Integralnymi urządzeniami wchodzącymi w skład większości układów napędowych maszyn górniczych są przekładnie zębate, wobec których stawiane są wymagania wysokiej trwałości eksploatacyjnej. Przekładnie muszą spełnić nie tylko to wymaganie, ale takŜe cechować je powinna wysoka niezawodność oraz zminimalizowany stosunek masy do przenoszonej mocy. JeŜeli uwzględnimy specyficzną właściwość maszyn górniczych, zwłaszcza maszyn przodkowych, przejawiająca się występowaniem stochastycznie zmiennego obciąŜenia roboczego z duŜą ilością impulsowych przeciąŜeń, to moŜna przyjąć, Ŝe często elementy przekładni, a zwłaszcza koła zębate, łoŜyska, połączenia oraz wały, są naraŜone na przenoszenie losowych wysokich obciąŜeń, powodujących liczne awarie i przedwczesną utratę trwałości. Pozwala to stwierdzić, Ŝe trwałość aktualnie eksploatowanych w kopalniach przekładni zębatych napędów maszyn górniczych nie jest zadowalająca i często nie
przekracza 10000 godzin. Świadczą o tym informacje źródłowe pochodzące z zakładów naprawczych oraz z raportów oddziałów maszynowych kopalń węgla kamiennego, które wskazują, Ŝe trwałość przekładni zębatych pracujących w układach napędowych maszyn górniczych, w porównaniu z podobnymi przekładniami pracującymi w innych gałęziach przemysłu, jest zbyt niska. Zwiększenie ich trwałości w stopniu porównywalnym do czasu uŜytkowania przekładni w innych gałęziach przemysłu (30000-50000 h), przyniosłoby znaczące oszczędności. Ponadto rozwój nowoczesnych maszyn i urządzeń górniczych musi zakładać istotny wzrost wymagań funkcjonalnych stawianych tym przekładniom zębatym. Dotyczy to szczególnie tendencji zwiększania mocy silników napędowych maszyn górniczych, co pociąga za sobą konieczność zmiany nie tylko materiału z jakiego są wykonywane elementy przekładni, ale takŜe postaci konstrukcyjnej tych elementów, a zwłaszcza parametrów uzębień kół.
Spis treści
1. Wprowadzenie
2. Uzasadnienie celowości podjęcia tematu pracy
3. Cel, zakres i teza pracy
4. Dynamika przekładni zębatych w świetle dotychczasowych badań
5. Geometria kół o standardowym i wysokim uzębieniu
5.1. Charakterystyka wybranych parametrów geometrycznych uzębień kół zębatych
5.2. Dobór parametrów geometrycznych uzębień wysokich
5.3. Projektowanie uzębień wysokich
6. Metoda badań
7. Stanowisko badawcze
8. Obiekt i przebieg badań
8.1. Obiekt badań
8.2. Przebieg badań eksperymentalnych
9. Wpływ wysokości uzębienia na międzyzębne obciąŜenie dynamiczne
9.1. Wyniki badań
9.2. Ocena błędów pomiarowych
9.3. Opracowanie wyników pomiarów
10. Analiza wyników badań
11. Podsumowanie i wnioski końcowe
Cel i zakres pracy
Celem pracy jest wykazanie na podstawie badań eksperymentalnych wpływu wysokości uzębienia kół o zębach prostych na redukcję międzyzębnych sił dynamicznych. Praca koncentruje się na analizie właściwości dynamicznych uzębień wysokich w porównaniu ze standardowymi w kontekście ich zastosowania w napędach maszyn górniczych, gdzie występują wysokie impulsowe obciążenia.
- Analiza dynamiki przekładni zębatych i wpływu wysokości zębów na podatność uzębienia.
- Opracowanie unikalnego stanowiska badawczego w układzie mocy zamkniętej.
- Pomiary przyspieszeń drgań skrętnych w szerokim zakresie częstotliwości i obciążeń.
- Ocena wpływu różnych klas dokładności wykonania kół na stan dynamiczny.
- Statystyczna analiza wyników i weryfikacja tezy o korzystnym wpływie uzębienia wysokiego.
Auszug z książki
Wprowadzenie
Integralnymi urządzeniami wchodzącymi w skład większości układów napędowych maszyn górniczych są przekładnie zębate, wobec których stawiane są wymagania wysokiej trwałości eksploatacyjnej. Przekładnie muszą spełnić nie tylko to wymaganie, ale także cechować je powinna wysoka niezawodność oraz zminimalizowany stosunek masy do przenoszonej mocy. Jeżeli uwzględnimy specyficzną właściwość maszyn górniczych, zwłaszcza maszyn przodkowych, przejawiająca się występowaniem stochastycznie zmiennego obciążenia roboczego z dużą ilością impulsowych przeciążeń, to można przyjąć, że często elementy przekładni, a zwłaszcza koła zębate, łożyska, połączenia oraz wały, są narażone na przenoszenie losowych wysokich obciążeń, powodujących liczne awarie i przedwczesną utratę trwałości.
Pozwala to stwierdzić, że trwałość aktualnie eksploatowanych w kopalniach przekładni zębatych napędów maszyn górniczych nie jest zadowalająca i często nie przekracza 10000 godzin. Świadczą o tym informacje źródłowe pochodzące z zakładów naprawczych oraz z raportów oddziałów maszynowych kopalń węgla kamiennego, które wskazują, że trwałość przekładni zębatych pracujących w układach napędowych maszyn górniczych, w porównaniu z podobnymi przekładniami pracującymi w innych gałęziach przemysłu, jest zbyt niska. Zwiększenie ich trwałości w stopniu porównywalnym do czasu użytkowania przekładni w innych gałęziach przemysłu (30000-50000 h), przyniosłoby znaczące oszczędności. Ponadto rozwój nowoczesnych maszyn i urządzeń górniczych musi zakładać istotny wzrost wymagań funkcjonalnych stawianych tym przekładniom zębatym. Dotyczy to szczególnie tendencji zwiększania mocy silników napędowych maszyn górniczych, co pociąga za sobą konieczność zmiany nie tylko materiału z jakiego są wykonywane elementy przekładni, ale także postaci konstrukcyjnej tych elementów, a zwłaszcza parametrów uzębień kół.
Zestawienie rozdziałów
Wprowadzenie: Omówienie problematyki niskiej trwałości przekładni w maszynach górniczych i potrzeby zwiększenia ich wydajności przez modyfikację uzębień.
Uzasadnienie celowości podjęcia tematu pracy: Analiza czynników prowadzących do awarii przekładni górniczych oraz przegląd alternatywnych rozwiązań konstrukcyjnych.
Cel, zakres i teza pracy: Sformułowanie tezy, że zwiększenie wysokości uzębienia redukuje siły dynamiczne, oraz opis zakresu prac badawczych.
Dynamika przekładni zębatych w świetle dotychczasowych badań: Przegląd metod modelowania i badań dynamicznych w literaturze fachowej.
Geometria kół o standardowym i wysokim uzębieniu: Szczegółowy opis parametrów geometrycznych, wskaźników zazębienia i metodologii projektowania uzębień.
Metoda badań: Opis aparatury pomiarowej, sposobu wyznaczania współczynników dynamicznych i algorytmów obliczeniowych.
Stanowisko badawcze: Techniczny opis budowy stanowiska mocy zamkniętej i układów pomiarowych.
Obiekt i przebieg badań: Charakterystyka badanych kół zębatych, materiałów i programu eksperymentu.
Wpływ wysokości uzębienia na międzyzębne obciąŜenie dynamiczne: Prezentacja wyników pomiarowych w formie tabelarycznej i graficznej.
Analiza wyników badań: Interpretacja danych, wpływ parametrów geometrycznych i obciążenia na dynamikę przekładni.
Podsumowanie i wnioski końcowe: Syntetyczne wnioski z przeprowadzonych badań oraz sugestie dotyczące przyszłych kierunków rozwoju.
Słowa kluczowe
przekładnie zębate, maszyny górnicze, uzębienie wysokie, obciążenie dynamiczne, wskaźnik zazębienia, dynamika, badania eksperymentalne, trwałość eksploatacyjna, sztywność zazębienia, napęd, koła walcowe, wibroakustyka, nadwyżka dynamiczna, modelowanie, wytrzymałość stykowa
Najczęściej zadawane pytania
Jaki jest główny problem badawczy tej pracy?
Praca podejmuje problem niskiej trwałości przekładni w maszynach górniczych, wynikającej z dużych obciążeń impulsowych i zmiennego charakteru pracy tych napędów.
Jakie są główne tematy poruszane w publikacji?
Autor koncentruje się na dynamice przekładni, geometrii uzębień wysokich (niestandardowych) oraz eksperymentalnej metodologii oceny obciążeń dynamicznych w warunkach laboratoryjnych.
Jaki jest nadrzędny cel tych badań?
Celem jest wykazanie, że zastosowanie uzębień o zwiększonej wysokości pozwala na redukcję międzyzębnych sił dynamicznych, co bezpośrednio przekłada się na wyższą trwałość i niezawodność przekładni.
Jaką metodologię badawczą zastosowano?
Badania przeprowadzono na stanowisku w układzie mocy zamkniętej, wykorzystując przetworniki piezoelektryczne do pomiaru przyspieszeń drgań skrętnych i analizę statystyczną wyników.
Co jest przedmiotem analizy w części teoretycznej?
Część teoretyczna obejmuje przegląd literatury dotyczącej dynamiki przekładni, szczegółowe obliczenia geometrii kół o różnej wysokości zębów oraz wpływ tych parametrów na wskaźnik zazębienia.
Czym charakteryzują się „uzębienia wysokie”?
Charakteryzują się wysokością zęba większą niż 2,25 modułu, co pozwala na osiągnięcie wyższego czołowego wskaźnika zazębienia (często w okolicach 2,0), poprawiając płynność pracy przekładni.
Jak wpływa wzrost wysokości uzębienia na wyniki dynamiczne?
Badania potwierdziły, że zwiększenie wysokości uzębienia prowadzi do spadku wartości nadwyżek dynamicznych, przy założeniu, że przekładnia nie pracuje w zakresach rezonansowych.
Jakie znaczenie ma dokładność obróbki (szlifowanie vs frezowanie)?
Dokładniejsza obróbka (szlifowanie) wykazuje korzystniejszy wpływ na stan dynamiczny przekładni w porównaniu do obróbki frezowaniem, szczególnie przy niższych wartościach obciążenia.
Jakie są ograniczenia stosowania uzębień wysokich w górnictwie?
Główne ograniczenia to wyższe koszty narzędzi wytwórczych oraz ryzyko zatarcia zębów przy wysokich prędkościach poślizgu, co wymaga zaawansowanych środków smarnych.
Czy wyniki są reprezentatywne dla przemysłu?
Tak, autor odnosi wyniki do warunków pracy przenośników zgrzebłowych i kombajnów, argumentując za praktyczną przydatnością opracowanych rozwiązań w przemyśle wydobywczym.
- Quote paper
- Dr Ing Andrzej Wieczorek (Author), 2009, Wplyw wysokosci uzebienia na miedzyzebne sily dynamiczne w przekladniach, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/120883
