автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Обоснование рациональных параметров скреперов с интенсификатором загрузки типа промежуточной подгребающей стенки

На правах рукописи

ЧЕБАН АНТОН ЮРЬЕВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ СКРЕПЕРОВ С ИНТЕНСИФИКАТОРОМ ЗАГРУЗКИ ТИПА ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ПОДГРЕБАЮЩЕЙ СТЕНКИ

05.05.04 - Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003469Э4

Хабаровск-2009

Работа выполнена в ГОУВПО «Тихоокеанский государственный университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук, доцент Шемякин Станислав Аркадьевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Никулин Павел Иванович

кандидат технических наук, профессор Демиденко Анатолий Иванович

Ведущая организация:

ГОУВПО «Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

Защита диссертации состоится «11» июня 2009 г. в 1500 на заседании диссертацион ного совета Д 212.294.01 в ГОУВПО «Тихоокеанский государственный университет» п адресу: 680035, г. Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136, ауд. 315 л.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО «Тихоокеанский государственный университет».

Автореферат разослан « ? » мая 2009 г.

Ученый секретарь Q

диссертационного совета __\\ V ---A.B. Лещинский

ВВЕДЕНИЕ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы: Скреперы, заполняющиеся за счет тягового усилия, отличатся простотой конструкции, однако, возникает необходимость в использовании трак-ора-толкача при наборе грунта. Кроме того, загрузка малосвязных грунтов с высоким оэффициентом наполнения невозможна даже с помощью толкачей. В связи с этим увенчивается себестоимость разработки фунта и появляется зависимость технологическо-о процесса скрепера от толкача. Последние 20...30 лет характеризуются поисками эф-ективных интенсификаторов загрузки скреперных ковшей. Интенсификаторы типа кребковых и шнековых элеваторов нашли применение, однако, имеют существенные едостатки. У скреперов с элеваторной загрузкой затруднена работа на тяжелых грунтах грунтах содержащих крупнообломочные включения. Кроме того, эти интенсификато-ы занимают значительный объем внутри ковша и требуют дополнительных устройств ш обеспечения удовлетворительной разгрузки. Перспективным является внедрение ин-енсификаторов типа промежуточных подгребающих стенок, которые занимают незна-ительный полезный объем ковша, могут работать с грунтами, содержащими крупнооб-омочные включения, не препятствуют процессу разгрузки грунта из ковша и могут беспечить высокий коэффициент наполнения существующих и удлиненных ковшей, акие интенсификаторы изготавливались различными организациями, а производствен-ые испытания доказывали эффективность их применения. Поскольку теоретических и кспериментальных исследований скреперов с интенсификаторами подобного типа бы-о проведено недостаточно, то вопрос определения рациональных параметров скреперов интенсификатором в виде промежуточной подгребающей стенки является актуальным.

Объект исследования - рабочее оборудование скреперов с интенсификатором за-узки типа промежуточной подгребающей стенки (ППС).

Предмет исследования - процессы загрузки и разгрузки удлиненных ковшей скре-еров с применением ППС.

Целью работы является повышение производительности скреперов и снижение се-естоимости выполняемых ими работ.

Основная идея работы заключается в том, что путем применения интенсификато-а типа ППС обеспечивается загрузка существующих и удлиненных ковшей с высоким оэффициентом наполнения, увеличение производительности и снижение себестоимо-ти выполняемых работ.

Задачи исследования:

- создать функциональную зависимость (целевую функцию) по определению ра-иональной длины, а, следовательно, и вместимости ковша, оборудованного ППС;

- теоретически и экспериментально определить максимально возможную длину овша из условия предельного состояния грунта при разгрузке;

- разработать метод расчета сопротивлений передвижению задней стенки в удлинен-ом ковше на основе уточнения напряженного состояния грунта при разгрузке;

- исследовать процесс загрузки и разработать метод по определению сопротивления родвижению грунта внутрь ковша с помощью ППС;

- создать метод расчета гидромеханизма привода ППС;

- исследовать возможность увеличения коэффициента наполнения передней части овша на заключительной стадии копания до полной пробуксовки колес;

- выполнить расчет технико-экономических показателей скреперов, оборудован-

ых ППС.

Основные научные положения, представленные к защите:

1. Вместимость ковшей скреперов, оборудованных ППС, экономически целе образно увеличивать путем удлинения ковша существующих скреперов в 1,51... 1, раза, в зависимости от параметров машины и дальности транспортировки грунта.

2. Процесс загрузки удлиненного ковша с помощью ППС аналогичен процес разгрузки грунта с помощью задней стенки, в связи с чем в методах определения противлении загрузке и разгрузке следует учитывать напряжения по криволинейн поверхности сдвига, боковым и нижним граням призмы выпирания путем их инт рирования.

3. У скреперов с ППС и удлиненным ковшом на заключительной стадии копан в результате увеличения сцепной силы тяжести и тяги, а также использования рыв до полной пробуксовки колес возможно повысить усилие на рабочем органе машш на 20...38% и коэффициент наполнения передней части ковша на 12...19%.

Научная новизна работы:

1. Выявлено распределение удельных давлений со стороны грунта на заднюю и б ковые стенки ковша скрепера в процессе разгрузки и определены контуры призм вып рания, образующихся при загрузке с помощью ППС удлиненных ковшей, а также п разгрузке с помощью задней стенки.

2. Разработаны методы расчета сопротивлений загрузке и разгрузке удлиненнь ковшей скреперов.

3. Предложен метод определения динамической нагрузки на рабочий орган в з ключительной стадии копания.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные результат исследований, обоснований и апробаций позволяют решить в едином комплексе ря сложных и актуальных для проектирования скреперов задач, и в частности:

- обоснованы основные параметры скреперов с интенсификаторами загрузки тип ППС;

- создана методика экспериментальных исследований по определению деформаци' грунта внутри ковша под воздействием ППС и задней стенки с помощью меченых час тиц и цветных полос;

- установлено, что работа ППС и одновременное движение скрепера при набор грунта невозможны без дополнительного источника энергии;

- предложено в качестве дополнительного источника энергии использовать гидро аккумуляторы, заряжаемые при холостых пробегах скрепера;

- проведены производственные испытания, которые подтвердили эффективность применения скреперов с ППС.

Достоверность научных положений, изложенных в работе, подтверждается экспериментальными исследованиями в лабораторных и полевых условиях, с использованием современного оборудования и необходимым объемом экспериментальных данных и их хорошей сходимостью с теоретическими расчетами, а также результатами производственных испытаний опытного образца скрепера, оборудованного ППС.

Реализация работы. Результаты диссертационной работы внедрены в ОАО «Ур-галуголь». Лабораторное экспериментально-исследовательское оборудование внедрено в учебный процесс на кафедре «Транспортно-технологические системы в строительстве и горном деле» Тихоокеанского государственного университета (ТОГУ).

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждены и одобрены на: Международной научно-технической конференции Интерстроймех в 2003 и 2007гг.;

импозиуме «Неделя горняка» (семинар «Горные машины и оборудование») в 2007 и 008гг.; симпозиуме «Дальний Восток-3» (семинар «Современные технологии добычи и ереработки полезных ископаемых) 2007г.; IV, V, VI, VII Межрегиональных научно-ехнических конференциях с международным участием «Механики XXI веку», г. ратск, БрГУ, 2005-2008гг; 60-й региональной научно-практической конференции твор-еской молодежи, г. Хабаровск, ДВГУПС, 2002; III, V краевых конкурсах молодых уче-ых и аспирантов, г. Хабаровск, 2001, 2003гт; кафедре «Транспортао-технологические истемы в строительстве и горном деле» ТОГУ.

Объем и структура диссертации: Диссертационная работа состоит из введения, яти глав, общих выводов, списка литературы из 122 наименований и 12 приложений на 9 страницах. Основное содержание работы изложено на 175 страницах машинописного екста, включая 10 таблиц, 101 рисунок.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе представлены результаты обзора и сравнительного анализа спо-обов и технических средств повышения эффективности работы скреперов, а также опросов загрузки и разгрузки их ковшей.

Наиболее существенный вклад в развитие и совершенствование конструкций и етодов расчета скреперов сделан Артемьевым К.А., Баловневым В.И., Недорезовым .А., Домбровским Н.Г., Ветровым Ю.А., Зелениным А.Н., Ульяновым H.A., Петером Е.Р., Никулиным П.И., Ниловым В.А., Хмарой Л.А., Шемякиным С.А., Плешко-ым Д.И., Демиденко А.И., Сивковой О.Н., Мартыновым В.П., Глебовым В.Д., Бере-товым Е.И., Борисенковым В.А., Шаволовым B.C., Карповым Б.И., Матвеевым A.B., ркиным A.A., Лещинским A.B., Лиошенко В.И., Бармаш М.А., Дрессом Г., Кюном ., Тыро Г. и др. В настоящее время проведено большое количество работ и принят яд решений по вопросу интенсификации загрузки ковшей скреперов. Перспектив-ым направлением являются интенсификаторы типа промежуточных подгребающих тенок (ППС), перемещающие разупрочненный грунт внутри ковша из его передней асти в заднюю. Данные интенсификаторы позволяют эффективно заполнять ковши начительно более длинные, чем на существующих машинах. В связи с этим, вопрос о обеспечению разгрузки таких ковшей является актуальным, но недостаточно изу-енным.

Рабочее оборудование предлагаемой конструкции скрепера отличается наличием 1С 1 (рис.1), перемещаемой внутри удлиненного ковша 2 по направляющим 3, рас-оложенным на наружной стороне боковых стенок ковша, с помощью рычажной сис-емы 4 и гидроцилиндров 5. В начале набора грунта ППС находится в передней части овша в области передней заслонки. После того, как передняя и средняя части удли-енного ковша заполняются грунтом в работу включается ППС и, передвигаясь при омощи гидроцилиндров по нижней ветви направляющих, перемещает грунт из пе-едней части ковша в заднюю. Высвободившаяся передняя часть ковша вновь запол-яется грунтом.

На основании анализа рассмотренных работ в главе 1 сделаны следующие выво-ы: существует тенденция к выпуску скреперов, оснащенных интенсификаторами за-узки ковша; главной возможностью повышения вместимости ковша, из условия ономической целесообразности, является увеличение его длины, и приближение

продольного контура ковша к профилю, рекомендуемому Артемьевым К.А.; при шении задачи по определению сопротивления продвижению грунта внутрь ковша п помощи подгребающей стенки (лопасти) авторами решается плоская задача, кото справедлива для массива бесконечной ширины; кроме того, не учитывается допсш тельный распор грунта от действия ППС в поперечном направлении к продольн оси ковша; в работах, посвященных разгрузке ковшей также решается плоская зад без учета действительной формы призмы выпирания, сформированной под действи задней стенки; вопросы заполнения удлиненных ковшей с помощью ППС, а также последующей разгрузки, изучены недостаточно. В результате анализа сформулиро! ны задачи исследований, указанные в общей характеристике работы.

С„ т V,, н ¡г^-у

4П

ш

17,515,012,510,07,5-

2.3

2.1

2.0

ц, 1

\ к

\/ /\ Кк

^ -т У у

-- 1 1 VI« с,

120

Рис.1. Продольный профиль существующего (1К0) и удлиненного ковша ( ¿л ) оборудованного интенсификатором загрузки типа ППС

10 15 2,0 (

Рис.2. Зависимость технико-экономичесю показателей скрепера ДЗ-11 с ППС от коэффищгаг удлинения ковша I, при ¿тр = 400м иработенасупес

Во второй главе разработана функциональная зависимость (целевая функция) п определению рациональной длины, а, следовательно, и вместимости ковша, оборуд ванного ППС. Обосновывается возможность разгрузки удлиненного ковша и предлаг ется метод к определению сопротивления передвижению задней стенки. Дан метод о ределения сопротивления продвижению грунта под действием ППС при загрузке ковше Предложен метод расчета гидромеханизма перемещения ППС, а также метод учета д намической составляющей в заключительной стадии копания.

Для определения рациональной длины ковша скрепера с ППС было выявлен во-первых, изменение металлоемкости из условия прочности каждого элемента 1 скрепера в целом в зависимости от коэффициента удлинения ковша /, = 1К//1К0 , счи тая от режущей кромки ножа до задней стенки (рис.1). Во-вторых, металлоемкость с изменяется не прямо пропорционально удлинению ковша, а по параболическому за кону и нижняя часть параболы предопределяет наличие оптимального значения этог удлинения (рис.2). В третьих, выявлено изменение вместимости ковша , удельно! металлоемкости скрепера С, У(/Г, сцепной массы машины /?/", массы шин С" от /, . четвертых, составлена целевая функция, определяющая изменение и удельной себе стоимости работ С,уд в зависимости от li при заданной дальности транспортировки

грунта ¡.тр. Дальность транспортировки грунта принималась пошагово в интервале от 100 до 3000 метров. Решение целевой функции численными методами для каждого конкретного скрепера дает возможность выявить рациональную длину ковша, при которой себестоимость работ достигает минимального значения (рис.2). Данные исследования проводились для скреперов ДЗ-87-1А, ДЗ-11, Д3-13, ДЗ-107.

Тг + Е

г

н

- 10,со%пзК,п: + д„/,/(ди + ЧВН2)

X •

77 Г)

V ' ) V ' )

где Бу- удельная стоимость машины; нА- норма амортизационных отчислений; р- норма отчислений на ТО и ремонт; тг- фонд времени работы машины в году; з„-аработная плата машиниста; Н3 - начисления на заработную плату; Зш,Зс,Зр- затраты оответственно на топливо, смазочные материалы и рабочую жидкость;

,пш, пш, квш, Пг- соответственно, удельная цена шин, масса пары шин, число ин, нормативный пробег шины, коэффициент, учитывающий затраты на доставку и амену шин, годовой пробег скрепера; и д,д - геометрические объемы ковша, соот-етственно, в области передней заслонки и в области над днищем ковша; К™, кдн- ко-ффициенты учитывающие наполнение соответственно в области передней заслонки в области над днищем ковша; Ен, К¡, кразр, кр - соответственно, коэффициенты рен-абельности машины, использования машины по времени, разрыхления грунта, дельного сопротивления резанию грунта; - суммарная масса скрепера и грунта; сц,й),5к,е- соответственно, коэффициенты сцепления, сопротивления качению, бук-ования и уклона местности при копании; У- коэффициент, учитывающий объем унта перед заслонкой; в,н- соответственно, ширина ковша и высота наполнения; л-инимальная толщина стружки в конце копания; N - мощность двигателя; ¡, ыИ, N'¡1- мощности, соответственно, затрачиваемые на привод вспомогатель-

ых механизмов, на зарядку источника питания интенсификатора (гидроаккумулято-ы) во время холостого хода, на преодоление ветрового сопротивления, при движе-ии с грунтом и на холостом ходу; ц - КПД трансмиссии; кт - коэффициент, учиты-ющий использование двигателя по мощности в транспортном режиме; атр,етр8тр-ответственно, коэффициенты сопротивления качению, сопротивления уклона мест-ости и буксования в транспортном режиме.

Удельная металлоемкость скреперов с удлиненным ковшом несколько выше, чем у ществующих скреперов. Это объясняется наличием у машин интенсификатора загруз. При значениях /, = 1,76 2,11 удельные металлоемкости существующих и проектируе-ых машин с ППС отличаются незначительно. Удельная металлоемкость скреперов с линенными ковшами, оснащенными ППС, значительно ниже, чем у скреперов, осна-енных скребковыми и шнековыми элеваторами.

С увеличением длины ковша эксплуатационная производительность па возрас-ет по параболе, достигает максимальных значений при /, = 2,02 2^5 (в зависимости марки скрепера и дальности транспортировки грунта), после чего начинает сни-

жаться. Снижение па связано с ускоренным ростом металлоемкости скрепера. Уде ная себестоимость единицы работ, напротив, с удлинением ковша снижается и дости минимальных значений при /, = 1,51.1,85, также в зависимости от марки скрепера и дальности транспортировки грунта. При увеличении дальности транспортировки rpyi рациональная длина ковша скрепера несколько возрастает.

Существенным ограничением длины ковша скрепера является возможность разгрузки по традиционной принудительной схеме с помощью задней стенки. За р-четный случай принималось критическое состояние, когда под давлением задн стенки происходит выпирание грунта, т. е. призмы выпирания (ПВ), пересыпания частично через боковые стенки, а вся масса впереди ПВ не продвигается в ковш подножевой плите.

Сопротивление движению задней стенки удлиненного ковша (рис.3 а, 5):

F = F„ac + FpM +Рин, {

где Fnac- пассивный отпор грунта ПВ надвигающейся задней стенке; Fp сопротивление качению роликов задней стенки; Рт- сила инерции поступателы движущейся массы грунта и задней стенки.

Согласно расчетной схеме (рис.3 а) пассивный отпор грунта ПВ равен:

Fnac = F/ioö + 2Fmpn + FmpgH, (

где FmS - сопротивление сдвигу по лобовой поверхности ПВ; Fmpl - сопротивлеш трения грунта ПВ по боковой стенке ковша; FmpdH - сопротивление трения грунта П по днищу ковша.

В предельном состоянии условие равновесия призмы выпирания выглядит сл дующим образом (рис.3 S ):

Ра*т < FmS. (

где Р°т- активная сила, перемещающая ПВ по поверхности сдвига. На элементарную площадку dF = dsdl действует ряд напряжений (рис.3 б). В первых, напряжение от собственной силы тяжести грунта <x7W = yh, направленно вдоль оси Z на днище ковша и в виде бокового распора oS(h) = Ла2(Ю в плоскосп параллельной днищу ковша. Здесь у - приведенная плотность грунта, Н/м3, h- гл бина залегания элементарной площадки, X - коэффициент бокового давления в грун те, определяемый через угол бокового давления е, т.е. Я = fgc. Во-вторых, нормаль ное напряжение ашь) со стороны ПВ. Все эти напряжения изменяются с глубиной за легания h площадки dF в массиве грунта.

Лобовое сопротивление сдвигу призмы выпирания, действующее на элементар ную площадку dF относительно неподвижного грунта, равно

dFnoS = T(h! ■ dF ' C0S ß ' COS p, (5

где r(h) - касательное напряжение, препятствующее сдвигу; р - угол расположения эле ментарной площадки на поверхности сдвига относительно продольной оси X; ß- угол на клона призмы выпирания по поверхности сдвига к днищу ковша, зависящий от угла внутреннего трения грунта, пористости и сцепления грунта (определен экспериментально).

Путем проецирования напряжений на плоскость сдвига (рис.3В) получим т/ю. После подстановки rw и dF интегрируем выражение 5 по Н и R.

Рис.3. Схемы к определению сопротивления движению задней стенки: а - схема к определено пассивного отпора грунта; 5 - схема действия сил на заднюю стенку; в - схема действия на-яжений на элементарную площадку по поверхности сдвига; ; г - схема действия напряжений в ементарных граничных объемах А и Б; д - схема к определению длины ковша

Тогда

F„oS = -\dh\—ctgffyiA+ с + yhsin/3fgtp2]dR= ~—dgpin-L \уНА+ 2c + fHsinptgy^ (6) о R,2R 4 R2

где А- безразмерный коэффициент, введенный для упрощения записи; у'- коэф-щиент, имеющий размерность Н/м3 и учитывающий изменение напряжения aN(h! с убиной залегания элементарной площадки dF\ с- сцепление грунта; R, и R2 - ра-*усы кривизны ПВ на верхнем и нижнем уровне ковша.

Активная сила, сдвигающая призму выпирания по плоскости сдвига, равна

Р™т = dhiy'ctgp cos j3h — dR = -aN —In ctgp cos Д (7)

or, 2R 4 R2

Окончательно, с учетом уравнений (6), (7) и неравенства (4), сопротивление сдви-по лобовой поверхности призмы выпирания равно

_ BH R,

Fms = -J- In L- ctgp cos p.

4 H2

Для определения FmpS и FmpdH рассмотрено напряженное состояние элементар! объемов грунта, соответствующих местоположению точек А и Б (рис.3г). На элем тарные объемы грунта действуют, во-первых, напряжения, возникающие от силы тя" сти грунта и направленные вдоль осей X, У и Z (а2, ах = ау = а2Л). Во-вторых, в зультате давления задней стенки на грунт в элементарных объемах А и Б соответстве! возникают напряжения a'x,a'y,a'z и ст", <х", сг". Напряжения а'х и а'у, а также а" и взаимосвязаны между собой через коэффициент бокового давления в rpyi (а'у = сг'хЯ, а'у = <у"хЛ). Напряжения ау и а'у определяются из рассмотрения напряж

ного состояния элементарных объемов А и Б, а а' - из равенства пассивного отп грунта и давления на заднюю стенку.

Сопротивление трения грунта ПВ по боковой стенке ковша

г■ ,/ ( * , * \{к Н Н л

Fm.s = Нц, 1сг + сг + 2 а J--------

тр1 м у у (^4 6tgyc 6tgQJ

где в- угол наклона линии AM к днищу ковша; ц,-коэффициент трения грун по стали; к- длина контакта ПВ с боковой стенкой.

Составляющая FmpA в уравнении (3) с учетом площади соприкосновения ПВ с днищ ковша при условии о2 = yh и длине контакта ПВ с боковой стенкой на уровне днища а0

FmpdH = [а0В + /?/ arcsin(B,l2R2) ~ 0,5вЩ-(<1,5В f j уН,и,. (1

Сопротивления F и Рин определяются по известным методам.

Для обеспечения разгрузки грунта из удлиненного ковша скрепера при yoioBf предельного состояния (до момента сдвига ПВ) необходимо, чтобы сопротивлен разгрузке грунта Fn, находящегося в передней части ковша (объем АМЖКТЕФ

(рис.3 д) перед лобовой поверхностью ПВ, не превышало силу РахК!", которая препя ствует образованию ПВ. За расчетный примем самый неблагоприятный случай, ког после открытия передней заслонки грунт, находящийся над днищем ковша, не ось палея (угол откоса грунта в ковше равен 90°).

Условие разгрузки удлиненного ковша скрепера Р°ш > Fn. (11

Сопротивление разгрузке грунта, находящегося в передней части ковша пере лобовой поверхностью ПВ, равно Fn = F^pdH + 2F^pl, (12

где F"pd„- сопротивление от трения грунта по днищу ковша; F"pS- сопротивлени от трения грунта по боковым стенкам ковша.

С учетом давления со стороны неподвижного массива грунта АМЖКТЕФП н боковые стенки и днище ковша, упрощений и преобразований получаем длину кон такта этого грунта с боковой стенкой 10 (рис. 3 д )

1 ^ РаГ - [о,9богц<В + 0,67ц,н{0,5а'я + ау))н/tg6 ° ~ JJea^B + ф, [0,5о'у + crj

Длина ковша скрепера из условия предельного состояния грунта в ковше npi разгрузке LPK = а0 + Hjtgd + /0. (14)

С целью определения затрат энергии и мощности на перемещение ППС внутри овша разработаны расчетные схемы (рис.4).

Сопротивление перемещению ППС Рт можно разложить на составляющие Р,-, Рг, рис.4 о, 5), которые в общем виде равны:

Р< = Ррсоб(Рн - ас) + 2Ртб + Ртрдн созас + Ртр созар +{й+ Вс)шас + (15) р/ = рР [Рн ~ с) - Ршрди ас - Ртр 5//? ар + (с + Сс) гаг ас, (16)

где Рр - сопротивление резанию; Ртр}- сопротивление трению грунта призмы вы-ирания по стенке ковша; Ртрдн - сопротивление сдвигу основания призмы выпирания; тр- сопротивление трению грунта ПВ о лобовую поверхность ППС; О, Бс - силы тя-ести грунта в призме выпирания и ППС; Р] - сопротивление, связанное с преодолени-м сил инерции при разгоне прирастающей массы грунта в ПВ; ас - угол наклона тра-ктории движения ППС к горизонту; ар- угол установки ППС (резания грунта); Рн-гол наклона ПВ по поверхности сдвига к горизонту.

Рис.4. Схемы к определению сопротивления перемещению ППС: а - общая схема; б - расчет-ая схема; Ь - схема действия сил, определяющих равновесие ПВ в предельном состоянии; г - схема ействия сил и напряжений на ПВ; д- схема действия напряжений на элементарную площадку по оверхности сдвига; е - схема действия напряжений в элементарных граничных объемах С и Д.

Сопротивление резанию Рр определяется как сумма напряжений, действующих поверхность сдвига ПВ (рис.4г). Напряжения по поверхности ПВ при загрузке име! тот же физический смысл, что и в процессе разгрузки. Для определения сопротивлен резанию рассмотрим напряжения, действующие на элементарную площадку лоб вой поверхности ПВ (рис.4/?). На элементарную площадку действуют напряжения а"г и сг£(Л), возникающие от силы тяжести грунта, а также нормальное напряжение возникающее под действием ППС на грунт. Сопротивление резанию ёРР, действующ на элементарную площадку с1Рн, определяется по зависимости

¿Рр = Тр^нСмр. (!

где г>(Л)- касательное напряжение, препятствующее резанию и приложенное к п верхности сдвига элементарной площадки; р- угол расположения элементарной пл щадки относительно продольной оси X.

Спроецировав напряжения на поверхность сдвига, получим (рис.4д) Пос подстановки и 6РИ интегрируем выражение (17) по Н и Йн. Тогда

н„+нв R„2 а

РР=- J dh\ —

н. /?„, 2Ни

M

sinpH

+ yHhtgq>2

В, /?,

К = -" № H + Н0)2 - + Y'Htg^

, (1

. _ Н"/7 ^ "01 "О \ п

4 Rh2 \sm/3H

где Ан- коэффициент; В- ширина ковша скрепера; RH- радиус кривизны призм выпирания в секущих плоскостях, параллельных днищу (изменяется от Rh1 до Rh2 Hп - высота призмы выпирания; Н„- среднее значение высоты «шапки» ПВ.

Сопротивление трения грунта ПВ по боковым стенкам ковша зависит от удельны давлений, возникающих в грунте в направлении оси У (рис.4 е ). Для определения Рщ и Ртрди целесообразно рассмотреть напряженное состояние элементарных объемо грунта С и Д. На элементарные объемы грунта действуют напряжения, возникающи от силы тяжести грунта а" ; а"у ; сг"г, атакже напряжения ,а'у ,iт'" и <х"",а'у ,а"", воз никающие в результате давления на грунт ППС.

Сила трения грунта ПВ о боковые стенки с учетом давления фунта на стенк! ковша

rmp5--Pi

z

У

'Un U , - л

+Pi 2 . (19

2 *9ГН Ш

где ки- длина боковой грани ПВ в верхней части; у"у, у'у, у"у- коэффициенть (Н/м3), учитывающие изменение напряжений, соответственно, и"у, а'у , а"у с глубино! залегания грунта в ковше; ви - угол наклона линии пересечения поверхности ПВ с бо ковой стенкой; ун- угол наклона ППС к днищу ковша. Сопротивление сдвигу основания ПВ

¿V* = ¡ривВ + Р2„2 агсв1п{р,5в^н2)-0,5в4^0^5в')у{нп + Нв)ц2, (20) где /л2 - коэффициент трения грунта по фунту; анВ - расстояние между точками С и Д. Силу тяжести О фунта ПВ определяем, исходя из геометрических параметров ПВ с учетом наличия «шапки» ПВ. Сопротивление трения фунта о ППС определяется как произведение суммы нормальных составляющих фавитационных и дополнительных (распорных) давлений со стороны фунта на коэффициент трения фунта о сталь.

При определении сопротивления связанного с преодолением сил инерции при згоне прирастающей массы грунта перед ППС, следует учитывать скорость движения енки и зависимость изменения массы грунта в ПВ от хода ППС. Общее сопротивление продвижению ППС (рис.4о)

Рт = Рх.!со$а', (21)

здесь а' = агс!-д(Р2';Рх.) - угол между вектором Рт и направлением движения ППС. Полученные уравнения (15), (16) позволяют расчетным путем определять состав-ющие Рх. и Р2. общего сопротивления Рт перемещению ППС, а, следовательно, и илия в штоках гидроцилиндров привода ППС.

С целью определения потребной мощности на привод интенсификатора типа 1С и обоснования возможности применения гидроаккумуляторов разработан метод счета усилий на штоках гидроцилиндров механизма перемещения промежуточной енки. ППС перемещается вдоль бортов ковша скрепера по направляющим при по-ощи гидроцилиндров (рис.1). Для определения усилия на штоках гидроцилиндров необходимо учесть составляющие Рх, и Рг. сопротивления перемещению ППС, а кже сопротивления качению РД и Рн роликов о направляющие (рис.5).

F,„kH

200 137-

— F. Ю=6Ж:-215Я;'236Ц '209

1 ^

FJlHt 3l;-%95 ,;*12i2ly9T\

1 1 } , | F, Ш=6521'~ 15371 * h

/ 1 1

1 Г- 3 1 I

III | 'ЛГШ Ik ,'-еш!* 1 521, -36 4

0 0,6 1,2 L„ /„,«

Рис.5. Схема к расчету привода ППС: а -схема действия сил; б - зависимость усилия Fu в гид-цилиндрах привода ППС от хода штоков цилиндров 1Ц; 1, 2, 3, 4- соответственно, для скреперов, -87-1 А, ДЗ-11, Д3-13, ДЗ-107.

Затраты мощности на привод ППС Nnnc (кВт) будут равны

Nппс = 2Рцдцг1цт1р ■ W00-1, (22)

где 9Ц - скорость выдвижения штока гидроцилиндра; - коэффициент полезного йствия гидроцилиндра; 77,, - коэффициент полезного действия рычажной системы.

Расчеты по приведенной зависимости показывают, что для привода интенсифи-тора типа ППС в зависимости от модели скрепера, длины его ковша и свойств унта может затрачиваться от 18,7 до 35,1% номинальной мощности двигателя базо-го тягача. Поскольку копание на заключительной стадии ведется с максимальным пользованием мощности тягача, одновременное включение в работу ППС невоз-жно. Следовательно, для того чтобы включить интенсификатор, необходимо оставить скрепер и прекратить копание. Это первый способ загрузки ковша, который иводит к увеличению времени цикла машины. Возможен второй вариант загрузки вша. Для привода ППС предлагается использовать гидроаккумуляторы, подклю-

чаемые в гидросистему по разработанной автором схеме и заряжаемые при движе! скрепера с порожним ковшом в сторону забоя. Работа, выполняемая при разрядке кумуляторов, Аи с учетом потерь в гидросистеме должна быть не меньше работы совершаемой при перемещении ППС

АиЧгс > А> (

где //гг - коэффициент полезного действия гидросистемы. Работа при разрядке гидроаккумулятора (ГА) для изотермного процесса

А и = РиК1"{Ртах!Рн\ (

где рн - начальное давление газа в ГА (давление в конце разряда ГА); ртт - м симальное давление зарядки ГА; У„- конструктивная (полная) емкость ГА.

Усилие на штоках гидроцилиндров Рц при перемещении ППС изменяется, поско ку меняются сопротивления Рх. и Рг,. В общем виде зависимость изменения усили гидроцилиндрах привода ППС от хода штока 1а можно представить в графическ

(рис.5б) и аналитическом виде Рц = аи13ц + Ьи12ц + си/а + би, где аи, Ьи, си, аргументы функции. Работу А можно определить как площадь под кривой Рц

А = + Ь/и + си1ц + (¡и)ли = 0,25а/ц + 0,ЗЗЬ/а + 0,5си12и + ё1а р о

где 0, ¡.и - пределы интегрирования (ход штока гидроцилиндров). Конструктивный объем гидроаккумуляторов

К ^ А'{0,36^рнахЪс). (2

У скреперов с ППС и удлиненным ковшом на заключительной стадии копан использование увеличенной силы тяги и рывка до полной пробуксовки колес да возможность повысить усилие на рабочем органе машины. На заключительном эта копания скреперный агрегат движется на пределе сцепления движителей с грунт (рис.6). Полное буксование возникает вследствие отрицательных ускорений, котор возникают во время копания грунта.

V

Рис.б. Эквивалентная схема скреперного агрегата как жесткой системы при движении на пр деле сцепления движителей с грунтом

Уравнение движения скреперного агрегата в режиме полного буксования имеет ви

ё21

/77 -

2 ~

После преобразования уравнения (27) приведем его к виду

а2! с

где с - интенсивность возрастания сопротивления копанию; - "сопротивление ко-анию в начале заключительной стадии набора грунта; Рс - приращение сопротивления опания в течение заключительной стадии набора грунта; / - путь, пройденный скре-ером на пределе сцепления движителей с грунтом до остановки машины; т- масса крепера с грунтом; ан - ускорение скрепера в момент достижения полного буксования.

Уравнение (28) представляет собой неоднородное линейное дифференциальное ивнсиие второго порядка. Решив уравнение (28) при граничных условиях: t = 0, / = 0 и = ¡Л М = УН, можем определить максимальное отрицательное ускорение скрепера, кото-ое возникает при скорости, равной нулю, в момент полной остановки машины (V = ¿?);

= ан соб агс1~д

{ I, "Л — (

- Уи 5//? агсГд \ /77

V

К г

аи , т

(29)

К :£

где Ун - скорость скрепера в момент достижения полного буксования.

Динамическая нагрузка на рабочий орган

^ин = татах• (30)

Полная нагрузка на рабочий орган

Рро ~ Тси Р1ин ~ Ррерк" (31)

Согласно методике Петерса Е.Р.

/Г5Л; + ВНЬс„у + хВН2у + ц2уВН2у = Fpo, (32)

где Р - сопротивление перемещению груженого скрепера в конце копания; Н-ысота грунта в ковше; Ьск - толщина срезаемой скрепером стружки на заключитель-ой стадии копания.

Преобразуем уравнение (32) с учетом зависимости (31)

{хВу + ц2уВу)Н2 + + (т ~ Тси - Рдин + Рперк) = 0. (33)

Решение уравнения (33), имеющее физический смысл, может быть представлено виде

н = -<хВГ + -Гси-Р,ин+ ^- ВИ1у

2{хВу + ц2уВу]

Расчет по зависимости (34) для скреперов с удлиненным ковшом и ППС дает воз-ожность определить высоту заполнения ковша Н, а, следовательно, и коэффициент полнения кн передней части ковша. По сравнению с существующими скреперами у скреперов с удлиненным ковшом и ППС увеличивается на 7,1... 12,5%, а кИ на ...19%. Это связано с увеличенным сцепным весом и силой тяги скреперов с ППС, также увеличением при использовании рывка.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям процесса разгрузки линенного ковша скрепера. В цели экспериментальных исследований входило: оп-деление рациональной длины ковша из условия его разгрузки; выявление контуров - в массиве грунта при его выгрузке; определение величин сопротивления движе-ю задней стенки при разгрузке ковша для подтверждения теоретических зависимо-ей по определению этих сопротивлений; определение удельных давлений (напря-ений) в грунте и их распределение по задней и боковым стенкам при принудитель-й разгрузке модели ковша.

Экспериментальные исследования процесса разгрузки удлиненных ковшей п водились в лабораторных условиях на стенде, который представляет собой ковш i ременной ширины (350...550мм) и длиной 1050мм. Ковш с помощью канатн блочной системы надвигается на неподвижную заднюю стенку. Усилие разгруз фиксировалось тензотягой и, с помощью тензометрической аппаратуры, отобран лось на осциллографе. Путь движения ковша фиксировался датчиком перемещен! Для исследования распределения удельных давлений грунта по боковым и зад» стенкам модели ковша, а также днищу, были установлены тензометрические датчи давления, имеющие диаметр 22мм. Для определения контуров ПВ в грунт в моде, ковшей закладывались цветные полосы и меченные частицы диаметром 5...6мм.

Экспериментально доказано образование ПВ при разгрузке моделей удлиненш ковшей. По результатам экспериментов с цветными полосами были определены кон ры призмы выпирания (рис.3 а) для различных моделей удлиненных ковшей скрепер при разгрузке песчаного, супесчаного, суглинистого и глинистого грунтов.

Для определения фактических контуров ПВ для скреперных ковшей получ экспериментальным путем ряд геометрических параметров: угол наклона ПВ по п верхности сдвига к днищу ковша р = 29...38°; радиус кривизны лобовой поверхнос призмы выпирания R, оказавшийся переменной величиной и изменяющийся R, = (0,61...0,70)в до R2 = (2,50.3,60)в (соответственно в верхней и нижней частях П где В- ширина ковша; угол наклона линии Ж пересечения лобовой поверхности П и боковой стенки ковша, равный в = 37..Л60; длина основания ПВ у боковой стен ковша (линия JIC) а0 = {о,Oi...0,0б)в, при этом меньшие значения ¡3, R,, R,, 0, а0 соо ветствуют песчаным и супесчаным грунтам, а большие- глинистым и суглинистым.

Первоначально усилие на разгрузку резко возрастает (рис.7), достигая предел ных значений при перемещении задней стенки на расстояние 10...56 мм, после че начинается общий сдвиг массива грунта и выгрузка его из ковша. Выявлены завис! мости изменения сопротивлений разгрузки от вместимости ковша, которые нос практически линейный характер. Сопоставление расчетных и экспериментальны данных показывает, что среднее отклонение не превышает 12,7%.

h, н

Fp, Н

SO 1,,,мм

Т-

1 1

1 ^ 3

/Г- trT" угз

so

Рис.7. Сопротивление разгрузке удлиненного ковша: 1, 2, 3, 4- соответственно для моделей уд линенных ковшей скреперов ДЗ-87-А1; ДЗ-11; Д3-13; ДЗ-107; а- для супесчаного грунта; 5 - л суглинистого грунта

Удельное давление со стороны грунта на стенки ковша от сил гравитации изме няется линейно, от нуля на поверхности до максимума на днище по всему периметр ковша. Дополнительное (распорное) удельное давление на заднюю и боковые стеню от поверхности массива грунта до днища ковша изменяется от нуля до максимума п зависимости, близкой к линейной. Вдоль боковых стенок ковша дополнительно

'распорное) удельное давление изменяется от максимума в области контакта боковой ■ задней стенок до нуля в области передней части ковша. В предельном состоянии еличина дополнительных (распорных) удельных давлений на боковые стенки в нижней части ковша в области задней стенки в 3,2... 16,2 раза превышает удельное давле-ие от сил гравитации. Сравнение данных, полученных по теоретическим зависимо-ргям, с экспериментальными результатами показывает, что отклонение величины дельных давлений не превышает 14,3%.

В четвертой главе описываются экспериментальные исследования процесса за-рузки удлиненного ковша скрепера с помощью ГТПС.

В цели экспериментальных исследований входило: определение величин сопро-авления движению ППС по установленной траектории для подтверждения результате расчетов по теоретическим зависимостям по определению этих сопротивлений; лучение качественной картины процесса загрузки грунта при движении ППС; изу-^ние влияния работы ППС на изменение сопротивления копанию ковша скрепера; элучение фактических данных для сравнения процесса наполнения удлиненных »вшей скреперов, оборудованных ППС, и без интенсификатора; установление кон-фов призмы выпирания, образующейся перед ППС, при работе интенсификатора.

Экспериментальные исследования загрузки моделей удлиненных ковшей скрепе-рв, оборудованных ППС, проводились в лаборатории кафедры «Транспортно-гхнологические системы в строительстве и горном деле» Тихоокеанского государст-■нного университета на экспериментальном стенде по резанию грунтов (рис.8о), а гкже в полевых условиях с помощью вновь разработанного экспериментального :енда (рис.8 5). Для проведения исследований была изготовлена модель эксперимен-льного измерительного ковша скрепера (рис.9), который может работать как в ла-эраторных, так и в полевых условиях.

Рис.8. Экспериментальные стенды для копания грунтов: Рис.9. Измерительный ковш в лабораторных условиях; 5 - в полевых условиях

Модель ковша оборудована интенсификатором загрузки грунта в виде ППС. Изго-влены модели удлиненных ковшей скреперов ДЗ-87-1А; ДЗ-11, Д3-13 и ДЗ-107, вы-¡лненные в масштабе 1:7. Ковш содержит приводы перемещения ППС вдоль ковша, ярх-вниз, а также поворота ППС. Тензометрическая подвеска ППС позволяет опреде-ть касательную и нормальную составляющие сопротивлений перемещению стенки.

В процессе экспериментальных исследований в лабораторных и полевых уело ях на моделях ковшей скреперов были определены контуры грунта в ковше в зави мости от типа грунта, типоразмера ковша, его длины, а также способа заполнения к ша, а именно, или за счет тягового усилия, или с помощью ППС и тягового усил При заполнении модели существующего ковша только за счет тягового усилия ко-фициент наполнения ковша грунтом кн равен 0,75...0,91, при этом меньшие значе1 кн соответствуют песчаным и глинистым грунтам, а большие значения супесчаны суглинистым грунтам. В процессе заполнения модели удлиненного ковша только счет тягового усилия коэффициент кн изменяется в пределах 0,71.. .0,83. Объем гр та в модели удлиненного ковша в сравнении с объемом грунта в модели существу щего ковша при загрузке обеих моделей только за счет тягового усилия увеличива ся на 17,3...34,5%. Коэффициент наполнения удлиненного ковша, заполняющегося помощи ППС и за счет силы тяги, составляет 1,02... 1,14, при этом большие значения ответствуют работе на супесчаных и суглинистых грунтах.

Контуры ПВ определялись по сдвигу цветных полос, закладываемых в масс грунта в ковше. Были определены: угол наклона ПВ по поверхности сдвига к дни ковша ри = 42..47°\ радиус кривизны лобовой поверхности призмы выпирания /?„, торыи изменяется от /?„, = (0М-1.,05)в до йиг = (1,60. 2,ю)в (соответственно в верхн и нижней частях ГГВ); длина основания ПВ у боковой стенки ковша аи0 - (0,03 . 0,05 при этом меньшие значения рн, /?„,, йн2, ан0 соответствуют песчаным и супесчаным большие- суглинистым и глинистым грунтам; высота призмы выпирания, перед Г Нп = (0,59...0,71)н, здесь Н высота ковша; среднее значение высоты «шапки» ПВ находи в пределах На = (0,25...0,31)Н11.

Теоретические и экспериментальные данные величины равнодействующей с противления продвижению ППС не отличаются более чем на 15,1%, что доказыва достаточно высокую сходимость экспериментальных и расчетных данных. Сопрот ление копанию моделью ковша скрепера (рис.10) зависит от расположения задн стенки, т.е. удлинения ковша. При копании моделью удлиненного ковша сопротивлен копанию значительно меньше, чем при копании моделью существующего ковша.

/V. Н

и.д

350 332

270 180

- - !

-к *2 Тс

Л/ 1

1 1 1

ро5о шаШ 1 1

дм

35

/

/ 3

\1

20 10 60 во 100 у'дм1

О 0,7 1А 2,1 2,3 3,5 Ц, м Рис.10. Копание суглинистого грунта моделями ковша скрепера ДЗ-11: а - изменение сопротивлеш копания грунта РК от пути набора грунта ¿„; 5 - изменение удельной энергоемкости Е заполнения ковша его вместимости ; 1- модель существующего ковша; 2- модель удлиненного ковша; 3- модель удлине! ного ковша, оборудованного ППС

При работе на супесчаном грунте сопротивление копанию снижается на 9... 14%, н суглинистом грунте на 15.. .26%, а на глинистом грунте на 21.. .37%. Снижение сопроти ления обусловлено удлинением ковша. В данном случае задняя стенка удалена настольк

о стружка, проникающая внутрь ковша, практически не воздействует на нее. При вклю-нии в работу ППС (т. А рис. 10о. кривая 3) сопротивление копанию некоторое время одолжает расти (стенка движется вниз, а грунт продолжает поступать в ковш) и достает первого максимума значений (т. Б рис. 10о). После этого значение резко снижа-ся, так как ППС освобождает переднюю часть ковша. Затем по мере поступления грунта овш Рк вновь начинает возрастать, достигая максимальных значений т. С.

По данным экспериментальных исследований рассчитана удельная энергоемкость Е цесса наполнения моделей ковшей скреперов. С увеличением вместимости ковша Е, огненная к К/, на всех типах фунтов возрастает. Это связано с тем, что срезанный ножом фунт с еличением длины и вместимости ковша необходимо перемещать на большие расстояния, большую Е имеют существующие ковши, заполняющиеся только за счет тягового усилия с. 10 5). Удлиненные ковши, заполняющиеся только за счет тягового усилия, имеют £ на ,7.. .37,1% меньше, чем существующие ковши равной вместимости.

Удельная энергоемкость заполнения удлиненного ковша, оборудованного ППС, ныпе, чем у существующего ковша равной вместимости при работе в сыпучих унтах- на 12,5...19,7%, при работе в связных фунтах- на 24,7...35,4%. Некоторое еличение Е копания удлиненным ковшом с ППС (на 2,5... 10,7% в сравнении с за-лнением удлиненного ковша только за счет тягового усилия), обусловлено зафата-энергии на привод ППС.

В пятой главе определяются технико-экономические показатели скреперов, обо-ованных ППС; проводятся сравнительные расчеты себестоимости работы скреперов 1С и гидроаккумуляторами (ГА) и скреперов с ППС без ГА; осуществляется сравне-е различных моделей скреперов и комплектов машин по производительности и себе-имости; проводится оценка экономической эффективности инвестиционного проекта модернизации скреперов; приводится экономический эффект от технологии произ-ства земляных работ с применением скрепера с удлиненным ковшом и ППС. В результате теоретических исследований (по целевой функции) выявлено, что за-нение ковша без остановки скрепера (с применением ГА) уменьшает время наполне-ковша на 25...35%, что ведет к увеличению производительности на коротких плечах ки, но скреперы без ГА проще по конструкции, имеют меньшую массу и стоимость, авнительные технико-экономические расчеты обоих вариантов, за главный показатель оторых принималась удельная себестоимость производства землеройно-транспортных от Суд, показали, что при дальности транспортировки до 1160...1320м скреперы с 1С и ГА экономически более эффективны, чем скреперы с ППС без ГА (рис.11), при ьших плечах возки эффективнее применение скреперов с ППС без ГА. Эксплуатационная производительность существующих скреперов при дальности нспортировки фунта 400 м ниже на 16...27%, чем у машин, работающих с толка-или оснащенных ППС. Применение интенсификатора зафузки или толкача по-ляет полностью заполнять ковш, а на некоторых фунтах даже с «шапкой». Экс-атационная производительность скреперов ДЗ-87-1А, ДЗ-11, Д3-13, ДЗ-107, осна-нных ППС, несколько выше (на 3...10%), чем у существующих машин, работаю-х с толкачом. Увеличение производительности достигается за счет значительного личения объема ковшей. Скреперы, оснащенные ППС, экономически выгодно ис-ьзовать на расстояниях до 1700...2850м в зависимости от марки машины. При нспортировке фунта на большие расстояния экономически более выгодно исполь-ать существующие скреперы с толкачом. Удельная себестоимость работ, выпол-

няемых скреперами, загружающихся только за счет тягового усилия тягача, при бой дальности транспортировки выше на 9... 18%, чем у скреперов с ППС (рис.11).

СфРуИ/м1

С^кб/п'

! i 1 60 1 i 3 V / M

\

\L «ç > 44

V к 4 \ / > / 1 1 W 15

i i л А 1 1

\i i i и Vi 1 1920'

С^руб/п'

то то 2000

2000

Рис.11. Зависимости Суд различных комплектов машин от дальности транспортировки грунта скрепер Д3-13 с удлиненным ковшом и ППС с ГА; 2- тоже без ГА; 3- существующий скрепер Д3-13; 4 ществующий скрепер Д3-13 в комплекте с толкачом; 5- скрепер ЗТМ-129 со шнековым элеватором; 6- с пер ДЗ-155-1 со скребковым элеватором; 7- комплект экскаватор ЭО-5225-Об и автосамосвалы КамАЗ-6

Удельная себестоимость работ, выполняемых скрепером Д3-13 с удлиненн ковшом, оборудованным ППС и ГА, при дальности транспортировки грунта 400 м, 3...9% меньше, чем у скрепера ЗТМ-129 со шнековым элеватором и на 5... 12% ме ше, чем у скрепера ДЗ-155-1 со скребковым элеватором (с увеличением дально транспортировки разница увеличивается). Это связано с тем, что удельная метал емкость скрепера с удлиненным ковшом значительно меньше (на 18...22%) удель металлоемкости скреперов, оборудованных шнековым и скребковым элеваторами сравнении с комплектом «экскаватор-автосамосвал» скрепер Д3-13 с удлиненн ковшом и ППС экономически целесообразно использовать при разработке и тра портировке грунта на расстояние до 3400 м. При дальности транспортировки rpyt 400 м удельная себестоимость работ скрепера с ППС почти на 50% ниже удельн себестоимости работ комплекта «экскаватор-автосамосвал» (рис.11).

Благодаря более высокой производительности и меньшей себестоимости ра предпочтительнее использовать скреперы с удлиненными ковшами, оборудованны ППС с ГА, чем существующие скреперы, загружающиеся только за счет тягового у лия. Так, годовая экономия от использования модернизированных скреперов ДЗ-87-1 ДЗ-11, ДЗ-13; ДЗ-107 составит соответственно 407, 400, 515, 1440 тыс. рублей в г Срок окупаемости модернизированных машин составит 2,63...3,69 года.

Производственные испытания модернизированного скрепера ДЗ-107 с удлине ным ковшом, оснащенным ППС, в комплекте с выемочной машиной фрезерного ти КСМ-4000 проводились в ОАО «Ургалуголь» совместно с кафедрой «Транспорта технологические системы в строительстве и горном деле» ТОГУ и Институтом горн го дела ДВО РАН. При дальности транспортировки 3,2 км модернизированный скр пер достигал производительности 59 м /час, а существующий скрепер- толь 45м3/час. Технология с применением модернизированных скреперов оказалась эк номичнее существующей технологии, связанной с погрузкой грунта в автосамосвал поскольку отсутствует простой автосамосвалов под загрузкой, простой КСМ-40 при замене автосамосвалов и отпадает необходимость в бульдозерах на отвалах. Ра четный ЧДД за 7 лет работы от предлагаемой технологии составляет по ОАО «Ург уголь» 39700000 руб.

Общие выводы по работе:

1. Разработанная функциональная зависимость (целевая функция), позволяет чис-нными методами определить величину рационального удлинения ковша при усло-и минимальных затрат на выполнение земляных работ. При оснащении скреперов тенсификаторами загрузки типа ППС, согласно целевой функции, экономически лесообразно увеличивать длину их ковшей по сравнению с существующими в

1... 1,88 раза в зависимости от марки машин.

2. Теоретические и экспериментальные исследования процесса разгрузки удли-нных ковшей из условия предельного состояния грунта, характеризующегося отсут-

ием сдвига призмы выпирания, подтвердили возможность разгрузки ковшей даже с льшими коэффициентами удлинения, чем те, которые получены из условия целевой нкции. Допустимые коэффициенты удлинения ковша скрепера из условия разгрузки одятся в интервале 1,47.. .2,42 в зависимости от типа грунта и марки машины.

3. Разработанный метод определения сопротивления разгрузке удлиненного ковша епера, учитывающий величину пассивного отпора грунта надвигающейся задней нке, силу инерции на разгон грунта и задней стенки в удлиненном ковше, сопротивле-

качению роликов стенки, позволяет на стадии проектирования скреперов с удлинен-и ковшами получить достоверные результаты, поскольку отклонения расчетных зна-ий указанного сопротивления от экспериментальных данных не превышают 12,7%.

4. Пассивный отпор грунта надвигающейся задней стенке следует определять как шу сопротивлений сдвигу по лобовой поверхности ПВ, трения грунта ПВ по боко-

стенкам, а также днищу ковша, с учетом напряженного состояния грунта, нахо-егося в предельном равновесии.

5. Вскрыта физическая картина процесса загрузки и предложен метод определения ротивлений продвижению ППС в процессе заполнения удлиненного ковша скрепера, тывающий контуры ПВ, напряжения, действующие по лобовой и боковым граням

трение грунта о ППС, сопротивления связанные с преодолением силы тяжести при движении ППС, силу инерции на разгон прирастающей массы грунта. Полученные льтаты расчета по этому методу удовлетворительно совпадают с результатами экс-ментальных исследований (расхождение в пределах 15,1%).

6. Разработана конструктивная схема гидромеханизма привода ППС и предложен д расчета этого механизма с учетом возможности применения гидроаккумуляторов.

7. Исследовано влияние увеличенной массы скрепера с удлиненным ковшом на за-ение передней части ковша в заключительной стадии копания при наличии отрица-ных ускорений. Доказана возможность увеличения коэффициента наполнения перед-части ковша на 12.. .19% в результате увеличения силы тяги скрепера и динамической узки на рабочий орган.

8. Технико-экономические расчеты, проведенные с учетом результатов теоретиче-и экспериментальных исследований, а также производственных испытаний, пока-эффективность применения скреперов с интенсификатором загрузки типа ППС. нозируемый доход (чистый дисконтированный) от внедрения скрепера с ППС за 7 ксплуатации (срок службы скрепера) составляет 2340... 7711 ты с. рублей в зависи-и от марки машины.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Чебан А.Ю. Сопротивление разгрузке удлиненных ковшей скреперов / А.Ю. н, С.А. Шемякин // Строительные и дорожные машины. - 2008. - №6. - С. 45-48.

2. Чебан А.Ю. Повышение эффективности послойно-полосовой технол открытых горных работ с применением выемочных машин фрезерного тш скреперов / С.А. Шемякин, А.Ю. Чебан, Е.С. Клигунов // Горный журнал. - 2 - №4-5. - С. 48-50.

3. Чебан А.Ю. Комплексная механизация открытых горных работ с применен скреперов / С.А. Шемякин, А.Ю. Чебан, Е.А. Лобанова // ИНТЕРСТРОЙМЕХ-2 Материалы междунар. науч.-техн. конф. - Могилев: МГТУ, 2002. - С. 331-315.

4. Чебан А.Ю. Сравнительные технико-экономические показатели скрепер подгребающими стенками / А.Ю. Чебан, С.А. Шемякин, P.A. Эунап // ИН СТРОИМЕХ-2007: материалы междунар. науч.-техн. конф. / Самарск. гос. арх,- с ит. ун-т. - Самара, 2007. - С. 319-322.

5. Чебан А.Ю. Процессы загрузки и разгрузки ковшей скреперов с подгребаю! стенкой / А.Ю. Чебан, С.А. Шемякин // ИНТЕРСТРОЙМЕХ-2007: материалы ме нар. науч.-техн. конф. / Самарск. гос. арх.- строит, ун-т. - Самара, 2007. - С. 212-21

6. Чебан А.Ю. Обоснование параметров скреперов с подгребающим устройст внутри ковша / А.Ю. Чебан, С.А. Шемякин // Горный информац.-аналитич. бю 2008. - №2.-С. 338-343.

7. Чебан А.Ю. Технологические решения по повышению эффективности отк тых горных работ с применением скреперов и бульдозерно-скреперных агрегат С.А. Шемякин, Е.С. Клигунов, А.Ю. Чебан // Горный информац.-аналитич. бю 2007. -№4.-С. 277-281.

8. Чебан А.Ю. Параметры скреперов для внедрения в послойно-полосовые тех логии открытых горных работ / А.Ю. Чебан, С.А. Шемякин // Дальний Восток-3: дельный выпуск горного информац.-аналитич. бюл. - 2007. - №ОВ 16. - С. 285-294.

9. Чебан А.Ю. Стенд для испытания передач: Пат. 2153659 Российская Федерац МПК7 G 01 М 13/02. / Шемякин С.А., Чебан А.Ю., Вербицкий Г.М. ; заявитель и пат тообладатель Хабаровский гос. техн. ун-т. - №99106641/28 ; заявл. 29.03.99 ; опу 27.07.00, Бюл. № 21 - 4 с.

10. Чебан А.Ю. Скрепер: Пат. 2348761 Российская Федерация, МКП7 E02F 3/64. / мякин С.А., Клигунов Е.С., Чебан А.Ю., Губарь A.A.; заявитель и патентообладатель хоокеанский гос.ун-т. -№2007128185/03 ;заявл. 23.07.07; опубл. 10.03.09, Бюл. № 711. Чебан А.Ю. Определение рациональной длины ковша скрепера с подгреба щим устройством / С.А. Шемякин, А.Ю. Чебан, Е.А. Шишкин, P.A. Эунап // Меха ки XXI веку: IV Межрегиональная науч.-технич. конф. с международным участие сборник докладов. - Братск: ГОУВПО «БрГУ», 2005. - С. 121-123.

12. Чебан А.Ю. Определение весовых параметров скрепера с удлиненным ковшом / А. Чебан, С.А. Шемякин // Механики XXI веку: VI Всероссийская науч.-технич. конф. с ме> народным участием: сборник докладов. - Братск: ГОУВПО «БрГУ», 2007. - С. 141-144.

13. Чебан А.Ю. Определение динамической нагрузки на ковш скрепера на закл чительной стадии копания грунта / Чебан А.Ю., Шемякин С.А, Нам Т.С. // Механи XXI веку:УП Всероссийская науч.-технич. конф. с международным участием: сбо ник докладов. - Братск: ГОУВПО «БрГУ», 2008. - С. 410-412.

14. Чебан А.Ю. Расчет энергоемкости процесса заполнения ковша скрепера, об рудованного интенсификатором загрузки в виде промежуточной подгребающей ctci ки / А.Ю. Чебан, С.А. Шемякин // Механики XXI веку: VII Всероссийская науч технич. конф. с международным участием: сборник докладов. - Братск: ГОУВП «БрГУ», 2008. - С. 413-416.

Чебан Антон Юрьевич

ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ СКРЕПЕРОВ С ИНТЕНСИФШСАТОРОМ ЗАГРУЗКИ ТИПА ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ПОДГРЕБАЮЩЕЙ СТЕНКИ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 27.04.09. Формат 60x84 1/16 Бумага писчая. Гарнитура «Тайме». Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,3. Тираж 100 экз. Зак. 129.

Отдел оперативной полиграфии Тихоокеанского государственного университета 680035, г. Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136.

Введение и общая характеристика работы.

1. Анализ современных тенденций совершенствования скреперов.

1.1. Общие тенденции в развитии скреперов.

1.2. Классификация и анализ интенсификаторов загрузки ковшей скреперов.

1.3. Обзор существующих методов определения усилий заполнения ковшей скреперов с помощью промежуточных стенок.

1.4. Анализ исследований процесса разгрузки ковшей скреперов.

Выводы и задачи исследований.

2. Теоретическое исследование работы скрепера с промежуточной подгребающей стенкой (1111С).

2.1. Обоснование основных параметров скреперов оборудованных 1Д 1С.

2.2. Сопротивление передвижению задней стенки при разгрузке удлиненного ковша скрепера.

2.3. Длина ковша из условия разгрузки грунта.

2.4. Корректировка сопротивления разгрузки ковша.

2.5. Сопротивление передвижению промежуточной подгребающей стенки при загрузке ковша скрепера.

2.6. Метод расчета гидромеханизма перемещения ППС.

2.7. Заполнение ковша скрепера на заключительной стадии копания.

Выводы.

3. Экспериментальные исследования процесса разгрузки удлиненного ковша скрепера.

3.1. Задачи экспериментальных исследований и измеряемые параметры.

3.2. Экспериментальная установка по разгрузке моделей удлиненных ковшей.

3.3. Методика экспериментальных исследований.

3.4. Результаты исследований процесса разгрузки ковша скрепера.

Выводы.

4. Экспериментальные исследования процесса загрузки удлиненного ковша скрепера с помощью промежуточной подгребающей стенки.

4.1. Задачи экспериментальных исследований и измеряемые параметры.

4.2. Экспериментальные установки по загрузке моделей удлиненных ковшей скреперов, оборудованных промежуточной подгребающей стенкой.

4.3. Методика экспериментальных исследований.

4.4. Результаты исследований процесса загрузки ковша скрепера.

Выводы.

5 Технико-экономические показатели скреперов, оборудованных промежуточными подгребающими стенками.

5.1. Показатели скреперов с ППС и гидроаккумуляторами в сравнении со скреперами с ППС без гидроаккумуляторов.

5.2. Сравнение различных моделей скреперов и комплектов машин по производительности и себестоимости работ.

5.3. Оценка экономической эффективности инвестиционного проекта по модернизации скреперов.

5.4. Экономический эффект от внедрения технологии производства земляных работ с применением модернизированных скреперов

ДЗ-107М с удлиненным ковшом и ППС.

Выводы.

ша и могут обеспечить высокий коэффициент наполнения существующих и удлиненных ковшей. Такие интенсификаторы изготавливались различными организациями, а производственные испытания доказывали эффективность их применения. Однако, теоретических и экспериментальных исследований скреперов с подобного типа интенсификаторами было проведено недостаточно. Поэтому вопрос определения рациональных параметров скреперов с интенсификатором в виде промежуточной подгребающей стенки является актуальным.

Объект исследования - рабочее оборудование скреперов с интенсификатором загрузки типа промежуточной подгребающей стенки (ППС).

Предмет исследования - процессы загрузки и разгрузки удлиненных ковшей скреперов с применением ППС.

Целью работы является повышение производительности скреперов и снижение себестоимости выполняемых ими работ.

Основная идея работы заключается в том, что поставленная цель достигается увеличением вместимости ковша и коэффициента его наполнения путем установки ППС и обоснованием рациональных параметров рабочего оборудования.

Задачи исследования:

- создать функциональную зависимость (целевую функцию) по определению рациональной длины, а, следовательно, и вместимости ковша, оборудованного ППС;

- теоретически и экспериментально определить максимально возможную длину ковша из условия предельного состояния грунта при разгрузке;

- разработать метод расчета сопротивлений передвижению задней стенки в удлиненном ковше на основе уточнения напряженного состояния грунта при разгрузке;

- исследовать процесс загрузки и разработать метод по определению сопротивления продвижению грунта внутрь ковша с помощью ППС;

- создать метод расчета гидромеханизма привода ППС;

- исследовать возможность увеличения коэффициента наполнения передней части ковша на заключительной стадии копания при полной пробуксовке колес;

- выполнить расчет технико-экономических показателей скреперов, оборудованных ППС.

Основные научные положения, представленные к защите:

1. Вместимость ковшей скреперов, оборудованных ППС, экономически целесообразно увеличивать путем удлинения ковша существующих скреперов в 1,51.1,88 раза, в зависимости от параметров машины и дальности транспортировки грунта.

2. Процесс загрузки удлиненного ковша с помощью ППС аналогичен процессу разгрузки грунта с помощью задней стенки, в связи, с чем в методах определения сопротивлений загрузки и разгрузки следует учитывать напряжения по криволинейной поверхности сдвига, а также удельные давления по боковым и нижним граням призмы выпирания путем их интегрирования.

3. У скреперов с ППС и удлиненным ковшом на заключительной стадии копания в результате увеличения сцепной силы тяжести и тяги, а также использования рывка до полной пробуксовки колес возможно повысить усилие на рабочем органе машины на 20.38% и коэффициент наполнения передней части ковша на 12. 19%.

Научная новизна работы:

1. Выявлено распределение удельных давлений со стороны грунта на заднюю и боковые стенки ковша скрепера в процессе разгрузки и определены контуры призм выпирания, образующихся при загрузке с помощью ППС удлиненных ковшей, а также при разгрузке с помощью задней стенки.

2. Разработаны методы расчета сопротивлений загрузки и разгрузки удлиненных ковшей скреперов.

3. Предложен метод определения динамической нагрузки на рабочий орган в заключительной стадии копания.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты исследований, обоснований и апробаций позволяют решить в едином комплексе ряд сложных и актуальных для проектирования скреперов задач, и в частности:

- обоснованы основные параметры скреперов с интенсификаторами загрузки типа ППС;

- создана методика экспериментальных исследований по определению деформаций грунта внутри ковша под воздействием ППС и задней стенки с помощью меченых частиц и цветных полос;

- установлено, что работа ППС и одновременное движение скрепера при наборе грунта невозможны без дополнительного источника энергии;

- предложено в качестве дополнительного источника энергии использовать гидроаккумуляторы, заряжаемые при холостых пробегах скрепера;

- проведены производственные испытания, которые подтвердили эффективность применения скреперов с ППС.

Достоверность научных положений, изложенных в работе, подтверждается экспериментальными исследованиями в лабораторных и полевых условиях, с использованием современного оборудования и необходимым объемом экспериментальных данных и их хорошей сходимостью с теоретическими расчетами, а также результатами производственных испытаний опытного образца скрепера оборудованного ППС.

Методы исследования. Проведен анализ литературной и патентной информации. Исследования проводились с использованием графоаналитических методов, методов математического анализа, математической статистики, теорий подобия и планирования, резания и копания грунтов, а также механики грунтов. Выполнены экспериментальные исследования в лабораторных и полевых условиях на стендах с моделями ковшей, а также производственные испытания натурного образца скрепера.

Личный вклад автора состоит в постановке задач, разработке методик, проведении теоретических исследований и экспериментальных работ, анализе и обобщении результатов, раскрытии физической сущности процессов, проектировании, изготовлении и внедрении экспериментального оборудования.

Реализация работы. Результаты диссертационной работы внедрены в ОАО «Ургалуголь». Лабораторное экспериментально-исследовательское оборудование внедрено в учебный процесс на кафедре «Транспортно-технологические системы в строительстве и горном деле» Тихоокеанского государственного университета.

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждены и одобрены на: Международной научно-технической конференции Интерстроймех в 2003 и 2007гг.; симпозиуме «Неделя горняка» (семинар «Горные машины и оборудование») в 2007 и 2008гг.; симпозиуме «Дальний Восток-3» (семинар «Современные технологии добычи и переработки полезных ископаемых) 2007г.; IV, V, VI, VII Межрегиональных научно-технических конференциях с международным участием «Механики XXI веку», г. Братск, БрГУ, 2005-2008гг; 60-й региональной научно-практической конференции творческой молодежи, г. Хабаровск, ДВГУПС, 2002; 1П, V краевых конкурсах молодых ученых и аспирантов, г. Хабаровск, 2001, 2003гг; кафедре «Транспортно-технологические системы в строительстве и горном деле» Тихоокеанского государственного университета.

Публикации работы: Основное содержание диссертации опубликовано в 21 печатном издании. Личный вклад автора составляет 2,958 печатного листа. Получены патенты РФ на изобретение: №2153659; №2348761.

Объем и структура диссертации: Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 122 наименований и 12 приложений. Основное содержание работы изложено на 175 страницах машинописного текста, включая 10 таблиц, 101 рисунок. Приложения на 29 страницах.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ патентного фонда и научных публикаций по вопросам интенсификации процесса загрузки ковшей скреперов, результаты испытаний в строительных организациях и на открытых горных работах (ОАО «Ургалуголь») опытных образцов скреперов оборудованных промежуточными подгребающими стенками свидетельствуют о преимуществах ППС по отношению к другим интенси-фикаторам загрузки ковша. Эти преимущества заключаются в следующем: ППС обеспечивает высокое заполнение ковша при работе на различных грунтах, в том числе и с достаточно крупными каменистыми включениями; практически не занимает полезного объема ковша и не препятствует разгрузке грунта; позволяет увеличивать вместимость ковша за счет его удлинения.

2. Разработанная функциональная зависимость (целевая функция), учитывающая в зависимости от удлинения ковша изменение технико-экономических параметров скрепера с ППС, а именно, его металлоемкость, вместимость ковша, тягово-сцепные и скоростные свойства, плечо возки, капитальные и эксплуатационные затраты, позволяет численными методами определить величину рационального удлинения ковша, при условии минимальных затрат на выполнение земляных работ. При оснащении скреперов интенсификаторами загрузки в виде ППС согласно целевой функции экономически целесообразно увеличивать длину их ковшей по сравнению с существующими в 1,51. 1,89 раза в зависимости от марки машин.

3. Теоретические и экспериментальные исследования процесса разгрузки удлиненных ковшей из условия предельного состояния грунта, характеризующегося отсутствием сдвига призмы выпирания, подтвердили возможность разгрузки ковшей даже с большими коэффициентами удлинения, чем те, которые получены из условия целевой функции. Допустимые коэффициенты удлинения ковша скрепера из условия разгрузки находятся в интервале 1,47.2,42 в зависимости от типа грунта и марки машины. Исключением является разгрузка песчаного грунта модернизированными скреперами Д3-13, ДЗ-107, где коэффициент удлинения составляет, соответственно, 1,47 и 1,50, что несколько меньше чем определяемый из целевой функции.

4. Разработанный метод определения сопротивления разгрузке удлиненного ковша скрепера, учитывающий величину пассивного отпора грунта надвигающейся задней стенке, силу инерции на разгон грунта и задней стенки в удлиненном ковше, сопротивление перемещению стенки, позволяет на стадии проектирования скреперов с удлиненными ковшами получить достоверные результаты, поскольку отклонения расчетных значений указанного сопротивления от экспериментальных данных не превышают 12,7%.

5. Пассивный отпор грунта надвигающейся задней стенке следует определять как сумму сопротивления сдвигу по лобовой поверхности ПВ и трения грунта ПВ по боковым стенкам, а также днищу ковша, с учетом напряженного состояния грунта, находящегося в предельном равновесии.

6. Вскрыта физическая картина процесса и предложен метод определения сопротивлений продвижению ППС в процессе загрузки удлиненного ковша скрепера, учитывающий контуры ПВ, напряжения действующие по лобовой и боковым граням ПВ, трение грунта о ППС, сопротивления связанные с преодолением силы тяжести при продвижении ППС, силу инерции на разгон прирастающей массы грунта. Полученные результаты расчета по этому методу удовлетворительно совпадают с результатами экспериментальных исследований (расхождение в пределах 15,1%).

7. Разработана конструктивная схема гидромеханизма привода ППС и предложен метод расчета этого механизма с учетом возможности применения гидроаккумуляторов.

8. Исследовано влияние увеличенной массы скрепера с удлиненным ковшом на заполнение передней части ковша в заключительной стадии копания при наличии отрицательных ускорений. Доказана возможность увеличения коэффициента наполнения передней части ковша на 12. 19% в результате увеличения силы тяги скрепера и динамической нагрузки на рабочий орган.

9. Технико-экономические расчеты, проведенные с учетом результатов теоретических и экспериментальных исследований, а также производственных испытаний, показали эффективность применения скреперов с интенсификатором загрузки типа ППС. Прогнозируемый доход (чистый дисконтированный) от внедрения скрепера с ППС за 7 лет эксплуатации составляет 2340.7711 тыс. рублей в зависимости от марки машины.

165

1. Демиденко А.И. Повышение эффективности скреперных агрегатов: Учебное пособие,- Омск: Издательство СибАДИ, 2005- 282с.

2. Артемьев К.А. Основы теории копания грунта скреперами.- М.: Маш-гиз, 1963.- 128с.

3. Шемякин С.А., Иванченко С.Н., Мамаев Ю.А. Ведение открытых горных работ на основе совершенствования выемки пород.- М.: Издательство «Горная книга», 2006.- 315с.:ил.

4. Плешков Д.И., Маршак С.Ф., Ронинсон Э.Г. и др. Самоходные пнев-моколесные скреперы и землевозы.- М.: Машиностроение, 1970.- 272с.

5. Недорезов И.А., Федоров Д.И., Плешков Д.И. Результаты испытаний скреперных ковшей новой формы. ЦИНТИМАш, научно-технич. сб. №3 «Строительные и дорожные машины», 1960.

6. Недорезов И.А. Исследование нагрузок на заднюю стенку ковшей скреперов. Машины для земляных работ, труды ЦНИИС, вып. 77. М., «Транспорт», 1969.

7. Алексеева Т.В., Артемьев К.А., Бромберг А.А. и др. Дорожные машины. Часть I. Машины для земляных работ. Изд. 3-е перераб. и доп. М., «Машиностроение», 1972, 504с.

8. Баловнев В.И., Хмара Л.А. Интенсификация разработки грунтов в дорожном строительстве.- М.: Транспорт, 1993. 383с.

9. Недорезов И.А. Интенсификация рабочих процессов землеройно-транспортных машин.- М.: МАДИ, 1979.- 51с.

10. Кизряков Н.И. Исследование работы скрепров с элеваторной загрузкой ковша: Автореферат дис. . канд. техн. наук.- Москва, 1973.- 22с.

11. Залко А.И. Нагружение самоходного привода элеваторного скрепера при копании// Строительные и дорожные машины. 1989. №5. С.9-10.

12. Баловнев В.И., Яркин А.А. Сравнительные испытания различных механизмов загрузки ковша скрепера грунтом// Строительные и дорожные машины. 1992. №9-10. С.7-10.

13. Бурштейн Р.С. Скрепер с элеваторной загрузкой ДЗ-155-1// Строительные и дорожные машины. 1992. №9-10. С. 10-11.

14. Баловнев В.И. Дорожно-строительные машины с рабочими органами интенсифицирующего действия.- М.: Машиностроение, 1981- 223с.

15. Баловнев В.И., Ронинсон Э.Г., Толмачев А.И. и др. Современные скреперы с механизированной загрузкой. Обзор информации. М.: ЦНИИТЭ-Строймаш, 1990. 41с.

16. Баловнев В.И., Хмара JI.A. Повышение производительности машин для земляных работ. Киев: Буд1вельник, 1988. 152с.

17. Матвеев А.В. Исследование влияния подвижного днища на процесс копания грунта скрепером: Автореферат дис. . канд. техн. наук.- Воронеж, 1977.- 23с.

18. Борисенков В.А., Матвеев А.В. Определение длины основного и подвижного днищ удлиненного ковша скрепера. Изд-во. Воронежского ун-та. Сб. «Исследование и расчет строительных и дорожных машин», вып. 3, Воронеж, 1977.

19. Нилов В.А., Никулин П.И., Иванищев П.И., Летуновский К.П. Скреперные агрегаты с изменяемой шириной резания // Механизация строительства. 2006. №9. С.5-9.

20. Баловнев В.И., Хмара JI.A. Интенсификация земляных работ в дорожном строительстве. М.: Транспорт, 1983. 183с.

21. Демиденко А.И. Скрепер с роторной загрузкой ковша// Строительные и дорожные машины. 2005. №9. С.6-7.

22. Шаволов B.C., Федоров В.К. К вопросу использования пневмоинтен-сификаторов в скреперных ковшах// Строительные и дорожные машины. 1992. №2. С. 15-17.

23. Карпов Б.И. О теории копания грунтов скреперами// Строительные и дорожные машины. 1994. №3. С.17-19.

24. Демиденко А.И. Скрепер с дискофрезерным рабочим органом// Механизация строительства. 2007. №3. С. 14-15.

25. Косенко А.А. Повышение эффективности работы прицепного скрепера с колесным тягачом: Дис. . канд. техн. наук. Воронеж, 2003.- 162с.

26. Никулин П.И., Нилов В.А., Косенко А.А. Испытания скреперного агрегата с изменяемым сцепным весом // Механизация строительства. 2005. №8. С.9-12.

27. Сивкова О.Н. Исследование основных параметров активного рабочего органа скрепера: Дис. . канд. техн. наук. Омск, 1974.- 200с.

28. Мартынов В.П. Исследование влияния режимов работы двухлопастного активного рабочего органа на процесс копания грунта ковшом скрепера: Автореферат дис. . канд. техн. наук.- Омск, 1982.- 22с.

29. А.с. №1543017 СССР Кл. Е 02F 3/63. Ковш скрепера с гребковым захватом. Авт. изобр. Глебов В.Д. и др. Опубл. 15.02.90. Бюл. №6.

30. А.с. №1208143 СССР Кл. Е 02F 3/63. Ковш скрепера. Авт. изобр. Шемякин С.А. и др. Опубл. 30.01.86. Бюл. №4.

31. А.с. №1559056 СССР Кл. Е 02F 3/63. Ковш скрепера. Авт. изобр. Шемякин С.А. и др. Опубл. 23.04.90. Бюл. №15.

32. А.с. №1178850 СССР Кл. Е 02F 3/63. Способ копания грунта ковшом скрепера и устройство для его осуществления. Авт. изобр. Шиндяпин Ю.П. и др. Опубл. 15.09.85. Бюл. №34.

33. Голушкевич С.С. Плоская задача теории предельного равновесия сыпучей среды. JL: Гостехиздат, 1948- 254с.

34. Голушкевич С.С. Статика предельных состояний грунтовых масс. М.: Гостехиздат, 1957- 288с.

35. Соколовский В.В. Статика сыпучей среды. М.: Государственное изд. физико-математической литературы, 1960- 244с.

36. Шемякин С.А. Повышение эффективности скреперов// Строительные и дорожные машины. 2001. №1. С. 14-16.

37. Плешков Д.И., Гольдштейн В.М. Расчет скрепера. М.: ВНИИСтрой-дормаш, 1961.

38. Плешков Д.И. и др. Колесные тягачи и шасси строительных и дорожных машин. М., «Машиностроение», 1968.

39. Ульянов Н.А. Теория самоходных колесных землеройно-транспортных машин. М.: «Машиностроение», 1969- 520с.

40. Бармаш М.А. Исследование и определение параметров процессов взаимодействия рабочего оборудования ковша скрепера с грунтом. Автореферат дис. . канд. техн. наук. Москва, 1970. -21с.

41. Лещинский А.В. Исследование принудительного способа разгрузки ковшей скреперов: Дис. . канд. техн. наук. Омск, 1972.- 143с.

42. Шемякин С.А. Оптимальная длина ковша скрепера с подгребающим устройством// Исследование и испытание строительных машин и оборудования: Сборник научных трудов/ Под ред. С.Н. Иванченко.- Хабаровск: Изд-во. Хабар, гос. техн. ун-та, 1993.- 134 е.: ил.

43. Борисенков В.А., Нилов В.А. Скреперный агрегат для двухосного колесного тягача // Механизация строительства. 1998. №4. С.4-6.

44. Чебан А.Ю., Шемякин С.А. Обоснование параметров скреперов с подгребающим устройством внутри ковша // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2008. №2. С.338-343.

45. Недорезов И.А., Симонов Н.Н. Прогнозирование производительности самоходных скреперов// Строительные и дорожные машины. 2006. №10. С.38-39.

46. Кудрявцев Е.М. Моделирование систем машин для земляных работ на ЕС ЭВМ. Учебное пособие. Москва 1982г.- 110с.

47. Канторер С.Е. Строительные машины и экономика их применения.-М.: Высш. школа., 1973.- 528с.

48. Крадинов И.С. Показатели экономической эффективности при сервисном и техническом обслуживании строительных и дорожных машин/ Крадинов И.С.- Хабаровск: Изд-во Тихоокен. гос. ун-та, 2006.- 99с.

49. Чебан А.Ю., Шемякин С.А. Определение весовых параметров скрепера с удлиненным ковшом// Механики XXI веку. VI Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием: Сборник докладов.-Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2007. С. 141-144.

50. Холодов A.M. Проектирование машин для земляных работ. X.: Вища шк. Изд-во. при Харьк. ун-те, 1986- 272с.

51. Щемелев A.M., Леоненко О.В., Подымако М.Э. Способы снижения нагруженности металлоконструкции скрепера МоАЗ-6014 при копании грунта// Строительные и дорожные машины. 2004. №8. С. 18-22.

52. Холодов A.M., Ничке В.В., Назаров Л.В. Землеройно-транспортные машины- Харьков: Вища школа. Изд-во при Харьк. ун-те, 1982.- 192с.

53. Перечень землеройно-транспортных машин, выпускаемых в 19921993гг.// Строительные и дорожные машины. 1992. №8. С. 11-13.

54. Ронинсон Э.Г., Фарафонов В.И., Комаров Е.И. Скрепер со шнековой загрузкой ковша// Строительные и дорожные машины. 1993. №1. С.11-12.

55. Ронинсон Э.Г., Фарафонов В.И. Новый самоходный скрепер с механизированной загрузкой ковша// Строительные и дорожные машины. 2002. №3. С. 18-20.

56. Архангельский В.Н., Ратнер Г.Л., Ронинсон Э.Г., Фарафонов В.И. Об оценке технического уровня самоходных машин// Строительные и дорожные машины. 1989. №8. С.6-8.

57. Штарев С.Г., Елесевич Е.В., Клементов А.С. Особенности эксплуатационного обслуживания и ремонта путевой техники Дальневосточного региона/ Вестник института тяги и подвижного состава. / Сборник науч. тр. ДВГУПС, Хабаровск, 2006. С. 216-219.

58. Щемелев A.M., Около-Кулак Т.А., Шибенко А.С., Кудош С.Ю. Нормирование расхода топлива при работе самоходных скреперов в различных дорожных условиях//Механизация строительства. 2003. №12. С. 12-14.

59. Никулин П.И., Бузин Ю.М., Жулай В.А. К вопросу оценки тяговых качеств землеройно-транспортных машин// Строительные и дорожные машины. 1993. №2. С.22-23.

60. Штарев С.Г. Синергетические признаки и свойства процессов развития и проектирования технологических комплексов/ Вестник института тяги и подвижного состава. / Сборник науч. тр. ДВГУПС, Хабаровск, 2002. С. 117-121.

61. Чебан А.Ю., Шемякин С.А. Параметры скреперов для внедрения в послойно-полосовые технологии// Дальний Восток- 3: Отдельный выпуск горного информационно-аналитического бюллетеня. 2007.- С.285-294.

62. Недорезов И.А., Симонов Н.Н. Прогнозирование производительности землеройно-транспортных машин // Механизация строительства. 2004. №12. С.22-24.

63. Гаджиев Т.М. Расчет производительности землеройно-транспортных машин// Строительные и дорожные машины. 1988. №9. с.24-25.

64. Артемьев К.А., Белокрылов В.Г., Лиошенко В.И. Исследование процесса заглубления стандартного ножа ЗТМ в грунт./ Дорожные и строительные машины. Исследования, расчеты, испытания: Сборник научных трудов.- Омск: ОмПИ, 1985.- С. 7-14.

65. Kuhn G. Das Kraftspiel аш Schrapper und seine Praktische Bedeutung fur den Gerateeinsetzung, «Strasse und Autobahn».

66. Dress G. Untersuchungen uber das Kraftspiel on Schrapper- Werkzeugen. «Baumaschinen und Bautechnik», 1957.

67. Трубецкой K.H., Потапов М.Г., Винницкий K.E., Мельников Н.Н. Справочник. Открытые горные работы.- М.: Горное бюро, 1994.- 590с.

68. Шемякин С.А., Чебан А.Ю., Клигунов Е.С. Повышение эффективности послойно-полосовой технологии открытых горных работ с применением выемочных машин фрезерного типа и скреперов// Горный журнал. 2003. №4-5. С.48-50.

69. Чебан А.Ю. Повышение топливно-энергетических ресурсов Дальнего Востока путем усовершенствования скреперов// Труды 60-й региональной научно-практической конференции творческой молодежи- Хабаровск: Изд-во. ДВГУПС, 2002- С.56-58.

70. Чебан А.Ю., Шемякин С.А. Сопротивление разгрузке удлиненных ковшей скреперов// Строительные и дорожные машины. 2008. №6. С.45-48.

71. Клейн Г.К. Расчет подпорных стен. М.: Высшая школа. 1964.- 196с.

72. Coulomb С. Essai sur une application des regies de maximis et minimis a quelques problemes de statique relatifs a 1 Architecture, Paris, 1773.

73. Котов М.Ф. Избранные главы механики грунтов. М.: Высшая школа. 1964.- 84с.

74. Цытович И.А. Механика грунтов. М.: Государственное издательство литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1963.-635с.

75. Linemann К. Erdstabilisierung in Theorie und Praxis / Zusammenstellung-Berlin: VEB Verlag fur Bauwesen, 1966 296s.: ill.

76. Холодов A.M. Основы динамики землеройно-транспортных машин. М.: Машиностроение, 1968,- 156с.

77. Данко П.Е., Попов А.Г., Кожевникова Т.Я. Высшая математика в упражнениях и задачах. 4.1.: Учеб. пособие для студентов втузов. М.: Высшая школа, 1980.- 320с.

78. Кузьмин А.В., Марон Ф.Л. Справочник по расчетам механизмов подъемно-транспортных машин // Минск: Высшая школа, 1983.- 350с.

79. Каверзин С.В. Курсовое и дипломное проектирование по гидроприводу строительных и дорожных машин: Учебное пособие.- Красноярск: Изд-во. Краснояр. ун-та, 1984.- 248с.

80. Патент №2153659 кл. G 01М 13/02. Стенд для испытания передач. Авт. изобр. Шемякин С.А., Чебан А.Ю., Вербицкий Г.М. Опубл. 27.07.2000. Бюл. №21.

81. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. М.: Машиностроение, 1971,- 672с.

82. Бузин Ю.М. Критерии эффективности и оптимальности рабочего процесса землеройно-транспортной машины// СДМ. 2000. №4. С.29-32.

83. Зеленин А.Н., Баловнев В.И., Керов И.П. Машины для земляных работ. Учебное пособие для вузов. М.: Машиностроение, 1975.- 422с.

84. Берестов Е.И. Научные основы моделирования системы «грунт- рабочее оборудование землеройных машин».: Автореферат дис. . докт. техн. наук.- Могилев, 1998.-38с.

85. Тарасов В.Н. Динамика систем управления рабочими процессами землеройно-транспортных машин. Омск: Западно-Сибирское книжное издательство, 1975.-182с.

86. Петере Е.Р. Исследование вопросов энергетики землеройных машин: Дис. . канд. техн. наук.- Москва, 1946.- 93с.

87. Демиденко А.И. Датчик давления ЦНТИ, №83, Омск, 1972.

88. Финк К., Рорбах X. Измерение напряжений и деформаций. М.: Маш-гиз, 1961.- 535с.

89. Аржаев Г.А., Никаноров Е.И., Щербинин М.И., Нилов В.А. Применение полупроводниковых тензорезисторов для исследования строительных и дорожных машин// Строительные и дорожные машины. 1974. №8.

90. Недорезов И. А. Прогнозирование трудности разработки грунтов землеройными машинами// Строительные и дорожные машины. 2008. №4. С.43-44.

91. Недорезов И.А., Журбин В.Г. Анализ вероятных условий эксплуатации землеройных машин в районах Сибири и Крайнего Севера// Строительные и дорожные машины. 1987. №2. С.24-26.

92. Иофик В.З. Содержание и форма критерия подобия// Строительные и дорожные машины. 2008. №4. С.56-57.

93. Баловнев В.И. Физическое моделирование резания грунтов. М.: Машиностроение, 1969- 160с.

94. Веников В.А. Теория подобия и моделирования.- М.: Высшая школа, 1976.- 479с.

95. Абрамов В.В. Приближенное физическое моделирование рабочих процессов систем «грунт- рабочее оборудование землеройно-транспортных машин»// Строительные и дорожные машины. 1990. №4. С.20-21.

96. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных.- М.: Колос, 1973.- 200с.

97. Гутер Р.С., Овчинский Б.В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта.- М.: Изд. физико-математической литературы, 1962.

98. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 2002.- 479с.

99. Подгуляев Ю.Д. Нелинейное моделирование параметров сопротивления грунта резанию и перемещению // Механизация строительства. 2001. №5. С.13-16.

100. Методические рекомендации по определению расчетной себестоимости эксплуатации машин и анализ их использования в строительстве. М.: Стройиздат, 1985.- 102с.

101. Недорезов И.А., Машкович О.Н. О некоторых заблуждениях в поиске эффективных технических решений средств механизации земляных работ // Механизация строительства. 2008. №11. С.19-21.

102. Wiehler H.-G., Н. Handel. Strabenbau Band 2 : Konstruktion und Technologie- Berlin: VEB Verlag fur Bauwesen, 1979. 345s.: ill.

103. Jahne Johannes. Construction Practice in Rural Areas Part 1 : Construction of Roads and Tracks in Rural Areas- Leipzig: Edition Leipzig, 1964. 96p.: ill.

104. Чебан А.Ю. Повышение эффективности скреперования на открытых горных работах: Тезисы докладов Второй международной научной конференции творческой молодежи, 11-12 апреля 2001г.- Хабаровск: Изд-во. ДВГУПС, 2001.-Т.2.-С.55-57.

105. Чебан А.Ю. Новые технологии с применением выемочных машин послойного фрезерования и скреперов. Материалы V краевого конкурса молодых ученых и аспирантов.- Хабаровск: Изд-во. Хабар, гос. техн. ун-та, 2003.- С.60-63.

106. Загородних А.Н. Повышение эффективности работы комплекса «скрепер-толкач» путем совершенствования процесса их взаимодействия: Автореферат дис. .канд. техн. наук. Орел, 2002.-21с.

107. Блохш B.C., Мал1ч М.Г. Основш параметри технолопчних машин. Машины для земляних po6iT: У 2ч.: Навч. noci6.- К.: Вища шк., 2006.- Ч.1.- 407с.: ш.

108. Caterpillar. Specitications. Refference Book/ Printed in U.S.A., Illinois. Ussue 35, CAT, 2004-1272p.

109. Шемякин C.A., Клигунов E.C., Чебан А.Ю. Технологические решения по повышению эффективности открытых горных работ с применением скреперов и бульдозерно-скреперных агрегатов. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007. №4. С.277-281.

110. Запускалов В.А., Горюнов О.Н. Сравнительная эффективность самоходных и прицепных скреперов // Строительные и дорожные машины. 1990. №5. С.12-14.

111. Патент №2348761 кл. E02F 3/64. Скрепер. Авт. Изобр. Шемякин С.А., Клигунов Е.С., Чебан А.Ю., Губарь А.А. Опубл. 10.03.2009. Бюл. №7.