Введение к работе
Актуальность темы исследования. На современном этапе развития промышленности Российской Федерации, предприятия различных отраслей сталкиваются с необходимостью технологического перевооружения, реконструкции и радикального переоснащения производства, так как устаревшие существующие технологии и оборудование не соответствуют темпам выпуска продукции. Многие промышленно-развитые страны убедились в эффективности применения гибких производственных систем (ГПС), являющиеся передовым современным путём для достижения эффективного производства продукции. Это даёт возможность повысить конкурентоспособность предприятия и получить максимальную прибыль. Неотъемлемой частью ГПС, обслуживающей грузовые потоки, является заводской транспорт, в парк которого входят машины периодического и непрерывного действия.Недостатками применения машин периодического действия являются длительное время рабочего цикла, связанное со строповкой, расстроповкой и подачей грузов на технологическое оборудование, что снижает производительность, и значительные энергозатраты, особенно если их использовать при перемещении штучных грузов малых и средних масс, поэтому для обслуживания ГПС целесообразно применять конвейеры различных типов, обеспечивающие тесную взаимосвязь с технологическим оборудованием, образуя автоматическую транспортную систему.
Исследованиями и внедрением в производство конвейерных систем занимаются как отечественные предприятия: ООО «Конмаш», ООО «Деталь Конвейер», ООО "Металлпроектсервис", Картрэйд-НН, «РосСтромИнжиниринг», так и зарубежные: ОАО «Опытно-экспериментальный завод технологического оборудования», ООО «НТП Славутич», ДП «Руса», ООО «Ви-Ва-ЛТД» (Украина), «МАТО», «Flexlink», «Kllfssverpckungsmаschinen» (Германия), «KSC», «NASA» (США),«Minsroy-Melik-Mer», «Tehkomаshinosroyene» (Болгария), ОАО «Намангансельмаш», ОАО «Пахтамаш», ОАО «Подъемник» (Узбекистан), «SBM»,«, «, « (Великобритания) и др.
На кафедре «Подъёмно-транспортные, строительные и дорожные машины» ГОУ ВПО «СГТУ» разработаны и запатентованы новые конструкции инерционных конвейеров с различными типами грузонесущих элементов, которые применяются на ОАО «Тяжмаш» (г. Сызрань) и ОАО «ВДМ» (г. Балаково) в качестве транспортно-технологических средств в ГПС. Данные конвейеры характеризуются малыми энергоемкостью транспортно-технологических процессов и металлоемкостью конструкций за счет отсутствия индивидуального привода грузонесущих элементов. Однако абсолютная скорость движения груза на новых типах инерционных конвейеров неравномерна и при больших амплитудах колебания рамы груз перемещается в сторону, обратную транспортированию, что затрудняет его позиционирование относительно технологического оборудования без использования ловителей груза, влекущие дополнительные затраты. Поэтому задача по совершенствованию транспортно-технологических процессов, обслуживаемых новыми видами конвейеров, является весьма актуальной.
Диссертационная работа соответствует научному направлению кафедры «Подъёмно-транспортные, строительные и дорожные машины» БИТТУ (филиал) ФГОУ ВПО «СГТУ» – 13.В.02 «Разработка научных основ оптимального проектирования подъёмно-транспортных, строительных, дорожных и коммунальных машин» (рег. №01201001326, ФГНУ «ЦИТиСОИВ»). Отдельные разделы диссертационного исследования выполнялись в рамках г/б НИР по аналитической ведомственной целевой программе «Развитие потенциала высшей школы» (мероприятие 2: «Проведение фундаментальных исследований в области естественных, технических и гуманитарных наук. Научно-методическое обеспечение развития инфраструктуры вузовской науки» (приказ СГТУ №88-П от 28.01.2009 г.) по теме «Развитие теории оптимального проектирования подъёмно-транспортных, строительных и дорожных машин».
Цель работы –повышение эффективности процесса транспортирования штучных грузов на основе применения двухсекционного инерционного роликового конвейера с обоснованием выбора конструктивных и режимных параметров, способствующих снижению капитальных и эксплуатационных затрат.
Для достижения поставленной цели должны быть решены следующие задачи:
1. На основе анализа транспортно-технологических процессов, обслуживаемых различными конвейерами, обосновать предпосылки создания двухсекционного инерционного роликового конвейера, конструктивные особенности и режимные параметры работы которого способствуют повышению эффективности процесса транспортирования штучных грузов.
2. Разработать математическую модель процесса транспортирования штучных грузов, с определением рациональных параметров движения секций конвейера, оказывающих влияние на скорость и энергоемкость процесса.
3. Провести экспериментальные исследования параметров двухсекционного инерционного роликового конвейера для установления функциональной работоспособности и подтверждения адекватности полученных теоретических зависимостей.
4. Разработать методику инженерного расчета двухсекционного инерционного роликового конвейера.
Объект исследования – двухсекционный инерционный роликовый конвейер для транспортирования штучных грузов с плоской опорной поверхностью.
Предмет исследования – влияние амплитуды, частоты колебания секций и конструктивных параметров роликов на скорость и энергоемкость транспортных процессов.
Методы исследования. Задачи диссертационного исследования решены на основе методов математического моделирования процесса транспортирования штучных грузов на конвейере, численного анализа параметров движения секций конвейера, планирования многофакторного эксперимента при поиске рациональных условий транспортирования, математической статистики при обработке экспериментальных данных.
Обоснованность и достоверность полученных результатов подтверждается применением современных апробированных информационных и теоретических методов исследования, с применением дифференциального и интегрального исчисления, математической статистики, многофакторного эксперимента, численного анализа полученных результатов с использованием ЭВМ и программных продуктов для выполнения расчетов и обработки результатов экспериментальных данных; хорошей сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.
На защиту выносятся следующие основные научные положения:
1. Математическая модель процесса транспортирования груза, определяющая рациональные параметры движения секций конвейера, устанавливающие их влияние на скорость, и энергоемкость процесса.
2. Экспериментальная оценка влияния амплитуды и частоты колебания секций двухсекционного инерционного роликового конвейера на кинематику движения груза и энергоемкость транспортно-технологических процессов.
3. Рекомендации по выбору рациональных конструктивных особенностей и режимных параметров привода двухсекционного инерционного роликового конвейера.
Научная новизна положений, выносимых на защиту.
1. Получены теоретические зависимости, определяющие характер движения штучных грузов на двухсекционном инерционном роликовом конвейере, отличающиеся от известных учетом влияния параметров привода, амплитуды и частоты колебания секций конвейера.
2. Впервые определены количественные характеристики параметров движения штучных грузов на двухсекционном инерционном роликовом конвейере, в частности производительности и энергоемкости транспортных процессов.
3. Научно обоснована методика инженерного расчета двухсекционного инерционного роликового конвейера, отличающаяся от известных учетом конструктивных особенностей и режимными параметрами работы конвейера при транспортировании и позиционировании штучных грузов.
Практическая значимость работы заключается во внедрении методики инженерного расчета двухсекционного инерционного роликового конвейера в производство, используемого для повышения эффективности процесса транспортирования и позиционирования штучных грузов в ГПС с возможностью регулирования скорости и равномерности подачи груза при малой энергоемкости.
Реализация результатов работы. Экспериментальные исследования и методика инженерного расчета двухсекционного инерционного роликового конвейера апробированы и внедрены в филиале ОАО «Атомэнергоремонт» – «Балаковоатомэнергоремонт», ЗАО «Балаковорезинотехника» г. Балаково и в учебном процессе при подготовке специалистов по направлениям: наземные транспортно-технологические средства, конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств, технологические машины и оборудование.
Апробация работы. Диссертационная работа заслушивалась на заседании кафедры «Подъёмно-транспортные, строительные и дорожные машины» Балаковского института техники, технологии и управления СГТУ в 2009-2012 г. Основные результаты исследований докладывались на: I региональная научно-техническая конференция «Системы автоматического проектирования и автоматизации производства» (Саратов, СГТУ, 2009); «Молодежный инновационный форум Приволжского федерального округа» (Ульяновск, УГТУ, 2009); III всероссийской региональной конференции «Достижения молодых ученых Брянской области» (Брянск, БГТУ, 2010); II международная научно-практическая конференция «Прогрессивные технологии и перспективы развития» (Тамбов, ТГТУ «Инноватика», 2010); III всероссийской научно-техническая конференция «Инновационные технологии, автоматизация, системы автоматического проектирования промышленных систем и строительных объектов» (Саратов, СГТУ, 2011); XXIVмеждународная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях» (Саратов, СГТУ, 2011); II всероссийской научно-практическая конференция «Современная российская наука глазами молодых исследователей» (Красноярск, 2012); Международная научно-практическая интернет-конференция «Современные направления теоретических и прикладных исследований» (Днепропетровск, 2012).
Разработка «Двухсекционный инерционный роликовый конвейер» была отмечена дипломом I степени и Золотой медалью VI Саратовского Салона изобретений, инноваций и инвестиций (апрель, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, из них 1 работа опубликована в издании, рекомендованном ВАК РФ и получено2 патента РФ на изобретение № 2406674 и № 2410314.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованной литературы из 107 наименований, приложения. Общий объём диссертации составляет 148 страниц, в том числе 58 рисунков и 14 таблиц.
