Substantiation and process design to manufacture polymer-concrete transfer cases for mining machines

Abstract

Purpose. To determine efficient polymer-concrete composition and to develop a process design to use the material to manufacture transfer cases for mining machines operating under very heavy conditions to improve their strength, durability, and operational economy. Methods. Compositions of polymer-concrete being tested have been applied to manufacture models being the bars with 40×40 section and 160 mm length. The models were produced by series in threes by means of the mixture placing in the special metal moulds. A sample of the polymer-concrete mixture to manufacture the models was taken from the central share of the batch. The polymer-concrete mixture was placed and compacted within the moulds in accordance with the regulatory requirements. To accelerate solidification, the models were warmed-up in a drier at 80°C temperature. Strength tests of the solidified models were performed using hydraulic press PGM-50MG4 according to regulatory requirements. Findings. Technological capability and expediency of the polymer concrete use to manufacture transfer cases operating under heavy conditions have been identified. The material has a number of advantages: less weight of the product, high strength and resistance to corrosive media. Methods of the efficient portioning of such a polymer-concrete mixture have been developed; stress-strain properties of the mixture after solidification have been defined; effect of rotational speed of the mixer effector and mixing time on the production of the mixer having homogenous characteristics. Transfer case TS-250 has been manufactured and tested which demonstrated positive results. Originality. New regularities of the effect of temperature of initial components, rotational speed of the mixer effector, and plastifier consumption on the polymeric-concrete mixture have been identified. The abovementioned is required for the development of efficient method to manufacture transfer case components. Practical implications. Optimum composition of polymeric-concrete mixture has been developed; parameters of the method and operation modes of mixture formation and transfer component casting have been tested. Such castings of transfer cases were produced which supported performance capabilities and efficiency of the process solutions.

Мета. Вишукування раціонального складу полімербетону та розробка технології виготовлення з нього корпусів редукторів гірничих машин, що працюють у важких умовах, для підвищення їх міцності, зносостійкості та економічності. Методика. З випробуваних складів полімербетонних сумішей виготовлялися зразки – балочки перетином 40×40 і довжиною 160 мм. Зразки виготовлялися серіями по три зразки шляхом укладання суміші в спеціальні металеві форми. Проба полімербетонної суміші для виготовлення зразків відбиралася з середньої частини замісу. Укладання та ущільнення полімербетонної суміші у формах здійснювалось відповідно до нормативних вимог. Для прискореного твердіння зразки у формах прогрівалися в сушильній шафі при температурі 80°С. Випробування отверділих зразків на міцність здійснювалися на гідравлічному пресі ПГМ-50МГ4 відповідно нормативним вимогам. Результати. Встановлено технічну можливість і доцільність використання полімербетону для виготовлення корпусів редукторів, які працюють в складних умовах, що має ряд переваг: меншу масу виробу, високу міцність та стійкість до агресивних середовищ. Розроблено методику підбору раціонального складу полімербетонних сумішей, визначено їх фізико-механічні характеристики після затвердіванняння, виявлено вплив частоти обертання робочого органу змішувача і часу перемішування на отримання суміші, що має гомогенні властивості. Виготовлений і випробуваний корпус редуктора Ц-250, який показав позитивний результат. Наукова новизна. Встановлено нові закономірності впливу на характеристики полімербетонної суміші температури вихідних компонентів, частоти обертання робочого органу змішувача й витрати пластифікатора для розробки раціональної технології виготовлення корпусних деталей редукторів. Практична значимість. Розроблено оптимальний склад полімербетонної суміші, перевірено параметри і режими технології сумішоутворення та виливки елементів редукторів. Отримано виливки корпусів редукторів, які підтвердили працездатність та ефективність запропонованих технологічних рішень.

Цель. Изыскание рационального состава полимербетона и разработка технологии изготовления из него корпусов редукторов горных машин, работающих в сложных условиях, для повышения их прочности, износостойкости и экономичности. Методика. Из испытуемых составов полимербетонных смесей изготавливались образцы – балочки сечением 40×40 и длинной 160 мм. Образцы изготавливались сериями по три образца путем укладки смеси в специальные металлические формы. Проба полимербетонной смеси для изготовления образцов отбиралась из средней части замеса. Укладку и уплотнение полимербетонной смеси в формах производили в соответствии с нормативными требованиями. Для ускоренного отвердевания образцы в формах прогревались в сушильном шкафу при температуре 80°С. Испытания отвердевших образцов на прочность осуществлялись на гидравлическом прессе ПГМ-50МГ4 в соответствии с нормативными требованиями. Результаты. Установлена техническая возможность и целесообразность использования полимербетона для изготовления корпусов редукторов, работающих в сложных условиях, и имеющего ряд преимуществ: меньшую массу изделия, высокую прочность и стойкость к агрессивным средам. Разработана методика подбора рационального состава полимербетонных смесей, определены их физико-механические характеристики после отвердения, выявлено влияние частоты вращения рабочего органа смесителя и времени перемешивания на получение смеси, имеющей гомогенные свойства. Изготовлен и испытан корпус редуктора Ц-250, показавший положительный результат. Научная новизна. Установлены новые закономерности влияния на характеристики полимербетонной смеси температуры исходных компонентов, частоты вращения рабочего органа смесителя и расхода пластификатора. Это необходимо для разработки рациональной технологии изготовления корпусных деталей редукторов. Практическая значимость. Разработан оптимальный состав полимербетонной смеси, отработаны параметры и режимы технологии смесеобразования и отливки элементов редукторов. Получены отливки корпусов редукторов, подтвердившие работоспособность и эффективность предложенных технологических решений.