Analýza průběhu provozního zatížení vstupních pastorků převodové skříně pohonu kolesa na rýpadle KU 800

Jiří Kolman

Doctoral thesis

Analysis during the operation load input transmission housing gear wheel of the drive wheel excavator KU 800

Anotácia:

Primárním objektem tématu předložené disertační práce je převodová skříň pohonu kolesa rýpadla typu KU 800. Kolesová rýpadla této výkonové řady se využívají pro těžbu nadložní zeminy v rámci povrchového dobývání hnědého uhlí. Tvoří nedílnou a velice významnou část technologického celku, sestaveného z uzavřeného komplexu na sebe vzájemně navazujících zařízení, jejichž cílem je rozpojení, naložení, doprava a založení těženého materiálu do výsypného prostoru povrchového dolu. KU 800 je výsuvové kolesové rýpadlo výkonnostní řady TC2, na kráčivém podvozku o celkové hmotnosti o 4 613 tun. Jedním z nejdůležitějších konstrukčních prvků kolesových rýpadel je pohon kolesa. Výkon, uspořádání, provozní spolehlivost a technická životnost patří mezi určující parametry těžebních schopností velkostroje. Za dobu své existence byla na rýpadlech typu KU 800 v souvislosti s převodovou skříní pohonu kolesa realizována řada rekonstrukcí. K zásadní změně došlo instalací inovativního provedení převodové skříně pohonu kolesa, která byla hlavním nositelem intenzifikace těžebního výkonu rýpadla. Začátky provozu nové převodové skříně doprovázela série opakujících se poruch, jejichž příčiny se z převážné části podařilo prostřednictvím dílčích modernizací odstranit. Doposud přetrvávající provozní problematikou zůstává nadlimitní skokový axiální posuv pastorkové hřídele třetího převodového stupně. Tato porucha je důsledkem překročení únosnosti svěrného spojení některého z ozubených kol třetího převodového stupně s pastorkovou hřídelí čtvrtého převodového stupně. Zásadní myšlenkou této disertační práce je prostřednictvím provedených měření analyzovat souvislosti průběhu provozního zatížení vstupních pastorků převodové skříně pohonu kolesa, se specifickými ději na jednotlivých převodových stupních, zejména na šikmém ozubení třetího převodového stupně, kde dochází u obou oddělených větví ozubeného převodu k dělení toku krouticího momentu. Úkolem pro praktickou využitelnost získaných poznatků, je odvodit z výsledků provedené analýzy specifikaci optimalizace kritických částí převodové skříně pohonu kolesa, směřující k významnému snížení rizika poruchovosti, navýšení spolehlivosti, a to zejména při těžbě vyžadující využití těžebních schopností velkostroje na horní hranici únosnosti.

Abstract:

The primary object of the topic of the presented dissertation is the gearbox of the wheel of the excavator type KU 800. Wheeled excavators of this power series are used for overburden mining in the surface mining of brown coal. It forms an integral and very important part of the technological unit, composed of a closed complex of interconnected devices, the aim of which is to disconnect, load, transport and load the mined material into the landfill of the surface mine. KU 800 is a retractable wheel excavator of the TC2 performance series, on a walking chassis with a total weight of 4 613 ton. One of the most important structural elements of wheeled excavators is the wheel drive. Performance, layout, operational reliability and technical service life are among the determining parameters of the mining capabilities of a large machine. During its existence, a number of reconstructions were carried out on KU 800 excavators in connection with the wheel drive gearbox. A fundamental change was made by the installation of an innovative design of the wheel drive gearbox, which was the main carrier of the intensification of the excavator's mining power. The beginnings of the operation of the new gearbox were accompanied by a series of recurring failures, the causes of which were largely eliminated through partial upgrades. The operational axial displacement of the pinion shaft of the third gear remains a persistent operational problem. This fault is due to an accidental exceeding of the bearing capacity of the clamping connection of one of the gears of the third gear with the pinion shaft of the fourth gear. The main idea of this dissertation is to analyze the relationship between the operating pins of the input drive of the wheel drive gearbox, with specific events on individual gears, especially on the helical gearing of the third gear, where the torque flow is divided in both separate branches of the gear. The task for the practical applicability of the knowledge gained is to derive from the results of the performed analysis a specification for the optimization of the critical parts of the wheel drive gearbox, aimed at significantly reducing the risk of failure, increasing reliability, especially in mining requiring the use of the mining capabilities of large-scale machinery at the upper limit of carrying capacity.

Kľúčové slová

kolesové rýpadlo, převodová skříň, provozní zatížení, převody, ozubení

Keywords

wheel excavator, gearbox, operating load, gears, gearing

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 14. 11. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 7. 2. 2023
• Vedúci: Horst Gondek
• Oponent: Karel Frydrýšek, Pavel Francisko, Daniela Marasová

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Doctoral programme / odbor:
Strojní inženýrství / Stavba výrobních strojů a zařízení