Введение к работе
Актуальность проблемы. Разнообразие технологических процессов ьскохозяиственного производства определяет задачи и направления дания и совершенствования машинных систем, позволяющих удовле-ірять любые требования заказчика новой техники. В общем объеме про-одства погрузочно-разгрузочные операции относятся к наиболее трудовім и без должного подхода к совершенствованию погрузочной техники -іплексную механизацию всего технологического процесса осуществить озможно.
По статистическим данным до 40% всех трудящихся в сельском хо-стве участвуют в погрузочно-разгрузочных, транспортных и складских іотах. При производстве зерна есть участки, где имеется полностью ной труд и на них падает половина всех затрат труда в рассматривае-х технологических процессах.
Зарубежные специалисты с достаточным основанием считают, что гой из предпосылок интенсивного использования машинно-тракторного >ка. является высокая обеспеченность самоходными погрузочно-грузочными средствами, которые составляют 13...15% от общего числа П, причем этот уровень оценивается как недостаточный. Однако в на-i стране этот показатель не превышает 3%.
Анализ прогрессивных технологий дает основание считать, что на-илась тенденция создания погрузочно-транспортных агрегатов, обору-анных по схеме: мобильный энергетический модуль + технологический суль + погрузочный модуль (манипулятор). Опыт ФРГ показывает, что менение погрузочно-транспортных агрегатов (ПТА) позволяет в 2...3 і увеличить нагрузку на одного работника фермы.
Таким образом, для более полного удовлетворения сельскохозяйствен) производства в прогрессивной технике необходимы специальные чные исследования и опытно-конструкторские работы по разработке и щнию погрузочно-транспортных агрегатов, основанных на модульном щипе компоновки из унифицированных секций, узлов, блоков. Решению с задач посвящена данная работа.
Цель и основные задачи исследования. Основная цель работы - раз-этка основ теории и проектирования погрузочно-транспортных агре->в, основанных на модульном принципе компоновки из унифицирован-узлов и блоков.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи: разработка методов формирования облика погрузочно-іспортного агрегата на ранней стадии проектирования, с учетом мно-5разия условий технологических процессов сельскохозяйственного тзводства, которые основываются на технико-экономической модели и >ии многофакторного планирования эксперимента; разработка методов параметрического синтеза на основе матричного :ания кинематических связей блоков погрузочно-транспортного агре-
разработка теории расчета пространственного исполнительного і ханизма в виде треугольной пирамиды, его устойчивой работы и опре ление области существования;
разработка методов силового расчета погрузочно-транспортного регата, состоящего из сочлененной системы твердых тел, с учетом упру ста соединительных звеньев и опорных элементов;
разработка теоретических основ расчета грузовой устойчивости ш нирно-сочлененных, податливых, многоопорных погрузоч: транспортных агрегатов, когда сосредоточенная возмущающая сила д ствует на разные части агрегата;
разработка методов исследования динамических процессов, про кающих в гидромеханической системе с учетом диссипативных сил, г совмещенной работе приводных механизмов;
на основе экспериментальных исследований получение закономер стей изменения кинематических и динамических параметров реальных регатов в условиях нестационарных режимов нагружения и оценки тео тических данных.
Методика исследований. Методика исследований базировалась фундаментальных положениях теоретической механики, сопротивлеї материалов, математической статистики и теории вероятностей, гидрав ки, экономики.
Для решения основных задач по разработке основ теории проек рования изучаемых объектов применялись матричные методы.
Результаты теоретического анализа сопоставлялись с данными, лученными в результате стендовых и натурных экспериментов погрузоч транспортных агрегатов.
Научная новизна. Разработана методика определения принци альных параметров погрузочно-транспортного агрегата на ранней ста; его создания, которые имеют оптимальные значения по критерию ми мума приведенных затрат.
Предложены и реализованы принципы параметрического синт погрузочно-транспортного агрегата, как модульной системы, позвол щие исследовать и получать рациональные компоновочные решения.
Обосновано условие существование пространственного испол тельного механизма в виде треугольной пирамиды с гидромеханически звеньями и определена область его устойчивой работы.
Установлен характер распределения нагрузок в элементах пог зочно-транспортного агрегата с учетом их податливости и создана м« дика исследования силового взаимодействия моделей для наиболее тип ных кинематических схем.
Получена методика определения грузовой устойчивости мод) ного агрегата, представляющего варианты различных компоновок ті дых тел, соединенных упругими звеньями и имеющих многоопорный уг гий контакт с несущей поверхностью.
Доказано условие существования устойчивой работы погрузоч-ьтранспортного агрегата при потере контакта между некоторой частью горных элементов и несущей поверхностью.
Разработана система математических моделей с развитой мольной структурой, адаптируемой к изменению кинематических схем, для намического исследования погрузочно-транспортных агрегатов.
Обнаружен эффект возбуждения высокочастотных колебаний в гржнях соединительных элементов свободно опирающихся модулей по-узочно-транспортного агрегата, вызываемых работой двигателя энерге-ческого модуля.
Новизна технических объектов и способы их исследования защище-i авторскими свидетельствами на изобретение.
Положения выносимые на защиту- Принципы формирования ос-вных параметров погрузочно-транспортного агрегата на ранней стадии оектирования исходя из требований различных технологических процес-з сельскохозяйственного производства.
Основы параметрического синтеза погрузочно-транспортного >егата, позволяющие формировать рациональные блочно-модульные -іструкции.
Результаты исследования устойчивой работы пространственного юлнительного механизма в виде треугольной пирамиды.
Распределение силовых факторов в элементах погрузочно-інспортного агрегата с учетом способов соединения модулей и вариан-I опорных контуров.
Методы расчета грузовой устойчивости погрузочно-нспортных агрегатов для различных кинематических схем.
Результаты динамического исследования погрузочно-нспортного агрегата при различных режимах его нагружения.
Результаты экспериментального исследования натурных образ-
погрузочно-транспортных агрегатов в условиях нестационарных ре-
лов нагружения.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Предло-:о и обосновано новое направление в механизации погрузочно-нспортных работ сельскохозяйственного производства, представляю-комплекс разработок погрузочных манипуляторов, входящих в состав рузочно-транспортных агрегатов, основные параметры которых опре-потся мощностью двигателя энергетического модуля классов 6, 14, 30, Н. Решены проблемы агрегатирования погрузочных манипуляторов на нципах модульного построения сельскохозяйственной техники. Полу->і технические решения, созданы методы расчета, позволяющие проек-эвать перспективные образцы погрузочно-транспортной техники суще-нно повышающие производительность труда.
Основные разделы работы выполнены по научно-техническим зада-л министерств и соответствующих ведомств:
а) Проект «Система машин на 1986...1995 гг.» - Р 16.27 - Погрузчі
манипулятор быстросъемный (для трактора класса 14 кН). Разработчи
ВИМ, Орелживмаш-, Волгоградский СХИ.
б) МСХ СССР - задание О ex. 104, тема 12.04.
. в) Главтракторогидромаш (тема 42.16.00.87 - 11.0220) - Разработ; конструкцию модульных энергетических средств класса 0,6 на базе саг ходного шасси класса 0,6 с дизелем мощностью 25...30 л. с. для живот водства и других отраслей Госагропрома СССР.
г) Координационный план Министерства для животноводства
кормопроизводства (приказ №378 от 12.12.86) - Разработка и исследоваї
погрузчика кормов ППС - Ф - 0,4А.
д) Госкомитет СССР по производственно-техническому обеспе
нию сельского хозяйства (разработка технического задания и опыт»
образца) от 30.09.85 г. - Передвижной ремонтный комплекс для текущ
ремонта комбайнов «Дон» в полевых условиях.
На базе научных исследований проведены опытно-конструкторс разработки и созданы погрузочные манипуляторы (НПМ - 0,6; НГО 0,6М; НПМ - 0,8; НПМ - 0,8М; НПМ - 1,3; НМВ - 1,5), способные агре тироваться как с серийной техникой, так и с перспективными образца Опытные конструкции погрузочных манипуляторов прошли стендовы эксплуатационные испытания и были рекомендованы к серийному прс водству.
По результатам ведомственных испытаний Министерством мел рации и водного хозяйства СССР манипулятор НПМ - 0,8 рекомендова производству - промышленные партии выпущены на Безенчукском ОЭР «Главкуйбышевводстроя» и предприятиях «Главволговодстроя» (г. Boj град). Производство манипуляторов НПМ - 0,8М было освоено в Н «Комплекс» Министерства тракторного и сельскохозяйственного маши строения СССР, Городшценсхим ремонтно-техническим предприятием Волгоград), объединением «Волговодстройиндустрия».
По запросам более 50 организаций страны были высланы рабо чертежи и другая документация Харьковскому заводу самоходных ша Волгоградскому тракторному заводу переданы пакеты прикладных г грамм для ЭВМ, позволяющие проектировать погрузочно-транспорт: агрегаты с оптимальными параметрами. Информация о погрузочных нипуляторах включена в различные издания, например, сборник, издаї мый ВАСХНИЛ и Госагропромом «Рационализаторские предложени изобретения, рекомендуемые Госагропромом СССР для внедрения в а скохозяйственное производство» - М.: 1987, №5.
Разработки автора используются в учебном процессе Волгограде государственной сельхозакадемии (выпущено два методических пособ чертежи, выполненные автором включены в атлас конструкций - Подт но-транспортные машины в сельском хозяйстве /Под редакп В.Ф.Дубинина - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 299( 47...51.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсужда-ь на:
ежегодных научно-технических конференциях Волгоградской госу-лзенной сельскохозяйственной академии (1975...1995 гг.);
научно-практическая конференция «День главного инженера» эюзоргтехводстрой», Волгоград, 1978); XX всесоюзная научная конференция по современным проблемам юдельческой механики (Москва, 1978);
выездная сессия НТС Института * машиноведения АН СССР пгоград, 1978); научно-техническая конференция ВНИПТИМЭСХ по итогам иссле-ший 1978 году (Зерноград, 1979);
всесоюзный научно-технический семинар (Харьков, 1985); V всесоюзный симпозиум «Малоцикловая усталость - критерии раз-ения и структура материалов (Волгоград, 1987);
I всесоюзная конференция по механике и управлению движением ша-цих машин (Волгоград, 1988);
межреспубликанская научно-техническая конференция
зершенствование средств и методов расчета изделий машиностроения» тоград, 1988);
координационный совет по перспективным машинным технологиям и емам машин в растениеводстве (Волгоград, 1988); всесоюзная научно-техническая конференция «Современные пробле-емледельческой механики» (Мелитополь, 1989); П-я всесоюзная научно-техническая конференция «Проблемы разви-и совершенствования подъемно-транспортной, складской техники и ологии» (Москва, 1990);
всесоюзная научно-техническая конференция по проблеме ледельческая механика и программирование урожая» (Волгоград, I.
Разработанные погрузочные манипуляторы неоднократно демонст-вались на ВДНХ СССР и удостоены золотой, серебряных и бронзо-недалей; экспонировались на Международной Лейпцигской ярмарке в году. Работы автора отмечены дипломами МСХ СССР.
Публикации. Диссертация обобщает исследования автора за период 4 по 1997 гг. Результаты выполненных исследований отражены, в 38 ях, 39 авторских свидетельствах на изобретение, а также в научно- ис-шательских работах по 13 темам, имеющих государственную регист-ю.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 387 стр., стрирована 135 рисунками и 16 таблицами, приложений 57 стр. Спи-итературы включает 214 наименований. Диссертация состоит из вве-, шести глав, общих выводов, списка литературы и приложений.
