IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Введение

Создание современного оборудование не мыслимо без перевооружения промышленных предприятий, проектых и научно-исследовательских организаций. Для этого необходимы эффективные системы автопроектирования и моделирования горных машин и процессов с помощью которых совершается их эксплуатация. Главной задачей внедрения этих систем является снижение издержек и сжатие сроков проектирования и производства, за счет замены реальных процессов прототипирования, макетирования,испытаний и т.д. – их виртуальными аналогами. Рост числа рабочих мест САПР на предприятиях, несмотря на нынешние трудности, есть объективное обстоятельство, из которого вытекает факт востребованности на рынке труда специалистов, владеющими подобными технологиями, - в данном случае технологией проведения инженерного анализа с помощью пакета ADAMS. Пакет позволяет на основе дискретизации уравнений динамики моделировать и частично проектировать движение машин с учетом их дннамического характера и особенностей работы и взаимодействия узлов машин и механизмов

Отсюда очевидно влияние времени, и этой цели как раз служит проходимый нами курс по дисциплине ПиКГМО, в план которого входит курсовое проектирование.

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. В данной работе будет рассмотрена актуальная проблема моделирования работы скребковых конвейеров с возможностью поворота транспортирования на 90 градусов, поэтому особый интерес исследование представляет возможности моделирования зоны поворота. Это актуальная проблема открывает пути к новым мобильным технологиям отработки пластовых полезных ископаемых при условии решении проблем их роботизации и естественно широкого использования автопроектирования

1Разработка базы данных для автоматизации проектирования технологических машин

Под автоматизацией проектирования понимают систематическое применение ЭВМ в процессе проектирования при научно обоснованном распределении функций между проектировщиком и ЭВМ и научно обоснованном выборе методов машинного решения задач. При проектировании машины, а в настоящее время и машино-технологических комплексов огромное значение имеет сохранение логики проектирования отдельных машин при соединении в единую систему, а также отдельных независимо функционирующих узлов машины и механизмов. Для этого разработаны базы данных на основе многомерных классификаций, когда эти отдельные единицы могут быстро подключаться к друг другу и их работа может моделироваться в базах данных уже в единой системы при выполнении заданных условий взаимодействия, которые легко программируются специальными системами базы в макросах и модулях [1]. Суть идеи многомерной базы в предельном упрощении алгоритмов её создания таким образом, что бы база могла создаваться элементарными средствами искусственного интеллекта роботизированных машин и приближенно моделировать принцип работы нейросети. Для этого использованы три алгоритма:

1. Использование многомерной классификации для модели базы

2. Создание таблиц по единому алгоритму

3. Создание межтабличных связей и программ их управления по универсальным алгоритмам [6]

Цель автоматизации — повысить качество проектирования, снизить материальные затраты на него, сократить сроки проектирования и ликвидировать рост числа инженерно-технических работников, занятых проектированием и конструированием.

Научно обоснованное распределение функций между человеком и ЭВМ подразумевает, что человек должен решать задачи, носящие творческий характер, а ЭВМ — задачи, решение которых поддается алгоритмизации.

Существенным отличием автоматизированного проектирования от неавтоматизированного является возможность замены дорогостоящего и занимающего много времени физического моделирования — математическим моделированием. При этом следует иметь в виду одно важнейшее обстоятельство: при проектировании число вариантов необозримо. Поэтому нельзя ставить задачу создания универсальной САПР, а необходимо решать вопросы проектирования для конкретного семейства машин [2].

Для создания САПР необходимо:

- совершенствовать проектирование на основе применения математических методов и средств вычислительной техники;

- автоматизировать процессы поиска, обработки и выдачи информации;

- использовать методы оптимального и вариантного проектирования; применять эффективные, отражающие существенные особенности, математические модели проектируемых объектов, комплектующих изделий и материалов;

- создавать банки данных, содержащих систематизированные сведения справочного характера, необходимые для автоматизированного проектирования объектов;

- повышать качество оформления проектной документации;

- повышать творческую долю труда проектировщиков за счет автоматизации нетворческих работ;

- унифицировать и стандартизовать методы проектирования;

- подготавливать и переподготавливать специалистов;

- реализовывать взаимодействие с автоматизированными системами различного уровня и назначения.

- специфицированные в ANSYS переменные распознаются автоматически. Так, например, если при задании целой переменной (например, число слоев в пакете пластин и др.) задать действительное число, то программа округлит это число до ближайшего целого. Для таких переменных пределы используемых чисел: 0-9999999. Если будет задано не числовое значение, то возникнет ошибка. Если не будет задано ничего, то ANSYS присвоит значение 0.

- для задания действительных чисел используется десятичная точка. Для чисел в экспоненциальной форме можно применять формы записи с E и D. Например, число 25000 может быть записано в форме 25E3 или 25D3.

- допустимые пределы изменения переменной: от ±10-60 до ±1060.

- для имен переменных используются латинские буквы, при этом в именах не допускаются символы: ! @ # $ % & ^ * ( ) _ - + = | { } [ ] “ ‘ / ~

- комментарии в командной строке записываются, используя ! [2].

2 Параметрический синтез лемнискатного механизма (макромоделирование)

В новых система разработки пластовых ископаемых на основе камерных технологий будут широко применяться рычажные механизмы и, частности в крепях для крепления кровли выработок. параметрический синтез такого механизма см. рис 1

Синтез рычажного четырехзвенника осущесвляют в механизированной крепи типа Глиник для контроля боковых смещений перекрытия над основанием, и при этом обеспечивается их взаимное смещение под действием горного давления в вертикальной плоскости. Причем перемещение козырька 5 происходит параллельно груди забоя, что и является важным требованием для проектирования.

Проектирование в Adams на примере создание модели крепи с лемнискатным механизмом

Вначале проведём анализ плоской схемы крепи (рисунок 1) поддерживающе-оградительного типа с лемнискатным механизмом из двух рычагов (1,2 ) (четырёхзвенным) для обеспечения регулируемой податливости крепи при опускании поддерживающего перекрытия 3 и ограждения 4 с паралелльным перемещением козырька 5 вдоль забоя. Имеются силовые гидроцилиндры: гидропатрон 6 для управления козырьком, гидростойка 7 и гидродомкрат 8 для управления углом установки перекрытия и ограждения. Рычаги, ограждение и козырёк соеденины шарнирно. Вместо основания крепи рычаги прикрепленны к "земле" 9, 10, что во многих условиях не влияет на расчёты нагруженности

Для создания элементов крепи используем элементы Link, масса которых зависит от установленных размеров и дается в режиме "по умолчанию". Конструктивно этот элемент предельно простой и представляет собой призму, поэтому для уточнённого моделирования силового взаимодействия узлов необходимо изменить их массу, а также моменты инерции по основным осям в соответствии с реальной конструкцией крепи. На рисунках 2- 4 этапы создания крепи с использованием вкладки Bodies . Созданное звено имеет две красные точки. Одна из них позволяет изменять длину и ширину, а другая – длину и ориентацию в собственной плоскости. Для создания 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.

Вначале создадим элемент, закреплённый к земле, т.е. неподвижный, выбрав в первом окошке из меню статус grund, в верхней строке показано меню линии One line вместо Link, но различий в нижних строках нет. Далее можно ввести размеры элемента, хотя для "земли" это неважно. Теперь создадим ограждение и затем рычаги четырехзвенника, также используя элемент Link, но теперь выбрав в первом окошке new part - новая деталь. Здесь же в меню устанавливаем размеры: длину, ширину (Lenght, width, depth). При использовании Polyline устанавливалась длина и угол наклона линии Angle. Если хотим видеть модель в объёме, то нажимаем правый крайний кубик в самой верхней строке панели. Установки остальных элементов и рычагов производим по аналогии. Можно повернуть конструкцию так, чтобы она была в пространстве 3 D. Наложенное окно даёт информацию о том, как ввести характеристики измененной в соответствии с параметрами реальной крепи массы и моментов инерции, которые являются основными элементами для характеристики предстоящего движения крепи (использована вкладка Bodies). Почти все рисунки являются фотокопиями с экрана ПК. Проектирование производится с проверкой особенностей движения крепи, вначале от действия веса рассматриваемого звена (пока силы не прилагаем). Также отметим, что для данной крепи движение козырька при опускании параллельно забою (вертикально). Именно в этом заключается одна из целей установки лемнискатного механизма. Но для обеспечения такой траектории следует соответствующим образом определить длины рычагов лемнискатного механизма расстояния между его шарнирами по вертикальной и горизонтальным осям. Это выполнено на основе авторского пакета VBA. В построении приведенном ниже, мы использовали уже оптимизированные размеры. Так как в пакете Adams оптимизацию выполнить затруднительно из - за необходимости перестройки схемы при каждом изменении размеров рычагов - то оптимизацию мы провели на основе собственно разработанной программы, воспользовавшись простыми операторами VBA в Excel и его графическими возможностями, когда меняя размеры в таблице, можно сразу же получать траекторию нужной точки. В Adams это сделать сложнее так как

Рисунок 2 - Cоздание основания и ограждения

Рисунок 3 - Изменение массы ограждения крепи

надо иметь более высокий уровень программирования и использовать отдельно написанный модуль. Кроме того, следует иметь и альтернативное решение, на основе которого можно провести проверочные расчеты, поскольку Adams закрытая от изменений система и многие тонкости работы с ним доступны только разработчикам. Комментируя первые два рисунка мы, давали пояснения по обычной методике перетаскивания элементов (в данном случае Link, хотя можно было бы использовать более сложные примитивы типа Plate и др., но ход построения в общем был бы одинаков).

В 3 D проектировании, рисунки 5- 7 важным моментом является использование построения по основным точкам табличным способом, рисунок 37. "Зацепив" примитив можно нажать в меню точку (см. стрелку), открыв меню на рисунках 5,6. Нажатием кнопки, на которую указывает стрелка, получим таблицу. Используя кнопку Create, указав мышкой на точку экрана, можно получить её отображение в таблице.

Вкладку Simulation Control используем для уже спроектированной части узлов и деталей, а затем и всей секции крепи. Это лучше выполнить в рабочем диапазоне её движения, например при вынимаемой мощности пласта 3-4 м. с величиной смещения на 1 - 1, 5 м. (рисунок 8).

Окно, имея интуитивно понятный интерфейс, позволяет управлять временем просмотра всех этапов движения.

На рисунках 7, 8 проверяя работу шарнирного соединения в движении, использовали наложенное окно Simulation Control. Затем, когда будет установлен верхний и нижний ряд траверс, для создания шарнирного четырехзвенника используем вкладку Connectors. Эта вкладка обеспечивает связи между элементами, шарниры, включая шаровые, поступательные связи и т.п. Щелкая левой клавишей мыши (ЛКМ) по пиктограмме шарнира (он напоминает дверную петлю), наводим курсор на рычаг, который хотим связать. После появления в окне его имени щелкнем ЛКМ, затем переводим курсор на основание и, когда появится слово grund другого соединяемого элемента, делаем очередной щелчок. Теперь остаётся перевести курсор в точку куда собирались вставить шарнир, там появляется кружок, и после щелчка ЛКМ он превращается в изображение шарнира. Т.е. мы соединили рычаг траверсы с основанием. Понятно что можно соединять и два подвижных элемента.

Рисунок 4 - использование точек для построения фигур

Рисунок 5 - Таблица для построения координат точек (для новых точек можно использовать кнопку Greate)

Рисунок 6- Таблица точек при построении секции

Рисунок 7- Создание шарнирных соединений

На рисунке 8- симуляция движения крепи

Рисунок 8 - Симуляция движения крепи

лемнискатного механизма в которых будут замеряться усилия отпора при смещении крепи (рисунки 51-54). Заметим, что ранее мы выявили факт противоположной направленности усилий в верхних и нижних рычагах траверсы

Рисунок 9 - Диаграмма нагрузок в шарнирах 5 и 7 под действием симметричной нагрузки на перекрытие

3. Ansys и исследование движения жидкости в трубопроводе

Гидроборудование состоящее из силовых гидроцилиндров, электрогидравлических распределителей и насосов составляет в горной машине единую систему. Электрогидравлические распределители используются в основном для того чтобы под действием электрических систем и направлять потоки в нужные ветви или регулировать их параметры за счет сил инициируемых в электромагнитных катушках под действием тока и напряжения. В пакетах моделирующих гидравлические процессы

элементы гидравлической схемы как в любой системе объектно-ориентированного программирования перетаскиваются на экран, при этом наведя курсор на нужный элемент меню правой клавиши мыши можно установить необходимые параметры элементов , а затем включив схему в работу получить скорости и время выдвижения штоков и т. п. в виде таблиц и графиков.

Для детального исследования особенностей распределения потоков в трубопроводах и особенно в сопряжениях труб с разными диаметрами можно использовать пакет Аnsys (блок Flotran)

Рисунок. 10

Поток характеризуется давлением, скоростью по сечению трубопровода и трением о стенки. По линиям потока вязкая жидкость сопротивляется сдвигающим усилиям. Поэтому в ней возникают касательные напряжения. Если выделить из потока прямоугольный элемент (рис 1) то касательные напряжения изменяются как на рисунке. На нижней поверхности они равны τ на верхней

Они связаны со скоростью потока и вязкостью. Давление на поверхности элемента может рассматриваться как напряжения Ϭх и Ϭу

Связь между параметрами потока устанавливает диференциальное уравнение Навье - стокса, рис. 2. Оно во многом близко к уравнению Навье для твердого тела. Поэтому методы расчета параметров потока близки к методам расчета напряжений и строятся на основе метода конечных элементов МКЭ. (см. лекции 2 курса)

Представление о таком решении можно получить из рассмотрения задачи о потоке в двумерном канале, рис. 3. Решение можно получить для ламинарного и турбулентного течения.

Задача состоит из этапов

1. Вход в модуль Flotran

2. Выбор конечного элемента

3.Построение схемы трубопровода с сопряжением трубы меньшего и большего диаметра

4. Разбиение линий трубы на отрезки для построения сетки

5. Построение сетки

6. Построение кнопок для выделений узлов элементов при вводе граничных условий скорости на входе и давления на выходе

7. Решение задачи

Анализ результатов. Ламинарное течение

Рисунок 11

Рисунок 12

Рисунок 13

График нормализованной среднеквадратичной разности решения.

Рисунок 14

Скребковый конвейер

1.  

   1. Общая характеристика скребковых конвейеров

Скребковый конвейер (Рисунок 15,16) — транспортирующее устройство, в котором перемещение малоабразивных насыпных грузов осуществляется по неподвижному жёлобу-рештаку с помощью скребков, закреплённых на одной или нескольких тяговых цепях и погружённых в слой насыпного груза..

Скребковые конвейеры классифицируют: по назначению — подземные (для угольных и рудных шахт), общего назначения (для поверхности шахт и обогатительных фабрик), специальные, применяемые в горнотранспортных машинах (механизированных бункерах, самоходных вагонах, погрузочных машинах и т.д.); по характеру выполняемых функций (подземные скребковые конвейеры) — доставочные, используемые только для транспортирования, агрегатные (рис. 1), т.е. работающие в комплексе с каким-либо выемочным агрегатом и кроме транспортирования выполняющих другие функции (например, служат опорой при перемещении комбайна или струга) и тормозные, предназначенные для спуска угля по выработкам с большим углом наклона; по расположению рабочей ветви — с верхней (большинство конструкций подземных скребковых конвейеров), с нижней, с двумя рабочими ветвями; по способу перемещения конструкции — переносные, требующие предварительной разборки и сборки, передвижные, перемещаемые без разборки передвижниками по всей длине одновременно или по частям с изгибом рештачного става. Основные сборочные единицы скребковые конвейеры: став, тяговый орган, приводная станция и концевая головка.

Рисунок 15. Скребковый конвейер

Основные параметры современных скребковых конвейеров: максимальная производительность 300-990 т/ч при скорости движения тягового органа 1-1,5 м/с; суммарная мощность приводов 220-330 кВт; длина по горизонтали до 350 м; угол наклона установки до 30°. Наработка на отказ базовых скребковых конвейеров очистных комплексов 12-20 ч, гарантированный ресурс рештачного става до 700 тысяч т доставленного угля.

Достоинства скребковых конвейеров: высокая прочность и способность выдерживать большие ударные нагрузки, небольшая высота става, простота удлинения и укорачивания става, возможность работы по трассе с искривлениями в вертикальной и горизонтальной плоскостях при сложной гипсометрии почвы, возможность пуска и работы со значительными перегрузками (в условиях завала).

Недостатки скребковых конвейеров: интенсивный износ рештачного става и тягового органа, высокая энергоёмкость транспортирования, измельчение перемещаемого груза.

1.  

   1. Особенности скребковых конвейеров

Став скребкового конвейера собирают из отдельных рештаков (длина 1-2,5 м) — штампованных, чаще сварных желобов, состоящих из двух профильных боковин и днища, разделяющего верхние и нижние ветви тягового органа. В некоторых конструкциях переносных разборных скребковых конвейеров штампованные рештаки укладывают один над другим (например, С-50, С53МУ) или горизонтально, образуя два параллельно расположенных жёлоба. В разборном скребковом конвейере рештаки крепятся друг с другом с помощью легкоразборных соединений, а в передвижном — с помощью специальных стержней, позволяющих рештакам изгибаться относительно друг друга в пределах ±3°. В качестве тягового органа в скребковых конвейерах используют одну или две круглозвенные цепи (рис. 2, а и б), реже штампованную разборную цепь. На зарубежных скребковых конвейерах применяются пластинчатые цепи. В скребковых конвейерах с двумя тяговыми цепями возможны два варианта их размещения по ширине рештака: концы скребков закреплены на цепях, которые перемещаются в направляющих пазах рештака; скребки закреплены на сдвоенных вынесенных из направляющих пазов цепях (рис. 2, в). Скребки выполняют штампованными или кованными и на цепях крепят с помощью соединительных звеньев с шагом 640-1024 мм (меньшие значения для скребковых конвейеров, предназначенных для доставки по восстанию, большие — по падению). Приводная станция скребковых конвейеров состоит из электродвигателя, предохранительной муфты (обычно турбомуфты), редуктора и ведущего вала со звёздочками.

Возможна установка от одного до четырёх приводных блоков (по два в головной и два в хвостовой частях). Мощность одного блока (в зависимости от типа скребкового конвейера) 22, 32, 45, 55 и 110 кВт.

Рисунок 16

Концевую головку скребковых конвейеров выполняют с жёсткой или подвижной концевой секцией, снабжённой винтовым или гидравлическим натяжным устройством. В большинстве конструкций скребковых конвейеров натяжение тягового органа осуществляют с помощью храпового механизма, встроенного в редуктор приводного блока и удерживающего тяговый орган натянутым реверсированием приводного электродвигателя. Скребковые конвейеры оборудуют аппаратурой для контроля процесса запуска привода, целостности тяговых цепей и перекоса скребков.

1.  

   1. Угловой скребковый конвейер

Представим изобретение относимое, к средствам механизации доставки полезного ископаемого при его добыче. Задачей изобретения является обеспечение гибкости поворота транспортирования полезного ископаемого, при обеспечении работоспособности углового скребкового конвейера, достигается тем, что угловой скребковый конвейер, включающий шарнирно соединенные рештаки, привод, цепной тяговый орган со скребками, имеющими криволинейные опоры и удерживающие их направляющие борта боковин предназначенный для транспортирования груза с возможностью поворота грузового потока в группе рештаков, где средние листы рештака, разделяющие полость на рабочееи холостое отделение, через один выполнены с торцов с прикрепленными к их нижней поверхности упругими сегментами, заходящими под соседний лист, в полости холостой ветви таким образом, чтобы длина внешней дуги упругого сегмента и его остальные размеры при развороте рештаков на максимальный угол поворота для изменения направления транспортировки, предотвращали просыпание груза из рабочей в холостую полость. При этом приводной механизм выполнен в виде гидроцилиндров с гидравлически запираемыми, штоковыми и поршневыми полостями, при этом запирание осуществляется после фиксации группы рештаков в заданном положении после выбора расположения группы в установленном месте, а борта группы рештаков могут иметь упругие секторные отражатели в зоне поворота рештаков друг относительно друга, рештаки группы выполнены с направляющими бортами, контактирующими со скребками и звеньями тяговой цепи в направлении плоскости плста. Технический результат предлагаемого изобретения обсепечит следующее:

1. Отпадет необходимость поворотного колеса и упрощается конструкция;

2. Возникает возможность менять место расположения привода в направлении поперек выработки, что облегчает работу конвейера в сложных горно-геологических условиях при деформации от горного давления контура выработки или при необходимости перемещения по лаве нестандартного груза;

3. Устранит неустойчивость положения скребков за счет неравномерности распределения груза вдоль скребков, и за счет «стремления»отклониться от оси в зоне поворота в результате действия проекции тягового усилия направленного к центру радиуса поворота;

4. Уменьшит высокие контактные нагрузки в зоне поворота от скребков на поверхность борта рештаков или поворотного колеса.

5. Устранит просыпание транспортируемого материала через борта конвейера в зоне поворота;

Технический результат достигается тем, что угловой скребковый конвейер имеет натяжные устройства для обеих цепей, причем минимальная величина натяжения не менее суммарного смещения рештаков друг от друга при их последовательном повороте, замеренного по оси дальней от радиуса поворота цепи и осуществлении запланированного полного поворота направления транспортирования. Каждое натяжное устройство выполнено в виде звездочки с огибающей её цепью, установленной на выдвижной балке относительно основной звездочки, посредством направляющих и гидроцилиндра с возможностью отсоединения основной звёздочки от приводного вала за счет подвижной зубчатой звездочки.

Описание поясняется чертежами.

На рисунке17 – положение конвейера на сопряжении лавы и штрека: 1 – привод с группой рештаков; 2 – передняя опора комбайна; 3 – секции крепи; R₁ – радиус поворота ближней к центру поворота C цепи конвейера; R₂–радиус поворота дальней от центра поворота C цепи конвейера; - линейная величина смещения рештаков при повороте одного рештака, замеренная по оси дальней от центра поворота цепи;B- расстояние между цепями.

Положение передней опоры 2 комбайна показывает, что применение данного устройства позволяет исполнительному органу комбайна вырубить весь пласт до выработки, так что отдельная отработка ниш, как это предусмотрено при применении обычных конвейеров, уже не понадобится.

Рисунок 17

На рисунке 18 (вид1) – соединенные повернутые рештаки: 4 – рештак; 8 – проушина рештака; 9 – ось; 10 – ближняя к центру радиуса поворота цепь; 11 – скребок; 12 – проушина фиксатора угла; 13 – приводной фиксатор (в частности, гидроцилиндр); 14 – отражатель; 15 – средний лист с упругим сегментом; 16 – звено цепи; 17 – опора, например, в виде катка; 18 – дальняя от центра радиуса поворота цепь.

Рештаки со стороны лавы соединены шарнирно проушинами 8 и осью 9. При этом угол разворота может достичь 15^о. Таким образом, для разворота линии транспортирования на 90^о используется, в частности, до 6 специальных рештаков. Привод конвейера двухцепной, а скребки по краям могут иметь вмонтированные опоры 17, что обеспечивает повышенную площадь контактирования скребков с боковинами 18 конвейера.

Рисунок 18

НА рисунке 19 (двигатель и редуктор условно не показаны) представлены вид конвейера сверху при повернутом головном рештаке( который включает 19 и 20 – основные звездочки, 21 – вал основных звездочек, 22 – головной рештак, 25 и 30 – гидроцилиндры, 28 – боковина рештака, 31, 39 – основные звездочки, - линейная величина смещения рештаков при повороте одного рештака, замеренная по оси, дальней от центра поворота цепи;`` - линейная величина смещения рештаков при повороте одного рештака, замеренная по оси ближней от центра поворота цепи).

Рисунок 19

На рисунке 20 показан концевой рештак с конструктивными элементами натяжного устройства (для упрощения понимания конструкции показано одно справа), где 22 – концевой рештак, 23 – направляющая, 24 – выдвижная балка, 27 – кронштейн с осью выдвижной балки, 40 – вал звездочек,  - суммарная величина смещений рештаков.

Рисунок 20

На рисунке. 21 – натяжное устройство (вид сбоку) и элементы привода: 29 – часть тяговой цепи, огибающей дополнительную звездочку.

Рисунок 21

На рисунке 22 – сечение основной звездочки А-А, где 48 – пружина, 49 – зуб ползуна-колеса.

Рисунок 22

На рисунке 23 – сечение вала с основными звездочками Б-Б, где 41 – паз в пустотелом вале, 42 – ползун-колесо, 43 – полость ползуна

Рисунок 23

Работа устройства протекает в следующей последовательности.

Вначале при прямолинейном ставе подаем гидродомкратом 13 (фиг.3) головной рештак, который поворачивается на угол , что вызывает смещение одного от другого торцов рештака на величину и перемещение звездочки 20, вытягивая её цепь, в результате чего гидроцилиндр 30 сжимается примерно на такую же величину, приближая дополнительную звездочку 32 к основной 31. Выдвижение головного рештака вызывает вращение звездочки 20 с валом 21 и звездочкой 19, и та, в свою очередь, тянет цепь, которая вместе с отдаляющимися торцами рештаков должна сократить ход штока второго натяжного устройства, но уже на меньшую величину

ГдеR_ВШи R_ВН – соответственно радиусы поворота внешней и внутренней цепи относительно оси поворота рештаков 9. Но поскольку основные звездочки вращаются синхронно, звездочка 19 после выдвижки на величину своего смещения ближней цепи отсоединяется от вала (см. фиг. 6 и 7), позволяя звездочке 21 за счет подачи домкрата 13 завершить поворот рештака 22 на величину . Затем включается домкрат следующего за головным рештака, который также отдаляет торцы рештаков друг от друга точно также на величины и ``, т.е. вся картина повторяется, и так до тех пор, пока не будет осуществлен запланированный поворот. Таким образом, минимальная суммарная величина хода домкрата натяжного устройства равна

Где n – количество рештаков, запланированных к повороту (она может быть равна суммарному смещению поворачиваемых рештаков, замеряемых по оси дальней от центра поворота цепи).

Отсоединение звездочек от вала 40 производится (фиг. 4, 6 и 7) при сокращении гидроцилиндра 46, который оттягивает ползун-колесо 42, выводя из зацепления зубья 49 с звездочкой 39. Пружины 48 позволяют снизить осевую нагрузку на звездочку.

После установки группы рештаков поворотной части конвейера (фиг. 1) так, чтобы привод 1 был размещен на штреке и вынесен из зоны сопряжения, при этом в соответствии с описанием к инновационному патенту РК №27024 сегменты перекрывают угловые стыки повернутых друг относительно друга рештаков 4, а гидроцилиндры 3 запираются на гидрозамки и оказываются зафиксированными. После включения двигателя привода 1 конвейера основные звездочки приводят в движение тяговые цепи, которые перемещают скребки 11. Те упираются опорами 17 (со стороны ближней к центру радиуса поворота С) в боковины рештака 28. Заметим, что суммарная величина усилия, прижимающего скребки 11 к усилию тяговой цепи конвейера, а суммарный его вектор направлен под углом 45о к линии конвейера или лавы. В пересчете на один скребок оно может достигать 1 тс, что должно быть отражено при креплении привода и выборе прочности и надежности контактирующих узлов.

5 Проектирование и расчет элементов скребковых конвейеров и особенности новых схем поворота транспортирования

5.1 Особенности проектирования

Для проектирования и расчета элементов скребковых конвейеров и особенностей новых схем поворота транспортирования используется пакет Adams. Adams - наиболее широко используемое в мире программное обеспечение для виртуального моделирования сложных машин, механизмов и изделий в сборе. Программный пакет Adams имеет модульную структуру, часть модулей является обязательными для полноценной работы с Adams, другая же часть – дополнительные возможности существенно расширяющие спектр моделируемых изделий и решаемых задач.

Основные модули:

• Adams/View – пре- и постпроцессор;

• Adams/Solver – решатель;

• Adams/PostProcessor – постпроцессор;

Характерной особенностью и большим достоинством программного пакета Adams является эффективный и чрезвычайно дружественный графический интерфейс пользователя. Используя этот интерфейс, пользователь пакета Adams имеет возможность быстро разработать расчётную модель изделия строя ее на базе геометрических примитивов, создаваемых непосредственно в препроцессоре или на базе геометрических моделей компонентов изделия, импортируемых из CAD-систем, задать связи компонентов модели (упругие, демпфирующие, кинематические и др.), приложить нагрузки, запустить расчет и проанализировать его результаты. Интерфейс пользователя пакета Adams включает эффективные средства анализа результатов, которые позволяют в сжатые сроки наметить пути к совершенствованию расчётной модели и добиться максимальной близости её свойств к характеристикам реального динамического процесса, изделия-прототипа или результатам испытаний физического образца разрабатываемой машины.

Основой пакета Adams являются высокоэффективный препроцессор и набор решателей. Препроцессор обеспечивает как импорт геометрических примитивов из многих CAD систем, так и создание твердотельных моделей непосредственно в среде пакета Adams. Разработчики постоянно прилагают усилия к повышению эффективности математической базы программного пакета, благодаря чему использование решателей пакета Adams гарантирует получение результатов при минимальных усилиях со стороны пользователя.

Проектирование модели в ADAMS

Для моделирования конструкции применяем элемент LINK

MODEL_j1polzun_ trenie.bin

Вначале рассмотрим конструкцию с 1 скребком. Связь рештака со скребком в виде ползуна. На рис. 24- 27 показано постепенное вовлечение в проект элементов скребков, цепей и сил

Рисунок 24

Рисунок 25

konvAl_1.bin

Затем рассмотрим конструкцию с 2 скребками, но с длинной цепью с несколькими звеньями, проверяем совместное вертикальное движение с помощью силы

Рисунок 26

Рисунок 27

MODEL_kon2skr.bin 2 скребка с несколько звеньев цепи. Проверяем как колеблется цепь

Рисунок 28

Рисунок 29

В сСлучае неустойчивости скребка рекомендована работа безповоротных шарниров при направляющих на скребках

Рассмотрим другую модель. Здесь был шарнир вращения и поступательный.

Зависимость усилий в опоре по мере движения конвейера изменяется (колеблется).

Рассмотрим графики сил для нескольких шарниров по осям Х и У на рисунках 30- 34

Рисунок 30

Рисунок 31

Рисунок 32

Рисунок 33

Рисунок 34

konvAl_2postug.biq

На рисунках 35 - 37 элементы 3 d проектирования

Рисунок 35

Рисунок 36

Заключение

Базы данных являются необходимым инструментом автопроектирования, представляют логику работы горной машины, ей структурные связи с машино-технологическим комплексом узлами и деталями машины методами проектирования и моделирования.

Важным элементом разработки новых технологий выемки угля является создание скребковых изгибающихся в 3 d конвейер - поездов

Моделирование движушихся элементо,в как и самой машины возможно при применении пакетов типа Adams, показано, что моделирование конструкции с применением элемента Link возможно для скребковых конвейеров, осуществляющих поворот транспортирования до углов в 90 градусов .

Проведено моделирование зоны поворота при одноцепном тяговом органе, при этом показано что устойчивая работа возможна при увеличении частоты установки скребков по сравнению с традиционными. В КарГТУ разрабатываются и схемы с двумя тяговыми цепями. Задачей изобретения является обеспечение гибкости поворота транспортирования полезного ископаемого, при обеспечении работоспособности углового скребкового конвейера

Список используемой литературы

1. Бейсембаев К.М., Жетесов С.С. Практические аспекты разработки промышленных информационных систем. Караганда, 2010, изд-во КарГТУ, 207с.

2. 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, 209с.

3. Бейсембаев К.М., Мендиенов К.К. , Шманов М.Н., Зверев Н.А., Есмагамбетов А.Б., Разов И.О.Особенности расчёта рычажных конструкций для новых технологий добычи пластовых месторождений// Успехи современного естествознания - 2014.- Москва, "Академия Естествознания", № 9 часть 2, с. 137-142

4. Бейсембаев К.М., Дёмин В.Ф., Жетесов С.С., Шманов М.Н., Малыбаев Н.С., Курманов С.Т., Алпысов С. Угловой скребковый конвейер

5. Бейсембаев К.М. Демонстрационная разработка элементов баз автоуправления //Современные наукоемкие технологии№ 9, 2015, с.. 9-13

6. 7.Бейсембаев К.М., Шащянова М.Б. Основы системного анализа в базах данных.Караганды, Болашак-Баспа, 2008, 208 с.

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. Конюхов А.В. Основы анализа конструкций в ANSYS / Казанский государственный университет, Казань 2001, Электронные материалы

9. Кудинов В.А., Карташов Э.М. Гидравлика / Москва, «Высшая школа», 2007, 199с.

10. Коршак А.А. Шаммазов А.М. основы нефтегазового дела /ДизайнПолиграфСервис, Уфа 2005, 527 с.

11. Кудинов В.А., Карташов Э.М. Гидравлика / Москва, «Высшая школа», 2007, 199с.

12. Кудинов В.А., Карташов Э.М. Гидравлика / Москва, «Высшая школа», 2007, 199с.

13. Шманов М.Н., Бейсембаев К.М. Состояние и эксплуатация нефтегазовых залежей. // Караганда: Изд-во КарГТУ, 2010. – 165 с.

14. Дёмин В.Ф., Бейсембаев К.М., Тутанов С.К., Мельник В.В. и др.Теория и практика управления геомеханическими процессами в породах вокруг выработок с анкерными средствами крепления Караганда, 2013, изд-во КарГТУ, 135с., монография, 302 с.

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

16. Норенков И.П., Маничев В.Б. Основы теории и проектирования САПР. Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. - 336 c.: ил..

17. Кондаков А.И. САПР технологических процессов. – М.: М.: Издательский центр «Академия»,2007. – 272с

18. М.В. Головицына Основы САПР, INTUIN.ru, ISBN: 978-5-94774-847-5, Электронный учебник

19. Ли К. Основы САПР (CAD/CAM/CAE). – СПб.: Питер, 2004. – 560 с.

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

Код для цитирования: Скопировать