CC BY
41
Для определения положения поперечных сечений в зоне перегиба находится точка пересечения прямых, лежащих в плоскостях, расположенных на её границах. Затем из этой точки проводятся линии с шагом 200-400 мм, вдоль которых строятся поперечные сечения.
С помощью функций САПР по полученным сечениям определяется распределение поперечной и продольной кривизны и параметры поперечных сечений. Для определения приведённой толщины детали применяется функция построения эквивалентного прямоугольного сечения с последующим измерением его толщины (рис. 7).
Для определения требуемого угла закручивания строятся прямые, соединяющие конечные точки кривых поперечных сечений, лежащих на аэродинамической поверхности. Затем измеряется угол между данными прямыми, принадлежащими соседним сечениям. По приведённой выше методике рассчитывается требуемый угол поворота листогибочной машины а. Ли-
нии гиба строятся на детали в соответствии с поперечными сечениями с поворотом на угол а.
Приведённая методика позволяет рассчитывать все технологические параметры, необходимые для придания продольной кривизны деталям типа панелей и обшивок крыла гражданских самолётов методом гибки-прокатки. Снижение трудоёмкости расчёта можно достичь посредством создания программного обеспечения для автоматизированного расчёта технологических параметров гибки-прокатки.
Представленная в рамках данной статьи работа проводится при финансовой поддержке Правительства Российской Федерации (Минобрнауки России) в рамках комплексного проекта «Автоматизация и повышение эффективности процессов изготовления и подготовки производства изделий авиатехники нового поколения на базе научно-производственной корпорации «Иркут» с научным сопровождением Иркутского государственного технического университета», шифр 2012-218-03-120.
Библиографический список
1. Автоматизация производства длинномерных панелей и обшивок на Иркутском авиационном заводе / Вепрев А.А. [и др.] // Наука и технологии в промышленности. 2013. № 1-2. С. 49-52.
2. Лысов М.И., Сосов Н.В. Формообразование деталей гибкой. М.: Машиностроение, 2001. 388 с.
3. Патент РФ на полезную модель № 133761. Пашков А.Е., Лихачев А.А., Малащенко А.Ю., Хунхеев А.М. Валковая ли-
стогибочная машина. Приоритет полезной модели 17.12.2012. Зарегистрировано 27.10.2013. 4. Пашков А.Е., Малащенко А.Ю. Об автоматизации процесса гибки-прокатки деталей типа обшивок крыла в комбинированном процессе формообразования // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2011. № 11. С. 37-42.
УДК 658.386.3.633.33
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НАГРУЗОК ПРИ ИЗНОСЕ ЗУБЬЕВ КОВША РОТОРНОГО ЭКСКАВАТОРА БОЛЬШОЙ ЕДИНИЧНОЙ МОЩНОСТИ, НАХОДЯЩЕГОСЯ ЗА ПРЕДЕЛАМИ СРОКА СЛУЖБЫ
© Е.Е. Милосердов1, А.В. Минеев2
Сибирский федеральный университет,
660049, Россия, г. Красноярск, пр. Свободный, 82, стр. 6.
Рассматриваются некоторые базовые соотношения математической модели основных приводов роторного экскаватора. Приведены основные формулы, используемые в моделировании нагрузок при износе зубьев ковша роторного экскаватора большой единичной мощности, находящегося за пределами срока службы, предусмотренного заводом изготовителем, в процессе экскавации породы. Ил. 2. Библиогр. 3 назв.
Ключевые слова: ротор; привод; моделирование; экскавация.
MATHEMATICAL MODEL OF LOADS UNDER SCOOP TEETH WEAR OF BUCKET WHEEL EXCAVATOR OF HIGH UNIT CAPACITY BEYOND SERVICE LIFE E.E. Miloserdov, A.V. Mineev
Siberian Federal University,
82 Svobodny pr., bld. 6, Krasnoyarsk, 660049, Russia.
The article examines some basic ratios of the mathematical model of the main drives of the bucket wheel excavator. It gives the basic formulas used in load modeling under scoop teeth wear of the bucket wheel excavator of high unit ca-
1Милосердов Евгений Евгеньевич, старший преподаватель кафедры бурения нефтяных и газовых скважин, тел.: 89029121051, e-mail: eemiloserdov@vankoroil.ru
Miloserdov Evgeny, Senior Lecturer of the Department of Oil and Gas Wells Drilling, tel.: 89029121051, e-mail: eemi-loserdov@vankoroil.ru
2Минеев Александр Васильевич, доктор технических наук, зав. кафедрой бурения нефтяных и газовых скважин, тел.: 89029121051, e-mail: mineev_bngs.krsk@mail.ru
Mineev Alexander, Doctor of technical sciences, Head of the Department of Oil and Gas Wells Drilling, tel.: 89029121051, e-mail: mineev_bngs.krsk@mail.ru
pacity that is beyond the service life, provided by the manufacturing plant, during rock excavation. 2 figures. 3 sources.
Key words: rotor; drive; modeling; excavation.
Операция выемки горной массы осуществляется в ходе работы приводов ротора, приводов поворота и подъёма стрелы ротора и привода хода экскаватора. Следовательно, операция выемки реализуется движением элементов режущих кромок роторных ковшей по винтовой линии пространственной тороидальной поверхности. Для упрощения кинематической модели предлагается вести расчёт по количеству резцов ковшей ротора, приняв условие, что положение каждого резца описывается одной точкой, расположенной в месте пересечения режущей кромки с осевой линией симметрии резца, то есть положение каждого ковша в пространстве будет описываться положением точек, соответствующих количеству резцов. При условии, что расстояние от оси вращения ротора до любой из расчётных точек ковша превышает расстояние от оси вращения ротора до моделируемой стенки забоя, начинаем моделировать процесс резания горной массы, а по разнице этих расстояний формируется толщина стружки. При этом координаты прохождения условных точек в горной массе являются исходной выходной информацией изменения базы данных формирования модели стенки забоя.
Фактическая нагрузка зубьев, режущих поясов, механизмов привода, ротора и его опорных устройств, прежде всего, определяется величиной усилия при экскавации породы. Нагрузка в этих элементах зависит от усилия подъёма породы, её массы в ковшах ротора и на приёмно-питающем устройстве, а также от массы узла ротора. Кроме того, опорные устройства
ротора нагружены центробежной силой и гироскопическим моментом, возникающим вследствие прицес-сии валов ротора и двигателей привода. Все эти нагрузки, за исключением массы узла ротора, носят случайный или квазигармонический характер. При этом амплитуды их колебаний весьма существенны, особенно это относится к усилию, затрачиваемому на экскавацию породы [1].
Структура действия сил и моментов на роторном колесе приведена в схеме скоростей и усилий, действующих на кромку ковша роторного колеса (рис. 1).
Мощность, необходимая для резания горной массы:
Рр = Рр -Ур> (1)
где ¥р - средняя составляющая статической
нагрузки привода роторного колеса;
Vр - линейная
скорость точек ковша при вскрытии породы.
Скорость вскрытия породы равна отношению объёма вскрытой породы за час к площади зубца $ г
'з
V =_Qn
р 3600 -US
(2)
З
где Qn - объём вскрытой породы; USj -
Ж
ная площадь зубьев.
суммар-
Рис. 1. Схема усилий, действующих на кромку ковша роторного колеса
Момент статической нагрузки относительно оси роторного колеса, связанный с резанием:
Р
(3)
И0 = а-
(8)
М Мп
ар
Сила резанья породы направлена против силы упругости породы Р&, эти силы между собой равны,
Р = Р . Р &
Сила упругости, действующая со стороны породы равна:
Ра = асж' $3 ,
где Ссж - напряжение внутри породы.
Соответственно, момент сил резанья породы равен:
Мп = Гп ■ Кр
&сж • ^з • яр. (4)
Суммарная мощность, затрачиваемая на валу роторного колеса, идёт на экскавацию и вращение роторного колеса: Р = Рр + Р^ . Но так как в реальности затраты могут быть больше, например, из-за влияния дополнительных факторов, необходимо ввести повышающий коэффициент К, который и будет их учитывать. Его определяют на производстве эмпирически.
ЕР = К■ (Рр +Рп). (5)
Таким образом:
Р р ■ 0п
+ • Рр).
ЕР = К ■ (
3600■ЕЯ
3
Так как ап ■ Рп = V , р р р
ЕР = К■ ШЩ■(рр > , (6)
где Рр - радиус роторного колеса.
Приведенное ниже выражение (13) определяет средние теоретические значения статических нагрузок. Мгновенные усилия на кромках ковшей и, соответственно, мгновенные значения моментов на валу привода роторного колеса определяются и переменной составляющей нагрузок, связанной с неоднородностью физико-механических свойств массива, наличием крепких включений, возникновением сколов, непостоянством числа одновременно режущих кромок, различной степенью их износа.
Для определения срабатывания фрикционной муфты, установленной для предотвращения перегрузок на валу приводного двигателя, включения колодочного тормоза и т. п., выполняет анализ выражение:
Мр ЧМ)рот.рс. (7)
Для определения количества добываемой горной массы моделируются параметры стружки.
Ширина снимаемой стружки:
Уэ
где а = —; Уэ - скорость экскавации; Ур -
Ур
скорость роторного колеса; а - расстояние между ковшами.
Мгновенная толщина среза горной массы одним ковшом моделируется уравнением:
^ = 10 ^ . (9)
Сопротивление грунта резанью Рр представляет собой сопротивление внедрению передней грани рабочего органа в грунт в направлении главного движения (вдоль оси Х и зависит от поперечного сечения срезаемой стружки, физико-механических свойств грунта и геометрии режущей части рабочего органа.
Рр = Р ■ ■ Н0 . (10)
Р = к ■О'сж - коэффициент, зависящий от физико-механических свойств грунт и геометрии частей рабочего органа. Коэффициент к тем больше, чем более затуплена рабочая часть режущей кромки. Этот коэффициент к также зависит от плотности грунта [2].
Фактическая производительность экскаватора определяется выражением:
= Ур ■ 3600 ■ Б3. (11)
Рр ЕМр -а
Поскольку Ур = —£— =--4--, то получа-
р Р Р Р р Р р
ем
ЕМр -а-Я3 ■ 3600
0Ф-, (12)
где а - угловая скорость вращения ротора; Рр -
средняя составляющая статической нагрузки; -
объём вскрываемой породы за час. Угловая скорость вращения ротора:
аР =ад ^1р .
(13)
Конструкция ковша роторного экскаватора должна обеспечивать: осуществление процессов резанья и заполнения ковша с возможно меньшими энергозатратами, исключение залипания его режущего периметра и внутренней полости; полную разгрузку в пределах разгрузочного сектора; ограничение величины кусков, образующихся в результате отделения стружки; снижение неравномерности внешней нагрузки, возникающей в результате периодического входа и выхода режущих элементов из контакта с забоем и исключение просыпей при черпании [3].
В большинстве случаев при эксплуатации роторных экскаваторов используют самозатачивающиеся
зубья отечественного или импортного производства. Схема износа зуба ковша экскаватора при взаимодействии с забоем представлена на рис. 2.
Рис. 2. Схема износа зуба ковша экскаватора при взаимодействии с забоем
Момент сил М^ от силы боковой составляющей
резанья Fg находится по формуле:
M6 = F6- RK,
(14)
где Fe = 6-Sp ■cosa .
Абсолютная погрешность в определении боковой составляющей резанья:
AF =
(™ (
(S,
cosa
•sin a
• sin a
• Aa)
s!
•A6 )2
+
(15)
Относительная погрешность в определении боко-
вой составляющей силы
F,
б'
4
AFT
F
Б
F
Б
I
Износ Аб
Аб
породы 2 (AS 2 ■ (16)
( б (S +
бстали Sp
+^CosaAa 2
Sina
зуба ковша зависит
от
I
породы
- относительного износа зуба,
б б
бстали
связанного со свойствами породы и материалом зуба, Г АО
а также с д^ = —— относительным износом пло-0 о
щади зуба, связанным со стачиванием зуба, и
- Со8аАа
с™ = —---относительным износом зуба по
а ота
толщине.
С помощью представленных уравнений и проведения четкого моделирования можно определить износ зубьев ковша горнодобывающей техники. С увеличением угла а между горизонтальной плоскостью и зубом ковша больше чем на 20% можно говорить об износе зубьев ковша.
Библиографический список
1. Милосердов Е.Е., Минеев А.В., Макляк И.А. Моделирова- транспортного оборудования в условиях севера М., 2002. ние нагрузок роторного экскаватора при взаимодействии с 242 с.
забоем // Системы. Методы. Технологии. 2012. Вып. 2 (14). 3. Домбровский Н.Г. Многоковшовые экскаваторы. М.: Ма-С. 70-73. шиностроение, 1972. 432 с.
2. Квагинидзе В.С. Эксплуатация карьерного, горного и
УДК 621.923.9
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЖИМОВ ВИБРОАБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
© А.П. Чапышев1, А.А. Бобров2
1Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83. 2ООО "Дельта Софт",
664020, Россия, г. Иркутск, ул. Волгоградская, 118.
Приведена методика определения оптимальных режимов виброабразивной обработки в зависимости от технологических условий выполнения данного процесса с использованием специально разработанного программного модуля. На основе полученных в ходе эксперимента данных оценено влияние формы и материала формованных
1Чапышев Александр Петрович, доцент кафедры оборудования и автоматизации машиностроения, тел.: 89148887106, e-mail: chapsh@mail.ru
Chapyshev Alexander, Associate Professor of the Department of Machinery and Automation of Mechanical Engineering, tel.: 89148887106, e-mail: chapsh@mail.ru.
2Бобров Андрей Александрович, инженер-программист, тел.: 89501329298, e-mail: aabobrov@list.ru Bobrov Andrei, Programming Engineer, tel.: 89501329298, e-mail: aabobrov@list.ru
