АНАЛИЗ ДЕФОРМАЦИЙ В ЗВЕНЕ ЦЕПИ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ МАШИНЫ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Meshchanin Vladimir Yurievich, head of department, meshanin. 85@mail. ru, Russia, Mytishchi, 16 Central Research and Testing Institute of the Ministry of Defense of the Russian Federation named after Marshal of the Signal Corps A.I. Belova,

Rumyantsev Igor Olegovich, Head of Laboratory, i. o. rumyancev@mail. ru, Russia, Mytishchi, 16 Central Research and Testing Institute of the Ministry of Defense of the Russian Federation named after Marshal of the Signal Corps A.I. Belova

УДК 621; 004.94:622

АНАЛИЗ ДЕФОРМАЦИЙ В ЗВЕНЕ ЦЕПИ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ МАШИНЫ

А.С. Кочеткова

Проводится анализ состояния звена цепи привода горнодобывающей машины при воздействии на него значительных осевых нагрузок. Проводится исследование интенсивности деформации, ее скорости и некоторых других важных для определения слабых зон цени параметров.

Ключевые слова: анализ, исследование, расчет, моделирование, горнодобывающая машина, звено, цепь.

Эксперимент долгое время являлся самым популярным и точным методом исследований, однако существует ряд существенных недостатков этого метода:

- высокая трудоемкость и сложность;

- большая стоимость работ и экспериментальных единиц;

- невозможность определения некоторых данных.

В современной науке и производстве экспериментальные исследования во многом заменили компьютерными моделирования в специализированных программных комплексах. В настоящей работе необходимо оценить деформации при воздействии на звено цепи привода горной машины, имеющей гусеничную систему привода, больших нагрузок, так как ходовая система наиболее часто выходит из строя, относительно других деталей и узлов [1-7]. Для описанных выше исследований целесообразно применить современный подход, основанный на компьютерном трехмерном математическом моделировании.

Существует большое количество программных оболочек, в которых возможна оценка того, как влияет повышенная нагрузка на деталь или среду. Большая часть из них основана на методе конечных элементов. Наиболее популярными являются такие программы: Ansys, Com-sol, Abaqus, CosmosWorks, Diana и др. Часть из приведенных программ нацелены на решение узких задач, в то время как некоторые из них являются мультифическими и подходят для решения целого ряда сложных задач. В настоящей работе моделирование будет проводиться в программе Ansys, так как она хорошо подходит для решения подобных задач.

Моделировалось воздействие большой по величине осевой нагрузки на звено цепи горной машины. Сила составляла более 350 кН, что оказалось достаточным для начала деформирования рассматриваемой детали конструкции ходовой части машины. На рис. 1 приведены величины деформаций в звене.

Наибольшей деформации подвержены внутренние части арок звеньев. Величина деформаций составляет более 0,03. В большей части звена нет деформаций или они близки к нулю из-за того, что деформирование сначала начинается в местах с наибольшей концентрацией напряжений и меньших по толщине слоях материала. Также были оценены скорости деформаций в звене (рис. 2).

Машиноведение, системы приводов и детали машин

Рис. 1. Деформации в разрезе

Рис. 2. Скорость деформаций в разрезе звена

Места с наибольшей скоростью деформаций совпадают с местами наибольших деформаций и достигает существенных 7 ед/с. Эти зоны в основном сконцентрированы по кольцам арок. Так же были исследованы скорости движения материала звена в результате перегрузок (рис. 3).

Рис. 3. Скорость движения материала по оси Z в разрезе

Материал нижней части рельса остается неподвижной, что соответствует режиму нагружения, верхняя же часть имеет наибольшую скорость движения частиц материала, которая достигает 150 мм/с (по абсолютному значению), что закономерно, так как нижняя часть звена цепи считается закрепленной.

Это исследование показало, что скорость деформаций и интенсивность деформаций имеют наибольшие величины в области арки звена, что означает, что в данной области произойдет разрушение целостности и потеря изначальной формы звена.

Таким образом, компьютерное моделирование является одним из основных на данный момент способов исследований, которые не требуют значительных вложений средств и при этом не имеют высокую составляющую трудозатрат. Матмоделирование на ранних этапах исследований позволяют заранее оптимизировать детали или технологические процесс под нужды производства и эксплуатации, при этом избежав значительных затрат на физические модели и их проверку. Стоит также отметить, что компьютерное моделирование является достаточно точным методом прогнозирования, так как повсеместно используется и многократно проверяется различными опытными и теоретическими методами.

Список литературы

1. Григорьев М.С., Ковалёва Т.Е., Тутов С.С. Анализ конструкции и особенности шагающего экскаватора, применяемого в горной промышленности // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 6. С. 251-254.

2. Горные, строительные и дорожные машины / Министерство высшего и среднего специального образования УССР; отв. ред. Ю. А. Ветров. Киев : Техшка , 1971. - 147 с.

3. Материаловедение: Учебник для ВУЗов, обучающих по направлению подготовки и специализации в области техники и технологии / Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др. - 5-е изд., стереотип. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 646с.: ил.

4. Фетисов, Г. П. Материаловедение и технология металлов / Г. П. Фетисов, М. Г. Карп-ман, В. М. Матюнин и др. М.: Высшая школа, 2001.

5. Лукьянов, В.Г. Горные машины и проведение горно-разведочных выработок Учебник для прикладного бакалавриата / В.Г. Лукьянов. - М.: Юрайт, 2016. - 196 с.

6. Березовский, Н. И. Горные машины и оборудование: в 2-х ч. / Н. И. Березовский, А. В. Нагорский; Белорусский национальный технический университет, кафедра «Горные машины». Минск: БНТУ, 2012. Ч. 1: Проектный расчет эксплуатационных параметров бульдозера. 143 с.

7. Гетопанов В. Н. Проектирование и надежность средств комплексной механизации: [учебник для вузов по специальности "Горные машины и комплексы"] / В.Н. Гетопанов, В М. Рачек. М.: Недра, 1986. 208 с.

Кочеткова Анастасия Сергеевна, студентка, tutowserg@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

ANALYSIS OF DEFORMATIONS IN THE LINK OF THE CHAIN OF A MINING MACHINE

A.S. Kochetkova

The analysis of the state of the chain link of the drive of a mining machine under the influence of significant axial loads on it is carried out. A study of the intensity of deformation, its rate and some other parameters important for the determination of weak zones of value is being carried out.

Key words: analysis, research, calculation, modeling, mining machine, link, chain.

Kochetkova Anastasiya Sergeevna, student, tutowserg@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University