Analysis of tenseness and durability of the main parts for the cutting part of UKD 200-500 coal shearer

Abstract

JSC "Kharkiv Machine-Building Plant "Svitlo Shahtarja" has created and introduced into serial production a new generation UKD 200-500 coal shearer. The most loaded element of the shearer is its cutting part. It is a three-stage reducer with an electric motor. Calculations for the strength and durability of gearing, shafts, bearings, spline, pinned and hinge joints have been carried out. The modeling of the stress-strain state for the main parts and assemblies by the finite element method has also been carried out. Calculations have shown that the strength and durability of all parts is ensured. Consequently, the required durability of 15000 hours and the average resource before major overhaul are not less than 800...1000 thousand tons are provided.АТ "Харківський машинобудівний завод "Світло шахтаря" створив та впровадив у серійне виробництво очисний комбайн нового покоління УКД 200-500. Найбільш відповідальним та навантаженим елементом комбайна є його ріжуча частина. Вона являє собою триступінчастий прямозубий редуктор з електродвигуном. Ріжуча частина є уніфікованою. Це дозволяє встановлювати її як з лівого, так і з правого боку рами. Кожен ступінь редуктора розташований в окремій герметичній камері, захищеній від проникнення абразивних частинок. У процесі проектування було виконано великий обсяг розрахунків його основних деталей на міцність та довговічність: контактної та згинальної міцності та витривалості зубчастих зачеплень; валів на статичну та втомну міцність; терміну служби та статичної міцності підшипників; шліцьових, штифтових та шарнірних з'єднань; моделювання напружено-деформованого стану основних деталей та вузлів методом скінченних елементів. Розрахунки зубчастих передач, валів, підшипників шліцьових, штифтових та шарнірних з'єднань виконувались за допомогою загальноприйнятих інженерних методик. Також для зубчастих передач уточнювали допустимі напруження на основі математичного моделювання втомних процесів у зубцях. Розрахунки показали, що міцність та довговічність усіх зубчастих коліс та валів забезпечені; розрахунковий термін служби по динамічній вантажопідйомності усіх підшипників забезпечений, а запаси по статичної вантажопідйомності перевищують мінімально допустимі значення; розрахункові запаси міцності для шліцьових, штифтових та шарнірних з'єднань перевищують мінімально допустимі значення. Моделювання напружено-деформованого стану за допомогою метода скінченних елементів дозволило оцінити міцність деталей та вузлів складної конфігурації, таких як корпус, водило планетарного ступеня та інших. Ці розрахунки показали, що за рівнем максимальних напружень усі деталі задовольняють умовам міцності. Це дозволяє зробити висновок, що розроблена конструкція ріжучої частини комбайна забезпечує необхідну довговічність 15000 год та середній ресурс до капітального ремонту (залежно від опірності вугілля різанню) не менше 800…1000 тис. т.