуваності, тобто вести його за відомими максимальними і мінімальними значеннями навантаження в кожному режимі з урахуванням тільки їхньої послідовності при заданій схемі обробки вибою.
4. Теоретично встановлені закономірності впливу параметрів системи підвіски виконавчого органу прохідницького комбайна на формування накопиченої за повний цикл обробки вибою пошкоджуваності:
- збільшення зазорів у шарнірах системи підвіски від 0,2 мм до 1 мм призводить, за інших рівних умов, до зменшення ресурсу роботи машини як мінімум на 20%. Внаслідок відмінності схем руйнування вибою, для різних значень міцності породи, що руйнується, вплив зазорів у шарнірах на накопичену пошкоджуваність по-різному для тих самих елементів конструкції;
- зменшення величини зазорів у шарнірах у порівнянні із зазором 0,2 мм не призводить до істотної зміни накопиченої пошкоджуваності, тобто для даної машини величину зазору в шарнірах 0,2 мм можна вважати раціональною;
- бази шарнірів повороту стріли впливають на ресурс шарнірів повороту, а бази шарнірів підйому на ресурс гідроциліндрів і шарнірів підйому стріли. При цьому підвищення ресурсу може бути забезпечене при збільшенні баз шарнірів.
5. Застосування гідрозатискачів, що компенсують зазори в напрямних висування виконавчого органу, є обов'язковим і ефективним напрямком підвищення ресурсу елементів силових систем комбайна:
- експериментально показано, що при бічному різі практично не змінюються значення коефіцієнтів нерівномірності й варіації й спектральної щільності потужності приводу виконавчого органу. У режимі фронтальної і вертикальної зарубки для потужності приводу виконавчого органу знижуються коефіцієнти нерівномірності на 17-22 %, коефіцієнти варіації на 37-41 %, а також амплітуди низькочастотних навантажень у діапазоні від 0 до 10 Гц за рахунок стабілізації стружкоутворення;
- теоретично встановлено, що ресурс елементів системи підвіски виконавчого органу комбайна збільшується до 2-х разів при руйнуванні порід ізрк= 132 МПа і більш істотно при руйнуванні більш міцних порід.
6. Розроблено математичну модель оптимізації параметрів системи підвіски виконавчого органу прохідницького комбайна з аксіальними коронками за критерієм довговічності, для чого обґрунтовані:
- цільова функція сума відношень накопичених пошкоджуваностей за цикл обробки вибою при оцінюваному і вихідному варіантах конструкції у різних елементах конструкції машини з ваговими коефіцієнтами, що враховують їхню вартість і термін служби;
- перемінні проектування зазори в шарнірних з'єднаннях і напрямних висування виконавчого органу (наявність гідрозатискачів), а також бази шарнірів підйому і повороту стріли.
Результати роботи можуть бути використані проектними й науково-дослідними інститутами гірничого машинобудування, а також машинобудівними заводами при створенні й модернізації прохідницьких комбайнів вибіркової дії з телескопічними виконавчими органами.