CC BY
8
МАШИНЫ, АГРЕГАТЫ И ПРОЦЕССЫ
УДК 62-661
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-2-658-661
ПРИМЕНЕНИЕ ЗУБЧАТО-РЕЕЧНЫХ ПЕРЕДАЧ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ УСИЛИЯ ПОДАЧИ ДРОБИЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫХ МАШИН
Л.В. Лукиенко
В работе предложено для повышения усилия подачи дробильно-фрезерных машин, применяемых для измельчения угля, используемого на теплоэлектростанциях, использовать цевочные или зубчато-реечные передачи. Для обеспечения прочностных параметров проектируемой передачи и необходимого усилия подачи предложено применять крупномодульные передачи. Это позволит в зимнее время устранить проблему снижения коэффициента трения в паре колесо-рейка.
Ключевые слова: дробильно-фрезерные машины; система перемещения; цевочные и зубчато-реечные передачи; повышение усилия подачи.
Вопрос обеспечения населения теплом в России имеет особую актуальность, т.к. на значительном количестве территории температура окружающего воздуха ниже нуля по Цельсию держится в течении около шести месяцев в году. Среди электростанций, обеспечивающих население теплом, доля станций в Центральном федеральном округе составляет 58,4%, а в целом по России доля станций, работающих на угле, составляет 20%. При поступлении в зимний период времени на станцию уголь в вагонах смерзается и становится малопригодным для практического применения. Для того, чтобы решить эту важную научно-практическую задачу применяют дробильно-фрезерные машины, передвигающиеся по рельсам и оснащённые дробильным барабаном. Практическое применение таких машин в зимнее время выявило важный недостаток: малую величину напорного усилия машины, обусловленную низким значением коэффициента трения в кинематической паре колесо - рейка. Решить этот вопрос возможно применением для перемещения дробильно-фрезерной машины цевочных или зубчато-реечных передач.
Поэтому целью работы является обоснование рациональной структуры кинематической схемы привода дробильно-фрезерных машин для повышения эффективности их применения.
Вопросам изучения работы дробильно-фрезерных машин посвящены труды Л.И. Кан-товича, Г.Е. Райхановой [2], Г.П. Берлявского [1], В.Н. Гетопанова [3], Р.А. Газарова, Морозова В.А. [6], Полосиной И.А., Пирч И.И. и других учёных. В своих трудах они исследовали кинематику дробления хрупких материалов, особенности работы силовой установки дробильно-фрезерных машин и ряд других вопросов. Между тем применению машин в зимнее время уделено недостаточно внимания.
Необходимо отметить, что в это время возможно обледенение рельсов и колёс, которые скользят по ним. При этом коэффициент трения может снижаться с 0,16 до 0,07...0,1. Приводная система дробильно-фрезерной машины смонтирована на раме шириной 5,8 м и включает в себя два электродвигателя расположенных по краям рамы и предназначенных для привода
658
исполнительного органа фрезерного типа. Кроме того, на раме смонтированы два электродвигателя предназначенных для привода системы перемещения машины. Общая установленная мощность - 165 кВт, наибольшее тяговое усилие - 45 кН. Скорость подачи машины составляет 10,3 м/мин.
Представленные тягово-скоростные характеристики соизмеримы с параметрами системы подачи очистных комбайнов, в которых весьма успешно применяют бесцепные системы подачи, основанные на использовании цевочных или зубчато-реечных передач.
Сравнительный анализ цевочных и зубчатых реек позволяет сделать вывод о том, что зубчатые рейки имеют высокую технологичность изготовления и весьма значительный коэффициент использования металла. Это вызвано тем, что из одного листа металла соответствующей толщины с использованием современных технологий и правильной раскройки материала. При этом коэффициент удельного скольжения зуба колеса по поверхности зуба рейки будет меньше аналогичной величины для цевочной рейки. Сопоставляя цевочную и зубчатую рейку в качестве тягового органа для дробильно-фрезерной машины нельзя не отметить и возможность заштыбовки рейки. С этой стороны более предпочтительна цевочная рейка, в которой раздробленный уголь будет проваливаться в пазы между цевками рейки и таким образом практически решается вопрос расштыбовки.
Действующие в зацеплении нормальные и тангенциальные составляющие усилия могут создавать ситуацию, при которой фактическое значение межосевого расстояния будет переменной величиной. Поэтому в проектируемой конструкции целесообразно предусмотреть устройство обеспечивающее постоянство межосевого расстояния.
Проводя анализ силовой нагруженности передачи, можно отметить, что для её практической реализации необходим шаг зацепления более 100 мм. Это обусловлено значительными силами, действующими в зацеплении, а также необходимостью обеспечить прочностные параметры передачи с необходимым и достаточным коэффициентом запаса прочности передачи.
В качестве профиля зацепления может быть использован классический эвольвентный профиль. Основные геометрические и качественные параметры зубчатого колеса с эвольвент-ным профилем для угла зацепления а=200 представлены на рисунке.
350 1,7
о.
100 - 1
8 9 10 11 12 13 14 15 16 Число зубьев колеса
— р=126мм — р=110мм коэффициент перекрытмя
Основные геометрические и качественные параметры зубчатого колеса
с эвольвентным профилем
Анализируя представленные на рис. 1 результаты, можно отметить весьма удовлетворительное значение коэффициента перекрытия. Таким образом, параметры проектируемой зубчато-реечной передачи для дробильно-фрезерной машины будут ограничены только необходимостью соблюдения заданного межосевого расстояния.
В таблице представлены основные геометрические размеры зубчатых колёс для рейки с шагом зацепления 126 мм.
Обладая несомненными достоинствами: постоянство скорости и усилия подачи, крупномодульная передача с эвольвентным профилем зуба имеет весьма существенный недостаток: трудности в изготовлении. Свободные от этого недостатка зубчато-реечные передачи с ради-
Известия ТулГУ. Технические науки. 2022. Вып. 2
усным профилем зацепления, получившие значительное распространение для перемещения очистных комбайнов вдоль лавы, могут быть изготовлены на станках с ЧПУ. Они работают, используя радиусную траекторию движения режущего инструмента, поэтому целесообразно при профилировании проектируемой передачи в качестве образующего профиля зуба колеса, заложить радиусный профиль зуба.
Основные геометрические размеры зубчатых колёс для рейки _с шагом зацепления 126 мм_
Z1 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Ra1 221,4 243,9 258,3 277,6 296,8 315,7 334,9 354,2 373,5
Ид1 160,46 180,52 200,6 220,6 240,7 260,75 208,8 300,86 320,9
R01 150,8 169,6 188,5 207,3 226,2 245 263,9 282,7 301,6
Rf1 140,8 161,7 168 187,3 206,6 225,4 244,7 263,95 283,2
Немаловажным моментом, способствующим повышению износостойкости проектируемой передачи будет обоснованный выбор материала для рейки и колеса. С учётом высокой нагруженности и сложных условий работы передачи целесообразно использовать легированные стали с содержанием марганца, что позволит снизить изнашивание элементов передачи.
В работе представлен сравнительный анализ крупномодульных цевочных и зубчато-реечных передач, применение которых позволит увеличить эффективность использования дро-бильно-фрезерных машин. Показано, что применение зубчато-реечных передач позволяет значительно повысить усилие подачи, повысить коэффициент трения и, таким образом, повысить эффективность применения дробильно-фрезерных машин.
Список литературы
1. Берлявский Г.П., Канцедалов В.Г., Газаров Р.А., Казуб В.Т. Разработка эффективных средств первичного измельчения смерзшегося и крупнокускового угольного топлива на тепловых электростанциях // Вестник ТГТУ. 2006. Том 12. № 1А. С. 137-144
2. Кантович Л.И., Райханова Г.Е. Силовая установка механизированного комплекса для измельчения смерзшегося угля // ГИАБ, 2010, №3. С. 320-322.
3. Пучков Л.А., Кантович Л.И., Гетопанов В.Н., Берлявский Г.П. Технологические процессы и машины для измельчения смерзшегося и крупногабаритного угольного топлива. М.: Изд-во Московского государственного горного ун-та, 2003. 144 с.
4. Козин В.М. Способ выгрузки из вагона смёрзшегося угля / Патент на изобретение 2137698 МПК В65, 20.09.1999.
5. Мингалеева Г.Р., Зверева Э.Р., Афанасьева О.В. Расчет процессов измельчения и механоактивации твердых топлив. Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2015. 58 с.
6. Морозов В.А. Расчет и проектирование машин дробления хрупких материалов. Инженерный вестник Дона, 2010. С. 96-99.
7. Малявин Н.В., Бойко С.В. Фрезерно-дробильная машина. Патент 2356820. Публикация патента: 27.05.2009.
8. Пирч И.И. Комплексная автоматизация и механизация погрузочно-разгрузочных работ. Часть 2, 2007. 288 с.
9. Мингалеева Г.Р., Зверева Э.Р., Афанасьева О.В. Расчет процессов измельчения и механоактивации твердых топлив. Методические указания к практическим занятиям. Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2015. 58 с.
10. Гетопанов В.Н., Полосина И.А. Анализ надёжности дробильно-фрезерных машин ДФМ-11А для измельчения смёрзшегося угля на тепловых электростанциях. ГИАБ, №3, 2003, С. 124-125.
11. Бойко П.Ф. Технологические методы повышения эффективности ремонта и работы дробильно-измельчительного оборудования. Дисс. ...д.т.н., Москва, 2017, 255 с.
Лукиенко Леонид Викторович, д-р техн. наук, доцент, заведующий кафедрой, lukienko_lv@mail.ru Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого
APPLICATION OF RACK AND PINION GEARS FOR INCREASING THE EFFECTIVE FEED FORCE OF CRUSHING AND MILLING MACHINES
L.V. Lukienko
In this paper, it is proposed to use pinion or rack-and-pinion gears to increase the feed force of crushing and milling machines used for grinding coal used in thermal power plants. To ensure the strength parameters of the projected transmission and the required feed force, it is proposed to use large-module transmissions. This will allow you to eliminate the problem of reducing the coefficient of friction in the wheel-rail pair in winter.
Key words: crushing and milling machines; moving system; pinion and rack-and-pinion gears; increasing the feed force.
Lukienko Leonid Viktorovich, doctor of technical sciences, docent, head of the department, lukienko_lv@mail.ru, Russia, Tula, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University
УДК 663.672
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-2-661-666
ОТОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ДОЗИРОВАНИЯ И КРИТЕРИИ ЕГО ЭФФЕКТИВНОСТИ В СОВРЕМЕННЫХ ДОЗАТОРАХ ВРЕМЕННОГО ТИПА
С.А. Петров
В статье рассмотрен процесс дозирования мороженого в вафельный стаканчик, проведены экспериментальные исследования рабочего цикла оборудования для дозирования, а также влияния изменения рабочих параметров на количество дозируемого мороженого; на основании экспериментальных исследований подобрано оборудование и его оптимальные рабочие параметры, обеспечивающие стабильное дозирование мороженого.
Ключевые слова: дозатор, дозирование временного типа, потребление сжатого воздуха.
Дозирование является начальной технологической операцией последующего процесса фасовки и упаковки готовой пищевой продукции и различных полуфабрикатов. В пищевых производствах дозируются материалы и продукты разной структуры и свойств: сыпучие, жидкие с различной вязкостью, пастообразные, штучные и т.п. Дозирование может осуществляться разными способами и устройствами, отличающимися принципом действия и конструкцией исполнительных органов [1].
Дозирующие устройства должны обеспечивать задаваемую точность дозирования и стабильность доз при длительной работе, в соответствии с ГОСТ 8.579-2019 Требования к количеству фасованных товаров при их производстве, фасовании, продаже и импорте.
Дозирование, как процесс, может быть порционным и непрерывным. Порционное дозирование подразделяется на 2 основных типа: объемное и временное [2].
Более подробно рассмотрим принцип работы временного дозатора жидких компонентов, который зачастую устанавливается на заводах по производству мороженого.
Для начала рассмотрим стандартную схему подачи мороженого на линии по производству мороженого в вафельном стаканчике (рис. 1).
Процесс протекает следующим образом.
1. Охлажденная до температуры 4-6°С, под давлением 1-2 Бар смесь мороженого подается с помощью насоса посредством трубопровода из танка хранения во фризер.
2. Во фризере происходит замораживание смеси до температуры 4...-7°С и взбивание ее с воздухом, в требуемом соотношении, при условии непрерывного перемешивания. Далее мороженое насосом подается под давлением 5-8 Бар на разделитель потока.
3. В разделителе потока происходит равномерное распределение мороженого на несколько потоков, и посредством шлангов оно подается на дозаторы.
