Введение к работе
Актуальность темы. Эффективность лесозаготовительной промышленности во многом определяется эффективностью работы трелевочных машин. В настоящее время на трелевку древесины приходится около 20 % затрат по всем видам лесозаготовительного производства.
Основное внимание при конструировании и модернизации машин уделяется вопросам повышения надежности конструкции, а именно безотказности и долговечности. Следует отметить, что, несмотря на применение при изготовлении более современных прочных материалов и создание совершенных конструкций, количество отказов все еще остается значительным и практически не снижается продолжительность простоя лесозаготовительной техники, вызванная отказами по техническим причинам и связанными с ними ремонтами. На протяжении многих лет в лесной промышленности величина коэффициента технической готовности колеблется в пределах 0,7 - 0,75, а затраты на техническое обслуживание и ремонт за время эксплуатации техники значительно превышают соответствующие затраты на изготовление.
Эксплуатация лесозаготовительных машин (ЛЗМ)
манипуляторного типа привела к необходимости исследования шарнирных соединений (ШС) этого оборудования, которые работают в тяжелых условиях и имеют недостаточную надежность. Повышенные износы, задиры и заклинивание элементов ШС снижают эффективность применения лесозаготовительной техники и способствуют преждевременному разрушеншо металлоконструкции манипулятора и элементов гидропривода.
По данным ГСКБ ОТЗ ресурс наиболее нагруженных ШС составляет 30...50 % ресурса трактора. Одна из основных причин недостаточной надежности данных узлов - заклинивание при сборке ШС, а как следствие - повреждение поверхностей трения ШС. Это связано с тем, что существующая технология сборки при ремонте трактора ТБ-1 не позволяет обеспечить необходимую точность позиционирования сопрягаемых деталей на сборочной позиции. Эффективным путем решения этой проблемы является механизация сборки ШС.
Из всего объема сборочных работ частично механизировано только 15-20%. При этом 70-80% трудозатрат приходится на установку и снятие агрегатов и их разборку для выявления неисправностей.
Требования к техническим характеристикам средства механизации можно выдвинуть только на основе анализа протекания сборочного процесса ШС. Существующие в настоящее время методы расчета условий собираемости ШС носят частный характер и не учитывают особенностей конструкции и технологического процесса сборки ШС ЛЗМ, что вызывает необходимость разработки соответствующего математического аппарата.
Значительно повысить долговечность работы шарнирных соединений гидроманипулятора (ГМ) трактора ТБ-1, как доказано в ряде научных работ под руководством профессора Андреева В.Н. (ЛТА), можно за счет использования шарнирных соединений с рациональными параметрами (при ограничении величины начального зазора в сопряжении). При этом повышение долговечности будет обеспечено только в том случае, если детали не будут повреждены при сборке. Поэтому для внедрения ШС с рациональными параметрами и, следовательно, повышения долговечности работы ШС необходимо разработать новую технологию механизированной сборки.
Таким образом, актуальной проблемой является повышение
долговечности ШС трактора ТБ-1 при ремонте за счет механизации
технологического процесса сборки, обеспечивающей
гарантированную (стопроцентную) сборку без заклинивания ШС с рациональными параметрами.
Работа выполнена по плану Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии и в рамках международной программы ИНТАС. Тема исследований поддержана Министерством общего и профессионального образования России, администрацией Санкт-Петербурга, Российской Академией наук, Федеральной целевой программой "Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки на 1997-2000 гг.", Санкт-Петербургским собранием молодых ученых, Конкурсным центром фундаментального естествознания Минобразования РФ в рамках конкурса грантов в 1997 и 1998 годах.
Цель работы. Повышение ресурса1 ШС трактора ТБ-1 при ремонте за счет механизации технологического процесса сборки, обеспечивающей гарантированную сборку без заклинивания ШС с рациональными параметрами.
Научные положения и результаты работы, выносимые на защиту. На защиту вынесены:
-
Математическая модель построения зоны сборки без заклиниваний идеальных ШС ГМ трактора ТБ-1.
-
Методика учета влияния конструктивно-технологических факторов на зону сборки без заклинивания ШС ГМ трактора ТБ-1.
3. Методика исследования максимальной несущей способности
ШС с учетом влияния заклиниваний при сборке.
4. Методика выбора средств механизации, обеспечивающих
гарантированную сборку без заклинивания ШС с рациональными
параметрами ГМ трактора ТБ-1.
Научную новизну работы составляют:
-
Математическая модель построения зоны сборки без заклинивания идеальных ШС ГМ трактора ТБ-1, которая отличается учетом особенностей конструкции ШС и технологии сборки.
-
Комплекс моделей: модель учета влияния конструктивно-технологических факторов на зону сборки без заклинивания ШС, модель расчета вероятности сборки без заклинивания ШС в зависимости от их геометрических параметров, модель учета влияния заклинивания на характер износа пальцев ШС, модель исследования максимальной несущей способности ШС с учетом влияния заклиниваний при сборке.
3. Методика выбора пневматических сбалансированных
манипуляторов с комбинированной позиционно-астатической
системой управления в качестве средства механизации сборочных
процессов ШС с рациональными параметрами ГМ трактора ТБ-1.
Практическая ценность работы. Использование разработанной методики исследования сборочных процессов ШС позволяет при проектировании ремонтных участков выдвинуть требования к техническим характеристикам средств механизации, дающим возможность производить качественную сборку ШС с рациональными параметрами, за счет чего повышается долговечность работы ШС в 1,8-2,9 раз.
Апробация работы. Основные результаты исследований по
мере выполнения доложены и одобрены на ежегодных научных
конференциях Санкт-Петербургской государственной
лесотехнической академии в 1997-1999 гг.; на научной конференции молодых ученых Лесотехнической академии, посвященной 200-летию Лесного департамента России в 1998 г., на второй и третьей Санкт-Петербургской Ассамблее молодых ученых и специалистов в 1997 и 1998 гг., на III Всероссийской научно-практической конференции "Современные технологии в машиностроении" (г. Пенза) в 2000 г.
По теме диссертации подана заявка на изобретение.
Реализация результатов исследования. Результаты работы внедрены при проектировании ремонтных участков в АООТ "Медвежьегорский комплексный леспромхоз" (Республика Карелия), в Национальном парке "Куршская коса" (Федеральная служба лесного хозяйства России, Калининградское управление лесами), в ЗАО "Транслес" (Ленинградская область), в ОАО "Волга" (Балахинский бумкомбинат).
Результаты работы применяются в учебном процессе Лесотехнической академии по курсу "Оборудование сервисных предприятий".
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ. Подробное изложение материалов по отдельным разделам работы дано в научных отчетах в рамках госбюджетной работы кафедры ТЛМиР ЛТА, прошедших Государственную регистрацию.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы (99 наименований) и приложений. Она изложена на 179 страницах текста, включая 15 таблиц, 61 рисунок.