Введение к работе
Актуальность работы.
Качественное и эффективное выполнение земляных работ остается актуальной задачей в строительстве и оно возможно при непрерывном совершенствовании парка машин для земляных работ, в том числе, скреперных агрегатов (СА). Эффективность обусловлена не только совершенствованием конструкции и повышением технического уровня СА, но что особенно важно, соответствием конструкции и параметров агрегата требованиям эксплуатации, рациональным согласованием параметров тяговой (базовой) машины с параметрами рабочего скреперного оборудования и параметрами работ.
В диссертации рассматриваются вопросы проектирования и эффективного использования СА как сложных технических систем, состоящих из двух подсистем – базового тягача (трактора) и скреперного рабочего оборудования, входящих в более сложную систему «объект – базовая машина – скрепер – толкач». В дальнейшем исследуемая система может быть расширена и в нее включены другие элементы (подсистемы).
Цель работы. Повышение эффективности методов проектирования на основе совершенствования методики технико-экономического и компьютерного моделирования и определение параметров СА.
Задачи исследования.
-
Выявление и исследование взаимосвязей в системе «объект работы – базовая машина – скреперное рабочее оборудование – толкач».
-
Разработка программного обеспечения для определения производительности СА.
-
Создание инженерной методики определения оптимальных параметров и структуры СА.
-
Построение системной экономико-математической модели СА и экспериментальное исследование ее на ЭВМ.
-
Теоретическое исследование и анализ производительности СА.
-
Установление взаимосвязей и количественных закономерностей в исследуемой системе, прогнозирование параметров СА.
-
Уточнение областей рационального применения и оптимального комплектования СА.
Научная новизна.
-
Усовершенствована методика параметрической и структурной оптимизации заключающейся в более широком охвате большого числа комбинаций СА.
-
Проведены теоретические исследования и анализ производительности СА с учетом влияния технологических факторов работы СА.
-
Разработана системная экономико-математическая модель СА для
оптимизации параметров базового трактора (тягача), скреперного рабочего оборудования и трактора-толкача, которая может быть реализована по нескольким сценариям в зависимости от характера решаемых задач и исходной информации.
-
Установлено, что увеличение тяговых усилий базового трактора (тягача) оказывает большее влияние на повышение производительности СА, чем увеличение его скоростей движения, но чрезмерное увеличение тягового усилия ограничено технико-экономическими показателями.
На защиту выносится следующие положения:
- инженерная методика определения оптимальных параметров и структуры СА;
- системная экономико-математическая модель и результаты технико-экономического и компьютерного моделирования.
Практическое значение результатов работы.
-
Результаты исследования дают возможность научно-обоснованного определения параметров базового тягача, скрепера и толкача для заданных условий работ.
-
Разработанная методика оптимизации параметров и структуры СА позволяет на разных стадиях проектирования СА определять различные типы и виды агрегатирования.
-
Разработанные компьютерные программы определения производительности СА (потенциальной производительности, которую СА обеспечивает при ) могут быть использованы при выполнении земляных работ.
-
Даются рекомендации по рациональному применению различных типов и видов СА.
Достоверность результатов проведенного исследования обеспечивается:
применением традиционных (классических) методов исследования (анализа, синтеза, наблюдения, измерения) и новых научных методов (моделирования, структурно – системного анализа, исследования операций, математической статистики);
выполнением контрольных расчетов и компьютерным моделированием;
экспериментальным исследованием;
сопоставлением с известными данными отечественных и зарубежных исследователей.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены:
на Международной научно-техническая конференции «Интерстроймех 2006». Москва, МГСУ, 19 – 22 сентября 2006.
на 12 Московской международной межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых.
Москва 3 апреля 2008.
на Международной научно-техническая конференции «Интерстроймех 2008». Владимир 16 – 19 сентября 2008
на заседаниях кафедры «Строительные и подъемно-транспортные машины» МГСУ.
на 13 Московской международной межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Москва 2009.
на 14 Московской международной межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 8 апреля 2010 г.
на 15 Московской международной межвузовской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Москва, МГАВТ, 19 апреля 2011 г.
Реализация работы. Разработанные методики и модель СА могут быть использованы для выбора эффективных типоразмеров СА с толкачом для заданных условий выполнения земляных работ. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры СиПТМ МГСУ.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 16 статей, в том числе 6 работ опубликованы в изданиях, определенных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов. Работа опубликована на 150 страницах машинописного текста, содержит 29 рисунков, 4 таблицы, список использованной литературы из 96 наименований и 2 приложений.