У роботі дане нове розв’язування актуальної науково-технічної задачі підвищення технічного рівня ПК на стадії автоматизованого проектування, що полягає у встановленні закономірностей формування ВС навантаження, зумовлених характером відколювання під час різання породи, і їхньому використанні під час розробки ММ, що забезпечує оцінку зниження динамічних навантажень і оптимізацію параметрів поздовжньо-осьового ВО. Використання результатів роботи дозволяє на етапі проектування і модернізації ПК виконувати аналіз їхніх робочих процесів, обґрунтовувати рекомендації з удосконалення їхньої конструкції з метою зниження навантаженості силових систем і одержувати вихідні дані для розрахунків на міцність і витривалість. Виконано розробку імітаційної ММ процесу різання, що потребує:
а) розробки ММ процесу формування миттєвих значень зусилля подачі на різці стосовно до умов різання порід по заданій реалізації миттєвих значень зусилля різання з урахуванням кореляції цих зусиль. При цьому уперше встановлено, що відношення ВС зусиль подачі і різання під час руйнування гірничих порід ВО ПК є випадковою функцією шляху, що пройшов різець, з розподілом імовірностей, що не суперечить закону розподілу Релея, і має експонентну кореляційну функцію, причому параметр закону розподілу лінійно залежить від відношення МЧ зусиль подачі і різання; б) проведення експериментальних досліджень процесу різання породи й ідентифікації параметрів відомої моделі формування зусилля різання, а також розробленої моделі процесу формування зусилля подачі для умов різання породи; в) оцінки адекватності моделі, при цьому встановлено, що погрішність у визначенні МЧ зусилля різання не перевищує 6 %, а у визначенні СКВ зусилля різання – 19 %; погрішності для МЧ і СКВ зусилля подачі не перевищують 10 %. Розроблено імітаційну ММ робочих процесів ПК, що дозволяє досліджувати формування навантажень у силових системах комбайна в сталих і перехідних режимах його роботи з урахуванням випадкового характеру навантаження на різцях ВО, взаємовпливу підсистем, наявності зворотних зв'язків за швидкістю і переміщенням в системі «ВО – вибій», а також електромагнітних перехідних процесів в асинхронному ЕД. Доведено адекватність розробленої ММ реальним об'єктам, при цьому погрішність у визначенні МЧ і СКВ не перевищує відповідно: для моменту на вихідному валу редуктора привода ВО - 3 % і 6 %; для тиску в напірній лінії гідросистеми - 7 % і 10 %; для миттєвої потужності ЕД привода ВО - 3 % і 19 %. Раціональна тривалість реалізації навантажень в основних підсистемах ПК, що забезпечує прийнятний рівень розкиду результатів моделювання, який викликаний випадковим фактором, складає 20 с сталого режиму. Розроблена ММ може бути використана для аналізу робочих процесів ПК, у тому числі під час оптимізації його параметрів. Виконано дослідження впливу ВС навантаження на різцях ВО на навантаження в підсистемах комбайна. Установлено, що
а) неврахування ВС практично не позначається на МЧ навантажень у підсистемах ПК, але призводить до погрішностей визначення СКВ навантажень у сталих робочих режимах: – для зовнішнього навантаження на різці – більш, ніж у 5 разів; – для складових головного вектора і головного моменту сил опору на ВО: до 80 % для Fх, до 34 % для Fz , до 76 % для Му; – для навантажень у підсистемі ПО: для крутильних моментів - до 97 %, для миттєвої потужності ЕД – до 46 %; – для гідроциліндрів, що фіксують ВО – погрішність незначна; – для гідроциліндрів, що здійснюють подачу ВО - до 35 %; – для опор комбайна - до 19 %. б) ВС навантаження на різці ВО не мають істотного впливу на результати моделювання перехідних процесів перекидання ЕД: спрацьовування запобіжного клапана в гідросистемі ППО і втрати стійкості комбайна. З урахуванням ВС відповідно до розробленої ММ зниження стійкого моменту ЕД складає 3,8 %. Таким чином, ВС навантаження на різцях ВО необхідно враховувати під час моделювання навантажень на одиночному різці і на ВО, а також у приводі ВО; можна не враховувати під час моделювання навантажень у ПКК і з погрішністю до 35 % можна зневажити ВС навантаження на різцях під час моделювання навантажень у ППО. 4. Розроблено методику оптимізації параметрів ПК, що передбачає виконання двох етапів: на першому етапі критерій оптимізації розраховується з використанням ММ підсистеми, що оптимізується, без урахування ВС і взаємодії підсистем; на другому етапі варто використовувати імітаційні ММ, що враховують взаємодію підсистем і ВС навантаження на різцях ВО, зумовлені характером відколювання під час різання породи. Методика апробована під час оптимізації параметрів ВО комбайна КСП-33, отримані результати впроваджені у виробництво. Розрахунок на утомну довговічність показав, що з використанням оптимізованої схеми набору ресурс вихідного вала редуктора привода ВО збільшився на 9 %, а ресурс передостаннього вала – на 38 %. |
