CC BY
11
МАШИНЫ, АГРЕГАТЫ И ПРОЦЕССЫ
УДК 622.23.05
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-9-576-579
РЕЗУЛЬТАТЫ СТЕНДОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РЕЕЧНОГО МЕХАНИЗМА ПОДАЧИ
ТЯЖЕЛО НАГРУЖЕННЫХ МАШИН
Л.В. Лукиенко
Рассмотрены результаты стендовых испытаний реечного механизма подачи тяжело нагруженных машин на примере очистного комбайна со сближенными шнеками. Во время испытаний исследована рейка, изготовленная методом проката из высокопрочной стали, которая обладает следующими достоинствами повышенной прочностью за счёт того, что волокна стали при прокате не перерезаются, а также за счёт применения высокопрочной стали; минимальной металлоёмкостью, за счёт рационального распределения металла по поперечному сечению рейки; высоким коэффициентом использования металла и низкой трудоёмкостью изготовления. Анализ результатов показал, что предложенная конструкция работоспособна.
Ключевые слова: зубчатая рейка, стендовые испытания, очистной комбайн, скребковый конвейер, движитель бесцепной системы подачи
Вопросам проектирования систем перемещения тяжело нагруженных машин (очистные комбайны, подъёмные установки, экскаваторы, шахтные напочвенные и подвесные монорельсовые дороги, тяжёлых станков, дробильно-фрезерных машин) уделяется в настоящее время значительное внимание. Это обусловлено необходимостью интенсификации производства, повышения его производительности и снижения изнашивания контактирующих элементов. Наиболее значительный вклад в развитие этого важного научно-практического направления внесли Н.И. Буцык, Э.Б. Вулгаков, В.А. Гавриленко, И.А. Горобец, В.О. Гутаревич, Г.Н. Лима-ренко, Ф.Л. Литвин, В.Г. Лукиенко, С.И. Носенко, П.Г. Сидоров, С.Н. Смирнов. В своих работах [1...13] они исследовали вопросы разработки и практического применения тяжело нагруженных машин, оснащённых зубчато-реечной системой подачи.
Целью работы является экспериментальное подтверждение прочностных характеристик зубчатой рейки, полученной методом проката из высокопрочной стали.
Одной из перспективных разработок в направлении повышения ресурса тяговых органов, предназначенных для перемещения при выполнении технологических операций, является конструкция зубчатой рейки, выполненной методом проката из высокопрочной стали с получением при прокатке захватов и зубьев, контактирующих с колесом движителя. Процесс изготовления таких реек сводится к: прокату реек длиной 7^12 м; резке их на мерные куски; приварке элементов крепления, после чего рейка готова к эксплуатации (Рис. 1).
Предложенная конструкция обладает следующими достоинствами: повышенной прочностью за счёт того, что волокна стали при прокате не перерезаются, а также за счёт применения высокопрочной стали; минимальной металлоёмкостью, за счёт рационального распределения металла по поперечному сечению рейки; высоким коэффициентом использования металла и низкой трудоёмкостью изготовления.
Её геометрические параметры: Длина, мм: 1100.1500; Ширина, мм: 210....210;
Высота, мм: 70.. .70; Шаг зацепления, мм: 100.100; Ширина зуба, мм: 80.80; Высота зуба, мм: 40.40; Масса, кг: 31.46;
Углы взаимного поворота на стыках, градус: в горизонтальной плоскости: до 3; в вертикальной плоскости: до 5. Экспериментальный образец прокатной рейки был изготовлен из стали 25ГСРД и испытан на стенде.
Рис. 1. Общий вид экспериментального образца прокатной рейки
Целью этих испытаний была проверка взаимодействия элементов движителя БСП с рейкой при перемещении очистного комбайна со сближенными шнеками вдоль 10 секций скребкового конвейера, смонтированных на стенде.
180
за
Рн У„ 4'
3
кН
МПа
7 1
0
м/шш
1 ? .3 4 5 й 7 1 сек
Рис. 2. Фрагмент осциллограммы перемещения комбайна К88 по рейке 7БСПМ
Испытания были начаты с обкатки рейки без нагрузки. Затем к исполнительному органу комбайна подключили нагрузочное устройство, состоящее из основного редуктора и редуктора-вариатора, а также двигателя постоянного тока, работающего в режиме динамического торможения. Нагрузка на исполнительный орган двухшнекового очистного комбайна со сближенными шнеками создавалась при помощи калиброванной цепи натянутой параллельно секциям конвейера, соединённой с нагрузочным устройством через обводное колесо и закреплённой на валу шнека.
Испытания под нагрузкой показали, что усилие в нагрузочном устройстве менялось от 0 до 160 кН (рис. 1).
Поэтому с учётом силы трения усилие подачи комбайна колебалось от 21360 Н до 181360 Н (при регистрации на светолучевой осциллограф Н117). По технической характеристике максимальное усилие подачи составляет 195 кН, т.е. комбайн был нагружен на 93% от
577
Известия ТулГУ. Технические науки. 2021. Вып. 9
максимального тягового усилия. При этом скорость подачи, измеренная при помощи тахогене-ратора ТМГ-30П ТУ 25-1601002-82, менялась от 3.8 м/мин до 1,3 м/мин. Комбайн перемещался плавно, без рывков. Изгиб конвейера на величину до 30 не внёс каких-нибудь изменений в движение комбайна.
Таким образом, проведённые экспериментальные исследования подтвердили работоспособность предложенной конструкции зубчатой рейки и перспективность её использования в качестве тягового органа для перемещения тяжело нагруженных технологических машин.
Список литературы
1. Бесцепные системы подачи очистных комбайнов / Семёнов Ю.Н., Лукиенко В.Г., Геллер Б.М. и др. М.: Недра, 1988. 152 с.
2. Смирнов С.Н. Разработка методов исследования и проектирования зубчато-реечных систем подачи, обеспечивающих повышение эффективности очистных комбайнов. Дисс... д.т.н. ТулПИ, Тула, 1991. 572 с
3. Буцык Н.И. Установление параметров и повышение надёжности цевочных приводов БСП выемочных комбайнов: Дисс. ... канд. техн. наук. М.: ИГД им. А.А. Скочинского, 1984.310 с.
4. Сидоров П.Г., Козлов С.В., Крюков В.А., Полосатов Л.П. Силовые зубчатые трансмиссии угольных комбайнов. Теория и проектирование: под общ. ред. Сидорова. М.: Машиностроение, 1995. 296 с.
5. Бойко Н.Г., Горобец И.А., Костюков В.М. Кинематика зацепления зубьев движителя бесцепной системы подачи очистных комбайнов // Известия ВУЗов. Горный журнал. 1988. №9. С. 79-82.
6. Литвин Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений. М., Наука, 1968. 584 с.
7. Вулгаков Э.Б. Высоконапряжённые зубчатые передачи. Геометрическая теория. Расчёт. М.: Машиностроение, 1969. 104 с.
8. Гавриленко В.А. Основы теории эвольвентной зубчатой передачи. М.: Машиностроение, 1969. 432 с.
9. Бреннер В.А., Лукиенко Л.В. Повышение ресурса бесцепных систем подачи угледобывающих комбайнов. Новомосковский институт РХТУ им. Д.И. Менделеева, Новомосковск, 2004. 204 с.
10. Гутаревич В.О. Развитие научных основ создания шахтных подвесных монорельсовых дорог с оптимальными динамическими параметрами, дисс. . д.т.н., ДонНТУ. Донецк, 2017.
11. Лимаренко Г.Н., Колбасина Н.А., Лукин Р.С. Моделирование параметров конструкции и реечного зацепления привода рабочего органа тяжелого станка // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. Иркутск, 2012. №2. С. 25-30.
12. Носенко С.И. Разработка методов расчёта тяговых органов бесцепных систем подачи очистных комбайнов, обеспечивающих повышение прочности и снижение металлоёмкости реечных ставов. Дисс.. канд. техн. наук, Тула, 1991. 245 с.
13. Буцык Н.И., Пашин Взаимосвязь характеристик износа элементов зацепления но-го комбайна с его основными параметрами // Современные производства силовых зубчатых Известия Тульского госдарственного университета. Технические науки. 2014. Вып. 11. Ч. 2, С. 59.
Лукиенко Леонид Викторович, д-р техн. наук, доцент, заведующий кафедрой, lukienko_lv@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого
THE RESULTS OF EXPERIMENTAL STUDIES OF THE RACK-AND-PINIONHAULAGE MECHANISM OF HEAVILY LOADED MACHINES
L. V. Lukienko
The results of experimental tests of the rack-and-pinion haulage mechanism of heavily loaded machines are considered on the example of a shearer loader with converged augers. During the tests, a rack made by rolling from high-strength steel was studied, which has the following ad-
578
vantages: increased strength due to the fact that the steel fibers are not cut during rolling, as well as due to the use of high-strength steel; minimal metal consumption, due to the rational distribution of metal over the cross-section of the rail; high coefficient of metal use and low labor intensity of manufacturing. The analysis of the results showed that the proposed design is workable.
Keywords: gear rack, bench tests, cleaning combine, scraper conveyor, mover of a chainless feed system.
Lukienko Leonid Viktorovich, doctor of technical sciences, docent, head of department, lukienko_lv@mail.ru, Russia, Tula, Tula State Pedagogical University named after Leo Tolstoy
УДК 621.9
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-9-579-585
ОЦЕНКА БЛАГОПРИЯТНЫХ ДЛЯ ЗАХВАТА ПОЛОЖЕНИЙ ПОЛУФАБРИКАТОВ ДВУХСТОРОННЕГО ВЫДАВЛИВАНИЯ ПРИ ИХ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЗАГРУЗКЕ
Э.В. Дьякова, Е.В. Пантюхина
В статье были получены выражения для определения вероятностей нахождения полуфабрикатов двухстороннего выдавливания на каждой из его поверхностей на дне бункера механических дисковых бункерных загрузочных устройств и построены графики зависимостей указанных вероятностей от различных соотношений геометрических параметров полуфабрикатов.
Ключевые слова: бункерное загрузочное устройство, полуфабрикат двухстороннего выдавливания, автоматическая загрузка, ориентирование деталей, производительность.
Развитие существующих технологических процессов производства гильз патронов спортивно-охотничьих (ПСО) идет в сторону снижения материалоемкости, трудоемкости и энергоемкости. Для этого необходимо создание новых технологий изготовления ПСО. К таким усовершенствованным технологиям относится технология с ключевой операцией двухстороннего полугорячего выдавливания полуфабриката из стального прутка. Пластическое формоизменение материала заготовки при температурах полугорячего выдавливания позволяет получить структуру металла с заданными механическими свойствами. Кроме того, при проведении операции выдавливания в нагретом состоянии заготовки значительно снижаются нагрузки на рабочий инструмент. Также, при использовании в качестве исходной заготовки прутка взамен вырубки кружка из полосы значительно повышается коэффициент использования материала (КИМ), что приводит к сокращению затрат и снижению себестоимости самого изделия. Исходя из вышеизложенного изготовление изделий (гильз ПСО) с применением технологии полугорячего выдавливания позволяет разработать перспективных технологических процесс, отвечающий требованиям современного производства [1, 2].
Однако до сих пор не существует систем автоматической загрузки, способных подавать такие полуфабрикаты в необходимом ориентированном положении и с требуемой производительностью в роторные линии, на которых осуществляется технологическая операция вытяжки. Поэтому для надежной автоматической загрузки полуфабрикатов двухстороннего выдавливания в роторные линии с требуемой производительностью необходимо спроектировать высотехнологичное БЗУ, которое позволит полностью обеспечить автоматизацию данного процесса [3, 4].
Проектирование БЗУ для автоматической загрузки различных по форме и размерам деталей в технологическое оборудование является сложной многоуровневой задачей, обусловленной особенностями конструкции БЗУ, главной из которых является его уникальность [5]. Поэтому надежная работа каждой отдельной конструкции БЗУ будет обеспечена только для конкретной детали с определенными размерами и формой, изменение которых даже в диапазоне от 5 до 7% приведет к резкому снижению надежности работы БЗУ [6].
579
