Установление параметров перспективной схемы трансмиссии одиночного привода СУ бурового станка Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

© Ш.З. Нажмудинов, Н.У. Тагосва, 2007

УДК 622.23.05

Ш.З. Нажмудинов, Н.У. Тагоева

УСТАНОВЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПЕРСПЕКТИВНОЙ СХЕМЫ ТРАНСМИССИИ ОДИНОЧНОГО ПРИВОДА СУ БУРОВОГО СТАНКА

Семинар № 21

Одним из актуальных задач совершенствования конструкций гидромеханических силовых установок (СУ) буровых станков, является совершенствование их схем трансмиссий с одиночным приводом, путем рационального комбинирования традиционной однопоточной гидрообъемный трансмиссии (ТОГТ) с двухпоточной гидромеханической трансмиссией (ДГТ), а также установление кинематических параметров предложенной перспективной трансмиссии.

На основе проведения многочисленных сравнительных анализов схем трансмиссий и соответствующих оценок, рассмотрим структурную комбинацию схем ТОГТ и ДГТ с учетом введения в этой схемы трансмиссии элементов управления потоком мощности на базе тормозов и однорядного трехзвенного дифференциала типа 2К-Н (рис. 1).

Для упрощения, схему ТОГТ обозначим индексом А, а схему ДГТ, индексом Б. Комбинацию схем трансмиссий А и Б индексом АБ.

Приведенная комбинированная схема трансмиссии одиночного привода с индексом АБ (рис. 1) работает следующим образом:

- при разомкнутых тормозов Т и Т0 и замкнутом тормозе Т1 вращение от вала «Е» передается через дополнительную передачу к звену «б» основ-

ного дифференциала. В этом случае, схема работает в режиме А, причем все ее параметры соответствуют параметрам схемы Б;

- при разомкнутых тормозах Т и Т1 и замкнутом Т0, скорость звена «б» основного дифференциала становится равной нулю, а скорость вала «I» равной [п]. В этом случае вращение вала «Ь» осуществляется гидромашинной с яа получающей гидравлическую энергию от гидромашины с яЕ, т.е., схема работает в режиме ТОГТ, но с параметрами гидромашин соответствующих схема Б.

Учитывая результаты полученные нами при ранее проведенных исследованиях, когда максимальная удельная насосная мощность одиночного привода, выполненного по схеме Б, достигается при значении параметра регулирования его частоты вращения равном единице, определяем параметры перспективной комбинированной схемы АБ одиночного привода для каждой комбинации включения элементов управления (тормозов).

Кинематическое передаточное отношение от вала «Е» приводного двигателя к звену «б» дифференциала по схеме Б определяется по формуле

1В = -2(1д-1)/(2-!Н1), (1)

где 1д - передаточное отношения дифференциального механизма; ! К !

- полный диапазон изменения пара-

Рис. 1. Комбинирования схема трансмиссии одиночного привода гидромеханической СУ бурового станка

метра регулирования выходного вала, в данном случае значение !К! =1.

Графики частот вращения звена (вала) «а» дифференциала 2К-Н в координатах «па-п» показывает (рис.2.), что в диапазоне параметра регулирования частоты вращения 1,33 < !К!

< 1,5 модуль передаточного отношения трансмиссии остается одинаковым, как в режиме ТОГТ, так и в ДГТ, составляя величину

1да-1вк=2-[п]1/[п] (2)

где [п]1 - допустимая частота вращения вала гидромашины регулирующего контура, об/мин; [п] - допустимая частота вращения выходного вала (рабочего органа), об/мин.

Величину коэффициента учета установленной мощности Ку определяем путем составления уравнения расхода в характерной точке частоты вращения выходного вала ! К! = 3-п0/2, где п0 (об/мин) частота вращение выходного звена дифференциала «Ь», при нулевом расходе в регулирующем контуре (РК), опреде-

ляемой по формуле п0 = (2-

!К!)-[п]/2, при !К!=1,0.

Таким образом, уравнения расхода имеет вид

ЯБ-[п]1=Яа-па-(п=3-п0/2), (3)

здесь частота вращения вала «а» (рис. 2) определяется по выражению

па(п)=(2-п - [п])-[п]1/[п] (4)

Величину Ку схемы АБ определяем путем подстановки значения (4) в (3) при п = 3-п0/2. С учетом того что Ку=1+ЯЕ'Яа-1, то величина Ку будет иметь значение равной 1,5.

На основе уравнения моментов на выходном валу (рабочего органа) в точке п=0, выполняем сравнительный анализ величин расхода рабочей жидкости в требуемом диапазоне, частот вращения рабочих органов функциональных механизмов бурового станка

М1(п=0)=ЯаА-[Р]-1ДА-1ВА=ЧаДБ-[Р]- ^ДА^ВК

(5)

где Я-аА, ЯаАБ - объемные постоянные гидромашин РК, соответственно схем

Пи 0 Уг По

Рис. 2. Зависимость чистоты вращение вала «а» комбинированной трансмиссии (схема АБ) от параметра регулирования объема рабочих камер гидромашин РК, при \К\=1,33

А и АБ, м3/мин; [Р] - наибольшее до- Учитывая выражение (6) и то, что пустимое давление в РК, Па. Ку=1,5, имеем

с учетом ТОГО что 1Д=![п]1/1в-[п] ! qЕAБ/qa= ЯаАБ(Ку-1)/ ЯаД=0,5 ЯаДв/ЯаА

и 1дА'1вк=2-[п]1/[п], то получаем выра- (~

жение ^

В связи с тем, что число оборотов

<ЭаАБ/<ЭаА= 1да'1ва/ 1дА'1вк=0,5 (6) вала «а» гидромашины с qa равно [п]1,

то удельная насосная мощность схемы АБ в насосном режиме равна единице как при !К!=1,33, так и при ! К ! = 1,5. Это в свою очередь является обоснованием того, что каждый кВт установленной мощности одиночного привода схемы АБ, независимо от величины параметра регулирования частоты вращения рабочего органа, может быть использован в насосном режиме.

Результаты исследований аналитических зависимостей параметров трансмиссий одиночных приводов по схемам А, Б и АБ, а также графическая их интерпретация в режимах ТОГТ и ДГТ, позволяет оценить относительный расход рабочей жидкости в рабочем диапазоне частоты вращения выходного вала одиночного привода.

В режиме ТОГТ частота вращения паА вала «а» гидромашины с qa определяется выражением

паА=(Ку-1)-0Е-пв/0а, (8)

а в режиме ДГТ по выражению (4).

Относительный расход рабочей жидкостей в РК перспективной схемы АБ определяется, как

<Эаб/Ю]=0,25, (9)

где РАБ - фактический расход рабочей жидкостей в РК, м /мин; Ю] -наибольшее допустимый расход рабочей жидкости в РК, м3/мин.

Предельные значения параметров регулирования объема рабочих камер гидромашин (О)*), определим с учетом уравнения расхода в РК на границах, диапазона регулирования частоты вращения выходного вала:

- в режиме ТОГТ, при !К!=1,33

qE•[n]l=2•qa•[n]l•Da*/3, (10)

где Оа, ОЕ - параметры регулирования объема рабочих камер, представляющие собой отношение текущего значения рабочего объема к его максимальному значению, соответственно гидромашин РК; Оа*, ОЕ* - предельные значения параметров регулирования объема рабочих камер гидромашин РК.

Предельное значение Оа* гидромашины с qa, с учетом Ку=1,5 , будет иметь величину

Оа* = 0,75; (11)

- в режиме ДГТ

qE•[n]l=qa•[n]l•Da*, (12)

с учетом Ку=1,5

0а*=0,5 (13)

Предельное значение Оа* гидромашины с qa для !К!=1,5, как в режиме ТОГТ, так и ДГТ имеет значение 0а*=0,5.

Результаты анализа зависимостей относительных расходов в РК трансмиссий схем А, Б и АБ показывает, что величина относительного расхода в РК предлагаемой трансмиссий по схеме АБ, как в режиме ТОГТ, так и ДГТ в два раза меньше, чем в РК схем А и Б, что наряду с вышеупомянутой характеристикой о возможности использования каждого кВт-а установленной мощности в насосном режиме одиночного привода для выполнения вспомогательных операций СУ бурового станка обосновывает перспективность применения трансмиссии по схеме АБ. ята

— Коротко об авторах------------------------------------------------------------

Нажмудинов Ш.З., Тагоева Н.У. - Национальный патентно-информационный центр Республики Таджикистан, Таджикский технический университет им. академика М.С. Осими.

Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 21 симпозиума «Неделя горняка-2007». Рецензент д-р техн. наук, проф. Л.И. Кантович.