Министерство образования и науки украины донецкий национальный технический университет
Механический факультет
Кафедра ОПМ
Научно-исследовательская работа
“Разработка комплексной методики прочностного расчета системы привода исполнительных органов очистных комбайнов в среде САПР APM WinMachine (на примере очистного комбайна УКД 300)”
Выполнил:
ст. гр. МАШ - 04 Лысенко М. Н.
ст. гр. МАШ - 04 Столяров С. Л.
Руководители:
д.т.н., профессор Нечепаев В.Г.
ассистент Голдобин В.А.
ассистент Проскуряков С.В.
Донецьк 2007
Реферат
Научно-исследовательская работа содержит: 101 с., 108 таб., 182 рис., 3 приложения.
Объект исследования – поворотный блок резания очистного комбайна УКД 300 для выемки пластов мощностью 0.85…1.3м.
Цель работы – разработка комплексной методики прочностного расчета системы привода исполнительных органов очистных комбайнов типа УКД 300 на основе современных САПР высокого технического уровня.
Разработана комплексная методика прочностного расчета поворотного блока резания комбайна УКД 300 в среде САПР APM WinMachine. Рассчитаны и приведены результаты: расчета зубчатых передач в модулеAPMTrans;валов и осей в модуле APM Shaft; подшипников качения в модулеAPMBear. Проведен конечно-элементныйанализ напряженного состояния корпусав модулеAPMStructure3D. Разработаны чертежи (общий вид редуктора, сечения общего вида редуктора, спецификация), представленные в модулеAPMGraph.
КОМБАЙН ОЧИСТНОЙ, ПРИВОД ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА, МЕТОДИКА ПРОЧНОСТНОГО РАСЧЕТА, APM WINMACHINE,МКЭ, РЕДУКТОР, ЗУБЧАТОЕ КОЛЕСО, ВАЛ, ПОДШИПНИК, КОРПУС, АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ...……………………………………………………………………………………………...4
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.
РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ МЕТОДИКИ ПРОЧНОСТНОГО РАСЧЕТА ПОВОРОТНОГО БЛОКА РЕЗАНИЯ КОМБАЙНА УКД 300 В СРЕДЕ САПР APM WINMACHINE…….…...8
2.1 Расчет зубчатых передач в модуле APM Trans…………….…………………….....8
2.1.1 Передача 1-я (УКД300.11.01.201 - УКД300.11.01.216).………….……………………….9
2.1.2 Передача 2-я (УКД300.11.01.216 - УКД300.11.01.221)..………………………………...12
2.1.3 Передача 4-я (УКД300.11.01.101 - УКД300.11.01.335).………….……………………...15
2.1.4 Передача 5,6-я (УКД300.11.01.335 - УКД300.11.01.335).……….………………………18
2.1.5 Передача 7-я (УКД300.11.01.335 - УКД300.11.01.102).……………….………………...21
2.2 Расчет валов в модуле APM Shaft…..………..………...………………..……………..24
2.2.1 Вал УКД300.11.01.201……………….…………………………………………………….25
2.2.2 Вал УКД300.11.01.003…………….……………………………………………………….29
2.2.3 Вал УКД300.11.01.238………………….……………………………………………….…33
2.2.4 Вал УКД300.11.01.262…………………….……………………………………………….37
2.2.5 Вал УКД300.21.01.268……………………….…………………………………………….41
2.2.6 Вал УКД300.11.01.033……….…………………………………………………………….45
2.2.7 Вал УКД300.11.01.034……………………….…………………………………………….49
2.2.8 Вал УКД300.11.01.035…………………………….……………………………………….53
2.2.9 Вал УКД300.21.01.035……………….…………………………………………………….57
2.3 Расчет подшипников в модуле APM Bear…..………...………...…………………...61
2.3.1 Подшипник роликовый 32124…….………………………………………………………62
2.3.2 Подшипник шариковый радиальный 220………….……………………………………..66
2.3.3 Подшипник роликовый сферический 3517……….……………………………………...70
2.3.4 Подшипник роликовый радиальный 2217…………….………………………………….74
2.3.5 Подшипник роликовый сферический 3516……….……………………………………...78
2.3.6 Подшипник роликовый сферический 3620……….……………………………………...82
2.3.7 Подшипник роликовый сферический 3620……….……………………………………...85
2.3.8 Подшипник роликовый радиально-упорный 7530……….……………………………...88
2.3.9 Подшипник роликовый сферический 3622……………….……………………………...92
2.4 Конечно-элементного анализ напряженного состояния корпуса
в модуле APM Structure 3D………………………………...…………………………………………95
ВЫВОДЫ..………………………………………………………………………………………………101
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А:
Чертежи общего вида редуктора поворотного бока резания комбайна УКД 300 (файл Общий вид редуктора.agr;Сечения общего вида редуктора.agr)
Приложение Б:
Спецификация редуктора поворотного бока резания комбайна УКД 300
(файл Спецификация К-К.agr.)
ВВЕДЕНИЕ
Объект исследования - комбайн нового поколения УКД-300, являющийся одним из основных составных частей очистного комплекса МДМ (рис.1). Предназначен для выемки тонких пологих угольных пластов мощностью 0,85…1,3 м, характерных для Донецкого региона Украины. Комбайн УКД 300 обладает высокой производительностью за счет увеличенной энерговооруженности, максимальных значений рабочей скорости подачи и повышенной надежности, по сравнению, с очистными комбайнами предыдущих поколений.
Основные корпусные узлы расположены с забойной стороны конвейера. Способ опирания корпусных подсистем – на конвейер двумя забойными и двумя завальными нерегулируемыми опорными механизмами.
Корпусные подсистемы, выполняющие основные функции машины, размещены в едином общем корпусе. Блок подачи включает электродвигатель и редуктор с одной планетарной передачей. Блок движителя включают корпус блока с цилиндрической передачей, приводными и промежуточным колесами движителя.
Комбайн УКД 300 оснащен исполнительными органами шнекового типа. Подсистема привода исполнительного органа выполнена на базе поворотного блока резания.
Рис.1. - Общий вид очистного комплекса МДМ.
При разрушения горного массива исполнительный орган комбайна совершает сложное движение - вращается и поступательно перемещается вдоль очистного забоя. Вращательное движение исполнительных органов обеспечивается системой привода, включающей: приводной электродвигатель мощностью 150 КВт с синхронной частотой вращения n= 1500 об/мин; редуктор и непосредственно исполнительный орган.
Редуктор спроектирован на основе прямозубых цилиндрических зубчатых передач внешнего зацепления (рис.2), расположение оси входного вала параллельно оси выходного вала позволило обойтись без применения конических передач.
Общее передаточное отношение редуктора U= 19. Для обеспечения данного передаточного отношения при ограниченных габаритных размерах редуктора в кинематическую цепь включена планетарная ступень.
Рис.2. – Общий вид редуктора
По требованиям техники безопасности в редукторе предусмотрена возможность отключения исполнительного органа от двигателя при помощи подвижной зубчатой муфты.
Передача больших крутящих моментов при ограниченных габаритах редуктора обусловила необходимость изготовления силовых элементов редуктора (колеса, валы и т.п.) из высоколегированных сталей (18ХГТ, 20Х2Н4А, 40ХН).