К вопросу снижения износа вершин зубьев тяговой звезды в колесном движителе БСП выемочных комбайнов Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Опыт данного исследования показал, что педагогическая наука в союзе с желанием и волей преподавателей позволяет найти новое качество учебного процесса в вузе путем дидактической коррекции УМК в контексте современных требований ФГОС.

Список литературы

1. Пучков Л.А., Петров В.Л. Система подготовки горных инженеров России. Стратегический подход в определении прогноза развития // Известия вузов. Горный журнал. 2008. Вып.1. С. 128 — 145.

2. Пучков Л.А., Петров В.Л. Высшее горное образование России в условиях реформирования образовательной системы // Изв. вузов. Горный журнал. 2005. Вып.2. С.107-115.

N. Zharkowa

The essence of the didactic analysis and examples of its use in the adjustment of the content of the disciplines in the specialty ‘’ Mining’’

The author considers in the article the innovative approach of the didactic analysis of the training - methodical complex of the teacher in the High school in the context of the Federal State Standards of the third generation. The author offers the realization of the model of the didactic audit, which includes main principles, methods and forms of adjustment of teaching program on the basis of the competence approach.

Key words: competence approach, mining, pedagogical technologies, informational technologies, didactic analysis, audit, adjustment of the content.

Получено 22.09.10

УДК 622.232.72.(088.8)

Н.И. Буцык, канд. техн. наук (Россия, Тула, ТулГУ),

В.А. Родионов, канд. техн. наук (Россия, Тула, ТулГУ)

К ВОПРОСУ СНИЖЕНИЯ ИЗНОСА ВЕРШИН ЗУБЬЕВ ТЯГОВОЙ ЗВЕЗДЫ В КОЛЕСНОМ ДВИЖИТЕЛЕ БСП ВЫЕМОЧНЫХ КОМБАЙНОВ

Рассмотрены снижения износа вершин зубьев тяговой звезды в колесном движителе БСП выемочных комбайнов.

Ключевые слова: выемочные комбайны, бесцепная система подачи, вершины зубьев тяговой звезды.

Практика эксплуатации выемочных комбайнов с бесцепной системой подачи (БСП) показала перспективность применения зубчато-реечных

механизмов в качестве колесных движителей. Это объясняется безопасностью и эффективностью работы комбайнов с данным движителем в сложных горно-геологических условиях. Колесные движители с цевочными тяговыми рейками позволяют реализовать высокие тяговые усилия, соизмеримыми с гидродомкратными движителями, при обеспечении постоянства и непрерывности скорости подачи. В шахтных условиях взаимодействие элементов зацепления (зубьев и цевок) колесных движителей происходит при грубых отклонениях параметров зацепления от нормальных параметров и при действии высоких контактных давлений и повышенной скорости скольжения, соизмеримой со скоростью подачи [1]. В результате этого, зубья тяговых звезд имеют значительный износ (рис.1), являющемся основным критерием контроля их физического состояния.

Исследования показали, что износ зубьев тяговой звезды значительно больше износа цевок реек и наибольшее его значение приходится на вершину зуба. Так, на комбайне 2ГШ-68Б, при работе в Карагандинском угольном бассейне на падении пласта угля до 30° износ на вершине зубьев звезды достигал более 15 мм и при этом вершины становились скругленными (рис. 1).

а б

Рис. 1. Внешний вид изношенно-деформируемых зубьев тяговой звезды и цевокреек: а - зубьев звезды в БСП-2 комбайна 2ГШ-68Б; б - зубьев звезды в механизме Эйкотрек комбайна ЕДВ-600 (Германия)

Причину такого износа можно объяснить на примере взаимодейст-вия двух цилиндрических тел с поверхностями у1 = /1 (х) и у2 = /2 (х)

(рис. 2, а), у которых, в общем случае, при Щ Ф Я2, Я3 Ф образуются неодинаковые от точки контакта просветы 51 (-х) слева и 5(+х) справа. При равных радиусах кривизны Щ = Я2, Я3 = имеем случай контактирования круглых цилиндров, для которых 5(-х) = 5(+х) и эпюра контактных напряжений является симметричной. В других случаях, когда

£ (-х) ф £ (+х), эпюра контактных напряжений становится несимметричной и максимальное напряжение смещается в сторону большего просвета, т.е. в сторону наибольшей кривизны (рис. 2, б).

Рис. 2. К анализу взаимодействия двух цилиндрических тел: а - общий случай; б - взаимодействие эвольвентного зуба звезды с круглой цевкойрейки на выходе из зацепления

Данный контакт тел характеризуется особенностями разрыва суммы вторых производных уравнений контактируемых поверхностей [2]. Ес-

II п

ли сумма (х) + /2 (х) слева и справа от начальной точки контакта имеет

различное значение и они конечны, то разрыв является первого рода, а если сумма бесконечна и ее значение не существует- второго рода. Последний случай разрыва имеет место в зацеплении зуба тяговой звезды с цевкой рейки в полюсе зацепления Р0 ив конце линии зацепления (рис. 2,6). Решение контактных задач теории упругости для подобных случаев были рассмотрены в работах Штаермана И.Я., Галина Л.А., Гутьяра и др. [3], на основе которых в работе [2] получены практические формулы. Их применение показывает, что в полюсе зацепления при Я3 = 0 ив конце линии зацепления при Я4 = 0 контактные напряжения являются весьма значительными, теоретически бесконечными.

В полюсе зацепления по сравнению с концом линии зацепления контактные напряжения имеют меньшее значение и они на износ зубьев оказывают меньшее влияние. Это происходит по двум причинам: 1) вследствие текучести материала в области контакта от действия больших тяговых усилий происходит обмятие поверхности зуба в виде плоского наклепа, в результате чего получается Я3 = да, а это приводит к падению

а

напряжений; 2) из-за отсутствия скорости скольжения износ зуба - минимальный.

В конце линии зацепления имеет место кромочный контакт зуба звезды с цевкой рейки (рис. 2,6). Это нагружение зуба аналогично взаимодействию бесконечного клина с силой, приложенной к вершине [4], в результате чего напряжения смятия являются действительно значительными и объясняющими большой износ вершин зубьев.

Уменьшить кромочное напряжение и исключить кромочный контакт в конце рабочей линии зацепления и тем самым уменьшить износ зубьев можно изготовлением зубьев звезды с закругленной вершиной.

Из геометрии цевочного зацепления следует [5], что оптимальный размер радиуса скругления вершин зубьев звезды (рис. 3)

Гск = ГЬ Х[^а -1ё(аа "Ь)] , (1)

где гь - основной радиус зубьев звезды, соответствующий делительному радиусу; аа - угол профиля эвольвентного зуба в его вершине; Р - угол утолщения головки зуба.

Рис. 3. Оптимальный размер радиуса скругления вершин зубьев звезды

Углы Р и аа определяют размеры зубьев звезды и являются взаимозависимыми параметрами. Их величина задает рабочую высоту головки зуба На и зависит от принимаемого числа зубьев тяговой звезды 2, размера

г

радиуса цевки гц или соотношения у = —, а также величины среза (упроч-

нения) головки зуба АИа , которая ограничивается необходимым коэффи-циентомперекрытия еп > 1 [5].

Минимальное значение угла аа = аат1п соответствует величинам

Ашх и ^Ьатах ионоустанавливается приобеспечении £п = 1 [5]

А

Г,

ь

2ж

аа тіп = аг&ё •

2

(2)

При аа тіп вершина зубьев будет иметь наибольшее утолщение и максимальный радиус скруглення.

Правильным выбором перечисленных выше параметров можно получить потребный радиус скруглення вершин зубьев, обеспечивая гск > гц .

С этой целью запишем (1) в виде

'ск

я,

= 1

& («а - Р)

\з

где Я3 = ра = гь • 1%а - радиус кривизны профиля эвольвентного зуба в конце линии зацепления (рис.3).

(3)

г,

ск тах

ГЪ

Рис. 4. Графики изменения

Г

ск тах

ГЪ

дляуказанного диапазона

чисел зубьев и отношений у = —

ГЪ

Исследования показывают, что тяговые звезды с числом зубьев г = 5... 10 (12)являются наиболее предпочтительными, как имеющие наибольшее утолщение вершин зубьев и, следовательно, наибольший радиус

Гц

их закругления. Так, для звезды радиусом гь = 200мм при z = 5, — = 0,11

rb

и при еп > 1 имеем rCK max = 69,4мм > Тц = 25мм. Графики изменения

r тц

ск max для указанного диапазона чисел зубьев и отношений у = — приве-rb rb

дены на рис. 4.

Принимая наибольшее значение rCK, можно обеспечить в конце линии зацепления, т.е. на вершине зубьев, значительное снижение контактных напряжений и, соответственно, снижение износа их вершин. Исключить эксцентричность действия контактных напряжений и конкретное их значение можно установить, используя работу [6]. Следует также отме-

I

тить, что скругление вершин зубьев увеличивает наружный диаметр da тяговой звезды (рис. 3) до значения

da = db I1 + ■ C0S(«a ~ P) ~ SinOa ~ P)] . (4)

Это позволяет при коэффициенте перекрытия, равном

sn = £пmin = 1, обеспечить непрерывность подачи машины.

Список литературы

1. Фролов А.Г., Геллер Б.М., Буцык Н.И. Определение скорости скольжения в цевочной передаче привода перемещения очистного комбайна //Проблемы создания механизированных комплексов для добычи угля и сланца. Научные сообщения ИГД им. А.А. Скочинского. 1980. Вып. 192. С. 102-108.

2. Ромалис Б.Л. Определение давлений в особых случаях контакта цилиндров //Расчеты на прочность. 1961. Вып. 7. С. 288-299.

3. Контактные задачи и их инженерное применение (доклады конференции). М.: НИИМАШ, 1962. 500с.

4. Демидов С.П. Теория упругости. М.:Высшая школа, 1979. С. 273276.

6. Расчеты на прочность в машиностроении. Т. 2 /под общ. ред.

С.Д. Пономарева. М.: Машиностроение, 1958. С. 411-486.

N. Bucik, V. Rodionov

About the problem of reducing tractive star tooth top deterioration in chainless haulage system of coal cutter

The problems of reducing tractive star tooth top deterioration in chainless haulage system of coal cutter were considered.

Key words: coal cutters, chainless haulage system, tractive star tooth top.

Получено 22.09.10