Разработка комбайна c применением Ansys и моделирование поворота конвейера в камеру на Adams - Студенческий научный форум

XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Разработка комбайна c применением Ansys и моделирование поворота конвейера в камеру на Adams

Темирханов Айбек Есиркепович 1, Бейсембаев Каким Манапович 1, Камалиев Санат Женисович 1, Сериккалиев Жанат Сериккалиевич 1
1Карагандинский государственный технический университет
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение.

Камерная выемка сложнозалегающих запасов – лучший способ их разработки, поскольку с помощью специальной крепи построенной по схеме «Андроид» удается легко изменять ширину камеры от 20 м и менее. Можно легко маневрировать, изменяя направление выемки при переходе высокоамплитудных нарушений. Это важно для добычи угля и других твердых минералов, от калийных солей до ценных руд. Конструктивно комбайн проектируется с помощью пакетов со встроенной технологией конечноэлементного моделирования, например Ansys APDL применяя методы визуального программирования перетаскиванием объектов пакета на экран, но важно использовать и кодирование. Язык А пакета, совпадающий с версиями Фортран (язык объектно-ориентированного программирования). Это позволяет гибко использовать изменение параметров комбайна для оптимизации конструкции или приспособления его заданного типоразмера к условиям разработки. По сравнению с другими средствами возможности исследовательской работы на много выше, даже в сравнении с таким приспособленным пакетом для проектной работы как Solid Works, рис.1

Рис.1 Модель стрелы

При этом В КарГТУ для проектирования комбайнов он используется свыше 20 лет. А если учесть, что высокие результаты высокорентабельной добычи калийных солей в Урал Калий РФ достигнуты не без помощи карагандинского инжиниринга то можно говорить об определенных успехах. Конечно, они имеют корни и от КПТИ и проектного института Гипроуглегормаш, где эти работы начинались такими специалистами как Шманев А. Н, Ким А.В., Пономарев Б. Я., Кабиев С. К., Алотин Л.М.

За высокопроизводительным комбайном следует поворотный конвейер скребкового типа, который привязан к комбайну гибкой связью и при длине до 40 метров позволяет вынимать камеру заходками до 38 м длиной, которую с переменным шагом можно крепить стационарнопереносной крепью.

Совершенствование конвейерного транспорта ранее обеспечило взаимный поворот рештаков по нормали к плоскости транспортирования, а ныне в пределах её поверхности, так что работа конвейеров будет осуществляться в 3d. Причем это должно быть обеспечено на каждой секции. Цели исследования. Такие повороты осуществляются для приспособления конвейерной техники для камерной выемки и в криволинейных выработках, Возможна работа мощных бронированных поворотных конвейеров и при отбойке руд БВР. Проблема поворота заключается в возникновении отпора скребку прижимаемого за счет угловых смещений цепи и рештаков, которые пропорциональны углу поворота и тяговому усилию, а также коэфициенту трения возникающему между скребком и бортом. Сила трения вызывает наклон скребка и повышение необходимого тягового усилия. Задачей конструирования также является обеспечения минимальных средств для осуществления поворота, возможности обеспечения его заданной траектории.

Материал и методы исследования. Моделирование ввода поворотного конвейера в камеру осуществляется в программном пакете Adams. Он основан на линеаризации уравнений динамики и позволяет решать широкий класс задач за счет визуального программировании, код которого близок к языкам типа С и подвержен частичной кодировке – редактированию, Выполняются стендовые исследованиях на уменьшенных и полноразмерных макетах, системном анализе полученных результатов и кинограмм, и ранее проведенных исследованиях.

Конструктивно система поворотно-поступательных шарниров выполнена

так, что в одном из вариантов длина конвейера выполнена постоянной, с возможностью разворачиваться в обе стороны от центральной оси на угол, установленный технической характеристикой (до 90ο). Поворотный конвейер изначально расположен в транспортной выработке параллельно её конвейеру и движется вдоль него по направляющим. В зоне камеры движение определяется работой поворотных и поворотно-поступательных шарниров. При этом для проектирования трассы поворота исходят из ширины выработки и камеры, их взаимного угла расположения, геометрических размеров обеих конвейеров и зоны их предпочтительного расположения (по центру или по краям выработок).

Результаты исследования и их обсуждение. Модели рештаков их основная конфигурация геометрические размеры, массы и моменты инерции выполняются исходя из примитивов Plane и Link, которые позволяют выбирать указанные параметры для максимального приближения модели к натуре. Комбайн типа ГПК имеет погрузочный транспортер, который за счет вращающейся каретки обеспечивает поподание груза на поворотный конвейер. Движение комбайна в таком случае осуществляется на забой прямолинейно или с возможностью маневров корпусом и стреловидным исполнительным органом.Рисунок 2,3

Имеем формулы для расчета траектории поворотного конвейера, которая однозначно определена для крайних положений шарниров, исходя из размеров конвейеров и параметров выработок Примитивы Adams позволяют, и детализировать расчетную схему, хотя для решения поставленных задач достаточно использовать массовые и инерциальные характеристики основных узлов, которые известны по техническим характеристикам и данным проектирования полноразмерных

Возможности пакета Adams позволяют задать требуемый, прямолинейный режим движения комбайна на забой под действием силы постоянно ориентированной перпендикулярно забою (SpaceFixed), а связь корпуса комбайна с натяжным рештаком протягивать конвейер за движущимся комбайном (TwoBodies), когда рештаки свободно разворачивались в

Рис 2. Усилия реакций в поворотных шарнирах (фото экрана)

В данном случае при прохождении комбайном некоторого участка, конвейер и каждый шарнир в зоне поворота в среднем проходит путь, который имеет

а

б

а- схема модели с поворотными и поворотно-поступательными шарнирами; б – имитация движения за комбайном; в – поворот на макете масштаба 1:3

Рис. 3 Поворот конвейера в модели и на макете

линейную проекцию на ось У до 1,5 м и поворот, на 15о т.е. 10 град/м.Фактически при уменьшении тяги Fт реакции уменьшаются, хотя на рештаках обычно крайних, где имелся аномально большой поворот (когда методически не удавалось ограничить его до установленных величин) они имеют повышенные значения. Поворот происходил последовательно от первого рештака, когда формировались углы взаимного поворота αi. Суммарный же угол поворота α = 90 достигался движением комбайна на забой и взаимным пересечением выработки и камеры. При этом связь комбайна и конвейера позволяла конвейеру не только следовать прямо за комбайном, но и смещаться влево - вправо от направления движения на забой Моделирование позволило создать полноразмерный макет основных трех р ештаков , рисунок 3

1-мотор редуктор приводного рештака; 2- поворотный домкрат поворотного рештака; 3- серьга поворотно-поступательного шарнира;4- домкрат

натяжного рештака; 5- имитатор нагрузки; 6- насосная станция

Рисунок 3 Полноразмерный макет

В отличии от модели Adams поворот макета при протяжке за головную часть осуществлялся без видимых колебаний става и поворот рештаков четко происходил в последовательности от первого до последнего. Картина в модели близка к данной, однако её четкость нарушалась колебаниями рештаков ввиду того, что их трение о почву моделировалось не в полной мере за счет силовых факторов.

Заключение

Разработанная модель позволяет рассчитывать положение конвейера при движении за комбайном, а также силовые параметры нагружения его става и создать полноразмерные макеты основных рештаков

Просмотров работы: 4