автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Повышение эффективности ковшового погрузчика органических удобрений на базе трактора тягового класса 1.4

Р V Б Ой 1 О ф£в'199в

На правах рукописи

ДОКТОРОВ Андрей^Дикторович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОВШОВОГО ПОГРУЗЧИКА ОРГАНИЧЕСКИХ УДОБРЕНИЙ НА БАЗЕ ТРАКТОРА ТЯГОВОГО КЛАССА 1.4

05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов 1998

Работа выполнена на кафедре "Детали машин и ПТМ" Саратовско) государственного агроинженерного университета.

Научные руководители:

Доктор технических наук, профессор В.Ф. Дубин

Кандидат технических наук, доцент Е.Е.Демин

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор С.А.Ивжеь

Кандидат технических наук, доцент Л.А.Бараш

Ведущая организация:

НИИ сельского хозяйства Юго - Востока (г.Саратов )

Зашита диссертации состоится 27 февраля 1998 года в 12 часов на з дании диссертационного совета Д .120.04.01 Саратовского государстве! го агроинженерного университета по адресу 410740 г.Саратов, ул.Советская 60, СГАУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета .

Автореферат разослан "¿5" января 199Б года.

Ученый секретарь Диссертационного совета

Д.т.н., профессор ¿Г^ьо^осД^ Н.П.Волосев1

а с

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В "Федеральной целевой программе развития фестьянских (фермерских) хозяйств и кооперативов на 1996 - 2000 годы " предусмотрено оснащение фермерских хозяйств сельскохозяйственной гехникой, оборудованием, транспортными средствами. На втором этапе тредусматривается расширение сферы применения эффективных ресурсосберегающих технологий, достижений науки и передовой практики.

В связи с этим возникает необходимость создания и обеспечения кре-ггьянских хозяйств ресурсосберегающей сельскохозяйственной техникой, в гом числе ковшовыми погрузчиками на базе колесного трактора тягового сласса 1.4. Это важно потому, что с учетом ограниченности людских ресурса в фермерское .озяистае и необходимости проведения агротехнических 1риемов в сжатые сроки эффективная механизация погрузочно-зазгрузочных работ приобретает особое значение.

Одной из наиболее значимых по объему является погрузка органнче-:ких удобрений. Поэтому эффективную работу погрузчика следует обеспе-шть на их погрузке. Анализ показывает, что большая часть энергозатрат эасходуется при внедрении ковша погрузчика в штабель. Снижение энер-■оемкости процесса можно достигнуть повышением массы груза в ковше, (то связано с поиском оптимальной формы ковша и рациональных скоростных режимов работы погрузчика.

Таким образом, снижение энергозатрат при погрузке органических /добрелий, а также оптимизация конструктивных параметров ковша и жоростиых режимов работы погрузчика является актуальной задачей.

Цель работы. Повысить эффективность ковшового погрузчика орга-шческих удобрений на базе трактора тягового класса 1.4 за сче+ оптими-юцни параметров ковша и режимов работы.

Объект ясследовапий - процесс погрузки органических удобрений фронтальным ковшовым пневмоколесиым погрузчиком.

л

Методика исследований. Теоретические исследования выполнены на основе известных законов и методов классической механики и математик

Экспериментальные исследования проводились с использованием ме тода тензометрирования с последующей обработкой результатов при помощи методов математической статистики с применением ЭВМ.

Научная новизна. Разработана классификация фронтальных ковшовь погрузчиков. Определены законы распределения удельных показателей: энергоемкости, материалоемкости, удельной мощности для погрузчиков с жесткой рамой. Получены аналитические выражения для определения пр< изводительности погрузчика и сопротивлений внедрения элементов и все1 ковша в целом в технологическую среду. Теоретически доказана рациональная форма задней стенки ковша. Выявлен оптимальный скоростной ражим работы погрузчика.

Практическая ценность работы и реализация результатов исследований. Выявлены закономерности изменения физико-мсханических свойств органических удобрений. Предложены математические зависимости для определения производительности погрузчика и усилия внедрения ковша. Обоснованы оптимальные формы ковша и скоростные режимы работы пс грузчика. Разработаны рекомендации, которые могут быть использовань для повышения эффективности ковшовых погрузчиков на стадии проекта рования и при эксплуатации.

Апробация. Основные положения диссертации доложены и одобрен! на научно-технических конференциях Саратовского государственного аг-роинженерного университета в 1995 - 1997 г.г. и на расширенном заседании кафедры "Детали машин и ПТМ" СГАУ в 1997 году.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано шесть работ общим объемом 1,48 печатных листа.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 176 страницах машинописного текста, содержит 5

таблиц, 84 рисунка и 5 приложений. Список использованной литературы включает 89 наименований, в том числе 16 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Введение. Во введении обоснована актуальность выполненной работы и изложены основные научные положения, которые выносятся на защиту.

1. Состояние вопроса. Цель я задачи исследования. В главе приводится анализ механизированных процессов погрузки органических удобрений и представлена классификация фронтальных ковшовых погрузчиков, характеризующая их по конструктивным и эксплуатационно-техническим при-

0

знакам, выполнен анализ технико-экономических показателей и исследований фронтальных одноковшовых погрузчиков, связанных с повышением эффективности их работы.

Вопросами исследования и обоснования параметров ковшовых погрузчиков и их рабочих органов посвящены труды Базунова Г. В., Гохтеля А.Х., Дубинина В.Ф., Завалишина Ф.С., Клейнса В.Э., Мещерякова В.И., Сагальчика Б.М., Сметнева С.Д., Стогова В.Н., Фатеева Н.И., Шведа А.И..

Обзор исследований перечисленных авторов позволил установить, что создание одноковшовых фронтальных погрузчиков на колесном ходу с жесткой рамой является одним из перспективных направлений в решении задачи механизации погрузочно-разгрузочных работ, в частности с органическими удобрениями. При этом отмечается, что данные погрузчики облазают рядом преимуществ, но не вполне удовлетворяют эксплуатацион-

>

яиков по производительности и энергоемкости. Поэтому для повышения эффективности фронтальных погрузчиков необходимо провести иссле-ювания, направленные на повышение зачерпывающей способности ковша л определения оптимальных скоростных режимов работы.

Опираясь на результаты анализа, проведенного в соответствии с це-1ьк>, поставленной в диссертации, сформулированы задачи исследования:

- провести анализ удельных показателей и наметить пути повыше-

ния эффективности фронтального погрузчика на базе трактора тягового класса 1.4;

- установить математические зависимости для производительности и усилия внедрения от физико-механических свойств груза, конструктивных параметров ковша и скоростных режимов;

- экспериментально определить значения основных физико. механических параметров груза; усилий, энергоемкости, зачерпывающей способности ковша и производительности погрузчика в зависимости от скорости внедрения;

- провести производственные испытания и дать технико-экономическую оценку скоростных режимов работы погрузчика.

2. Аналитические исследования па повышению эффективности фронтальных пневмоколесиых ковшовых погрузчиков с жесткой рамой.

В разделах главы дан анализ технико-экономических показателей по грузчиков с жесткой рамой, получены математические зависимости производительности, сил, действующих на конструктивные элементы ковша, а также определено влияние скорости внедрения на процесс зачерпывания.

Анализ технико-экономических показателей погрузчиков проводился при помощи методов математической статистики. При этом рассматривались такие параметры, как мощность двигателя Р, техническая производительность О, грузоподъемность ш, эксплуатационная масса Шо • На их основе получены удельные показатели: энергоемкость Р/С), материалоемкость ши /ш, удельная мощность Р/С)..

Для получения достоверной оценки были сформированы случайные бесповторные выборки. По каждому показателю определены статистики ( см. Таблицу) и выявлены законы распределения. Все удельные показатели эффективности подчиняются нормальному закону.

Анализ распределений этих показателей позволяет сделать вывод, что при доверительной вероятности 0,9 их среднее значение варьируется в следующих пределах: энергоемкость -. 1,4... 1,6 кДж/кг, материалоемкость -

3.95...4.59 кг/кг, удельная мощность - 35,48...40,69 Вт/кг.

Таблица

сгагястшш удельных технико-экоконичеыии поКАзатвлеа погрузчиков.

Показатель Число наблюдения Катенатичесхов ожидание х 1 Стандарт Коэффициент вариации Ь- « Доверительный яитерьгл 1 среднего экаченкл при 1 уровне значимости 0.9 |

Энергоемкость Р \ 0 . КД*\*Г 3« 1.31 0.44 29.2 1.4 ... 1.4

материалоемкость 36 «.I? 1.43 32.2 Э. 93 ... 4.39

Удельная модность р Ч * . вт\кг 36 38.09 11.31 31.1 33.48 ... 40.6» ;

Сравнивая значения энергоемкости, материалоемкости, удельной мощности рассматриваемого погрузчика ПКУ-0.8А , равных соответственно 1,57 кДж/кг, 5.86 кг/кг, 54.23 Вт/кг, видно, что они не отвечают сложившемуся уровню развития погрузочных средств. Поэтому снижение значений этих показателей повысит эффективность погрузчика.

Теоретическая производительность погрузчика зависит от массы груза в ковше и времени цикла

<3*% . (!)

где, тг - масса груза в ковше, кг;

Т„ - время погрузочного цикла, с.

Интерес представляет масса груза в ковше, на которую влияют физико-механические свойства груза, конструктивные параметры ковша и особенно глубина внедрения последнего в штабель. С учетом влияния указанных факторов окончательно выражение для производительности будет иметь вид

4 Дт.Оет+Ы)

(2)

где р - плотность материала, кг/м ; В - ширина ковша, м; Ьа - глубина внедрения, м; <р - угол естественного откоса материала, град.; а - угол боковой кромки относительно днища ковша, гра

Как видно из выражения (2) на производительность наибольшее влияние оказывает глубина внедрения. Известно, что при раздельном че; папин в процессе внедрения погрузчику приходится преодолевать силы < противления, возникающие при взаимодействии ковша с материалом ил беля. Следовательно, для увеличения глубины внедрения необходимо сн жать эти усилия путем оптимизации конструктивных элементов ковша I выбора оптимального скоростного режима работы погрузчика. Для это1 нужно рассмотреть взаимодействие ковша с материалом при внедрении I в штабель груза.

При внедрении ковша в штабель, в случае раздельного черпания п за, на него действуют следующие силы ( Рис.1):

Р* - сила сопротивления на кромке днища;

Ьд - сила сопротивления, возникающая при движении материала днищу; .

Икб - сила сопротивления, возникающая на кромке боковой стенки;

Р6 - сила тяжести материала;

- сила обжатия, действующая на поверхность боковой стенки;

Ртб - сила трения, возникающая при трении материала о поверхнос боковой стснки;

Ру - сила сопротивления, возникающая при уплотнении материала;

Ре,у- сила бокового давления па внутреннюю поверхность боковой стенки, возникающая при уплотнении материала;

Р,у- сила трепня на внутренней поверхности боковой стенки, возш кающая при уплотнении материала. .

Суммарная сила сопротивления внедрению ковша в штабель опреде-

1стся

Р = Р. + + 2• Р^ + 4• + 2• + Ру , (3) Сила Р* определяется

Р«=В.(8. -о^-созу + З, -Ю'-с.Ь-вО + О^ятгф + т)]), (4) где 5к - тол1шша режущей кромки днища, м; . (Тр<п - разрушающее контактное напряжение, Па; у - угол внедрения ковша в штабель, град.;

8пх - толщина поперечного сечения поверхности кромки днища, м; ц - постоянный коэффициент;

с - коэффициент, выражающий взаимосвязь между величиной деформации и нормальным напряжением сжатия, Н/м3;

Гд - коэффициент трения движения материала по поверхности ковша;

р -угол заточки кромки днища, град..

ю

Сила Frj выражается

. F„= 0,5gpB,Lgtg(()[o,5sin2y + f.cos2 y] , где g - ускорение свободного падения, м/с*. Сила F,6 определяется

F*o=h

ces(a + у)

10,86.cLuJl + fjIsin(a + 7)

sin 9 +К, cos б"] tg0-sina J

,(6)

где

sma

h - высота ковша, м; 8с«.- толщина поперечного сечения поверхности боковой кромки,» в - угол заточки кромки боковой стенки, град.; Кг - коэффициент, выражающий зависимость между боковым напряжением и напряжением сжатия.

Сила Fic описывается следующим выражением Frt = K1-fJ.Ao6-c-L"B-105, (7)

где Ans - площадь поверхности боковой стенки, м2 . Сила Fjy определяется

F -VWA.

(8)

где Кг - коэффициент, выражающий взаимосвязь между напряжением уплотнением и относительной деформацией слоя, Па;

е - относительная деформация слоя.

На силу уплотнения материала Иу главным образом влияет конфи гурация задней стенки ковша.

Для ковша с задней стенкой, установленной под углом естествен« : го откоса материала к днищу, сила уплотнения определяется по выражению

Fy=K2B.h[l-^{B) ,

(9)

где I - длина днища ковша, м.

Для ковша с задней стенкой, установленной под прямым углом к

днищу, сила F у определяется зависимостью

Р =K2B,tg(p(Lз-ïf/ t (10)

Сила уплотнения, действующая на материал, в случае ковша с цилиндрической задней стенкой определяется по пыражешпо

F, =K2B.tg9r(L«-i"Rsin<P/)/Jx

%s - *+0^sin2<p[R - (LB - €>g<j>J- • V<">

l4-1y/0>25sin2(?[R-(LB -€)tg<p]2 + 0,5(L„ -f )sîn2<p[2R-(LB -¿Xgc?]y где R - радиус закругления, м;

ф' - угол трения органических удобрений о поверхность ковша,

град..

При практическом расчете необходимо учитывать, что сила сопротивления Fy, возникающая при уплотнении материала, начинает действовать ira ковш при прохождении им расстояния в процессе внедрения равным £ +Rsin</.

Таким образом, общая сила сопротивления, действующая на ковш при внедрении в штабель, зависит от физико-механических свойств груза, геометрических параметров элементов ковша и глубины внедрения.

При внедрении ковша в штабель груза сила внедрения F«H погрузчика расходуется на преодоление сил сопротивления, возникающих при передвижении погрузчика F* и взаимодействии ковша с материалом F . Внедрение ковша в массив будет происходить до тех пор, пока выполняется следующее условие

F..*F0 + F , (12)

При достижении равенства сил, указанных в выражении (12) процесс внедрения будет завершен. Качественная оценка этого процесса определяется глубиной внедрения ковша в штабель L,. Наиболее легко измеряемым параметром при внедрении является скорость погрузчика.

Для выявления влияния скорости движения погрузчика на глубину.

внедрения ковша в штабель была использована теорема об изменении кинетической энергии системы тел. При проведении исследований было получено уравнение, связывающее эти параметры между собой

У2[0,5ш,+0,75(Ш^+Ши)]=Ьв(Р + ГпЕШо-Р.) , (13)

где 1ги,т,Р,Л1сг,п1„ - масса соответственно ковша, трактора погрузчика,

стрелы, погрузчика, кг;

Г, - коэффициент сопротивления перекатыванию колес п

поверхности;

И, - касательная сила тяги, Н.

Таким образом, подставлял значения силы Р в (13), можно получит

зависимость глубины внедрения 1_в от скорости движения погрузчика V

Анализируя выражение (13), можно записать

1о,5т. + 0,75(т „ +т„)| „ = + =-——2-(14)

То есть, сила внедрения Р«и зависит от касательной силы тяги погрузчика, силы сопротивления перекатыванию и накопленной кинетической энергии при разгоне.

Касательная сила тяги определяется

^ = а ^ , (15)

где Мц - номинальный крутящий момент двигателя, Нм; , • ¡тр передаточное число трансмиссии;

т|тр - коэффициент, учитывающий механические потери в трансмиссии;

г* - радиус ведущего колеса, м. - Сила сопротивления перекатыванию • • - Г„еп1„ , . (16)

Сила, возникающая при разгоне погрузчика

[0,5т,+0,75(т )| , —I--(17)

Зная уравнения, определяющие слагаемые выражения (14), можно определить в какой степени они влияют на силу внедрения Р™ в зависимости от скорости внедрения.

3. Методика исследований. В главе приводятся программы и методики исследований физико-механических свойств органических удобрений и проведения лабораторно-полевых исследований. Также в ней отражены описание экспериментальной установки, методики обработки опытных данных и проведения производственных испытаний.

Исследования физико-механических свойств органических удобрении включали в себя определение значений влажности, плотности, коэффициента трения движения, удельных сопротиалений разрыву в вертикальной и горизонтальной плоскостях, сжатию и боковому расширению, сдвигу.

Экспериментальные исследования рабочего процесса погрузки органических удобрений проводились на установке, созданной на базе ссрийно-, го погрузчика ПКУ-0.8А с трактором ЮМЗ-6Л (Рис.2). Она оснащена комплексом датчиков 1Г измерительной аппаратуры, позволяющим фиксировать следующие Параметры: крутящий момент на ведущих полуосях, частоту вращения полуосей, пройденный путь, давление рабочей жидкости и перемещение штоков гидроцилиндров подъема стрелы и поворота ковша.

, Лабораторно-полевьге исследования и производственные испытания погрузчика проводились в ТОО "Ш-Уступское" Калининского района Саратовской области.

Рис.2. Схема экспериментальной установку.

4.Результаты экспериментальных исследовании и производственных испытаний. В главе представлены результаты исследований физико-механических свойств органических удобрений и операции внедрения ковша погрузчика в штабель, результаты производственных испытаний и дана экономическая оценка эффективности применения рекомендуемого" режима внедрения.

Получены эмпирические зависимости изменений влажности (уг), плотности (р), сопротивлений разрыву в горизонтальной (стг) и вертикальной (ст.) плоскостях, сдвигу (тс) органических удобрений в зависимости от высоты штабеля (Н).Выражения имеют вид соответственно' уу = 94,113-38,16-Н (18)

р = 1122,33-171,41-Н (19)

аг =5,889-1,26-Н • (20)

а, =13,12-5,22-11 (21)

х. =11,58--4,15- Н (22)

Анализируя выражения (18, 19), видно, что с увеличением высоты залегания органических удобрений в штабеле их злажность и плотность падают. На высоте 0.5 м значение плотности составляет 1040 кг/м1, а на высоте 1.5 м - 870 кг/м'.

I

Снижение значений сопротивлений разрыву в горизонтальной и вертикальной плоскостях, сдвигу в зависимости от высоты штабеля ( Рис.3) объясняется изменением плотности материала, так как известно, что для разрушения более плотного материала необходимо приложить гораздо большее усилие, чем при разрушении менее плотного.

Определена взаимосвязь между коэффициентом трения движения навоза по стали с его влажностью и плотностью. Зависимость имеет вид С, =0,61-8,23-Ю-1 -\у-5, 53-10'5-р (23)

Анализируя выражение (23), видно ,что коэффициент трения движения снижается при увеличении влажности и плотности органических удобрений (Рис.3). Это связано с тем, что большее содержание влаги в нижних слоях штабеля играет роль смазки между грузом и поверхностями ковша, снижая при этом трение.

Получены взаимосвязи между такими показателями как напряжение сопротивления уплотнению (оу), относительная деформация (е), напряжение бокового давления (те). Выражения имеют вид

сту =582,279 -е-5,347 (24)

т,= 0,197-а,-1,785 (25)

Анализируя выражения (24, 25), видно, что увеличение относительной деформации вызывает рост напряжения сопротивления уплотнению, что влечет за собой возникновение больших значений напряжения бокового давления. Это, собственно, и не противоречит физическому смыслу уплотнения материала (Рис.З).

Таким образом, коэффициент, выражающий взаимосвязь между боковым напряжением и напряжением уплотнения, равен К| =0.197, а коэф-

фнциент, выражающий взаимосвязь между напряжением уплотнения и относительной деформацией - К2 = 582.279 кПа.

Значение постоянных коэффициентов зависимостей (18...25) были получены методом наименьших квадратов с помощью ЭВМ. Статистическая значимость выражений проверена по критерию Фишера.

^N4 ) . 1

Тч\г1 !

1 !

1 ! 1 ■

1 1 1 1

¿^ 1 г-1

! —

1 !' 1 1 1

О" К"

ю п а я ла т й. л

а & т щ; а,2 гг> £

Рис.3. Физико-механические свойства органических удобре-- ний: а - зависимость коэффициента трения

движения от влажности и плотности; б - зависимость сопротивлений разрыву в горизонтальной (I) и вертикальной (2) плоскостях, сдвигу (3) от высоты штабеля; в - зависимость напряжения бокового давления от напряжения сопротивления уплотнению; г - зависимость напряжения сопротивления уплотнению от относительной деформации. •

Обработка экспериментальных данных, полученных при испытаниях,

позволила выявить влияние скорости внедрения на глубину внедрения (Ь„), массу груза в ковше (ш), коэффициент его заполнения (К ,), производительность погрузчика (<3), а также на энергоемкость внедрения (е»„) и рабочего цикла в целом (Сц), часовой (О) и удельный (ц) расход топлива.

Первые четыре показателя возрастают с увеличением скорости по логарифмической зависимости. Выражения имеют вид соответственно

Ь„= 0.78 +0.395(26) т=266,64 + 138,03-(27)

К,= 0,56 + 0,29-1°у (28)

0= 5,03 + 2,596 -^у (29)

Анализируя выражения (26...29), видно, что рост исследуемых параметров в зависимости от скорости внедрения имеет не постоянный характер. Это связано с особенностями протекания процесса внедрения ковша в штабель. В первоначальный момент внедрения увеличение скорости ведет к резкому возрастанию значений изучаемых параметров. Начало и дальнейшее уплотнение материала в ковше ведет к снижению динамики роста этих показателей. То есть, прирост скорости внедрения ведет к незначительному увеличению значений исследуемых параметров.

Энергоемкость внедрения и рабочего цикла в целом, часовой и удельный расход топлива находятся в параболической зависимости от скорости внедрения. Их взаимосвязи соответственно имеют вид

е,н = 1033,65-623,85-у + 105,82-у! (30)

е„ = 4057,34 - 2064,8 • V + 393,67 • V* (31)

О = 5,75-3,54-у + 0,85-У2 • (32)

Я = 244,62-109,27+20,24-V2 (33)

Оптимальные значения этих показателей лежат в границах скоростей 2.1 ...2.95 м/с и составляют: энергоемкость внедрения - 114 Дж/кг, энергоемкость всего рабочего цикла - 1350 Дж/кг, удельный расход топлива - 97.1 г/т (Рис.4).

В трансмиссии погрузчика установлена механическая коробка передач с фиксированными значениями скоростей. Поэтому внедрение осуществлялось на трех передачах, обеспечивающих передзижение погрузчика со скоростью соответственно , 2.06; 2.43; 3.04 м/с.

Анализ зависимостей (Рис.4) позволяет сделать вывод, что наибольшая эффективность работы погрузчика достигается при значении скорости, равным 2.43 м/с. При этом значения основных показателей составляют: производительность - 6.03 кг/с, энергоемкость рабочего' цикла погрузки -1364 Дж/кг, удельный расход топлива - 98.6 г/т.

иг/с 6,256,0 5,Т5 5.5

е 0/

Г/г

-- 250- ■ по- - ' о.г-

200- ■ «Ю- ■ 0,65-

- <50- ■ 90- ■ '0,6.

/00 80 С55

т я I 1 1 1 III 1

1 Ч ! Т I 1 у

■ V > 1 1

1 ^^ 1 и ! I 1 ;

15

2,0.

-2,5 3,0 м/с

Рис.4. Зависимость основных технико-экономических показателей погрузчика от скорости его внедрения.

При помощи математических выражений, полученных в главе 2, и с учетом значений физико-механических свойств груза, полученных при проведении экспериментальных исследований, а также параметров конструктивных элементов ковша определены значения силы сопротивления, возникающей при внедрении ковша в штабель, и суммарной силы внедрения, развиваемой ^погрузчиком, а также сил, составляющих их, в зависимо-

I 9

сти от изменения режима работы погрузчика. Графически полученные взаимосвязи представлены на рисунке 5.

Рис.5. Влияние скорости движения погрузчика на усилия, возникающие при внедрении: а - зависимость усилий сопротивлений от скорости; б - зависимость усилия внедрения от скорости.

При анализе слагаемых, составляющих силу сопротивления, установлено, что наибольшее количество энергии тратится на преодоление сил, возникающих при уплотнении материала, сил трения на днище ковша и сил трения на внутренних поверхностях боковых стенок, возникающих при уплотнении материала.

Суммарная сила внедрения, развиваемая погрузчиком, зависит не только от силы тяги трактора, но и от скорости его движения. Таким образом, при возрастании скорости движения суммарная сила внедрения также увеличивается и при скорости 3.04 м/с она составляет 39.2 кН.

На основании проведенных исследований можно утверждать, что глубина внедрения является решающим фактором в увеличении произво-

дителыюсти. Однако, следует учитывать, что с увеличением глубины внедрения растут и усилия, необходимые для отделения порции груза от штабеля. Это приводит к возрастанию нагрузок на элементы стрелы погрузчика.

При выборе формы задней стенки ковша следует учитывать, что цилиндрическая стенка является продолжением днища. Это приводит к увеличению массы груза в ковше, т.е. возрастанию его зачерпывающей способности. В сравнении с другими формами задней стенки при одинаковых значениях длины днища и глубины внедрения усилие, затрачиваемое на внедрение ковша с цилиндрической задней стенкой, ниже, чем при использовании других форм. Это объясняется снижением относительной деформации уплотняемого слоя за счет эффекта" продолжения днища" ковша.

При производственных испытаниях производительность погрузчика составила 23 т/ч. При этом использование рекомендуемого режима работы позволило сократить прямые затраты труда на 9.8 %, приведенные затраты - на 10.6 %, экономический эффект составил 985 тысяч рублей на одну машину в год.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. Статистический анализ удельных показателей: энергоемкости -

1504 Дж/кг, материалоемкости - 4.27 кг/кг, удельной мощности -38.09 Вт/кг позволяет оценить сложившийся технический уровень ковшовых погрузчиков. Для повышения их эффективности следует снижать значения этих показателей за счет выбора рациональных параметров ковша и скоростных режимов работы погрузчика.

2. Производительность погрузчика пропорциональна квадрату глубины внедрения ковша в штабель. На Нее также влияют ширина ковша и угол боковой кромки, плотность и угол естественного откоса груза, время погрузочного цикла.

3. Усилие внедрения зависит от физико-механических свойств груза: плотности, коэффициента трения движения, напряжений резания и бокового давления; геометрических параметров элементов ковша и глубины его внедрения в штабель.

4. Проведение экспериментов на экспериментальной установке в натуральную величину позволило получить достоверные результаты и выработать рекомендации для повышения эффективности ковшовых погрузчиков органических удобрений с жесткой рамой.

5. С увеличением высоты штабеля плотность груза снижается от 1040 кг/м3 на высоте 0.5 м до 870 кг/м3 па высоте 1.5 м; коэффициент трения движения с повышением плотности и влажности уменьша-

, ется, при плотности 1040 кг/м5 и влажности 75.24 % он составляет 0.49; удельные сопротивления разрыву в вертикальной и горизонтальной плоскостях соответственно составляют 10.6 кПа и 1.8 кПа.

6. Суммарная сила внедрения ковша в штабель достигает 39.2 кН при скорости погрузчика 3.04 м/с; энергоемкость внедрения и погрузочного цикла в целом, а также удельный расход топлива находятся в параболической зависимости от скорости движения погрузчика. В диапазоне скоростей 2.1...2.95 м/с оптимальные значения указанных параметров соответственно составляют 114 Дж/кг, 1350Дж/кг, 97.1 г/т.

7. Работа погрузчика наиболее эффективна при скорости 2.43 м/с, что соответствует диапазону второй передачи . При этом производительность составила 6.03 кг/с, энергоемкость погрузочного цикла 1364 Дж/кг, удельны» расход топлива 98.6 г/т.

8. Производительность погрузчика при производственных испытаниях на погрузке органических удобрений плотностью 950 кг/м3 и влажностью 56.2 % составила 23 т/ч. Экономический эффект от применения рекомендаций по скоростному режиму погрузчика составил 985 тысяч рублей на одну машину в год. Снижение затрат

труда и приведенных затрат при этом составило 9.8 % и 10.6 %.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Экспериментальная установка для исследования рабочего процесса фронтального ковшового погрузчика//Механизация животноводства: Сб.иауч.работ./ Саратов.гос.с-х.акад. им. В.И.Вавилова. Саратов. 1994.,-с. 59 - 63. (Соавтор Демин Е.Е.).

2. Классификация ковшовых фронтальных погрузчиков сельскохозяйственного назначения //Улучшение эксплуатации машинно-тракторного парка: Сб.науч.работ./ Саратов.гос.с-х.акад. им. В.И.Вавилова. Саратов. 1997.-е. 201 -204.

3. Исследование взаимосвязи основных технических показателей фронтальных ковшовых ппевмоколесных погрузчиков с жесткой рамой //Улучшение эксплуатации машинно-тракторного парка: Сб.науч.работ./Саратов.гос.с-х.акад. им. В.И.Вавилова. Саратов. 1997. - с. 205 - 209. (Соавторы Дубинин В.Ф., Демин Е.Е.).

4. Результаты анализа удельных технико-экономических показателей фронтальных пневмоколесных ковшовых погрузчиков с жесткой рамой //Улучшение эксплуатации машинно-тракторного парка: Сб.науч.работ./Саратов.гос.с-х.акад. им. В.И.Вавнлова. Саратов. 1997.-е. 210-215. (Соавторы Дубинин В.Ф., Демин Е.Е.).

5. Экспериментальная установка // Информационный листок Саратовского ЦНТИ. - 1998, № 1 - 98, - 2с. (Соавторы Дубинин В.Ф., Демин Е.Е.).

6. Режим работы погрузчика органических удобрений // Информационный листок Саратовского ЦНТИ. - 1998, № 4 - 9S, - 2с. (Соавторы Дубинин В.Ф., Демин Е.Е.).