XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Разработка системы поворотно-поступательных шарниров для конвейера

Мурат А., Асмагамбет Д.К, .Бейсембаев К.М.

а

б

Рисунок 1 Поворотные и поворотно-поступательные шарниры конвейера

Применение конвейера типа КПС решает задачу отработки сложноизвлекаемых пластов камерами – короткими заходками, который обеспечивает разворот става на 90^о в любой зоне става и даже выстраивание в «змейку». Для этого применяются поворотные, рисунок 1а и поворотно-поступательные шарниры, рисунок 1б шарниры, причем во втором случае они могут выполнятся в виде гидродомкратов, рисунок 2. Для расчета параметров таких систем применен пакет динамического программирования Adams

г

Рисунок 2 Учет эксцентриситета нагрузки: а- действие сил; б, в -модель в Adamsи учет трения у Грунд -буксы и поршня, г – имитация движения

Рисунок 3. График изменения проекций усилий по осям в Грунд-буксе и поршне при эксцентриситете

Эксцентрисистет создается нанесением точки с расстоянием от цетра равному этой величине и созданием в ней заданой силы F_соп

Приведем уравнение, определяющее движение поршня со штоком:

F= M*dV_п/dt +( π*D_п²/4)*Qп – π*(D-d)² *Q_ш- μ*(N_гб + N_егб) - μ*(N_п + N_еп) - ~f(V_от)

Μ – приведенная масса штока, поршня и рабочей жидкости;

N_гб – сила по оси У в Грунд-буксе;

N_егб -добавочная за счет эксцентрисистета сила в грунд-буксе;

N_еп ^- то же для поршня;

~f(V_от) – переменная сила сопротивления при перетоке жидкости в сливное отверстие штоковой полости, зависяшая от скорости штока

Уравнение в дискретном режиме должно корректироваться по данным экспериментальных исследований. При моделировании для соединения с цилиндром установлены цилиндрические шарниры с поступательным и вращательным вокруг оси движением и введены статические и динамические коэффициенты трения. Цилиндр неподвижен по отношению к основанию. Можем уточнить уравнение количественно и качественно за счет постепенного ввода данных при имитации движения, и особенно ~f(V_п), с отслеживанием параметров скорости, ускорения и сил на поршне и грунд-буксе в сравнение с реальными данными. Эксцентриситет существенно повышает компонент нормальной нагрузки за счет возникновения постоянно действующего изгибающего момента. Роль возрастания этих сил при контакте поверхностей цилиндра и поршня требует уточнения, поэтому было проведено моделирование работы этой пары на основе конечно-элементной технологии в пакете Ansys APDL причем для возможности использования этих программ в системах обратной связи как это производится в системах управления лавой их создание, для повышения скорости исполнения файлов, производилось в процессоре /prep7 твердотельного моделирования. С этой целью были разработаны и исследованы две модели. Суть моделей в том, что цилиндр и поршень склеены и для их проскальзывания не используется контакт-менеджер приложения ContactPair и Ansys Fluid существенно удлиняющие код и время исполнения программы, когда результаты решения определяются сложной технологией назначения контактных пар, коэфициентов пластичности и др, требующих предельно точного анализа данных. Для модели применена тонкослойная легко деформируемая сплошная оболочка, которая практически устраняет сжатие цилиндра за счет склейки с поршнем, позволяет привести в соответсвие нагрузку на штоке и давление в поршневой полости, а по результатам её исследования рекомендованы укороченные оболочки расположенные по концам поршня, которые позволяют оценить и работу расположенных в этих зонах манжет, а также характеризовать зоны повышенного износа гидродомкрата, рисунок 4.

Рисунок 4. Применение низкомодульных оболочек