Введение к работе
Акгуадьвосігь темы. Анализ работ, связанных с проектированием з производственной эксплуатацией землеройных машин показал, что на эовремекяоы этапе-дальнейшее оовершенстЕование рабочего процесса лазнн традиционного вида в значительной мере сдерживается недостатками существующих расчетных методов и в первую очередь их справад-гавоотью в узких пределах или в строго оговоренных условиях.
Так, предлоявнные' зависимости для выполнения тяговых расчетов УГМ и для определения производительности землеройных машин не в досрочной глере учитывают конструктивно-технологические, кинематпчес-ке и эксплуатационные факторы, определяющие процессы резания и ко-:ания грунтов, что сникает яффэктпвность решения задач проектирова-ия мапшн и рабочих ррганов, а такгз выбора машин и обоснования про-звоцственных параметров сменных рабочих органов; известннезависи-ооти для раочета усилий резания и копания грунтов не учитывают вли-ния на процаоо всего многообразия факторов и их комбинаций, что держивает рэпе'^з на единой научной основе задач связанных с опти-альным проектированием различных землеройных машин и рабочих орга-эв; по вопросу количественного влияния на усилия резания и копания чтенннх предложенными зависимостями факторов на сегодняшний день. 5Т единого мнения, что говорит о необходимости дальнейших исследо-5НЯЙ процессов резания и копания грунтов.
Научная проблема настоящей диссертации состоит в разработке . іучних основ создания универсального метода выбора, расчета и про-стярования режущих рабочих органов, обеспечивающих существенное івншение эффективности землеройных машин- -
Целью работы является разработка теоретических положений обоб-інного метода расчета усилий резания и копания, а также конструк-:вных параметров режущих рабочих органов землеройных машин, обес-чивагаткх-повышение их эффективности.
*
При этом решались следующие задачи: анализ п обобщенно иссле дований в области решения задач, связанных с проектированием я.пр изводственной экеллутаталией землеройных машин (SM); разработка ч оретической базы создания универсального метода выбора, расчета і проектирования режущих рабочих органов ЗМ; проведение комплексны: экспериментальных исследований, направлении* на разработку обобщенной отатистичоской модели процоаса р«оания грунтов; исследование статистических закономерностей, оцзнка их достоверности и бы, вление возможности их использования для решения задач, составляя щпх проблему настоящей работы; разработка метода решения задач, связанных с выбором макан, обоснованием параметров рабочих орган и определением производительности машин с учетом конструктивных особенностей режущих органов и усилий, затрачиваемых на резание грунта; разработка цолерых функций, алгоритма я программы.раоче' на ЭВМ оптимальных конструктивных параметров рекуоих рабочих ор нов; определение технико-экономического еффекта от внедрения в родное хозяйство ЗМ с оптимальными конструктивными параметрами жущих рабочих органов.
Научная новизна работы состоит в тон, что: разработаны наз о ''ови, позволившие решить проблему формирования, расчета п пр? ектирования рекущих рабочих органов на базе статистической тео] учитывающей конструктивные и эксплуатационные факторы рабочих песоов землеройных машин (введено понятие обобщенного рекущег органа землеройной машины в виде композиции элементов, констру пия которого определяется комплексом параметров, характеризуй! режущие органы подавлявшего.большинства землеройных машин трг циоиного принципа действия; предлокена математическая формулі ка конструкция обобщенного режущего органа, на базе анализа рой получены математические формулировки частных коотрукций
вущшс органов различных видов землеройных магаин; обоснован выбор факторов-аргументов для статистического моделирования процесса резания грунтов обобщенным рзяувдм рабочим органон; обоснован выбор предпочтительного вида статистической модели процесса резания грунтов) ; разработана отатпстическая модель процесса резания грунтов обобщенным репупцш рабочим органом в виде многофакторного уравнения регрессии для расчета усилий резания в зависимости от конструктивно-технологических и эксплуатационных факторов; уточнены в части составляющей, затрачизаемой на резание грунта,-математичес-кпо модели процессов копания грунтов землеройно-транспортными машиной; предложен метод решения гагаенеряых задач, касающихся выбора шишш- п параметров сканпых рабочих органов, обеспечиваю-^!* максимальную производительность землеройных машші в конкретных грунтовых усдозиях; разработан метод расчета производительности землеройных г.іапин с учетом моепюсти двигателя конструктивно-технологических, кинематических факторов и фязи?го-мзхакических свойств грунтов; разработан комплекс палевых функций и алгоритм оптимизации конструктивных параметров режущих рабочих органов землеройных маиЕн; разработаны научные и методические основы обощеняя экспериментальных данных предыдущих исследований процессов резания я копания грунта при различных конструктивных и эксплуатационных условиях их реализпнш.
Практическая ценность' работы состоят в том, что создан оперативный метод расчета внешних нагрузок на рабочие органы SM; разработаны целевые функции, алгоритм п программа расчета на ЭВМ оптимальных конструктивных параметров реяупріх органов и определены их численные значения-для основных видов землеройных машин в пределах параметрических рядов; уточнены методики определения производительности землеройных'машин с учетом конструктивных особен-
костей реаущих органов, их износа и трудности разработки грунтов; разработаны номограммы для оперативной оценки производитель! ности машин с учетом конкретных грунтовых условий} разработаны методики расчета основных производственных параметров сменных рабочих органов землеройных машин; разработали методики решения практических задач, касающихся обоснования выбора машин для работы в конкретных грунтовых условиях. Достоверность Ирв30К8НКЫХ методик подтверждена примерами решения конкретных задачі.
Реализация работы. Для ПО "Ижорский завод" выполнена работа по оптшмзеции конструктивных параметров раг^оцих рабочих органов нового поколения экскаваторов: базовые образцы ЭКГ-10; ЭКГ-15; ЭКГ-20 и соответственно по дав модификации (ЭКГ-5у, ЭКГ-8уо); (ЭКГ-Sy, ЭКГ-12 ус); (ЭКГ-Юу, ЭКГ-16ус). В настоящее время подготовлен к серийному производству ЭКГ-ЮМ.конструктивные параметры ковша которого рассчитаны автором. В приложении в диссертацн прилагается акт о внедрении в производство экскаватора ЭКГ-ЮМ с существенным экономическим эффектоы.Ь Техническом Университете Молдовы с 1975 г.используется в учебном процессе при выполнении' лабораторных работ разработанный и изготовленный еззороц, стенд. для исследования процесса реоания> грунта.На мзлшно-испызателъно^ станции министерства транспорта к< дорог Республики- Молдова с 19 года при испытаниях используется разработанный' асторо» стенд на базе самоходного- двухмоторного cspenepa с тяговым- усилием 400 id Часть материалов5 автора использована- в учебниках к учебных пособиях і Френкман И.Е.,Ильгисонис В.К."Зеш<эройныэ машины"',Ленин-град>1970; Доыбровсний Н.Г."Многоковшовые экскаваторы",М.,19; Домбровский Н.Г.,Картвелишвили JU. Л.,Гальперин М.И."Строитель-ные и дорожные машины и оборудование", М., 19/Ъ; Баловнев В.И.
'Моделирование процессов взапыодейотвия оо оредой рабочих органов дорожно-отроительннх мазипГ, а такао в їлонографип Андриуцэ М,Д., Холмогоров Д.П., Уроу В.И. "Соваркенствование земляных работ в ноф-тагазопррмыолоЕОМ огролтольотвв", Кишинев, 1990. Результати поолв-дованпй автора иопользуютол в учебном процессе в Днепропетровском шгаепорно-отроительном институте при подготовке пнненоров-мехага-ков по споигальноот 15.04 "Подъоюю-транспортино, строительные и дорожные машины и оборудоьанпо".
Апробация работы. Ооновныв положения работы докладывались и обоуасдалпрь на научных конференциях Т.У.М. в 1969-1994, в ЗапСпб-ЗШ'ШЭП п ШГгаїИШГОІ'ТНГАЗСТРОП города Сургута соответственно в І6В8 г. н 1989 г.,в КБ-І ПО "Икорский завод" (г. Саикг-Петор-бург), в 1988 її 1991 г., п НИИТяжМЛЛ! ПО "Уралиаш" в 1990 г. (г.- Екатеринбург), на кафедре строительных иояшн КИСИ в 1991 г., на ІУ и У национальных симпозиумах в Бухароотоком 'огроительном инотитуте в 1991 и в 1994 г. Работа в полом докладывалась п одобрена на кафедро строительных машин МИСИ в 1991 году и на кафедре строительных машин п Механизмов Технического Университета Молдовы в 1995 г.
Публикацип.По темо диооортащга опубликовано 38 научных работ в книгах и куриалах в том чиолв одна монография и одно авторокоо свидетельство на изобрзтоїшв.
Объем работы. Дпооортация соотоігг из вводенпя, вооьмн глад, обптих выводов, огтока литературы и приложений. Работа в целом нмо-ег 342 страниц, в том чиолеДО страниц машинописного текота, 49 рисунков, V/ таблиц и 6 приложений на /С страницах.
На завдту выносятоя: разработанные няучныо ооновы, позволившие решить проблему формирования, раочота и проектирования режущих органов землеройных машин на базе отатпотичеокой теории, учитывающей конструктивные я эксплуатационные факторы рабочих -процессов
машин; введеное автором понятие об обобиевиом режущем органе в виде композиции элементов, конструкция которого определяется комплексом параметров, общих для режущих органов яодавляющагс большинства землеройных машин трапипионного приводя» действия; предложенная автотором математическая формулировка конструкции обобщенного реяушего органа землеройной машины, на базе анализа которой получены математические формулировки чаотеых коиотрукпф режущих органов различимое вяяов землеройных машин; предложенный метод обоснования выбора факторов-агрументов, достаточных для статистического моделирования процесса резания грунтов обобщенным режущим органом; обоснование либора предпочтительного вида статистической модели процеооа peso-няя грунтов в виде многофакторного уравнения регрессии степенного
,лда; разработанная обобщенная модель процесса резания грунтов в виде многофпкториого уравнения регрессии для расчета усилий резания э зависимости от. яонотруктивно-технологпчеояях и эксплуатационных' факторов; уточненные в части составляющей, затрачиваемой на резание грунта, математические модели процесса копания грунта земле-по!*но-транспоргными машинами; предложенный метод решения иннсенер-..: задач, касаюшихоя выбора машин и параметров сменных рабочих органов", обеспечивающих наивысшую производительность машин в конк-
штннх грунтовых условиях; разработанный метод расчета производительности машин с учетом конструктивно-технологических, вкоплуате-нтонннх, кинематических факторов и физико-механических свойств грунтов; разработанный комплекс целевых функций и алгоритм оптимизации конструктивных параметров режущих рабочих органов ооновных ви» дов землеройных машин; результаты сопоставления раочетннх усилий' рпзпния' и копания грунтов с опубликованными олытныш данными преда*-' душих исолвдовашией!.. полетевшие удовлетворительное их схождение т'- поволившие- обобщить- огромный" мпосив разрозненных и до настояие-
го'времени трудно сопоставимых опитні»: данкмх препяеотлвнников.
ГІкопорименгяльина исследования проводились з лаборатории кафедра Строительных машин и механизмов Кишиневского политехнического института им. С.Лрзо, начиная с 1971 г., а также ц полетах условиях на объектах мелиоративного строительства и в карьерах на территории Республики Молдова: ТЯ7Т-ТЯ87 - моделирование процесса рэзпнпл не тзнйС?.^ітр;птеском лпбсратопном стенде; 1972 - тензомег-ркрозанне пропесоп копания грунта экакаватором 3-fi52A о кошами вмэотишстнэ 0,Т5; 0,35; 0,65 и-Т м3 п кпрьепе села Спратвны йш-иегатского р-на; Т974 - тензоматртгровпние ггоочесса копания грунта екскаватором 3-І0ПТІД с ковши номинальное вместимости, а также тоизоызтрировапие пропесоа рззяїгнл грунтов обобщенным режутим органом о использованием пртлшюго отеїгда о тягбным усилием JW кН в карьере сала Этулия ВуяК8нагатскаго р-но; T37G - тензоматрлрова-гпгэ пролеска резания-грунтов обобщенным рояушм органом в карьере Кишиневского ішгпичного зяиопа; ТР84 - тонзодатрировашге процесса резания грунтов о нояольвоввнпем слмохоетого стенда о тяговим усі лиам 4Г0 кН на территории Ноляавоко'* мппино-яспытательноГС станции строптельпых и дорожных магии. В работе использованы тшшэ результати тбнзомегрпровакия процэсоа копания грунтов, выполненных автором на ТургаГСоких бокситошх разработках Казахское ППр в I9(V7 г. (ЭКГ-4,6), па Мыткщтсксм полигоне "ТТТС1Т им. 3. KyMuraejia в I9G8 г (экскаватор Д-П5Т производотва ЧСР), на Кукульбе?ском угольном разрезе Хпрянорокого угольного месторождения Читинское области рс'^Р в Т9Р9 г.
