IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Министерство образования и науки Республики Казахстан Карагандинский государственный технический университет Кафедра: ТОМиС КУРСОВАЯ РАБОТА по Проектированию и конструированию горных машин (наименование дисциплины) Тема:«Разработка элементов механизированной крепи с применением пакета ADAMS» Руководитель: д.т.н. доц. ________________ Бейсембаев К.М. (оценка) (фамилия, инициалы) ________________________ (подпись) (дата) Члены комиссии:Выполнил: Студент гр. ГМ-13-1 ______________________ Шакарим Е.Е. (подпись, фамилия и.о.) (фамилия, инициалы) ______________________ ________________________ (подпись, фамилия и.о.) (шифр зач. книжки) Караганда 2016

Министерство образования и науки Республики Казахстан Карагандинский государственный технический университет «УТВЕРЖДАЮ» Факультет __Машиностроительный Кафедра _____ТОМ и С Зав.Кафедрой _Жетесова Г.С. _________________________ (подпись) «_____» _______________ 2016 г. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ по дисциплине: Проектирование и конструирование горных машин Студенту Шакарим Ерканат Ерланулы. группы ГМ -13 -1 Тема "Разработка элементов механизированной крепи с применением пакета ADAMS " Исходные данные К.М. Бейсембаев, Методическое пособие по курсовому проектированию, Задание выдано «_9___» сентября 2016__ г. Руководитель: д.т.н. Бейсембаев К.М. ___подпись_____________ Студент:Шакарим Е.Е_подпись_____________

Содержание

Введение

Системы автоматизированного проектирования позволяют решать вопросы моделирования и проектирования горных машин. В данном случае мы остановимся на элементах проектирования механизированных крепей. В соответствии с проведенным анализом их использование в лавах при разработке угольных пластов в настоящее время достигло максимума. Но при этом дороговизна и громоздкость оборудования заставляет сомневаться в их эффективности и рассматривать текущее состояние как "Принцип динозавра" - стремления некоторой технологической системы совершенствоваться за счет роста его параметров (длина лавы, габариты и силовые параметры крепи). Быстрое изменение конструктивных схем есть явление времени и тот кто не вписывается в эту парадигму не изменно проигрывает в конкурентной борьбе. Однако уже длительное развитие механизированных крепей заставляет сомневаться в этом. Сомнения же приводят к прояснению некоторых этапов развития. И одна из таких прояснений - закрытие шахт в странах, где экстенсивный рост невозможен. Это случилось в Германии и Англии. Не далек этот день и для Франции. Но что, интересно, в странах где изначально имелись иные не монополизированные технологии рост шахт замедлился, но не прекратился. Так в США в последнее время вновь актуализирован вопрос о возобновлении работ шахт, и думается это возможно на основе новых технологий, которые в отличии от перечисленных стран, там имелись и базировались на основе мобильных камерных технологий. Однако создание новой техники возможно при наличии наработанного инструментария проектирования и моделирования который апробируется на известных системах и позволяет вводит новые элементы. В данном случае это технологии проведения инженерного анализа с помощью пакета ADAMS.

Целью курсового проекта является закрепление лекционного материала и навыков, приобретенных нами в процессе выполнения лабораторных и практических работ по автоматизированному проектированию технических объектов, представляющих собой сложные механические системы современных горных машин и устройств, с гидропневмо и электроприводом применяемых в горных работах и в данном случае на основе механизированных крепей с многозвенными рычажными механизмами.

1 Механизированные крепи

1.  

   1. Классификация механизированных крепей и их составные части

Возможность получения новых схем крепления и технологии выемки пластовых месторождений или методики расчета крепи основан на анализе существующих конструкций.

Крепь, предназначенная для поддержания боковых пород над призабойным пространством очистной выработки, сохраняющая его в рабочем и безопасном состоянии и обеспечивающая механизацию процессов крепления и управления кровлей и передвижение забойного оборудования, называется механизированной. Все современные механизированные крепи гидрофицированы [2-5].

Гидропривод такой крепи включает: насосы постоянной производительности 1, рабочую жидкость, трубопроводы 2, 3, распределительные и регулирующие устройства 4, гидродомкраты передвижения секций 5 и исполнительные органы крепи – гидростойки 6 (рис. 1.1).

Рисунок 1.

В качестве рабочей жидкости используется водомасляная эмульсия, состоящая из 98% воды и 2% специальной присадки.

В качестве критерия классификации механизированных крепей по разным признакам приняты:

- по способу взаимодействия с боковыми породами;

- по схеме передвижки секций;

- по наличию кинематических связей между элементами крепи и другими машинами комплекса.

Механизированные крепи по характеру взаимодействия с боковыми породами подразделяются на: поддерживающие, оградительные, поддерживающе-оградительные и оградительно-поддержи­вающие.

К первому типу относятся крепи, поддерживающие породы в пределах всего рабочего пространства очистного забоя.

Оградительные крепи защищают рабочее пространство от проникновения в него обрушенных пород.

Поддерживающе-оградительные крепи в основном под­держивают породы кровли в очистном пространстве, а оградительная часть препятствует проникновению обрушенных пород кровли со стороны выработанного пространства.

Передвижка механизированных крепей может осуществляться по следующим схемам:

- фланговая схема, когда передвижка осуществляется поочередно вслед за подвиганием комбайна;

- фронтальная схема – передвижка осуществляется одновременно по всей длине забоя;

- групповая схема – передвижка секций в “шахматном” порядке, через одну.

Схема передвижки секций зависит как от их конструктивных особенностей, так и от конкретных горно-геологических условий.

По кинематическим связям механизированные крепи разделяются на комплектные и агрегатные. Комплектные крепи не имеют связей между комплектами и забойным конвейером.

Агрегатные крепи имеют силовые связи между собой и с забойным конвейером.

Более маневренными, мобильными, легко заменяемыми, независимыми являются комплектные крепи. Но они менее устойчивы и требуют дополнительных операций по передвижке конвейера.

Механизированные крепи поддерживающего типа являются агрегатными или комплектными. Оградительные, оградительно-поддерживающие и поддерживающе-оградительные крепи являются в основном агрегатными.

Кроме того, механизированные крепи подразделяются на крепи с “резервированием хода” на шаг передвижки (готовые передвинуться к конвейеру и затем передвинуть его) и “без резервирования хода” (готовые передвинуть конвейер, а затем передвинуться к забою). У последних, как правило, имеются выдвижные верхняки, осуществляющие временное крепление свежих обнажений.

Применение тех или иных типов механизированных крепей зависит, прежде всего, от категории пород кровли и почвы по устойчивости и обрушаемости, а также от угла падения угольного пласта.

К механизированным крепям предъявляются следующие требования:

- надежное обеспечение поддержания кровли в призабойном пространстве;

- управление кровлей со стороны выработанного пространства очистного забоя;

- защита призабойного пространства от проникновения обрушенных пород;

- механизированная передвижка конвейера как вслед за подвиганием комбайна, так и одновременно по всей длине лавы;

- скорость передвижки крепи должна быть не менее скорости движения комбайна;

- обеспечение свободного прохода для людей шириной не менее 0,7 м и высотой 0,4 м.

Механизированная крепь состоит из следующих основных элементов:

- поддерживающие – перекрытие кровли пласта, поддерживающее ее и предотвращающее высыпание пород в призабойном пространстве;

- несущие – гидравлические стойки одинарной или двойной раздвижности;

- опорные – цельное основание секций или опоры несущих гидравлических стоек;

- защитные или оградительные, предотвращающие попадание со стороны выработанного пространства обрушенной породы;

- гидродомкраты передвижки и управления перекрытиями.

Поддерживающие элементы крепи выполнены в виде цельнометаллического перекрытия с рессорными консолями, с выдвижными верхнякамии опорами, поддерживающими верхнюю пачку угольного пласта от обрушения.

Несущие элементы – гидравлические стойки. Механизированные крепи могут быть одностоечными, рамными и кустовыми. В зависимости от числа рядов стоек они бывают однорядными, двухрядными и трехрядными.

На тонких и средней мощности пологих и крутых пластах рекомендуется применять крепи двойной гидравлической раздвижности и постоянного сопротивления. При распоре такой стойки вначале выдвигается первая ступень, затем вторая. В момент распора реакция стоек составляет 100...400 кН. По мере роста внешней нагрузки реакция возрастает до рабочего сопротивления.

Давление, при котором срабатывает предохранительный клапан и происходит эффект податливости, составляет около 50 МПа. Предохранительный клапан служит для обеспечения заданного сопротивления стоек сближающимся боковым породам, а также для предохранения основных элементов крепи от перегрузки.

Гидродомкраты механизированных крепей выполняют функции по передвижению секций, базовых элементов, конвейера, выдвижных или подвижных элементов перекрытия и др.

По характеру работы гидродомкраты бывают односторон-него и двустороннего гидравлического действия. По характеру конструкции – одинарной идвойной раздвижности. Наибольшее применение нашли гидродомкраты одинарной раздвижности. Раздвижность гидродомкрата равна ширине захвата выемочной машины или кратна ей.

1.2 Особенности механизированных крепей на крутых и наклонных пластах

Значительные запасы угля сегодня сохраняются в крутых и наклонных пластах и современные технологии добычи это должны учитывать .При подвигании лав по простиранию на крутых и наклонных пластах крепь и весь выемочный комплекс сползают по падению пласта под влиянием гравитационных сил и сдвижения вмещающих пород. Чтобы предотвратить сползание и опрокидывание секций, их увязывают в единую кинематическую систему и производят передвижение крепи с активным подпором, путем последовательного передвижения секций подтягиванием их к предварительно передвинутой базе крепи с опорой на соседние секции.При разработке крутых пластов одним из перспективных направлений является применение комплексов и агрегатов с щитовой оградительно-поддерживающей крепью, работающих по падению пласта. Опускание щитовых крепей осуществляется путем принудительного подтягивания их к конвейеростругу. Особенностью такой крепи является то, что ее секции опираются на забой не у почвы пласта, а в его середине через маятниковые опоры, проходящие через балку конвейероструга. Перед посадкой крепи направляющая балка конвейероструга выдвигается в крайнее положение к забою и закрепляется с помощью посадочных стоек, а затем к ней одновременно по всей лаве подтягиваются секции крепи.

На рисунке 2 представлены особенности выемки лавами по простиранию, когда происходит смещение завальных частей секций. Базовый конвейер подвешен к крепи выработки и не смещается. Если реализована схема передвижки представленная на рисунке (Вид А), то имеется возможность корректировки положения за счет ограничения выдвижения штоков домкратов передвижения и в данном случае, если ликвидировать приращениеΔ то секции смещаться вниз не будут. заметим что усилия развиваемые гидродомкратами должны быть не малыми, что замедляет передвижку. На рисунке 3 представлена гидро схема для решения поставленной задачи

Δ = (L л – L п) - контролируется сигналами гирконовых датчиков, связанных со штоками левого и правого домкрата передвижения. Значения Δ = 0 можно добиться подачей давления в штоковые полости обеих домкратов и регулируя слив в левом домкрате.

 

Рисунок 3. Управление разницей хода Δ гидродомкратов за счет регулирования слива в левом домкрате и ускорения движения правого (нижнего)

 

2Виды механизированных крепей и их характеристики

Конструктивные схемы для типоразмеров крепей типа ОМТ позволяют рассмотреть особенности конструкций для основных диапазонов вынимаемой мощности пласта.

2.1 Крепи механизированные типа ОМТ174

Крепи механизированные типа ОМТ174 предназначены для работы с узкозахватным комбайном и передвижным конвейером на пластах мощностью 1,6...6,0 м с углами наклона до 30° при выемке по простиранию и до 10° по падению, с кровлями, включая труднообрушаемые. Крепь состоит из двухстоечных секций, оснащенных четырехзвенной системой связи основания с ограждением и перекрытием жестким или с шарнирным козырьком с выдвижной консолью. На пластах мощностью более 2,5 м секции оснащаются механизмом удержания груди забоя. В зависимости от конкретных условий в крепи могут применяться стойки гидромеханической или двойной гидравлической раздвижности.

Рисунок 4

Крепи механизированные типа ОМТ144Б для пластов мощностью 2,0…5,5 м

Рисунок 5

Крепи механизированные типа КМ1000 ОМТ предназначены для работы с узкозахватными комбайнами и передвижными конвейерами на пластах мощностью 3,0...5,0 м

Рисунок 6

Крепи механизированные типа 2ОМТ142 предназначены для работы с пластах мощностью 3,0…5,4 м.

Рисунок 7

2.2 Крепи механизированные типа ОМТ130 и ОМТ145

Крепи механизированные типа М130 и М145 предназначены для крепления и управления кровлей способом полного обрушения, ограждения рабочего пространства при интенсивном отжиме угля из забоя, передвижения конвейера лавы, а также скалывания подкровельной пачки угля на пластах с вынимаемой мощностью 2,25…5,5 м , углами наклона до 30° при выемке по простиранию, до 10° по падению. Крепь шагающего типа состоит из двухстоечных секций, которые по верхнякам связаны между собой шпунтованными соединениями, обеспечивающими их направленное перемещение. На почву секции опираются отдельными опорами стоек. Взаимное перемещение секций, а также стоек осуществляется гидродомкратами. В зависимости от условий эксплуатации крепь поставляется с шарнирными или шарнирными раздвижными передними консолями перекрытий, которые оснащаются механизмами для удержания угля в забое, что значительно условия поддержания обнажаемой кровли. Раздвижка завальных ограждений производится специальными гидродомкратами по мере изменения вынимаемой мощности пласта.

Рисунок 8

2.3 Крепь механизированная ОМТ138ВПТ

Крепь механизированная М138ВПТ предназначена для работы на пластах мощностью 6,0 ... 12,0 м в составе комплекса с забойным и завальным конвейерами для выемки угля подсечным слоем с выпуском подкровельной толщи при работе с углами наклона по простиранию до 15° и по падению до 10°, с кровлями всех типов, включая труднообрушаемые. При этом завальный конвейер специализирован для транспортирования выпускаемого угля подкровельной толщи. Крепь состоит из четырехстоечных секций с четырехзвенным механизмом продольной устойчивости, включающих ограждение со стороны завала, перекрытие с шарнирной выдвижной консолью и механизмом удержания отжатого угля в забое, основание, затвор для осуществления выпуска угля на завальный конвейер, механизмы передвижки секций и завального конвейера и гидросистему управления. Крепь ОМТ138ВПТ по сравнению с аналогичными крепями обеспечивает стабильность рабочего пространcтва для выпуска угля, что позволяет увеличить производительность комплекса и создает благоприятные условия для работы персонала.

2.4 Крепь механизированная ОМТ138ГСВ

Крепь механизированная ОМТ130ГСВ предназначена для отработки мощных крутых пластов горизонтальными слоями с выпуском междуслоевой толщи. При этом отработка подсечного слоя предусмотрена коротким забоем с расположением одного штрека у почвы пласта. Выпуск угля осуществлется на завальный конвейер.

Рисунок 9

В зависимости от условий эксплуатации крепь поставляется с шарнирными или шарнирными раздвижными передними консолями перекрытий, которые оснащаются механизмами для удержания угля в забое, что значительно улучшает условия поддержания обнажаемой кровли. Крепь оснащается также устройствами для передвижения завального конвейера по мере прекращения выпуска угля и перемещения крепи. Крепь шагающего типа состоит из двухстоечных секций, которые по верхнякам связаны между собой шпунтованными cоединениями, обеспечивающими их направленное перемещение. На почву секции опираются отдельными опорами стоек. Шарнирно подвешенное к верхняку ограждение с помощью гидродомкратов обеспечивает выпуск угля из междуслоевой толщи. Взаимное перемещение секций, а также стоек осуществляется гидродомкратами

Рисунок 10

2.5 Крепь механизированная ОМТ 800-08/15

Крепь механизированная ОМТ800-08/15 предназначена для работы с узкозахватными комбайнами и передвижными конвейерами на пластах мощностью 1,0...1,5 м с углами наклона до 15° при выемке по простиранию и до 8° по падению и восстанию с кровлями тяжелыми по проявлению горного давления. Крепь состоит из двухстоечных секций с четырехзвенной системой связи основания с ограждением и перекрытием с шарнирной консолью.

Рисунок 11

Анализ показывает, что конструктивно отличаются в основном 3 схемы:

- секции с рычажными четырехзвенниками щитового типа для диапазона мошностей от 1,2 - 5 м в основе которых лемнискатный механизм выравнивания движения козырька параллельно забою при подъеме и опускании секции ;

- секции шагающего типа с гидростойками имеющими отдельные опоры, верхняки которых соединены в сплошное перекрытие шпунтовыми связями

- секции первого или второго типа, оснащенные дополнительными устройствами для выпуска угля подкровельной или межслоевой толщи в завальной части секций.

Эти же секции могут применяться и при отработке крутых пластов при предотвращении смещения их завальной части. Отработаны способы для этого, они основаны на размещении домкратов передвижения по бокам секции с контролем выполнения заданного хода. Кроме того имеются вспомогательные боковые гидроцилиндры встроенные в в верхняки и ограждения для корректировки положения секции при передвижении.

для роботизации работы таких устройств им не хватает возможностей унифицированного выполнения большего количества операций. В тоже время эти функции могут быть синтезированы при улучшении конструктивных схем с гидростойками, имеющими отдельные опоры. Такие крепи применялись в СССР на базе комплексов КМ - 130.

Первые две группы секций имеют рычажные системы связывающие основания и перекрытия.

3 Введение в ADAMS

3.1 Назначение ADAMS

Усложнение математических моделей в современной науке неизбежно ведет к широкому использованию численных методов и, следовательно, к созданию специализированного программного обеспечения. В связке: составление программы – отладка – расчет второе звено занимает много больше времени, чем остальные два. Поэтому каждая модификация программы или адаптация ее к новой задаче очень часто приводит к значительным временным потерям. Кроме того программы созданные отдельными программистами, как правило, используют различный формат входных и выходных данных, различные численные методы и алгоритмы расчета. Это сильно затрудняет совместное использование нескольких программ, например, для проверки корректности результатов, а так же обмен данными между различными программами при решении совместных задач. Преодоление этих проблем привело к созданию вычислительных пакетов, то есть программных продуктов, предназначенных для решения необычайно широкого круга задач и при этом использующих стандартные способы ввода-вывода исходных данных. К первым из таких пакетов программ, получивши мировую известность можно отнести пакет ANSYS, который позволяет решать задачи в области деформируемого твердого тела, механики жидкости и газа, электромагнетизма и др. Позже появились специализированные пакеты – NASTRAN, LS-DYNA, STAR-CD и рассматриваемый ниже пакет ADAMS. Все вычислительные пакеты функционально состоят из трех основных частей: 1. Предпроцессор – программа позволяющая задавать геометрические и физические параметры модели, а так же начальные и граничные условия. Обычно в предпроцессор закладываются геометрические и физические свойства простейших элементов и материалов. Можно сказать, что предпроцессор это с одной стороны, графический редактор, где изображение строится по уже готовым эскизам, с другой стороны это инструмент для задания всех исходных данных модели. Кроме того, предпроцессор отвечает за импорт данных из других вычислительных пакетов. Это позволяет для решения составной задачи использовать несколько различных вычислительных пакетов, применяя к каждой части задачи именно тот пакет, который дает наиболее точное решение. 2. Процессор или решатель (solver) это программа, предназначенная для численного решения уравнений, описывающих поведение созданной модели, с исходными данными, заданными в предпроцессоре. Один и тот же решатель может использовать различные методы интегрирования уравнений. В вычислительном пакете можно использовать различные решатели по желанию пользователя. 3. Постпроцессор отвечает за обработку результатов вычислений. Он используется для построения графиков, различных величин. Экспорта числовых и графических данных, построения анимационных роликов для наглядного представления работы модели.

ADAMS/View предназначен для создания, тестирования и оптимизации работы моделей механизмов и конструкций, состоящих из абсолютно твердых тел и их соединений (шарниров, нитей, пружин и т.д.). Создание модели подразумевает описание всех ее характеристик: геометрических размеров, физических свойств, способов соединения подвижных и неподвижных частей, задание действующих сил и моментов, начального положения элементов модели и их скоростей. Этап тестирования модели включает в себя моделирование поведения частей модели под действием приложенных сил и заданных движений и выявление критических параметров, наиболее сильно влияющих на эффективность работы модели в целом. Оптимизация модели заключается в определении таких значений критических параметров модели, при которых ее работа будет наиболее эффективной.

3.2. Почему отдаем предпочтение ADAMS

Выполненный анализ конструктивных схем механизированных крепей выявил в них особую конструкцию связывающую для управляемого смешения перекрытие, ограждение и основание. Движение этих частей между собой осуществляется по определенным законам, которые следует задать и оптимизировать. в частности граничными условиями их для крепи является обеспечение параллельного смещения козырька относительно забоя, обеспечение, при этом, безопасное перемещения оператора внутри крепи, и наконец соблюдение установленных геометрических и силовых параметров. С таким задачами, как показывает опыт проектирования, справляется пакет ADAMS. Полученные на ADAMS модели могут иметь универсальный характер для широкого диапазона геометрических и силовых параметров, а также видоизменяться допуская встраивание новых элементов. При этом симуляция движения механизмов позволяет установить происходящие под влиянием этих параметров изменения [1, 3-9]

3.2. Общие принципы создания моделей

Виртуальные модели, которые отображают реальные механизмы, в ADAMS конструируются из отдельных частей (Parts). Часть представляет некоторый набор заранее заданных первичных объектов (линии, цилиндры, параллелепипеды, пружины и др.). Часть в целом рассматривается как физический объект, который может иметь или не иметь массу, моменты инерции, скорость и так далее. Составляющие часть объекты определяются лишь геометрическими характеристиками и связями между собой. Все характеристики можно задавать при создании или изменять в процессе работы. Часть может состоять из нескольких, или из одного объекта, или вообще быть «пустой». Например, такая часть, как цилиндр, состоит как минимум из следующих объектов: самого цилиндра как геометрической фигуры, маркера, который определяет его положение и ориентацию в пространстве, маркера, определяющего центр масс цилиндра. Кроме того, цилиндр можно «срастить» с кубом, который имеет свои два маркера. Таким образом получится одна часть, состоящая из 5 элементов: куба, цилиндра, двух определяющих маркеров и маркера центра масс. В ADAMS существуют следующие основные типы первичных объектов: - твердые тела. Объекты, которые имеют массу и моменты инерции; - примитивы. Тела, которые не имеют массы и характеризуются только геометрическими размерами (линии, дуги, сплайны и др.); - точечные массы. Такие тела не имеют размеров, моментов инерции и характеризуются только своей массой; - гибкие тела. Они имеют массу и моменты инерции и могут изгибаться под действием внешних сил; - кроме того, ADAMS имеет специальный объект «земля», или «фундамент», который присутствует в любой модели. Фундамент – единственная часть модели, которая все время остается неподвижной. Она создается автоматически в начале работы. Фундамент можно рассматривать как глобальную систему координат с началом в точке (0,0,0). Фундамент не может двигаться во время тестирования и оптимизации, но на этапе создания модели его можно передвигать по экрану для лучшего обзора моделируемой конструкции. Используемые первичные объекты можно расположить «на земле», т.е. связать с фундаментом. В дальнейшем они будут рассматриваться как части фундамента и примут все его свойства. Хотя сам фундамент является неподвижным, связанные с ним части можно передвигать во время построения модели. Для этого нужно изменить координаты определяющего маркера конструкции (это будет описано позже)

3.3. Локальные системы координат

При создании первичного объекта вместе с ним создается локальная система координат. Эта система двигается вместе с элементом, и ее положение определяется относительно глобальной системы координат. С помощью локальной системы наиболее удобно задавать расположение и ориентацию отдельных элементов. При расчетах ADAMS вычисляет положение элементов как положение их локальной системы координат. Перемещения же центров масс элементов рассчитываются относительно глобальной системы.

3.4. Степени свободы

Твердые тела имеют 6 степеней свободы: три поступательные и три вращательные, а точечные массы – три поступательные степени свободы. Перемещение объектов на заданных степенях свободы можно задавать следующим образом: - добавить элемент к фундаменту, обеспечив ему неподвижность. При создании нового элемента ADAMS дает возможность добавить его к фундаменту, к некоторому существующему элементу или оставить как новый элемент; - добавить в конструкцию подвижное соединение (шарнир), определив, каким образом должны между собой соединяться отдельные элементы; - непосредственно задать закон движения тела.

4. Проектированиемеханизированной крепи

4.1. Проектирование модели в ADAMS

Adams - позволяет проектировать механизмы во взаимодействии их узлов и деталей и если рассмотреть одну деталь то можно исследовать влияние на неё соседних. Т. е. этот пакет можно отнести к средствам макромоделирования. Плоскую схему можно создать на основе линий, которым придается точечная масса. Но проще это выполнить используя простые примитивы. Открыв Adams (меню Adams View ) и выбрав нужную систему единиц расчёта, Create a new model нажмём ОК. На рисунке 12 показывется построение отдельных элементов.Выберем элемент Link - соединительное звено.

Рисунок 12

Для создания соединительного звена:на палитре инструментов выбрать его значок на панели установок определить статус (например grund или new part);указать, если необходимо значения длины ширины и толщины, отметив соответствующие флажки и задав значения;указать курсором место, где должно находиться звено, нажать левую кнопку и, не отпуская кнопки, двигать мышь в направлении длины до тех пор, пока звено не достигнет нужных размеров.

Рисунок 13

Построив заднюю часть крепи к верхней части ограждения привяжем перекрытие. Т.е. на рис.2 показано как мы в меню выбираем Link, вводим размеры перекрытия и протаскиваем его через начало верхней части ограждения параллельно горизонту направо.

Рисунок 14

На рис.3 мы строим козырек крепи. Козерек строиться также как и остальные элементы крепи.

Рисунок 15

Даем нагрузку на крепь.Указываем направление данной нагрузкий (на рис.4 видно что направление нагрузкий расположено вертикально, и направляется сверху вниз )

Рисунок 16

Нагрузка ровна 3000 т.

Рисунок 17

Далее производим имитацию работы крепи и проводим непосредственный расчет, где видим движение крепи и различные положения, которые может занимать механизм.

Рисунок 18

Получаем график воздействие данной нагрузки.

Рисунок 19

После оканчание работы, ее необходимо сохранить для последующего использования. Сохранить модель полностью вместе с графической оболочкой. Для сохранения модели таким способом необходимо в верхнем меню выбрать команды File/Save Data Base или File/Save Data Base As.

На рисунке 20 , 21 представлен вид секции в пространстве, а также демонстрация и меню для управления массой перекрытия

Рисунок 20

Рисунок 21

На рисунке 22 представлен момент проектирования роботизированной крепи,

Рисунок 22

а на рисунке 23 её характерный вид.

Рисунок 23

Секция роботизированной крепи на базе крепи М - 130, здесь область четырехзвенника смещена к перекрытию. Это, при обеспечении управляемого смешения перекрытия, ограждения и опоры завальной гидростойки позволит упростить передвижку опор основания секции, повысить мобильность секции при передвижении. Обеспечивает возможность преодоления сложной гипсометрии пласта, а также его разрывных нарушений. Методика кинематического расчета крепи аналогична выше приведенной

Заключение

В ходе данного курсового проекта были изучены конструктивные схемы механизированных крепей, а также особенности их применения по функциональным признакам.

Анализ показывает, что конструктивно различают в основном 3 схемы:

- секции с рычажными четырехзвенниками щитового типа для диапазона мошностей от 1,2 - 5 м в основе которых лемнискатный механизм выравнивания движения козырька параллельно забою при подъеме и опускании секции ;

- секции шагающего типа с гидростойками имеющими отдельные опоры, верхняки которых соединены в сплошное перекрытие шпунтовыми связями

- секции первого или второго типа, оснащенные дополнительными устройствами для выпуска угля подкровельной или межслоевой толщи в завальной части секций.

Эти же секции могут применяться и при отработке крутых пластов при предотвращении смещения их завальной части. Отработаны способы для этого, они основаны на размещении домкратов передвижения по бокам секции с контролем выполнения заданного хода. Кроме того имеются вспомогательные боковые гидроцилиндры встроенные в верхняки и ограждения для корректировки положения секции при передвижении.

Придание крепи роботизированных функций не возможно без придания им универсальных свойств в выполнении большего количества производственных операций, повышения маневренности секций и большей гибкости гидравоических и электрогидравлических систем. Следует существенно расширить возможности программирования движений секции и обеспечить режимы работы с обратной связью с горным массивом. В тоже время эти функции могут быть проще синтезированы при улучшении конструктивных схем с гидростойками, имеющими отдельные опоры. Такие крепи применялись в СССР на базе комплексов КМ - 130.

Первая группа секций имеет рычажные системы связывающие основания и перекрытия, но и вторая группа может быть ими оснащена при расположении рычагов в верхней части крепи с базировкой на завальную гидростойку.

Был более подробнее ознакомлен с принципами работы программы ADAMS на основе проектирования модели крепи с лемнискатными механизмами. Исследование нагруженности крепи для очистных выработок - важная задача для оптимизации её параметров и безопасности работ. Вначале проведём анализ плоской схемы крепи поддерживающе-оградительного типа с лемнискатным механизмом из двух рычагов. Для обеспечения регулируемой податливости крепи при опускании поддерживающего перекрытия и ограждения с параллельным перемещением козырька вдоль забоя. Имеются силовые гидроцилиндры: гидропатрон для управления козырьком, гидростойка и гидродомкрат для управления углом установки перекрытия и ограждения. Рычаги, ограждение и козырёк соединены шарнирно. Вместо основания крепи рычаги прикреплены к "земле" что во многих условиях не влияет на расчёты нагруженности.

Задача была решена в плоском виде проектированиес использованием пакета ADAMS. Adams - позволяет проектировать механизмы во взаимодействии их узлов и деталей и если рассмотреть одну деталь то можно исследовать влияние на неё соседних.

Предложена секция роботизированной крепи на базе крепи М - 130

Обеспечивает возможность преодоления сложной гипсометрии пласта, а также его разрывных нарушений. Методика кинематического расчета крепи аналогична выше приведенной.

Список использованной литературы

1. Нургужин М.Р., Даненова Г. Т. Инженерные расчёты в ANSYS: сборник примеров, Караганда 2006 319 с.

2. Пивень Г.Г., Климов Ю.И. Имитационное моделирование гидромеханических систем (математические модели): учеб. пособие / КарГТУ. – Караганда, 2004. – 106 с.

3. Басов К.А. ANSYS в примерах и задачах / Под общей редакцией Д.Г. Красковского. – М.: КомпьютерПресс, 2002. – 224 с.

4. Климов Ю.И., Айдарханов А.М. Моделирование гидромеханических систем технологических машин: Учеб. пособие. – Караганда: КарГТУ, 2002. – 86 с.

5. Бейсембаев К.М., Жетесов С.С. Практические аспекты разработки промышленных информационных систем. Караганда 2009, изд-во КарГТУ, 207 с.

6. Бейсембаев К.М., Технологиялық машиналарды автожобалау. Караганда 2012, 95с.

7. Бейсембаев К.М., Дёмин В.Ф., Жетесов С.С., Малыбаев Н.С., Шманов М.Н Практические и исследовательские аспекты разработки горных машин в 3 d монография. Караганда, 2012, изд-во КарГТУ, 135с.

8. Бейсембаев К.М., Дёмин В.Ф., Жолдыбаева Г.С., Шманов М.Н, Малыбаев Н.С. Автопроектирование горных машин в 3 d: проектно-модельный подход, Караганда 2016, изд-во КарГТУ, 207 с.

9 Поляков К.А. Создание виртуальных моделей в пакете прикладных программ ADAMS , учебное пособие, Самара 2003, электронный вариант

Код для цитирования: Скопировать