Определение параметров силового распределения в элементах волновой передачи с промежуточными телами качения с полым валом в трансмиссии геохода Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Царицын В.В. Бурение горных парод. - Киев, Техническая литература, 1959. -343с.

2. Патент на ПМ № 103837. Буровой станок. / В.И. Клишин, Д.И. Кокоулин, Б. Кубанычбек, А.П. Гуртенко, П.И. Гуртенко // БИ № 12. 2011.

3. Патент на ПМ № 88058. Буровой станок. / В.И. Клишин, Д.И. Кокоулин, Б. Кубанычбек, А.П. Гуртенко, П.И. Гуртенко // БИ № 30. 2009.

□ Авторы статьи:

Клишин Владимир Иванович член-корреспондент РАН, д-р техн. наук, профессор, директор Института угля СО РАН, зав. каф.горных машин и комплексов КузГТУ . E-mail: klishinvi@icc.kemsc.ru

Кокоулин Даньяр Иванович канд. техн. наук, ст. научн. сотрудник. Института горного дела СО РАН.

Тел. +7 (383) 217-05-36

Гуртенко Андрей Петрович технический директор

ООО «Спецгидравлика» Тел.(383) 220-31-24.

УДК 622.232.7

В.Ю. Тимофеев, М.В. Дохненко

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СИЛОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В ЭЛЕМЕНТАХ ВОЛНОВОЙ ПЕРЕДАЧИ С ПРОМЕЖУТОЧНЫМИ ТЕЛАМИ КАЧЕНИЯ С ПОЛЫМ ВАЛОМ В ТРАНСМИССИИ ГЕОХОДА

В настоящее время группой ученых при поддержке гранта Министерства образования РФ ведутся работы по разработке геохода нового поколения, поэтому разработка вариантов конструктивных решений геохода и его систем, а также методик их расчета является актуальной научнопрактической задачей. На сегодняшний день выработаны требования ко всем основным системам [1]. Одной из главных систем геохода является его трансмиссия, так как именно трансмиссия создает необходимый вращающий момент и тяговое усилие на внешнем движителе, обеспечивает скоростные параметры его перемещения и напорное усилие на исполнительном органе [2].

Один из вариантов конструктивного решения предполагает использование волновой передачи с промежуточными телами качения (ВППТК) в трансмиссии геохода [3]. В существующих решениях трансмиссии геохода в качестве привода используются гидроцилиндры, расположенные по хордам окружности корпуса геохода. Такое техническое решение имеет ряд существенных недостатков, таких как неравномерность и цикличность вращения головной секции, существенные динамические нагрузки на корпус, существенная нагрузка на корпус в местах крепления гидроцилиндров [4]. Применение ВППТК в трансмиссии геохода вполне перспективно, так как при ее использовании повышается плавность работы, снижаются динамические нагрузки на корпус геохода. Конструктивные особенности геохода обусловливают необходимость разработки нового типа ВППТК - с полым валом. В [5] определено схемное решение трансмиссии геохода с ВППТК с полым валом, наиболее соответствующее требованиям к трансмиссии, поэтому определение уси-

лий, возникающих при взаимодействии элементов ВППТК, является актуальной научно-практической задачей.

Параметры силового распределения определяют усилия и вращающие моменты, возникающие от взаимодействия между генератором волн, сепаратором, зубчатым венцом и роликом (рис. 1). Конструктивный элемент в виде сквозного отверстия в генераторе волн определяет габарит свободного пространства. В ВППТК одновременно находятся в зацеплении (в работе) 30...50% от общего числа роликов [6]. Для создания тягового усилия трансмиссией необходимо, чтобы вращающий момент на зубчатом венце МВ был больше требуемого внешнего момента. При работе ВППТК в контактных парах «генератор волн-ролик», «зубчатый венец-ролик» и «сепаратор-ролик» создаются активные и возникают реактивные усилия ¥Г, ¥В, ¥С соответственно. Силы, воздействующие на ролик, представляют собой систему сходящихся сил, которую рассматриваем относительно системы координат, связанной с роликом и зубчатым венцом. Ось ординат данной системы проходит через центр зубчатого венца ОВ (центр сепаратора ОС) и центр /'-го ролика, находящегося в зацеплении, ось абсцисс - перпендикулярна оси ординат.

Силовое взаимодействие роликов и элементов ВППТК происходит при вращении генератора волн. Текущий угол поворота генератора обозначен <рГ, зацепление в передаче происходит на участке р*. При этом активная сила, возникающая от генератора волн на ролике ¥Г, воздействует по линии соединяющей центр генератора волн ОГ с точкой взаимодействия ролика и генератора. Угол между линиями, соединяющими точку ОГ и точку

Горные машины и оборудование

17

Рисунок 1 - Схема взаимодействия в элементах ВППТК с полым валом

взаимодействия генератора волн и осью y, является углом давления на ролик уР.

В точке контакта ролика с зубчатым венцом возникает реактивная сила FB, которая воздействует по линии, соединяющей точку взаимодействия и центр ролика. Угол ав между линиями, соединяющими точку взаимодействия с центром ролика и осью у, является углом передачи движения.

В точке контакта ролика и сепаратора возникает реактивная сила Fc, линия действия которой перпендикулярна плоскости перемычки сепаратора. В связи с тем, что при совершении рабочего хода, ролик ВППТК двигается от центра сепаратора Ос, на плоскости перемычки возникает сила трения Ftp, направление которой - вдоль плоскости перемычки сепаратора. Полная сила трения

Fc равна векторной сумме данных сил: Fc + FТР

. Линия действия силы F'c отклонена от линии

действия силы Fc на угол трения д>ТР.

Вращающий момент Мв образуется на зубчатом венце за счет суммирования проекций реакции зубчатого венца FBi от воздействия i-го роли-

ка, находящегося в зацеплении, на ось xi, при плече момента равном среднему радиусу сепаратора

RCcp-

ZP

МВ = ^ FBXi 'RCcp

(1)

i=1

где Евхі - проекция реакции зубчатого венца от воздействия /-го ролика, находящегося в зацеплении, на ось х, Н;

КСср - средний радиус сепаратора передачи, м;

1РЗ - число роликов в передаче одновременно находящихся в зацеплении.

Проекция реакции зубчатого венца от воздействия /-го ролика, находящегося в зацеплении, на ось х/,

Рвхі=Рві*тавг (2)

где ав/ - угол передачи движения для і-го ролика, находящегося в зацеплении, град;

¥ВІ - сила воздействия ролика на зубчатый венец, град.

Средний радиус сепаратора передачи:

Ксср=іїр^-(1+^п)/2-ж (3)

где йр - диаметр ролика передачи, мм;

1 - общее число роликов в передаче;

КжП - коэффициент ширины перемычки сепаратора;

Число роликов в передаче одновременно находящихся в зацеплении:

1рз=Крз-2 (4)

где КРЗ - коэффициент числа роликов, одновременно находящихся в зацеплении, КРЗ=0,3...0,5 [6].

Передаточное отношение передачи q при остановленном сепараторе [6]:

q=Z+1 (5)

Вращающий момент на генераторе волн МГ:

Мг = Мв^ (6)

Реактивный момент на сепараторе [7]:

Мс= (q ~ V■ Мг (7)

Реактивный момент на сепараторе, выраженный через Мв:

-

Мс = - ■ Мв

q

(8)

Вращающие моменты на генераторе волн, зубчатом венце и сепараторе постоянны.

Вращающий момент МВ уравновешивается внешним моментом МВР. Момент МС уравновешивается реакцией в заделке.

Нормальная сила реакции на і-ой перемычке сепаратора прямо пропорциональна крутящему

моменту на сепараторе, отнесенному к среднему радиусу сепаратора, и распределена между роликами находящимися в зацеплении:

Fa =■

М

с

(9)

RСср ■ 7РЗ

Полная сила реакции на i-ой перемычке сепа-

ратора:

FCi =

F

i

(10)

cos фТр

где q>jP - угол трения стали по стали при наличии смазки ($тр=2,86°...5,72°).

Сила трения скольжения ролика по перемычке сепаратора:

FTPi = FCi' (11)

Полученные выражения определяют параметры силового распределения между элементами ВППТК с полым валом. Значения усилий и вращающих моментов, полученные по данным выражениям, используются для определения прочностных параметров материала и геометрических параметров элементов ВППТК с полым валом.

Полученные результаты достигнуты в ходе реализации комплексного проекта при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ. Договор №02.G25.31.0076.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Формирование требований к основным системам геохода // Аксенов В.В., Ефременков А.Б., Садовец В.Ю., Блащук М.Ю., Бегляков В.Ю., Тимофеев В.Ю. - Перспективы развития горно-транспортных машин и оборудования: Сборник статей. Отд. выпуск Горного информационного аналитического бюллетеня . - 2009. -10. - 432. - М.: Горная книга (Горный инженер). С. 107-118.

2. Обоснование необходимости разработки трансмиссии геоходов // Аксенов В.В., Ефременков А.Б., Тимофеев В.Ю., Блащук М.Ю.. // Вестник КузГТУ. 2009. № 3. С. 24 -27.

3. Обзор волновых передач возможных к применению в трансмиссии геохода // Аксенов В.В., Ефременков А.Б., Блащук М.Ю., Тимофеев В.Ю. Горное машиностроение: Труды VII Всероссийской научно-практической конференции. Отд. выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня Mining Informational and analitical Bulletin (scientific and tecnical journal). - 2010. - №OB3 - 464 c. - M.: Горная книга. С. 137-149.

4. Разработка и анализ возможных вариантов гидропривода в трансмиссии геохода // Аксенов В.В., Ефременков А.Б., Блащук М.Ю., Тимофеев В.Ю. Горное машиностроение: Труды VII Всероссийской научнопрактической конференции. Отд. выпуск Горного информационно-аналитического бюллетеня Mining Informational and analitical Bulletin (scientific and tecnical journal). - 2010. - №OB3 - 464 c. - M.: Горная книга. С. 184-194.

5. Синтез вариантов схемных решений трансмиссии геохода с волновой передачей // Аксенов В.В., Тимофеев В.Ю. Отд. выпуск Горного информационно-аналит. бюллетеня Mining Informational and ana-litical Bulletin (Scientific And Tecnical Journal). - М.: Горная книга. - 2013.- № ОВ6. - 532 с. С. 426-439.

6. Беляев А.Е., Механические передачи с промежуточными телами повышенной точности и долговечности. Учебное пособие - Томск: ТПИ, 1986. - 60 с.

7. Отчет о НИР. Разработка методик расчета редуктора повышенной точности и долговечности. УДК621.833.1. Инв. номер гос. регистрации № 0188.0081983. 1988. С. 53.

□Авторы статьи:

Тимофеев Вадим Юрьевич доцент кафедры «Г орно-шахтное оборудование» (Юргинский технологический институт (филиал) ТПУ), email: tv.ytitpu@gmail.com

Дохненко Максим Викторович. студент ( Юргинский технологический институт (филиал) ТПУ ), email: tv.ytitpu@gmail.com