Обоснование параметров трансмиссии геохода с гидроприводом

На правах рукописи

Блащук Михаил Юрьевич ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТРАНСМИССИИ ГЕОХОДА С ГИДРОПРИВОДОМ Специальность 05.05.06 – «Горные машины»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Кемерово – 2012 2

Работа выполнена в Юргинском технологическом институте (филиале) феде рального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»

Научный консультант: доктор технических наук Аксенов Владимир Валерьевич доктор технических наук, доцент

Официальные оппоненты:

Буялич Геннадий Даниилович кандидат технических наук, доцент Леконцев Юрий Михайлович

Ведущая организация: ОАО «Юргинский машзавод»

Защита состоится 13 марта 2012 г. в 12 часов на заседании диссертационного со вета Д 212.102.01 в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кузбасский государст венный технический университет имени Т.Ф. Горбачева» по адресу: 650000, г. Кемерово, ул. Весенняя, 28. Факс (3842) 36-16-

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государствен ного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального об разования «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева» Автореферат разослан 08 февраля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета А.Г. Захарова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В условиях рыночных отношений особо остро стоят задачи повышения ско рости проходки, производительности труда, безопасности, снижения капиталь ных затрат и себестоимости проведения вскрывающих, подготовительных выра боток, а также протяженных подземных сооружений. Объёмы проведения под земных горных выработок только по Кузбассу составляют около 500 км в год.

Проходческие комбайны и щиты, используемые при проведении подземных горных выработок имеют ряд недостатков: это ограничение области применения по углам наклона проводимых выработок;

сложность создания достаточных тяго вых и напорных усилий (попытки обеспечить такие усилия за счет увеличения массы проходческих комбайнов, которая уже превышает 100 т, полностью не ре шают этой проблемы).

Альтернативным и перспективным подходом к проведению горных вырабо ток является геовинчестерная технология, базовым элементом которой является геоход – аппарат, движущийся в подземном пространстве с использованием гео среды.

Основной системой геохода, обеспечивающей передачу усилия внешнему движителю и формирование напорного усилия на исполнительном органе являет ся трансмиссия. Сдерживающим фактором в создании геоходов нового поколе ния является отсутствие обоснованных конструктивных решений трансмиссии и методик определения её основных параметров. Поэтому исследования, направ ленные на обоснование параметров трансмиссий геоходов нового технического уровня являются актуальными.

Цель работы – разработка научно-технических основ создания трансмиссии геохода, обеспечивающей непрерывность работы и снижение неравномерности подачи геохода на забой.

Идея работы заключается в использовании в трансмиссии геохода гидро привода с согласованием его силовых, кинематических и конструктивных пара метров с внешними воздействующими факторами.

Задачи работы:

- разработать компоновочные схемы и конструктивные решения трансмис сии геохода с гидроприводом;

- разработать математическую модель взаимодействия элементов трансмис сии геохода с гидроприводом и методику расчета основных параметров транс миссии;

-определить влияние размеров геохода и функционально-конструктивных особенностей трансмиссии на её основные параметры.

Методы выполнения исследований. Для решения поставленных задач в работе использовался комплекс методов, включающий:

- методы синтеза технических решений;

- методы структурной систематизации;

- метод программирования и математического моделирования с использова нием программных средств MathCAD-11 и MS Excel;

- методы компьютерного 3-D моделирования с использованием программ ных средств SolidWorks и Kompas-3D.V10.

Научные положения, выносимые на защиту:

- непрерывность вращения головной секции геохода в разработанных компо новочных схемах трансмиссий обеспечивается равенством или преобладанием количества гидроцилиндров, совершающих рабочий ход, над количеством гидро цилиндров, совершающих обратный ход, причем число групп гидроцилиндров, находящихся в разных фазах выдвижения должно быть кратно общему количест ву гидроцилиндров;

- силовые, кинематические и конструктивные параметры трансмиссии геохо да однозначно определяются разработанной математической моделью взаимо действия элементов трансмиссии, с учётом её функционально-конструктивных особенностей;

- коэффициент неравномерности развиваемого трансмиссией вращающего момента при работе гидроцилиндров в разных фазах ниже, чем при синхронной работе гидроцилиндров, и уменьшается при увеличении числа фаз, что обеспечи вает непрерывность подачи геохода на забой и улучшает равномерность нагру жения элементов трансмиссии и геохода.

Научная новизна:

- разработаны компоновочные и конструктивные решения трансмиссии гео хода с гидроприводом, реализующие непрерывность перемещения геохода на за бой;

- получены аналитические выражения для определения развиваемого транс миссией вращающего момента, угловой скорости вращения головной секции, ко эффициентов неравномерности вращающего момента и угловой скорости, конст руктивных параметров гидроцилиндров трансмиссии и параметров их размеще ния, в зависимости от принятых размеров геохода, количества гидроцилиндров, приемлемого значения неравномерности момента, требуемого габарита внутрен него пространства;

- разработана математическая модель взаимодействия элементов трансмис сии, позволяющая определять её основные параметры, в зависимости от приня тых размеров геохода (диаметра головной секции), количества гидроцилиндров, приемлемого значения неравномерности момента, требуемого габарита внутрен него пространства;

- определено влияние на параметры трансмиссии её функционально конструктивных особенностей и геометрических параметров геохода.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомен даций, сформулированных в диссертационной работе, обеспечиваются коррект ностью допущений при разработке методики расчета основных параметров трансмиссии геоходов;

гарантируются использованием фундаментальных поло жений механики, прикладной математики, динамики машин, расчета деталей ма шин.

Личный вклад автора заключается:

- в обосновании и синтезе новых компоновочных и конструктивных реше ний трансмиссии геохода с гидроприводом;

- в разработке математической модели взаимодействия элементов трансмис сии геохода с гидроприводом;

- в разработке методики расчета основных параметров трансмиссии при воз можных конструктивных решениях;

- в получении зависимостей силовых, кинематических и конструктивных па раметров от внешних воздействующих факторов.

Практическая ценность работы.

Разработаны компоновочные и конструктивные решения трансмиссии гео хода с гидроприводом, а также методика расчета её параметров, которые могут быть использованы в проектно-конструкторских организациях, занимающихся созданием горнопроходческой техники.

Реализация выводов и рекомендаций работы.

Результаты работы были использованы при выполнении НИиОКР в рамках государственных контрактов №78-ОПН-07п от 10 августа 2007 г. и №26-ОП- от 04 февраля 2008 г. «Разработка специальной технологии проходки аварийно спасательных выработок в завалах при ликвидации техногенных катастроф».

Апробация работы.

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Всерос сийских и международных научно-практических конференциях «Современные техника и технологии» (Томск, 2008), «Инновационные технологии и экономика в машиностроении» (Юрга, 2008–2010), «Энергетическая безопасность России» (Кемерово, 2008-2010), «Перспективы развития Восточного Донбасса» (Новочер касск, 2008), на международном научно-методическом семинаре «Современные проблемы техносферы и подготовки инженерных кадров» (Сусс (Тунисс), 2009), на «Форуме горняков – 2011» (Днепропетровск (Украина), 2011) а также на науч ных семинарах в Юргинском технологическом институте (филиале) Националь ного исследовательского Томского политехнического университета и Кузбасско го государственного технического университета.

Публикации.

По теме диссертации всего опубликовано 25 научных работах, в том числе 11 статей в изданиях, рекомендованных ВАК России, 1 патент РФ на изобретение и 1 патент РФ на полезную модель.

Структура и объем работы.

Диссертация изложена на 155 страницах текста. Она состоит из введения, глав, заключения, списка использованной литературы из 88 наименований, и со держит 72 рисунка, 9 таблиц и 2 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приведен обзор и анализ трансмиссий, применяющихся в проходческих комбайнах и щитах традиционного исполнения, а также в геоходах и другой горной технике. Также проведен обзор методик расчета трансмиссий горной техники.

Общие вопросы устройства и проектирования горных машин, а также их приводов и трансмиссий изложены в работах: А.В. Топчиева, В.И. Ведерникова, М.Т. Коленцова, Н.Г. Картавого, И.Л. Шпильберга, В.И. Солода, В.И. Гетопанова, В.М. Рачека, Г.В. Малеева, В.Г. Гуляева, Н.Г. Бойко, Р.Ю. Подэрни, М.С. Сафохина, Б.А. Александрова, В.И. Нестерова, Л.И. Кантовича, Л.Е. Маметьева, А.Ф. Эллера, Г.Д. Буялича, В.Х. Клорикьяна, В.А. Ходоша, Н.А. Малевича, А.Б. Жабина, Щеголевского М.М., В.П. Самойлова, В.С. Малицкого, П.Г. Сидорова, Г.Ш. Хазановича, Г.Г. Литвинского, Л.П. Поло сатова, В.Г. Яцких, Л.А. Спектора, Д.К. Тургеля, А.Г. Кучерявого.

Разработке и созданию геовинчестерной технологии проведения горных вы работок и ее базового элемента – геохода, посвящены работы А.Ф. Эллера, В.В. Аксенова, В.Ф. Горбунова, В.Ю. Садовца.

В результате анализа работ этих и многих других авторов установлено, что трансмиссии перемещения традиционных горных машин (очистных, проходче ских комбайнов, проходческих щитов, транспортных и дорожно-строительных машин) отличаются большим разнообразием, и при этом существенно отличают ся от трансмиссий геоходов как по компоновке и кинематическим схемам, так и по развиваемым силовым и кинематическим параметрам, а наиболее близкими к трансмиссиям геоходов по этим показателям являются трансмиссии роторных исполнительных органов проходческих щитов. Но непосредственное их исполь зование в трансмиссии геохода невозможно без предварительной адаптации.

В то же время существующие методики расчета силовых и прочностных па раметров трансмиссий горнопроходческой техники неприменимы для трансмис сий геоходов, поскольку они не учитывают функциональные связи между показа телями взаимодействия корпуса с приконтурной частью массива и силы горного давления на геоход, а также влияние других функционально-конструктивных элементов.

Во второй главе на основании рассмотренных отличительных особенностей геохода сформированы требования к трансмиссиям геоходов нового поколения:

- трансмиссия должна обеспечивать непрерывную подачу геохода на забой;

- трансмиссия должна обеспечивать вращающий момент на головной секции, достаточный для формирования на внешнем движителе усилий для перемещения всего геохода, а также, достаточный для отделения горной породы от массива ис полнительными органами;

- размеры и расположение трансмиссии и привода должны оставлять доста точно свободного пространства внутри агрегата для удаления отделенной горной массы, прохода людей для обслуживания узлов, а также размещения других эле ментов и систем;

- трансмиссия должна обеспечивать работу геохода при любом его простран ственном положении;

- трансмиссия и привод должны быть смонтированы на единой конструктив ной базе геохода.

Для определения необходимых усилий развиваемых трансмиссией усовер шенствована математическая модель взаимодействия геохода с геосредой, учи тывающая совмещенный режим перемещения секций с непрерывной подачей на забой и получены выражения для определения суммарного усилия ( PГЦ ), разви ваемого всеми гидроцилиндрами трансмиссии, расположенными по хордам ок ружности внутри секций M P k1 T Г.ОБ rГ cos TОС rОС, (1) PГЦ k f h ГЦ 1 1 ТР rЭП где M M ИО M ТИО M ГМ M ВВЛ – сумма моментов, действующих на секции;

P PО (G Г G ГМ G Х ) sin T Г.ОБ sin PВВЛ PВН T Х.ОБ – (sin f ТР cos ) h rГ ВЛ.

сумма сил, действующих на секции;

k cos f ТР sin Вращающий момент M ВР, развиваемый трансмиссией M P k1 TГ.ОБ rГ cos TОС rОС, (2) M ВР PГЦ h ГЦ k1 f ТР rЭП где – f ТР – коэффициент трения стали о вмещающую породу;

G Г – вес головной секции, Н;

G ГМ – вес отбитой горной массы, находящейся внутри агрегата, Н;

G Х – вес хвостовой сек ции с оборудованием, Н;

hВЛ – высота винтовой лопасти, м;

M ВВЛ – момент сопротивления винтореза винтовой лопасти, Нм;

M ГМ – момент, для перемещения разрушенной породы, Нм;

M ИО – момент сопротивления резанию на исполнительном органе, Нм;

M ТИО – момент сопротивления, создаваемый трением исполнительного органа по породе, Нм;

PВВЛ – усилие внедрения винтовой лопасти в приконтурный массив, Н;

PВН – суммарное усилие внедрения элементов противовращения, Н;

PО – проекция полной силы сопротивления резанию на ось вращения секций, Н;

rГ – радиус головной секции, м;

rОС – радиус окружности центров тел качения подшипникового узла, м;

rЭП – расстояние от оси вращения до середины элементов противовращения, м;

Т Г.ОБ – суммарная сила трения оболочки головной секции о породу, Н;

Т ОС – суммарные силы трения качения останова в подшипниковом узле секций, Н;

Т Х.ОБ – – угол наклона проводимой выработ суммарная сила трения хвостовой секции о породу, Н;

ки, град;

– угол подъёма винтовой лопасти, град.

В третьей главе приведены разработанные компоновочные схемы и конст руктивные решения трансмиссии геохода, представлен анализ на соответствие требованиям, предъявляемым к трансмиссии геохода.

Выявлены два основных направления развития компоновочных схем транс миссии геохода (рисунок 1).

Рис. 1. Варианты компоновочных и кинематических схем трансмиссии геоходов Установлено, что непрерывность вращения головной секции реализуется в компоновочных схемах с двумя группами гидроцилиндров, работающих в проти вофазе и в схемах с гидроцилиндрами в разных фазах (рисунок 1). Основной не достаток первых – использование для создания вращающего момента только по ловины гидроцилиндров.

Этого недостатка лишены компоновочные схемы трансмиссий с гидроци линдрами в разных фазах движения, при этом большее количество гидроцилинд ров совершает рабочий ход, и меньшее – обратный (рисунок 1).

Анализ разработанных компоновочных схем показал, что в наибольшей сте пени требованиям, предъявляемым к трансмиссии, удовлетворяют схемы с гид роцилиндрами в разных фазах выдвижения, на одну из которых получен патент на полезную модель №112269, опубл. 10.01.2012 бюл. №1 (рисунок 2).

Рис. 2. Компоновочная схема с непрерывной подачей на забой с двумя группами гидроцилиндров в разных фазах выдвижения в одной плоскости.

В четвертой главе описан принцип работы трансмиссии с гидроцилиндрами в разных фазах выдвижения, получены аналитические выражения для определе ния силовых, кинематических и конструктивных параметров трансмиссии геохо да с гидроприводом.

Общее число гидроцилиндров вращения использованных в трансмиссии n ГЦ n РАБ nОБР, (3) где n РАБ – количество гидроцилиндров одновременно участвующих в рабочем ходе (совер шающих рабочий ход);

nОБР – количество гидроцилиндров, совершающих за время движения от одной фазы до другой обратный ход (холостой ход).

На рисунке 3 штоки гидроцилиндров 1–3 выдвигаются, совершая рабочий ход, а шток гидроцилиндра 4 – обратный ход. Шток гидроцилиндра совершаю щего обратный (холостой) ход должен выполнять его за время равное времени движения штоков гидроцилиндров, совершающих рабочий ход от одной фазы до другой.

Число групп гидроцилиндров в разных фазах выдвижения определяется ко личеством гидроцилиндров совершающих холостой ход.

n ГР nОБР, (4) Количество положений штоков (фаз) внутри каждой группы n ГЦ nФАЗ, (5) nОБР Рис. 3. Схема трансмиссии с гидроцилиндрами, работающими в разных фазах Установлено что, общее количество гидроцилиндров в трансмиссии должно быть кратно числу гидроцилиндров, совершающих обратный (холостой) ход или числу групп гидроцилиндров, находящихся в разных фазах выдвижения.

Вращающий момент M ВРi, развиваемый одним гидроцилиндром, определя ется выражением (расчетная схема на рисунке 4) M ВРi Fi hГЦi, (6) где Fi – усилие на штоке i -го гидроцилиндра, Н;

hГЦi – плечо приложения силы i -го гидро цилиндра, м.

Рис. 4. Расчетная схема к определению вращающего момента Результирующий момент, развиваемый гидроцилиндрами в разных фазах движения представляет сумму моментов, развиваемых каждым гидроцилиндром в текущем положении DП nРАБ. ГР M ВР nГР pТР DУСТ.ШТ i DУСТ. ГЦ D УСТ. ШТ L L Х (i 1) i nФАЗ 2, (7) LХ (i 1) i DУСТ. ШТ L0 nФАЗ 1 где DУСТ. ШТ – диаметр окружности вращения цапфы (установки цапфы) штока на головной секции, м;

DУСТ. ГЦ – диаметр окружности установки цапф корпусов гидроцилиндров на обе чайке хвостовой секции, м (фиксированное значение, определяемое конструктивно);

D П – диаметр поршня гидроцилиндра, м;

L0 – расстояние между цапфами корпуса и штока гидро цилиндра в сложенном состоянии (при минимальной раздвижности), м;

L Х – длина хода што ка гидроцилиндра, м;

n ГР – количество групп гидроцилиндров, находящихся в разных фазах выдвижения;

n РАБ. ГР – число гидроцилиндров в группе, совершающих рабочий ход;

nФАЗ – количество промежуточных положений штоков (фаз);

pТР – давление, подводимое в поршне вую полость гидроцилиндра, Па;

i 1, 2, … n ГЦ – порядковый номер гидроцилиндра в груп LХ пе;

i – текущее положение штока i - го гидроцилиндра;

i 0....

nФАЗ По мере выдвижения штока гидроцилиндра изменяется плечо силы – hГЦi.

При этом величина этого изменения будет зависеть от конструктивных парамет ров размещения опор гидроцилиндра – DУСТ.ШТ, DУСТ. ГЦ, DГЦ и длины хо да L Х. Соответственно также будет изменяться и вращающий момент.

Для трансмиссии геохода с гидроцилиндрами в разных фазах коэффициент неравномерности момента M определяется выражением:

nРАБ nРАБ K min i K max i M 2 ni1 i 1, (8) nРАБ РАБ K min i K max i i 1 i где – K max i соответствует началу движения штока в фазе 2 D DУСТ. ГЦ LХ УСТ.ШТ (i 1) L, (9) nФАЗ 2 1 K max i LХ DУСТ.ШТ L0 (i 1) nФАЗ а K min i – концу движения штока в фазе 2 D DУСТ. ГЦ LХ УСТ. ШТ i L nФАЗ 1 ;

(10) 2 1 K min i LХ DУСТ. ШТ L0 i nФАЗ Для определения кинематических параметров трансмиссии были получены аналитические выражения угла поворота секции за ход штока гидроцилиндра П и угловой скорости вращения головной секции (t ) 2 2 2 DУСТ. ГЦ DУСТ. ШТ DУСТ. ГЦ DУСТ. ШТ 2 L0 2 ( L0 L Х ) 2, (11) П arccos arccos DУСТ. ГЦ DУСТ. ШТ DУСТ. ГЦ DУСТ. ШТ 4 ( L0 t ), (12) (t ) 2 2 DУСТ. ГЦ DУСТ. ШТ 2 ( L0 t ) DУСТ. ГЦ DУСТ. ШТ 1 DУСТ. ГЦ DУСТ.ШТ где – скорость выдвижения штока гидроцилиндра.

При постоянном расходе рабочей жидкости Q в поршневой полости гидро цилиндра угловая скорость будет изменяться по мере выдвижения штока гидро цилиндра. Для получения постоянной угловой скорости ( (t ) =const) расход в поршневой полости гидроцилиндра должен изменяться в соответствии с функ циональной зависимостью 4 D ГЦ 4 L2 D ГЦ t 2 L0 t 2 DП.

0 ….(13) Q(t ) 2 2 4 t Для получения расхода по заданной функции возможно использование как объёмных, так и дроссельных способов регулирования. Альтернативным спосо бом может быть использование объёмных дозаторов с шаговым приводом.

Результирующий расход жидкости, потребляемый гидроцилиндрами, совер шающими рабочий ход, будет равен сумме расходов в каждом из гидроцилинд ров в данный момент времени n РАБ. ГР DП Q Qi 4( 4 2 t 2 ) i nРАБ. ГЦ LХ LХ (14) (i 1) t.

4 D ГЦ 4 L0 n (i 1) D ГЦ t L ФАЗ 1 nФАЗ i Необходимый габарит (расстояние от оси секции до внутренней обечайки RГАБ ) свободного пространства внутри геохода 2 D УСТ. ШТ L 2 DУСТ. ГЦ Р. (15) 2 DУСТ. ШТ 1 (0,75...1) D П R ГАБ DУСТ. ШТ L Р 2 В пятой главе разработана методика определения основных параметров трансмиссии и определено влияние на параметры трансмиссии её функциональ но-конструктивных особенностей и геометрических параметров геохода.

Получены зависимости влияния конструктивных параметров (диаметр поршня) и количества гидроцилиндров на величину развиваемого трансмиссией вращающего момента (рисунок 5) для заданного диаметра головной секции гео хода ( D ГС ) и величины давления в гидросистеме – pТР.

Рис. 5. Зависимости развиваемого трансмиссией вращающего момента от количе ства гидроцилиндров nгц и диаметра поршня Dп На рисунке 6 представлены графики влияния соотношения диаметров рас становки опор штока и корпуса гидроцилиндра на развиваемый вращающий мо мент. Наибольший момент реализуется при равноудаленности опор гидроцилин дра от продольной оси секции, т.е. при равенстве диаметров установки опор – DУСТ. ШТ DУСТ. ГЦ. С увеличением разности в диаметрах установки опор разви ваемый момент будет снижаться. Соотношение диаметров расстановки опор бу дет влиять на изменение момента по мере выдвижения штоков. При разности диаметров до 15% максимальный момент реализуется в начале хода, а минималь ный – в конце хода штока. При разности диаметров от 15 до 25% будет наблю даться пик развиваемого момента, который будет смещаться от начала к концу хода штока. При увеличении свыше 25% – максимальный момент будет реализо вываться в конце хода штока гидроцилиндра.

Рис. 6. Зависимости развиваемого трансмиссией вращающего момента MВР от взаимного расположения опор гидроцилиндра DУСТ.ШТ и DУСТ.ГЦ На рисунке 7 представлено влияние отношения диаметров установки опор гидроцилиндров, а также их количества на величину неравномерности момента.

При увеличении количества гидроцилиндров от 5 до 14 соотношение диаметров установки опор DУСТ.ШТ /DУСТ.ГЦ, когда коэффициент неравномерности меняется незначительно (в пределах 5%), уменьшается с 30 до 6%.

Рис. 7. Зависимости неравномерности момента M от взаимного расположения опор гидроцилиндра DУСТ.ШТ и DУСТ.ГЦ Зависимости неравномерности момента для синхронно выдвигающихся гид роцилиндров и гидроцилиндров в разных фазах показывают (рисунок 8), что увеличение количества гидроцилиндров в разных фазах с 4 до 14, способствует уменьшению коэффициента неравномерности развиваемого вращающего момен та с 8% до 0,1%. При этом коэффициент неравномерности момента уменьшается в 2,5…13,4 раза по сравнению с синхронным движением штоков.

Рис. 8. Зависимость неравномерности момента M от количества гидроцилиндров n ГЦ Зависимость габарита внутреннего пространства (рисунок 9) от количества гидроцилиндров показывает, что при увеличении количества гидроцилиндров от 5 до 14 габарит внутреннего пространства увеличивается от 66% до 91% наруж ного диаметра геохода.

Рис. 9. Габарит внутреннего пространства, выраженный в % от диаметра голов ной секции DГС в зависимости от количества гидроцилиндров n ГЦ Заключение В диссертации решена актуальная задача обоснования параметров трансмис сии геохода с гидроприводом, что вносит существенный вклад в горное машино строение и экономику страны.

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Установлено, что компоновочные и кинематические схемы трансмиссий проходческих горных машин традиционного исполнения (проходческих комбай нов и щитов), а также методики расчета их основных параметров, неприменимы в непосредственном виде в трансмиссии геохода, поскольку не учитывают функ ционально-конструктивные особенности геохода и его элементов.

2. На основании выявленных особенностей геохода сформулированы требо вания к его трансмиссии, основными их которых являются следующие:

- трансмиссия должна обеспечивать непрерывную подачу геохода на забой и возможность реверсирования его движения;

- трансмиссия должна обеспечивать вращающий момент на головной секции, достаточный для формирования на внешнем движителе усилий для перемещения всего геохода, а также, достаточный для отделения горной породы от массива ис полнительными органами;

- размеры и расположение трансмиссии и привода должны оставлять доста точно свободного пространства внутри агрегата для удаления отделенной горной массы, прохода людей для обслуживания узлов, а также размещения других эле ментов и систем;

- трансмиссия должна обеспечивать работу геохода при любом его простран ственном положении.

Разработаны варианты компоновочных схем трансмиссии геохода с двумя группами гидроцилиндров и гидроцилиндрами в разных фазах выдвижения, обеспечивающие непрерывность вращения головной секции, при этом наиболее эффективное использование гидроцилиндров по количеству достигается при nРАБnОБР, а общее количество гидроцилиндров должно быть кратно числу гид роцилиндров, совершающих обратный (холостой) ход, т.е. числу групп гидроци линдров, находящихся в разных фазах выдвижения.

3. Получены аналитические выражения для определения развиваемого трансмиссией вращающего момента, угловой скорости вращения головной сек ции, коэффициентов неравномерности вращающего момента и угловой скорости, конструктивных параметров размещения гидроцилиндров и других элементов трансмиссии, габаритного размера свободного пространства внутри геохода, ве личины потребного расхода рабочей жидкости.

Разработана математическая модель взаимодействия элементов трансмиссии, позволяющая определять её основные параметры, в зависимости от принятых размеров геохода (диаметра головной секции), количества гидроцилиндров, при емлемого значения неравномерности момента, требуемого габарита внутреннего пространства.

4. Установлено, что для уменьшения неравномерности развиваемого транс миссией вращающего момента необходимо обеспечить движение гидроцилинд ров в разных фазах, при этом увеличение их количества с 4 до 14, способствует уменьшению коэффициента неравномерности развиваемого вращающего момен та с 8% до 0,1%. При этом коэффициент неравномерности момента уменьшается в число раз от 2,5 до 13,4 в сравнении с синхронным движением штоков.

Выявлено, что при увеличении количества гидроцилиндров от 5 до 14 соот ношение диаметров установки опор, когда коэффициент неравномерности меня ется незначительно (около 5%), уменьшается с 30 до 6%.

Установлено, что при увеличении количества гидроцилиндров с 4 до 14 га барит внутреннего пространства увеличивается от 66 до 91% наружного диаметра геохода.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих научных трудах:

Статьи в изданиях рекомендованных ВАК 1. Компоновочные решения машин проведения горных выработок на основе геовинчестерной технологии / В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, В.Ю. Бегляков, П.В. Бурков, М.Ю. Блащук, А.В. Сапожкова // Горный информационный анали тический бюллетень/ Москва, МГГУ, 2009– №1. С. 251-259.

2. Обоснование необходимости разработки трансмиссии геоходов / В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, М.Ю. Блащук, В.Ю. Тимофеев // Вестник Куз ГТУ/ Кемерово, 2009– № 3. С. 24-27.

3. Разработка требований к основным системам геохода / В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, В.Ю. Бегляков, М.Ю. Блащук, В.Ю. Тимофеев, А.В. Сапожкова // Горное оборудование и электромеханика/ Москва, 2009– №5. С.3-7.

4. Разработка требований к трансмиссии геоходов / А.Б. Ефременков, В.В. Аксенов, М.Ю. Блащук, В.Ю. Тимофеев // Известия вузов. Горный журнал / Екатеринбург, 2009–№ 8. С. 101-103.

5. Формирование требований к основным системам геохода / В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, В.Ю. Садовец, В.Ю. Тимофеев, М.Ю. Блащук, В.Ю. Бегляков // Горный информационный аналитический бюллетень. Перспективы развития гор но-транспортных машин и оборудования / Москва, МГГУ, 2009 – ОВ №10.

С. 107-118.

6. Моделирование взаимодействия корпуса носителя геохода с геосредой / В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, В.Ю. Тимофеев, М.Ю. Блащук // Горный инфор мационный аналитический бюллетень. Горное машиностроение / Москва, МГГУ, 2010 – ОВ №3. С. 41-48.

7. Обзор трансмиссий горной техники / В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, В.Ю. Тимофеев, М.Ю. Блащук // Горный информационный аналитический бюл летень. Горное машиностроение / Москва, МГГУ, 2010 – ОВ №3. С. 55-66.

8. Анализ возможных вариантов электропривода и механических передач в трансмиссии геохода / В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, В.Ю. Тимофеев, М.Ю. Блащук // Горный информационный аналитический бюллетень. Горное машиностроение / Москва, МГГУ, 2010 – ОВ №3. С. 154-163.

9. Разработка и анализ возможных вариантов гидропривода в трансмиссии геохода / В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, В.Ю. Тимофеев, М.Ю. Блащук // Гор ный информационный аналитический бюллетень. Горное машиностроение / Мо сква, МГГУ, 2010 – ОВ №3. С. 184-193.

10. Разработка и анализ возможных вариантов гидро- и электропривода в трансмиссии геохода / В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, В.Ю. Тимофеев, М.Ю. Блащук // Вестник КузГТУ/ Кемерово, 2010– № 3. С. 7-14.

11. Определение неравномерности развиваемого трансмиссией вращающего момента / Аксенов В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, М.Ю. Блащук // Горный ин формационный аналитический бюллетень. Горное машиностроение / Москва, МГГУ, 2011 – ОВ №5. С. 154-164.

Статьи в прочих изданиях.

12. Геоходы – новый класс горнопроходческой техники / М.Ю. Блащук, А.Б. Ефременков, В.Ю. Бегляков // XIV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» / Сборник трудов в 3-х томах. Т. 1. – Томск: Изд-во Томского поли технического университета, 2008. – с. 240- 13. Обоснование необходимости разработки трансмиссии геоходов / В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, М.Ю. Блащук, В.Ю. Тимофеев // Труды VI Все российской научно-практической конференции с международным участием «Ин новационные технологии и экономика в машиностроении». 15-16 мая, 2008. г.

Юрга, – С. 409- 14. К вопросам о необходимости разработки трансмиссии геоходов / В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, М.Ю. Блащук, В.Ю. Тимофеев // Перспективы развития Восточного Донбасса. Часть 2: сб. науч. тр. / Шахтинский ин-т (филиал) ЮРГТУ (НПИ). – Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2008. С. 8- 15. Требования к трансмиссии геоходов / В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, М.Ю. Блащук, В.Ю. Тимофеев // Перспективы развития Восточного Донбасса.

Часть 2: сб. науч. тр. / Шахтинский ин-т (филиал) ЮРГТУ (НПИ). – Новочер касск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2008. С. 17-23.

16. Обзор трансмиссий горной техники / В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, М.Ю. Блащук, В.Ю. Тимофеев // Новые технологии в угольной отрасли. Мате риалы II научно-практической конференции студентов, аспирантов, профессор ско-преподавательского состава в филиале ГУ КузГТУ в г. Белово, 2009. С. 60-67.

17. Формирование требований к трансмиссии геохода / В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, М.Ю. Блащук, В.Ю. Тимофеев // Теоретический и прикладной научно-технический журнал Известия Кыргызского государственного техниче ского университета им. И. Раззакова». – 2009. – №16. С. 313-315.

18. Разработка требований к основным системам геохода / В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, М.Ю. Блащук, В.Ю. Тимофеев, А.В. Сапожкова // Современ ные проблемы техносферы и подготовки инженерных кадров: III Международ ный научно-методический семинар – Сусс (Тунис), Донецк, Дон ПТУ, 22 окт. – 1 нояб. 2009. – Донецк: [s.n.], 2009. – с. 123-129.

19. Моделирование взаимодействия корпуса носителя с геосредой / В.В. Ак сенов, А.Б. Ефременков, М.Ю. Блащук, В.Ю. Тимофеев // Инновационные техно логии и экономика в машиностроении: Труды VII Всероссийской научно практической конференции с международным участием. – ЮТИ ТПУ, Юрга: Изд.

ТПУ, 2009. С. 585- 20. Разработка вариантов компоновочных решений гидравлической транс миссии геохода / В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, М.Ю. Блащук, В.Ю. Тимофеев // Сборник трудов Международной научно-практической конференции с элемен тами научной школы для молодых ученых «Инновационные технологии и эконо мика в машиностроении». 20- 21 мая, 2010 г. / ЮТИ. – Томск: Издательство Том ского политехнического университета, 2010. - С.461-466.

21. Определение силовых параметров трансмиссии геоходов с гидроцилинд рами. Тр. ХII межд. научно-практ. конф. «Энергетическая безопасность России.

Новые подходы к развитию угольной промышленности» / В.В. Аксенов, А.Б. Еф ременков, М.Ю. Блащук // Кемерово: ИУУ СО РАН, КузГТУ, ННЦ ГП – ИГД им.

А.А. Скочинского, ЗАО КВК «Экспо-Сибирь», 2010 – С. 202-205.

22. Определение геометрических параметров размещения гидроцилиндров трансмиссии геохода / В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, М.Ю. Блащук // Сборник трудов Всероссийской молодежной конф. «Машиностроение – традиции и инно вации» / Юргинский технологический институт. – Томск: Изд.-во ТПУ, 2011 – С. 138-143.

23. Блащук М.Ю. Определение влияния различных факторов на неравномер ность вращающего момента трансмиссии геохода с гидроцилиндрами / Мате риалы международной конференции «Форум горняков – 2011». – Д.: Государст венное высшее учебное заведение «Национальный горный университет», 2011. – С. 190-196.

24. Патент на изобретение № 2328625 RU / Объёмный дозатор для дискрет ного регулирования скорости и величины перемещений выходных звеньев гидро двигателей / П.Я. Крауиньш, В.Ю. Бегляков, М.Ю. Блащук, С.А. Смайлов. – Опубл. 10.07.2008, Бюл. № 25. Патент на полезную модель № 112269 RU / Проходческий щитовой агре гат / В.В. Аксенов, А.Б. Ефременков, М.Ю. Блащук, В.Ю. Бегляков, Б.Ф. Лелюх.

– Опубл. 10.01.2012, Бюл. №1.

Подписано к печати 31.01.2012 г.

Формат 60х84/16. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе.

Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ ФГБОУ ВПО «Кузбасский государственный технический университет им Т.Ф. Горбачева».

650000, Кемерово, ул. Весенняя, 28.

Типография ФГБОУ ВПО «Кузбасский государственный технический университет им Т.Ф. Горбачева».

650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4а.