Введение к работе
Актуальность работы. Одной нз первоочередных задач исследований в области строительных машин является дальнейшее развитие имеющихся теория взаимодействия различных рабочих органов и объектов работы для обоснованного выбора параметров проектируемой маки-ны. Одним из эффективных инструментов определения оптимальных па-раштров строительных машин становятся математические модели, ко-торыэ часто равноценны испытаниям строительных машин на натурных образцах при существенно меньиея трудоёмкости и затратах времени. В настоящее время важную роль играет вопрос повышения эффективности однокопповых гидравлических экскаваторов (ОГЭ), т.к. анализ качественно-количественного состава парка ОГЭ основных подрядных организаций государств СНГ показывает, что доля ОГЭ в общем составе парка строительных маллш составляет более 42%. Повышение эффективности ОГЭ молшо достичь применением оптимизационных методов решении все): вопросов от его конструирования, доводки, производства до эксплуатации, технического обслуживания и ремонта. 11а начальном этане исследования особое внимание доллзю быть уделено вопросам оптимального проектирования ОГЭ, определению кшс параметров малины в целей, так и параметров его сменного рабочего оборудования (РО).
Цель работы. Разработга методик, математических моделей н алгорш'1/.on определения оптимальных параметров и состава РО ОГЭ, котор!;э обеспечивают инициальные суіяяріше народно-хозяйственные ватраты на эксплуатации машины с учетом конкретных факторов внешнего газдейстлия,
Шучная новизна работы. Разработана методика, математические модели и программное обеспечение синтеза оптимальній параметров ишип для задавшее эксплуатационных характеристик объектов и определения параметров расчетного грунта; выявлена связь всех технических параметров ОГЭ с его вместимостью ковша, а также корреляционная и аналитическая взаимосвязь ыеаду ними, в том числе даяду геометрическими характеристиками элементов его РО; приведён теоретический анализ формирования энергозатрат Есех составляющих рабочего цикла ОГЭ и разработаны соответствующие математические модели; разработана уточненная модель часовой технической производительности ОГЭ (Птех), проведан ей дисперсионный анализ и представлено множественное уравнение регрессии; рааработана методика опре-
деления оптимальных величин передвижки ОГЭ, высот подъема его РО, а также определена связь между зоной выгрузки грунта и соответствующим ей пололоэнием РО; разработан алгоритм корректировки веса противовеса при изменении геометрических параметров РО; разработал критерий оптимизации технических параметров; выявлена технико-эко-номическая корреляционная связь для гусеничного ОГЭ; даны оптиш-вированные геометрические величины элементов РО для всего типораз-мерного ряда ОГЭ.
Практическая ценность работы. Заключается в разработанных методиках, алгоритмах и комплексах программ, позволяющих научно-обоснованно решать вопросы максимальной эффективности функционирования ОГЭ; в рассмотрении процесса формирования энергозатрат составляющих рабочего цикла ОГЭ и представленной уточнённой модели его часовой технической производительности; разработанном оптимальном составе и параметрах РО всего типоразмерного ряда ОГЭ.
'Реализация работа Результаты настоящего исследования использованы в научно-исследовательской работе по оптимизации техпя-ко-экономических показателей ЭТИ, в учебном процессе, а такта внедрены в ряде строительных организаций.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на следующих научно-исследовательских itoirje-ренциях: 46-ой научно-технической конференции ШСй им. В. Е Куйбы-Ехэва, 1988 год; международной конференции в Выспей строительной сколе г. Лейпцига, Германия, 1389 год; республиканской конфэрвицгш в г. Курган-Тюбе, Таджикистан, 1991 год; республиканской научно-технической конференции d г. Воронеж, Россия, 1992 год. Диссертационная работа рассмотрена и одобрена ка заседании кафедры "Строительные малины" ЫИСИ ли. а а Ку5и=зю в 1992 году.
Публикации. По тею настояли диссертации опубликовало кость печатных работ, получоно одно овторс;:ао свидетельство па кзсОрото-иио, часть материала использовала в отчёте по ШТ.
Обьбы раСчэти. Диссертационной работа состоит і:з введзппл, четырех глаз, ваіажчзюія, croicisa лстерэтур:» вэ 145 изжэкоеопкЛ и прилогзш'я, содгрг-тг 207 страниц, екскал 123 страша? ізлзяслкзко-го текста, 9 їьіілиц, 40 psayrca», 21 прало;.з1.'5.и на G-1 страпкцх:.
ila зачету выносится. В ранках посгавленноЯ цели диссертационной работи па защиту выносятся:
методика, математические модели и программное обеспеченно оп-родехения опт!"злішії параметров ГО ОГЭ;
корредлішоппме и аналитические- взаимосвязи »<еяду основні-" <л теїспнчосізімн параметрами ОГО. в том числе и параметрами РО;
метод;:кл ппрс/',злен:я оптичгільпнх параметров рабочей зоны ОГЭ с учетом технолог;;.! р>ізраСогкі: грунта и геометрических параметров ТО, епределяшш оптглльшк т.е:і:к::н передвинем ОГЗ, ИЫСОТ ПОДКЗ.МП
!.:ЄїоД!т;-л расчета и алгер'їги ісоррсктГ'рОЕїш сеса противовеса при ':2'.т'.їі'.і"л "еом-этпичеектг пар?,1:етрог> РО;
методика, математически-:' моголи и программное обеспечение оп-релеленнч энергозатрат вс^гг еоетавлл«;мгс рабочего ц.ч.'сла ОГЭ;
методика определения и математическая модель часовой технической производительности ОГЗ;
критерий оптії-аїзацин техл-.гческнх параметров ОГЭ;
методика определения емт? м-»; ним тэхпмко-зкеномических параметров ГО ОГЭ;
TexHH!':o-3i-:oHONG!"jci:s,3 морг ^ляп;!зні;ь:з Еиаимссвязн для ОГЭ;
результат» олтитазагаи геометрических параметров элементов РО ГіСето типоразуэрного рлда ОГЭ.
ОСНОГЛЮС СОДЕЕ'ЛШЗ РАБОТЫ СОСТОЯНИЕ ЮПГОСА. ССІЮВ1Е/И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Среди землеройных машин наибольшее распространение получили одноковшовые экскаваторы, которые отличает относительная простота, универсальность, возможность работы в раз ліпших условиях эксплуатации, мобильность. В свою очередь, происходит постепенное вытеснение ОГЭ механических, что праотически полностью аавершено для шделей с вместимостью ковша до 2-3 м. куб и имеет тенденцию к дальнейшему повышению верхней границы вместимости. Аналиа состояния мирового экскаваторостроения говорит о необходимости оптимизации параметров отечественных ОГЭ для обеспечения их конкурентноспособности на мировом рынке.
Обзор тенденция развития мирового экскаваторостроения позволил систематизировать основные модели, параметры и характеристики
РО ОГЭ мирового типораамэрного ряда, выпускаемиэ такими фирмам» как CATERPILLAR, DRESSER (США); HITACHI, KUBOTA. НАТО. KOMATSU, MITSUBISHI (Япония); POCLAIN, PEL-JOB (Оранция); LIEBHERR, OREN-STEIN ft KOPPEL (ФРГ); JCB (Великобритания); FIATALLIS (Италия); ATLAS-COPCO (Швеция), а также в СНГ. Отмечено, что доля ОГЭ о оборудованием обратная лопата, в обідам объёме производства, доходит до 90-9БХ, при этом имеется тенденция увеличения как различных ви-дов сменного РО, так и их количества.
Вопросы оптимизации параметров ОГЭ, в том числе и вопросы оптимизации параметров РО, исследовались в работах А. С. Плотникова, Э. А. Сколяницкого, ЕЕШгаша, ЕЕ Павлова, Е Е Жнвепкова, Г. ЕКа-рас&ва, Л. Г. Григорьева и др. Среди варуСемшх . учонш этими вопросами эанишишеь Feng Р. Е., Boitz V., liilosz M и др. Анализ состо-пния этих вопросов позволил выявить существуйте недостатки в их разработка, сформулировать цель игетоперго исследования, а таикэ основные методологические принципы ей достилання, наметить аадачи !і подзадачи для её решения.
Эффективность работы ОГЭ могсот быть в какой-то степени определена по се технической производительности, рассчитывавши двуш различные] способами: введенной в основную формулу дополлительнш "корректирувдня" коэффициентов (работы IL Г. Доыбровского, Е Е Пари-сова, Е Е Бородина, Д. Ридера) или более точпщ расчетом вреиопп цшела ОГЭ, основне, квыаняеыоп величины формула Іїхех, способной дать истинное вначекиэ критерия оптимизации, количостеэнвэо зпачэ-яко которого оценивает степень оптимальности иасошх пара«згроз, v обеспечивает достоверность сравнительны данных.
Наиболее общим критериев oimasraaicsi будет являться показатель уделышэ приведенню затраты (УПЗ), вавпспциі от екзплузтеца-ошгаА проііББодитвльности iszzzEi. С пог.э^ыэ показателя УПЗ анализировались параютры стро;гге.п>кш ілпия в роботах Е її ЕалоелэБз, IL А. Васильева, Е. 11 КудрлвцэЕа, С. Е. Гонорара, Г. Е Kapacdta, Л. С. Плотникова и др.
ССІЮЕІ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТКЕШЛМХ ПАРАШ РОВ РАБОЧЕГО ОВОГ/ДОВАНИЯ ОДНОГЛЕЮВОГО ГКДРЛБЖІЧЕСКОГО ЭКСКАВАТОРА
&3;,-іл іитодіиа спродоязпкя оптпіальнмх параметров РО СГЭ глквчіїт с сьОл три ссапіосвязаїш^ изтод'ззк usToawty гсотроешіл :?да,?.э8 р-г?цЗта параметров РО ОГЗ; и;тодику расчета олсрго&іі-еюти
операций цикла и построения модели Птех ОГЭ; методику определения оптитяьных техннко-экономических параметров ОГЭ. Каидая из указанных методик включает ряд более мелких локальных методик расчета н рассматривается в соответствующих главах диссертации.
ііетодика построения моделей расчёта параметров РО ОГЭ состоит кэ следующих этапов.
1). Сбор статистической информации о параметрах ОГЭ и его РО.
2). Обработка собранной информации и установление взаимосвязи шдду вибраннши техническими параметрами ОГЭ.
4). Сбор статистической информации о грунтовом фоне эксплуатации ОГЭ; формирование модели расчётного грунта.
Б). Установление математических зависимостей меяду всеми элементами конструкции ОГЭ, включая элементы его РО.
б). Расчет массы всех элементов ОГЭ и противовеса с учетом еб корректировки в зависимости от изменения линейных параметров РО.
7). Расчёт моментов инерции ОГЭ при повороте на выгрузку и в забой.
8). Расчёт величины оптимальной длины передвижки ОГЭ.
9). Определение возможных ограничений в работе ОГЭ при формировании модели расчёта технических параметров.
10). Разработка алгоритмов и комплексов программ по формированию изтеиатичэскж моделей расчёта параметров РО ОГЭ; проведение ыоде-лнрования на ЭВМ; получение и анализ результатов.
На основе статистических данных более чем по 200 моделям ОГЭ 17 ведущих мировых фирм-производителей установлены следук^ие корреляционные взаимосвязи между их техническими параметрами: мощностью силовой установки (Ядв), эксплуатационной массой (Go) и геометрической вместимость» ковка ОГЭ (0):
Ндв - 23,3 + 79.8-Q , кВт. (1)
Оэ - -1,727 0,2294-NflB + 3,406-Q + 0,0000051 б-Ндв2 , т, (8)
с коэффициентом корреляции R - 0,92 и R - 0,993, соответственно.
Установлена тенденция оснащення ОГЭ двумя Сменными стрелами (стандартной Lc(CTaHfl) и удлинённой Ьс(удл)) и тремя сменными рукоятями (укороченной Lp(nop), стандартной І.р(станд) и удлинённой Ьр(удл)), причем их длины находятся в связи с параметрами ОГЭ:
ІС(станд) ^ (P20,45 + 1194,22-Q) ' , м. (3)
Ьс(удл) - 6,478 - 2,039-lriQ, и, (4)
Lp(Kop) - (Б.035 t 7.33V'5) C'27, И. (Б)
Lp(CTaiw) - 2,69 + 0,7-InQ + 0,427-lnQa, u, (6)
І-р(удл) - 4,07 + 1,243'lnQ + 0,348-lnQ , M, (7)
о коэффициентом корреляции R-0,919, R-0,781, R-0,669, R-0,841, R-0,728, соответственно.
При рассмотрении и анализе грунтового фона эксплуатации ОГЭ, о цольп моделирования параметров расчётного грунта, учтены результаты исследований И. А. Недоревова, A.IL Зеленина, И. К. Растегаева, Е Д. Андриуце и др. Выявлено, что плотность распределения вероятности появления грунтов описывается следующим нормальним вагоном:
р(Кгр) - 0,481-ехр(-0.726-(Кгр - 2)2 ), (8)
где К(гр) - категория грунта.
Расчёт массы ОГЭ с оборудованием обратная лопата осуществляется с помовфп детерменированно-статистической модели, при этой для конструктивно-подобного взрнирно-сочленённого РО и общепринятой раэвесовки ОГЭ массы его отдельных элементов определяется по известным расчётным зависимостям. Для построения математической модели ОГЭ с изменяющимися параметрами РО разработана спеціальная методика и алгоритм корректировки веса противовеса, отличавдаяся учётом изменения технических параметров ОГЭ при соответствукадм изменении геометрических характеристик его РО.
Для определении оптимальной величины длины передвижки ОГЭ разработана соответствующая методика её расчёта и дан анализ полученных результатов:
расчётное продольное сечение фигуры, соответствующе Еышаие-мому грунту, при рассмотрении ряда последовательных зол копания и определяемое кинематикой РО ОГЭ и параметрами грунта, составляет паряллелограм, причём его размеры являются единственно воомогаплзі для конкретного сочетания вышеперечисленных Дикторов;
величина передвигает (Lnep) определяется величиной длины горизонтальной стороны, паралелограма и являртся шісснмально воэмоягоЯ и оптимальной:
Lnep - a - Rmin ( -JfRrrax - Ус)" - Нкоп - 2-Нкоп-Ус
(9) - Нкоп/tgoCy, м,
где Ко, Yo - абсцисса и ордината положения оси пяты стрелы, соответственно, ц; Rmin, feax - минимальный и кшссималышп радиусы копання, соответственно, м; Ifrcon - глубина копания, u;
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНЕРГОЕШЮСТИ ОПЕРАЦИЯ ЦИКЛА И ПОСТРОЕНИЕ НЛТЕМАТИЧЕСКОЯ МОДЕЛИ ТЕХШІЧШЮЯ ПРСИЗЮДИТЕЛЫЮСТИ ОДТОГОЕЦОЮГО ПЩРЛРЛСТЕСКОГО ЭШСАЕЛТОРЛ
Снреде.іечне энергозатрат псе;: составляющих рабочего цикла ОГЭ иешієтоп необходимым при определении оптимальных параметров его ГО, L'vTO,4!!.>vi р;'"'г;.-тт энергосм^сти операций циісла состоит из следу і ади к основных этапам.
5). Определен!!? способа разработки грунта о зависимости от технических нпраштроп ОГО и конкреїшлс условий-его зіссплуатацші.
2). Расчет рг-йоти нгтоли.ч поборотом ігацгл (определение сопротивлении рзэанию грунта и наполнению ковиа, расчёт работы пзремешэ-нк\ грунта п работы перемещения п пространство РО).
3). Расчзт работы ігапания попоротом рукояти (определение толщины струпш и волнчі-нн угла треОуеюго поворота рукояти, расчет си-т сопротивления копанию, величины работы ігапания, перемеїцення грунта, подій «а стрелы и рукояти, допорота ігавпа с грунтом).
І). Алавиз процесса подъема РО иа вайоя (определение работ подій «а стрелы, рукояти, ковиа и грунта).
Б). Расчйт работы поворота ОГО на вигруаку н в вабой в соответ--стг.ш! с известной :»п5!0стьп днигателл, моиентшш инерции элементов ОГЭ и к. п. д. системы.
В). Определение работы выгрузки грунта в зависимости от угла доворота ковша.
Техническая производительность ОГО иоиет быть рассчитана:
Irrex - , tn-Кн/Кр , м. куб.'час, (tO)
где Кн кочії-іішиент нам.-..мнения копия; Кр - козфіи! ш»н г ра;'ри\'.не-
кия грунта; tu - суммарное время операция цикла ОГЭ, о.
Время цикла экскавации определяется оушарной продолигтель-ностью операция копания, подъёма РО из ваСоя. поворота платформы на выгрузку, разгрузки ковша, поворота платформы в ааОоя, опускания РО. Каждое составляйте цикла (ti) рассчитывается кач отношение энергоёмкости соответотвуидего процесса (Ai) к кощнооти, иду-сїзп на его выполнение (Ні)і
п п
tu - Zl tl - 4- Al/Ni , о. (11)
Таї: проводилось исследование энергоёмкости операций цикла ОГЭ в диссертациях А. С. Плотникова и В. П. Павлова. Однако, рассмотрение энергоёмкости было проведено но у всех его составляют» и ишлоп ряд допущений, ке отражавших истинного полохання дел и нотшгаооти полученных результатов.
Общая энергоемкооть копания (ковшом/рукоятью) - (Ак(к/р)) ОГО раоочитивается по Формуле!
Ак(к/р) - А!соп(к/р)+Агр(к/р)+Апрк(к/р)+Адкг(р)( (12)
где Акоп(к/р) - анергоёикооть непооредотвенно процесса копания; Агр( к/р) - энергозатраты на перемещение грунта; Апрк( к/р) - энергозатраты на переыэщение рабочего органа в пространстве; Адкг(р) -работа на доворот ковша о грунтом (при копании поворотом руївзяти).
2?
Акоп(к) » Rkk PK-d, И-м. (13)
о где Гк - сопротивление копанию (в фушщни пути копаїни S или угла поворота ковЕа$); 2>р - полный угол поворота ковш при копаниш
2
Здесь Вк - ширина іюбез, hj Rkk - радиус копания ковсои. и.
Использование соответствующих штеттических штодов позволяет решть в автошткэнроЕанноц режиме интегральнув аазиатгооть вяодпиую в формулу расчета Акоп(к) поворотом KOBisa:
^ і 35
I (oos( >f -J>) - ооз Ф ) ' djb . (16)
При копании поворотом рукояти, для обеспечения подлого епяол-
- 9 -пения ковпа грунтои, угол оптимального поворота рукояти ( 6~> кр) составляет:
«бкр - 3G0/tf-Q/(BK-(Ртах/К) * (2-(Lp+RKK)-(Pmax/K) )), град, (16)
глэ Ртах - ишиинзлыюо усилие на регулюй кромке ковка, реалиэуе-is» ОГЗ; Lp - длина рукояти, ы; Я - козффіщиеігг, учитиваксціп влил-няе параметров реаущего периметра (ковша):
К- 10-С-(1+2.6-Ш)'(1+0.001Б-Я)-(1+0.03-5)-К2-Ку1<и. (17)
При определении коэффициента Kz, учитывающего расеталопісу оубьев, и коэффициента Км. учіггшзакзего влияние отіфілш стенок, еклвлэнн следугцне коррэляцноннкэ зависимости:
Kz - 0,695 + 0.12-й< - 0.003-Ilk, (18)
Кн - О.ББЗ + 0,397-Вк, (19)
гдз lit - иаксиуагьная глубина копания поворотом ковша; (коэффициенты ісорраляцин R - 0,080 и R - 0,852, соответственно)..
Слтіаізльнвя толетіа струяа (h) при копанки поворотом рукояти составляет:
h - Lp + Rkk -t|(Lp + Rkk)2 - Q/Bv3607s7o6kp , it (20)
Величина работы, затрачиваемой непосредственно па процесс каната поворотом рутоятн (Акоп(р)), нояэт Сыть рассчитана по слзду-пзэп формуле:
Лісоп(р) - 10-0-(1 2.6-В{)-(1 0.СЮ1Б-Л)*
*(1 + 0.03-5)-Kz-!(v-KM.R-2O7C30'elp'(h-100) + (CD
* R-(30.7 - 18.4-/p/2)-Q-1000, Н-м, '
гяэ R - суілпрная длина :отзша и рукояти (П - l.p + Ffto?), »;
Гасчйт работн Агр(р) , при топаний попоротом руглптя. глу-ггетлвяетеп по іорчуля:
Агр(р) - Q-KH/Kp-fl-10000-(((2-(Lp + rkk) - h)/2 »
* sln(o(,p/2)/ (otp/Z) 4 h-oos(oi р/2))-соз^у - (22)
- (Lp + RKK/2)/cos(eVcos(cp/2tcy- Э')), H-u.
Работа Апрк(р) складывается из работ перенесения ковша и рукояти:
Апрк(р) - Gp-10a00-Lp-sin«y-sin(oCp/2) + Gc-10000»
(23) »(2-Lp + 1?юО/оозЛ'Зіп(^У -A)-sin(op/2), Ibu.
где 6p, Gk - вес рукояти и ковша, соответственно; д - угол цэ;.ду осью рукояти и линией, проведённой через центр тяжести (Ц.Т. ) кокса и шарнир'поворота рукояти.
Ввиду того, что выгрузка грунта осуществляется на пологіш/. максимальной новортнутости ковша к рукояти, а копашш на другого положения, то работа Адкг(р) составит:
Адкг(р) - GKT-10000-ftoc/2/cos(f-(2 - Кн)) «
(24) »(1 + cos(dLKp(min))), Ibu,
где Ci'X - ыасса ісовиа с грунтом, т;<кр(тт) - минимальный угол мовду кроіасой ковша и рукоять», град.
Расчёт работы подъёма РО из вабоя является наиболее сложной вадачей теоретического анализа в силу непостоянства положення РО при копании и неизвестности его положения при выгрузке. Поэтому в предшествующих исследованиях вводилось понятие "среднее ПОЛОЙВШИ) РО б забое и при выгрувка", что не отвечало реальним энергозатратам, сильно искажало итоговый результат и не учитывало параштров аайоя. Для решения данного вопроса предлоюэна методика расчёта фактической величины подъёма РО с грунтом на вабоя.
При копании грунта поворотом ковша общая работа по подъёму РО гз различных точек зоны копания будет эквивалентна подъёму этой кг массы грунта из его ц. т. и ГО из положения, соответствуикцэго сов-< члени») ц. т. ковша с. ц. т. ваб'іп, причем і: мшшмалыю возможным уг м медду кромісой г.оиша и осп., пукля пі. При разработке і рунта пу ч поворота рукпяічі, в качает; г-н;'ifi игл о гю.чг.жежн начлл.і гшль
бі.а РО, следует принять подогэние, при ісоторои вубья ковпз распо-лзпгны на уровне поверхности по середине теоретической зоны копоши, а угод мэдду кромкой ковіза и осью рукояти составляет 180 град. При сыгрузкэ грунта, п качестве расчётного положення ютвса, следует принять полоуэиио, соответствуйте паргкэтраы отвала, определяемым как величиной выиимаогого грунта, тал и параютрахп РО, и найденное, исходя га закона подобия зон пнгрувки при различных объвгах вынутого грунта При этом общий ц. т. зоны выгрузки далзт бить определён по известному положению ц. т. составляемое его фигур, с учетом коэффициента маептабностя отиошшга максимально воп-ікшюй зоны внгрузки к реальной.
Величина суметрноа работы подъёма РО из забоя (Апзшп) состоит шэ величины работы подгйиа РО (Апро) и грунта (Алгр):
Апзшя - Апро + Алгр, Н-м, (26)
Апро - (Qc«Hc + Gp-Hp + Gk-Hk )-10000 , Н-и; (26)
Апгр - Vrp-^-Hrp-lOOOO/Nq . Н-ы (27)
Здесь Go - вес стрелы, т; Не, Нр, Нк, Игр - сушарныэ еысоты подъ-?га стрелы, рукояти, ковша и грунта, соответственно, и; Vrp -ебт^ы занимаемого грунта, м. куб; Nq - количество циклов подъёма РО из забоя, обеспечивающих полную выэыку Vrp.
При рассмотрении работы выгрузки (Ав), следует учитывать допорот ковш из вертикального пологэния в пологэниэ, соответствую-3>о его максимальному отвороту от ругаяти:
Ав - Gxrp 10000!?!«/(2-cos(F (2 - Кя)))«(1 - аіп(Є)), и, (28)
дэ Gxrp - вес ковиз с грунтом, т; б - угол шдду осьп горизонтали і линией, проходяпэп. черев ц.т. ковпз и шарнир ого врзг^ння; I - угол №яду кроикоп ковпа п ліпний, проходяї^зЯ через гарнир фэплэикя ковпа к рукоптп " Ц-т. ковса.
ЇЛИ изложенное позволяет создать уточненную іядель опредоле-глп часовой Птея ОГЭ, п том числе и с учдтои времени его породг.ия-л, л осуществить ее дпухэтапный дисперсионный слализ, г„".:: ijymanni рЭх миопестР! IGRIWT) - ?ярпктрр!тутг?го rpjirrostrft {оя зкеплуята-r:;i; (ECSXV - кпракторааугтуго ссновпиэ теяшгчх'Кие япратгориотики >ГЭ; UECN0I.) - уаряктери.чугггч'о технологія) пгсияводртп р~Лот.
- 12 -Іїетодика определения технической производительности ОГЭ состоит из следующих этапов.
1). Определение продолжительности составляющих времени цикла. 2). Определение составляющих коэффициента использования ыашши по времени и расчёт эксплуатационной производительности ОГЗ.
О). Построение многопараметрической модели технической производительности ОГЭ и определение значимости ее показателей.
4). Расчбг вначения критерия оптимальности при различных вивченнях параметров ГО ОГЭ.
6). Оценка оптимальности параметров РО ОГО по критерию УГО (гуд) и критерию оптимальности (Копт).
11а базе итогов дисперсионного анализа построена упрощенная показательная параметрическая модель часовой Пгех ОГО-.
dl оС2 1Ъ Ik S5 «
Пгех - 1/(Ктр.Кро).е 'Мдв -0 -Ккоп -hK ^р.ы.куоУч. (2S)
где Ктр - коэффициент, учитывающий характер выгрузки грунта (в отвал Ктр - 1, в транспорт Ктр - 1.05...1.16); Кро - коэффициент ис-подьвуемого ГО ("прямая лопата" - Кро - 1, "обратная лопата" - Кро - 1.1 Б.. .1.30); Ккоп - удельное сопротивление грунта копанию при работе с РО "обратная лопата". кН/ы. кв; hK - высота подъема ковсз при копании, u; Ji - угол поворота на выгруаку, град.
Оценка значений коэффициентов
Дня реализации общрй методики определения оптимальных пара-кгэтров ГО ОГО был разработан программный комплекс IIYDEXCAV. Его анализ показывает, что процесс моделирования проходит четыре этапа: определение технических параметров ОГО (подпрограммы GRUNT, GCIIEME, RADIUS, IICIGilT. CENTR); расчет энергетических параметров ОГО. включая построение математической модели его Птох (подпрограммы ENERGY. NULL.F1, FC, OUTPUT); экономический расчёт (подпрограммы ZATRAT. EC0N); выдача информации моделирования в числовом и графическом видах (подпрограммы TADL1. ZONA, SORT. GRAFIK).
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ. ТИІЮРАЗМЕРІЮГ0 РЯДА. ООН И ОВЛАОТЕЙ ЭФШСГШЮТ'О ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОГО
UjroflHic;i определения і'пті;м:і,"",\х ге^і^гз-зкзими'і^ских пара-
- 13 -ветров РО ОГЭ состоит иа следующих основных этапов.
1). Выявляем показатели математической модели УПЗ при производстве работ ОГЭ, значения которых подвергается изменению при изменении конструкции; из выявленных показателей математической модели выделяем показатели, влияющие на эффективность использования машины.
2). Используя математическую модель УПЗ ОГЭ традиционного пополнения, производим расчет их составляющих в функции выделенного показателя. Затем определяем Іуд и Пгех по измененной величино выделенного показателя, оптимизированного в данных условиях. При стой, значения по'сазатегей, не влиящих на эффективность кспольво-п.іжя новой юястругапи, остается неизменными.
3). Ез мзтеютической гадали выделяем показатели, значеній которых долгой ігагаїштьсл пр:т ;в!.*оі:енші конструкции ОГЭ традіпвтонію-го гаполшипл и величина которых определяет оатрзты, сопутетвупзио Капноцу пути изкэмения конструкции.
4). Составляем математическую модель расчета еатрат, сопутству-К5ІХ язменеиіш конструкции ога в функции исследуемого показателя.
0). Производим вьйор олтга.шыгого варианта параметров РО по іфитергао івошмука УПЗ или Копт.
В качестве критериев оптимизации, выра."ядапихся целевой функцией п представляти собой ?!это»:э?нч;сг:::э саэнсигязстн их вкачонкй от пзраиэтроа проецируемого ОГЭ, принят функционал УПЗ и ігритори-І Гонт. ПрятвриД Копт слуга? для определения опппалыгостн технически пзрзмзтгоэ ГО ОГЭ (э рэмкзг одной Саговой ігзптпш) и продстаз-."лот отлепэнт'э cyr.-v-tpnof) часогой работы эксплуатации ОГЭ (вслпчая гзграти работы sm его пзродоятзеу) (/.сум) к пелнчшю его ^ісогсй техшгчеетол производительности с учетом передвігао! от одного раэ-рзОатьсгаоьяго вяСоя к другому (Птох2).
Копт - Асум/Птезй, яДх/пкув. (20)
Аеум - (Кцпкл'А * Глзр«Апор)/1000, |Щ5Лня, (31)
гдэ А - сретрлая рзбота рабочего цкт«а СГЭ баз учета перэдиняся, II-!'; Лпэр - едтаячизя рсСота передглгх* СГЭ о? одного і'їста раярп-Ccrsa грунта к другому, Яч<; Яцити - годичяство работая цпіьтоя га 1 '-::jc работы ОГЭ, 1/4*10; Кпор - пзлт-гсетпо погодвчг-'к от одного гсЗая к друго:^ з течей::-} 1 часа. І/чгс. Ир:ггор;ґі ЛП оапкгза о екдз:
Z/д - 1/(Шкс-Кп)«[[іп-5п/Тоб + See + (Ам/ІОО+ВД-Кг/Тгод], (32)
где f!n - ііншчестЕО перебазировок каазін с объекта на обгект в течение года (Ип-Тгод/ТоО); Sn - стоимость перебазировіш одной ізг::-ны с объекта на объект, руО; Тоб - продолжительность выполнаш:,; работ на объекте, паи. час; Аы - ашртизацшншк отчисления на па-вшу, Z; Vz - капитальные затраты на машину, руб; Тгод - продо^-;:-тельиость работц машшш в году, uas. час; Ен - иорі-іативіаД ішзфї:'.-іціент эффективности іапіггаловложешій е строительство; Va - ісозйп-інізнт внутривенного использования; See - сб^ю часовне зіссплуаїс-ционнш заграти на іашшу, руб/ч:
See - SKp/Тгод + Sa, руб/ч. (33)
Здесь Бкр '- годовые затраты на капитальный ремонт, руб/год; S3 -суммарные часовые эксплуатационные затраты, руб/ч.
Дяя вычисления экономических составляющих, ВХОДЯЩИХ в УЛЗ, созданы подпрограммы ZATRAT и ЕСОЫ, использующие следуща тєкіш-ко-экоиоинческие корреляционные связи для гусеничного ОГЗ; капитальные ватраты на машину, связанные с созданнеи, производство!.;, доставкой ОГЭ и его ыонтакоы (Кг«(Ам*Ен)); суммарные часовые sico-плуатационные затраты, без затрат на капитальный ремонт (Sa); ватраты на капитальный решит (Зкр):
Kz-(AutEH) - 10450,6 - 452-Ндв + 25048,4-Q - 860,27-NflB-Q +
2 2 (34)
+ 7.77-NflB + 24785,2-Q, руб,
S3 - 0,649 + O.OlS'NflB + 3.2S8-Q - 0,787-гД руО/ч, (35)
SKP - 848,34 + 6,007-Мдв - 1304,8-Q + 8,355-NflB-Q, руб/год, (36)
(коэффициенты корреляции R - 0,960, R - 0,974, R - 0,819, соответственно) .
Поскольку все составляющие уравнения (32) зависят в итоге от таких параметров, как if , С, Lc, Lp, Q и т. д., то можно считать, что мы имеем функцию вида:
Zyfl = f( if , С. Lc. Lp. 0. ...)r (37]
Изменяя условия функционирования ОГЭ, т.е. придавая определённые значения некоторым параметрам и функциям, с помощью ЭШ определяем параметры конструкции, обеспечивающие минимум экономических затрат производства земляных работ. При этом, анализ такие ш-жт проводится и по критерию Копт, не включающим в свой состав стоимостные показатели, а базирующийся только на технико-энергетических параметрах конкретного ОГЭ.
Исследование математической 'модели ОГЭ проведено на основе общего анализа распределения глубин траншей и грунтов по трудности их разработки на территории страны, применительно к типораэмэрному ряду отечественных ОГЭ. Рассматривались глубины копания от 3 до
5 м, и грунты с числом ударов динамического плотномера от 2 до 20.
В результате определены зависимости оптимальных параметров РО и
критериев оптимизации УГО и Копт ОГЭ от вместимости ковпа, числа
ударов плотномера и глубины копания.
Исходя из условий проведённой оптимизации, а также с учётом технологических возможностей ОГЭ, рекомендуются следующие величины длин стрел и рукоятей ОГЭ (табл. 1); при этом следует говорить не
06 оснащении каядого ОГЭ оптимальным комплектом РО, а об оснапрнии
РО с оптииальпыми параметрами, учитывающими вероятностные процессы
его эксплуатации.
Таалица 1 Оптимальные значения величин длин стрел н рукоятей типовазнврного ряда гусеничных ОГЭ
Апалпэ табл. 1 сьпвил теспую связь і«?яду длинами суэптя стрел и рукоятей d ре-тал гопіфзтного исеяедуоьяго одпоітовгового гндряв-гзпоского зшгазаторз:
Ьс(удл)/Ьс(с7шід) - Ьр(ут!л)/1р(станд) -
(Г9) »'LF(CTC'a)/L?(;»p) - 1,25,
