автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Повышение эффективности скрепера применением грунтовправляющего устройства

Г8 ОД

' 2 ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ

АВІШОШІЬШ-ДОРОЖНІЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 621.878

Власенко Ігор Володимирович

ПЩВЖЦЕННЯ ЕФЕКШШЮСП СКРЕПЕРА ЗАСТОСУВАННЯМ 1ТУНГШАПРЯМН0ГО ПРИСЛРОЮ

05.05.04-шшиш доя земляних та дорожніх ройг

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кавдвдата технічних наук

Харків 1998

Дисертація представлена у вигляді рукопису

Робота виконана на кафедрі підйзяю-транспсртних, будівельних і дорожніх машин та обладнання Харківського державного автзлзбільно-доро-жнього технічшго університету (хдаЦГУ) Міністерства освіти України.

Науковий керівник: Академік транспортної академії та академії будівництва України, доктор технічних наук, професор Нічке Вільгельм Вільгельмзвич, ХДАДТУ, професор.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Кравець Святослав Володимирович,

Рівненська державна академія водного господарства, професор.

кандидат технічних наук, доцент Скибицький Олександр Петрович, Кіровоградський інститут сільско господарського машинобудування, доцент.

Провідна організація: Харківська державна академія залізничного транспорту, кафедра навантажувально-розвантажувальних, будівельних і колійних машин, "Укрзалізниця", м. Харків.

Захист вдбуцгіься 1.07.1998р. о 10 ірщпі на заоданш спеціалзаваїо вчена ради Д {^17.(]СХ2ра0сьііпгодфжаиюшаЕіаиойші>дорсжішпотсх№Югоуішфсиге!іуза«црессіа 310078, м.Харкю, вуаПетрсюсшщ 25.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Харківського державного автомобільно-дорожнього технічного університету.

Автореферат разісланий "¿6"травня 1998р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,

доктор технічних наук, професор / М. А. Подригало.

Актуальність теми. Дорожнє та будівельне машинобудування є однією з провідних галузей машинобудування, як на Україні, так і за кордоном, значну частку виробництва складають машини для земляних робіт. Спостерігається тенденція до збільшення обсягу земляних робіт, цр виконуються З'ЇМ. Це вимагає розробок нових конструкцій машин, наприклад скреперів, застосування інтенсифікаторів робочих процесів. Такий напрямок найбільш розвинено за кордоном, де виробництво скреперів провідними фірмами світу ведеться в значній мірі з застосуванням інтенсифікаторів пронесу наповнення, в основному елеваторного завантаження. Зараз в світі виробництво скреперів з різномаї іітними інтенсифікаторами перевищує випуск традиційних машин. Тенденція підвищення обсягу наукових розробок у галузі інтенсифікації робочих процесів скреперів свідчить про зацікавленість дослідників даним напрямком. Застосування інтенсифікаторів покращує ефективність скреперів, підвищує їх продуктивність, змзнпує матеріалоємність, витрати палива, що особливо актуально зараз в Україні.

На території України існує ВАТ "Дсршпі" м. Бердянськ, що

з

випускає напівпричіпні скрепери ДЗ-87-ЗА місткістю ковша 5 м на оазі трактору Т - 150К. У зв'язку з складним економічним станом з’явилася гостра необхідність у збільшенні місткості ковша при гему ж тягачі. Таке завдання мсяв бути вирішене за рахунок застосування інтенсифікаторів процесу заповнення ковша скрепера, а також автоматизації процесу копання.

Зв' язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дооертації відповідає науковому напрямку роботи кафедри будівельних та дорожніх машин та ХЩДГУ ш ірюрітетнс&у напрямку науки та техніки ’Росурсозбереигмія",' регіональній програмі наукових робіт Північнз-Зцдного центру Транспортної Академії України "Удосконалення кожтру-<цій будівельних та дорсяніх машин, цр випускаються підприєьствамии /країни", програмі дауковс^дослідних робіт кафедри "Возробка. засобів :творення та випробувань будівельних та доракніх машин модульїюї <оштрукці_ї з підвицениьді експлуатаційшм якостями".

Мзта і задачі дослідження. Підвищити ефективність роботи скретра за рахунок роціонального використання інтеіЕифіка,юрів, а саме -застосування ГНП нової конструкції. ГНП дозволяє збільшити коефіцієнт іаповнення ковша завдяки заговненно монпа на пэршо&у етапі через цлину у задній пластині ГН1, заміні коефіцієнту тертя грунта по

грушу на коефіцієнт тертя грушу по сталі, знюївння таску на пласт грунту, досягнення більш стабіпьшго реяиад/ копання.

Задачі, які. вирішуються в работі: інтенсифікація процесу

заповнення кзонпа скрепера застосуванням ГНП; розробка нових конструкцій грунтонапрямних пристроїв, порівняння їх ефективності; створення математичної моделі заповнення ковша скрепера з ГНП, визначення мінімального опору заповнення та копання скрашра/ встановлення оптимальних областей застосування різних вадів інтенсифікаторів; перевірка результатів, одержаних аналітичним шляхом, за рахунок проведенж експериментальних досліджень. ,

Наукова новизна одержаних результатів. Запропонований новий спосіб заговнання коша скрешра, сгорядавдаго ГНП, ссновнзо віц-знаксю ..якого . є.. щілина у задній пластині гретрсю, яка пропорційна висоті шару, пр зрізається під час копання. За рахунок щілини процес заповнення коша є розгалужвним, грунт надходаїь через щілину чи іфізь ГНП, зашию від величини отру нагювнэння. Новизна розробленої конструкції скрепера з ГНП підавердаена позда-шним рішенням по запиту на авторське свідоцтво. Розроблена математична модель процесу напов-шння, визначена огтаитльна місткість кошіа в зашжності від робочого та транзгсртшго режиму. Встановлені раціональні області застосування різних інхенс^ікаторів в затдаості від парамгтрів кониа. Встановшне зниження опор/ призми волочіння та різання.

При розгляді раціонального використання різних інтенсифікаторів враховувалися параметри робочого режиму, а такс®, параметри транспортного режиму. Можливість підвищення показників ефективності показана експериментальними та аналітичними дослідженнями.

Практична .значення одержаних результатів. Результати аналітичних та експериментальних досліджень були одержані обробкою штеш-тичних моделей та результатів дослідів на персональному комп'ютері з використанням: математичних - Statgraph, №thcad; графічних редакторів - Foxgraph, Photofinish. ЕЪзробшна конструкція ГНП, up забезпечує істотнз підвмцення наповнення шнла і зниження необхідного тягового зусилля. Одержано позитивне рішення по запиту на винахід. Розроблена штематична модель заповнення ковша з ГНП нової конотрук-ції, яка дозволяє визначати опір наповнення на всіх стадіях копання. Дані рекомендації по оптимальним параштрам ГНП, раціональному застосуванню різноманітних інтенс^ікаторів зашш від грушу, дорожніх умов та габаритів коша. Розробжні програми для ПЕСМ, які дрзволякль модзловати проще заповнення конпа скрепера з різнили вадами грунтонапряших пристроїв.

На основі теоретичних розробок створений експериментальний взірець скрепера з конструкцією ПШ, що пропонується, на базі скрепера ДЗ-20В в ПМК-50 Харківського тресту "Водбуд". По результатам аналітичних та експеримзнтальних досліджень розроблений кіепі

з

скрепера ДЗ-87-1А збільшеної місткості (6м). Матеріали розробок передані для проектування скреперів у ВАТ "Дормаш" м. Бердянськ. Результати роботи використовуються в навчальному процесі (у курсовому та дипломному проектуванні., ВДРСі).

Особистий внесок здобувача полягає у наступньому:

Запропоновано новий спосіб заповнення коша скрепера з ГНП на основі розгалуженого процес/ руху грунту через щілину та ГНП; розроблзні математичні мзделі процесу наповнення конна з різними ввдами пристроїв та ш.'Кіштшні моделі визначенім місткості юэнда на основі характеретик робочого та транспортного режиму; отришні математичні моделі для визначення ефективності та раціонального використання ічгенз^ікатсрів у зашжності від типу грунту та габаритів конпа; одержані результати аналітичних та ексгюришнгальних дослідаєнь скрешрів з ПШ.

При виконанні дисертаційної роботи були розглянуті дослідження, які проведені під керівництвом професора Нічке В.В. на кафедрі будівельних та дорашіх машин ХРДІ. Осойюімй внесок здобувача полягає у загропонуванні нової конструкції ПШ та створенні математичної моделі заповнення конва скрегвра з ГШ, що грогюнується; визначенні областей раціонального використання призтрао.

Апробація результатів дисертації. Дисертаційна робота доповідалася та обговорювалася на засіданнях кафедри будівельних і дорожніх машин ХДАДТУ та кафедри навантажувально-розвантажувальних будівельних та колійних машин Харківської державної академії залізничного транспорту. Результати досліджень доповідалися на науково

- технічних конференціях ХДВДГУ, міжнародних конференціях в ВІБІ у 1991р, 1992р, в Челябінській філії ГОТІ у 1991р, на міжнародній екологічній конференції в м. Кременчуці у 1994р, на науковій конференції м. Рівно у 1990р, на міжнародних конференциях в м. Нижній Новгород у 1991р та 1995р, в м. С.-Петербурзі у 1995р, в м. Кіровограді у 1996р, в м. Харків та м. Рибаче у 1997р.

Публікації. По результатам досліджень опубліковано 19 робіт, написаний параграф в монографії, одержано позитивне рішення на винахід. ■

Обсяг роботи. Дисертаційна робота складається з вступу, пяти розділів, висновків та додатків. Загальний обсяг роботи 165

сторінок, в тому числі 135 сторінок машинописного тексту, 19 таблиць, 50 малюнків, перелік літератури з 116 найшнувань та 6 додатків на 17 сторінках.

3-GCT ЮБОШ

ОШЩ ТА. АНАЛІЗ ДОСЛІДЖЕНЬ РОБОТОЮ ПРОЦЕСУ СКРЕПЕРА І ЩДВИШрННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ЗАПОВНЕННЯ КШПА СКШІЕРА

Валика вартість скрешрних агрегатів, низька конкуренгоздаїність змушують удосюдалквачи конструкції існуших мзшин, стоорсват нові, більш ефективні. Важливий аспект гри цьс*^ - зникання шергоєшпсті, шзшюємсості. Шшвним завданням запишеться підницашя продуктивності і надійності машин. Цз задцання мж бути здійснене деамв способами: 1. ГЬлігшешям організації робіт скрепера; 2. Удосконаленням конструкції скрепера.

У даній роботі розглядається головним чином другий напрямок. У сорокових роках К. А. Артем'євим було запропоновано раціональне співвідношення габаритів ковша скрепера. Удосконалення конструкцій скреперів було спрямовано головним чином на збільшення наповнення ковкіа, без застосування, по можливості, штовхачів та гри тому ж тягачі. Основою удосконалення є теорія різання і капання грунту, великий вклад у розвиток якої внесли дослідники: К.А. Артем' єв, B.JI. Валадінський, В.І. Валовнев, Б.О. Вондарович, Ю.О. Ветров, Д.П. Волков, М.І. Гальперін, М.Г. Домбровський, А.М. Зєленін, С.В. Кравець, I.A. Недорєзов, В.В. Нічке, В.К. Руднєв, В.М. Тарасов, Д.І.--Федоров, Л.А. Хмара, А.М. Холодов та інші.

Удосконаленням окремих частин ковша займалися : в СібйДІ

(шкала К.А. Артем'єва), ДІВІ (шкала J1.A. Хмари), ХАДІ (праці В.К. Руднева), ВІВДІбудцоршіді, ЩЦІ (школа В.І. Валовнєва). Ооди відносяться рекошндації по: похилій задній стінці.; застосуванню похилих бокових стінок на 1/3 їх висоти; двохщілинному завантаженню; зменшенню ширини різання за рахунок підйому бокових ножів в кінці наповнення ковша; розробці підгрібаючого пристрою; використань«: більш глибоких заслінок. В.І. Баловнєв, Л.А. Хмара, В.К. Руднєв та інші провели дослідаення застосування пристроїв, що забезпечувать газоповітряним змащенням ківш скрепера.

Інтенсифікація земляних робіт тягне за собою появу нових технологій, матеріалів, машин та агрегатів. Обладнання парк^ надійними, більш ефективними машинами, заміна техніки, що заста-

ріла, випуск багатофункціональних машин, оснащення машин робочими органами маніпуляторами - найважливіший напрямок підвищення ефективності землерийно - транспортної техніки.

Мзта даної роботи - зменшення опору наповнення, збільшення наповнення ковша скрежра, підвищення продуктивності і, на основі цього, підвищення ефективності скрепера. Для досягнення поставленої мети, вирішувала я такі завдання:

1. Зменшення опору копання юонпем з ГНП на першій стадії заповнення ковша.

2. Вивчення фізичної картини процесу та розробка математичної моделі заповнення ковша скрепера, спорядасиного ГНП з щілиною між пристроєм та днищем ковша, визначення раціональних параметрів ГНП та їх впливу на ефективність скрепера.

3. Визначення раціонального виду інтенсифікатора та його пара-мзтрів в залежності від місткості ковша.

4. Дослідавння зони застосування ГНП у залежності від типу грунтів та співвідношення головних розмірів ковша.

5. Визначення впливу транспортного режиму на застосування інтенсифікаторів.

6. Порівняння ефективності традиційного скрепера та скреперів, спорядженнях елеватором, підгрібаючою заслінкою та грунтонап-рямними пристроями, вибір раціонального інтенсифікатора.

ДОСЛІДЖЕННЯ ОПОРУ НАПОВНЕННЮ КШМ СКРЕПЕРА, СПОРЯДЖЕНОГО

грунтонадрдаеш ігаотсєм

Патентний пошук показав, що- останнім часам? як пристрої для зниження опору наповнення, найбільш часто розглядаються грунтонап-рямні пристрої (ГНП). Це переконливо показує перспективність даного напрямку у досліджені іях.

ГНП має. істотні переваги: вихід ГНП із строю не припиняє роботу скрепера, у конструкції не застосовуються додаткові двигуни, гідроциліндри, насоси. Установка, технічне обслуговування та ремонт значно спрощені у порівнянні з активними інтенсифікаторами. ПИЛ є найбільш ефективним і серед пасивних інтенсифікаторів. Пристрій дозволяє максимально збільшити місткість ковша, не змінюючи тягового зусилля тягача.

ГНП становить дві плити, що утворзоть змикаючу призму, встановлюється в передній частині кониа біля ножової системи Рис.

1. Схема сил діючих на елємзнтарний обсяг грунту, що знаходиться у

ПШ, представлена на Рис. 2. <Жх - опір руху, реакція стінок на потік грушу; сЮ - сипа ваги елзмента грушу; сІР - зовнішня сила для наповнення ГИП.

Диференційне рівняння руху єлешнта записується у вигляді

с!т а = сЗР - сїЗ - сЮх, де сіп та а - маса та прискорення елемента.

с!6 = 2 у д_1 В у сіх сіКх = - к Р сіх сілі = 2 7 В у сіх 05 dq Q5^q ¿у

а-щ+02 =

В-уЖ В -у2 Ж

(1)

(2)

Еиз. 1 Схема ЕОЕша скрепера з ГНП з щілинао.

Рис. 2 Схема розподілу сил з ГШІ.

Перший додаток визначається характером зміни витрат грунту у функції, часу, другий - становить прискорення даного шару при постійних витратах грунту. Тут В - ширина ковша; у - ширина отвору ГНП, у обраній ділянці; ■) - густина грунту; q - витрати грунту.

Після підстановки залежності (2) в (1), диференційне рівняння руху елементарного “ обсягу~ у ірунтонапрямкому пристрої буде таким

2^В-уЦ°---$ї^-!^^)=:с!Р-кРсЬс-2-у-В-<к (3)

8 КВ •у2 сіх В-у) ' ' ^

Після інтегрування виразу (3) одершмз (без урахування малих величин другого порядку),

” ” " кх

Р = Р,

к =

к

А(х) = к ( Я + х * tga ) - іда,

“ РІ^фР - а) + і- ь~^)(<1 ‘ 003 Р)1

(і + tg(í> - - р) +2^{і + Ь£- ід(^ - р))]

(4)

(5)

(6)

де к - коефіцієнт опору, що залежить від параметрів ПЩ: розміра отвору (2й) та ширини різання (В), а також кута сходження пластин (а); параметрів грушу: кутів внутрішнього (<р) та зовнішнього (р) тертя, кута розподілу часток грунту (р), коефіцієнта тертя (1:), а також геометричних розмірів часток (сі). Коефіцієнт к є постійним у ГНП, що має пряшдінійні плити.

Одержана залежність дозволяє визначити опір наповнення гри будь - якій висоті ГНП. По даним досліджень оптимальна висота ГНП дорівнює близьмо половини висоти ковша, але застосування ГНП по всій висоті кювша недоцільно. Величина куту розходження плит ГНП оптимізувалась за умэви мінімальної роботи заповнення юовша скрепера з ГНП нової, конструкцією і складає 26 - 30° залежно від імлу грунта. Робота по заповненню ковша визначається залежністю

Д.

М-

З -У.Р.ГІ 1

■аV

(7)

1.03

5.99

>,89

),?9

к, кН 0 и и

/\ /

\ .

2,см

О

З

Рис. З Залежність опору копання від величини щілини. ■

2-В г-В І2-Я-В \2-д-в

де Ро - опір переміщзнно грушу через щілину; - опір заповненню ГНП; Р2 - опір запоншнно конаа вида ГНП; Уо - обсяг грунту, Д£> проходить через щілину; Уі - обсяг грунту, ар проходить через ГНП з постійним опорсм; У2 - обсяг грунту, що проходить у ківш під час розгалуженого процесу; Уз -обсяг груглу, що проходить крізь ГНП вицз рівня пристрсао.

Оцна із плит ГНП ьеє щілину г = к пропорційну тонцині

стружці. На Рис. З показан вплив щілини на опір копанью. На першому етапі кінл заловікеіся як традиційний, крізь щілину. При збільшенні огору нагювненда через щілину грунт надходить у ПШ, загювнккии йзго. Далі кінл запорі-ксться до верхнього рівня ГНП. Наявність щілини не впливає на тиск грунту у крнпі на грунт, що піднімається. На останньому етапі потік фонтанує вице рівня ІБП і заговноє частину изшіа, яка була незаповненсю. На кінцевій стадії копання зниження сгору наповненно сягає у середньому 30-40%, що дозволяє збільшити робочу швидкість скрепера, та місткість кониа. Завдяки З№нщенжі опору наповнення газнпа, як гкжазали розрахунки, зменпусться опір різанно до 38%, опір приэьи вогочішя до 5Ь% в залежності від типу грунта.

ДССШДЖЕННЯ ВПЛИВУ РОБОЧОГО ТА. ТРАНСПОРТНОГО шмв НА. ЕИВІР ТИПУ ІНТЕШ4ФІКАТ0РА І ВИЗНАЧЕННЯ МГСТЮСТІ КШПА

Застосування скрепера по кипанню обмежено можливістю тягача заповнювати ківш грунтом, при транспортуванні грушу - можливістю підніматись завантаженим скрепером на підйоми.

Маса скрепера визначається тяговим зусиллям тягача по зчеп-лэнню, кутом підйому, опором коченню коліс скрепера та конструктивними розмірами машини. Загальна вага, яку повинен транспортувати тягач, вкгютае у себе: вагу меташіоаьютрукції скрепера

(0;); вагу інтенсифікатора (5^) та вагу грушу (От). Вага інтенсифікатора залежить від місткості ковша, отав його шжна визначити через коефіцієнт пропорційності К.

Розміри та вага ГНП, підгрібагаої. заслінки або елеватора ропордійні обсягу ковша' з коефіцієнтом пропорційюсті С- Тоді іага скрешра з грунтом дорівнює

0^ = Є* + С. + Сс = У^ у + К Упах(1 + 0(УРіаа'/V - 15 ) + <і V, (9)

лє Чюх “ К,і У з урахуванням величини "шапки"; сі - коефіцієнт ьвталлоємкості, У^' - максимальна місткість конва з відомими

парамзтрами інтенсифікаторів.

■:-^ = ^Уї + КК;!У4К^У СНУшзх'/Чах - і) + СІ-У, (10) Зробимо спрацення Ц = К Угоах(1 - 0)

' При копанні найбільшу місткість конва можна визначиш з умови, коли Т - Р,^, звідси величина його місткості на прикінці копання '

(8)

У- Ч'«

Кн-{г+<2-Х)+<і '

(11)

Т~Ъы,-к’-В-Г{Ог+ц)

(12)

г

де у - коефіцієнт, який визначає частину грушу, пр надходить у призму волочіння, І:і - коефіцієнт тертя грунта по грунту.

На Рис. 4 зображені графіки У^ = £ (у) для традиційного ков-

ша та скрешра спорядкеного ГНП, підгрібаючою заслінксю та елеватором. Криві лінії показують місткість з умови копання, прямі - з умови зчеплення у транспортному режимі.

1& ГТ/ТТз! ~ Для коша місткістю V

заповнення конла дорівнює V, ми визначимо кордони недоцільного застосування скрепера при Кд < 1, перетин двох ліній показує кордон праворуч для відповідних інтенсифікаторів. Аналіз графіка дає можливість зробити висновок, що при роз-

- робці усіх типів грунту для тягача Т - 150 КМ, найбільш

ІЗ

а

'

У Зг Слц~

~ •І - я

3.

^4 - — - И>кг/М*

ІЯЬ

030

№

Рис. <3 Залежність раціональної місткості коша від типу грунгга для (1а-4а) робочого та (16-46)

ТрЗНСОрТНОГО ,

ефективно застосовувати ковши місткістю 5 - 8 м .

Для генних умов (кут підйсму при транспортуванні 8е, коефіцієнт зчвпшння 0.7), застосування грунтонапрямного приочрею найбільш раціонально. Максимальну іиввдкісіь (у) необхідну для ггдолання з кугем а при заданій

потуяіюсті двигуна Н, визначимо завдяки відомій зашжнОсті.

6,5-

6.2

. ...

&и,кг

62.5 1250 !Ш 2500

Для порожнього скрепера, при. застосуванні будь -якого із трьох інтенсифікаторів, чи традиційного ковша, швидкість транспортування падає пропорційно зростанню додаткової маси, і при транспортуванні порожньої машини вага ГНП не обмежує руху скрешра на підйом. Аналіз руху навантаженого скрепера, мали інтенсифікатори збільшують наповнення ковша грунтом до максимального рівня, гоказує пр потім скрепер з урахуванням ваги інтенсифікатора ьоке не піднятися на підйом при транспортуванні. На Рис. 5 показана залежність швидкості переміщення від ваги интенсифікатора гри транспортуванні супісі, з коефіцієнтом наповнення для традиційного ковша, ковша спорядявнного ГНП, підгрібаюче» заслошгю та елеваторам відповідно 1.06, 1.28, 1.3, 1.3.

ис. о Залежнисть ' маси інтенсифікатора під транспортного режиму.

з

трактора Т - 150 КМ з ковшом місткістю б м, максимальна вага додаткової, конструкції гри максимальному заповненні ковша не швинна перевищувати 700 кг, з умови забезпечення підйому навантаженого скрепе-ра на заданий кут (8°). З інтенсифікаторів, що розгля-даються, найбільш перспективним треба вважати ГШІ, бо по ваговим показникам він виграє у інших.

ВПЛИВ ПАРАМЕТРІВ КШЖ НА ЕНЕРГШ-КІСТЬ ПЕОД2СУ НАПСВНЕННЯ

Вибір розмірів ковша здійснюється залежно від типу інтенсифікатора гю результатам визначення місткості ковша. №тодика визначення ширини ковша відома, висоту і довжину знайдемо для трьох інтенсифікаторів: елеватора, підгрібатої заслінки та ПШ. Основне завдання - визначити залежність продуктивності скрепера з однаковою місткістю ковша, з застосуванням одного з трьох інтенсифікаторів, від коефіцієнта довжини ковша (Ь/Н) •

Для елеваторного , завантаження довжина елеватора постійна, можна змінювати тільки кут нахилу елеватора у ковші. Враховуючу; змінну висоту ковша, а також вплив конструктивних особливостей на заповнення ковша скрепера, місткість ковша ьсжна визначити по формулі:

до Сі - коефіцієнт, залежний від максимальної висоти ковша і типу грунту; 0 - кут нахилу елеватора в ковші. '

Для визначення продуктивності необхідно знати шлях копання 1^-Величину шляху мзжна визначити з умови

(13)

V = В • ЬЙ5К • Ьк - 0.5 • В • І*’ • Ьді;,

(14)

де £ - кут нахилу траєкторії копання до горизонталі гри клиновій схемі копання. При постійному куті Е

Аналіз графіка продуктивності на риз. б показує, що в разі застосування елеваторного завантаження продуктивність має найбільше значення при юоефі-

їй

Ш

1Ш

діешч довжини ковша, який дррівшзє" 1. Таким чином гри використанні елеваторного завантаження, необхідно застосовувати короткі ковші.

Завантаження підгрібаючою заслінкою відрізняється від етЕваторного принципом роботи і навантаженнями, що -виникаюоь-іри-роботі заслінки. Задаючись доейиноо шляху копання між двсяжі гребками, знайдемо пролуктив-ність скрепера, визначивши на початку обсяг заповнення.

т

Зквагср 1 ГНУ V 1 вина

■ \ 1 Ліг

«7

т

і»

1,7 ин

Ейс. 6 Графік залежності продукти-зюсті скрепера від віднсщення висоти яонпа до висоти ГНП.

1 *СКАГ

Г = 5>Іг- ЦЦя

де Сз - ІК.МЙХ-“0'5 ( ~ ЬМПІ ) ,

-В-Ь^, (16)

___________ (17)

Де Ьмах та Ьмц, - найбільша та найменша глибина копання, І«.«« -відстань, на якій скрепер набирає грунт.

Для цього випадку таксгк є максимальна значення продуктивності, що відповідає коефіцієнту довжини конпа, рівншу 1.52. Отав, тут для ефективного використання підгрібаючої засгонки

необхідно застосовувати довгі ківши...... - - —

Для визначення продуктивності скрепера, спорядаенного ГНП,

застосуємо параметри ГНП, згідно залежністі (7). Максимальна

продуктивність відповідає коефіцієнту довжини ковша, рівному 1.2.

Як постає з графіків, жетний з інтенсифікаторів має свсю зону застосування. Для коротких ковшів Ь/Н до 1.1 ефективнілю застосовувати елеваторне завантаження, гри 1.1 - 1.26 застосовувати ГНП та для довгих ківшів Ь/Н понад 1.26 підгрібашу заслінку. Розглядаючі питомі витрати, як більш об'єктивну характеристику гри порівнянні, зона застосування ГНП зростає до меж Ь/Н 1.04 - 1.34, що засвідчує перевагу даного прістрсю у порівнянні з іншими.

По відомій місткісті ковша маша підібрати інтенсифікатор, чи маючи відомий інтенсифікатор, визначити дешевину та висоту конпа.

ЕКСПЕБМЖАЛЬНІ ДОСЛІДЇЕННЯ

№'гсю експериментальних досліджень є перевірка аналітичних розробок і порівняння аналітичних та ексдариьвнтальних даних.

Модельні випробування проводишся на грунтовому каналі ХДВДТУ, що складається з лотка з габаритами 10 • 2 м заповненого грунтом, та візка, з встановленою на ньому моделлю юонпа скрепера вибраного типорозміру з можливістю зміни параметрів , процесу різання та довжини ковша. Передбачене планування грунту у каналі, ущільнення та зволоження. Проводилася тарировка з побудовою тари-ровочних графіків та запис осцилограм. Проведені лабораторні експерименти показали ефективність запропонованої конструкції ГНП.

... Особливості розгалуяетго процесу вивчалися на основі спеціальних дослідів, проведених з застосуванням пронумерованих маячків.

Проведені польові випробування на сзфепзрі ДЗ - 20В, тягач Т -130, підтвердили ефектишасть запровадженої конструкції ГНП. Експе-ри^єшм проводилися арадщійним коншм, а такгж коню!, спсряиїєним груншналряшим пристроєм з ірямти плитами та спорядаешго ГНП, з щілиюо гтіж дницзм та плигкю, блшньсю до задньої стінки. Випробування проводилися на грунтах різних категорій.

Внаслідок порівняння продуктавності скреперів з традаційним коншм та ковшам з ПШ, визначено, що продуктивність останнього^"більша на ',5 ~2/%. Якір порівнювати і<юефіцієнг наповшння ковша з ПШ без щілини та присчрсю що має щілину пеміж ГНП та даицзм, то ка підставі польових експаримзнгів визначено, що остання конструкція на 10-15% еффективніша. Дані ексшшьентів дозволжть казати гро достатньо високу ефектові гість застосування ГНП нової кпиструктпї.

ШСНСВКИ

На основі підсумків дослідження можна зробити наступні висновки:

1. Проведений огляд першоджерел, показав актуальність застосування інтенсифікаторів, зокрема ГНП.

2. При застосуванні ГНП з щілинсю опір наговвзнью кпЕша зменшується до 50% у порівнянні з ’ірадиційнт ковшем і на б - 10% у порівнянні з кпнием з ГНП без щілини. Коефіцієнт наповнення на 20 -30%, продуктивність скрепера з ГНП збільшуєтся на б - 22%, а литсмі втрати зшнищжлься на 2.6% у порівнянні з арадиційним коншм.

3. ГНП дозволяє знизити на кінцевому етапі опір різанню ДО 38 % і призми волочіння д© 55%, що суттєво впливає на економію

енергоресурсів, підвицення надійності машини та створення більш комфортних умов для оператора.

4. Мшітльна робота пэ заговнаннэ киша з ПШ відповідає для середніх пересічних грунтових укюв такт парамэтрам npüipao: кут нахилу плита а - 27е, розмір щілини Z ~ К h^p, да К дсрівже коефіцієнту розпушення, та визэта ПШ Ніж = 0.4 Цс без урахування висот щілини. Наявність щілини у ГНП поєднує шреваги традиційного конна та ковша з ПШ. Майш 40% грушу надходить у кіш крізь зазначену щілину, пр доводить шреваги розгалуяешго процесу заповнення. Преут-ність щілини негативно не впливає на наповнення ковша.

5. Цроведені розрахунки визначили зв'язок між силсю тяги і місткістю ковша скрепера, наприклад для колісного тягача класу 60 кН, оптимальна місткість конпа, спаряцжем-юго ГНП, 5 - 8 м .

6. Застосування ГНП, конструкції що пропонується, раціональне для ковшів з коефіцієнтом довжини більш 1.08. Згідно з проведеними розрахунками, інтенсифікатори впливають на раціональну довжину конпа, нагржлад, максимальна продуктивність для ковша з ГНП відповідає коефіцієнту довжини кошіа 1.2.

7. Для підвищення ефективності робочого устаткування скрепера, необхідно спільно розглядати процеси копання та транспортування. Згідно з цим найбільш прийнятним пристроєм для підвищення ефективності скрепера є грунтонапрямний, маса якого мешіа ніж 700 кг для тягача класу 60 кН.

8. ГНП з раціональними розмірами має широку зону застосування

2 *

залеж» від типу грунту (у > 1400 кг/м ), яка залежить також від паракетрів конпа, виду тягачу та умов транспортування.

9. Результати експериьяэнтальних дослідавнь стверджують життєздатність запропонованого способу наповнення юовша скрепера з ГНП запропонованої конструкції, це доведене на прикладі роботи скрепера ,ПЗ - 20В. Вірогідність математичної моделі процесу наповнення коша - висока, розходження дорівнює 5 - 15%.

Основні полсяєння дисертації відбиті у наступних працях:

1. Нічне В.В., ПЬнія Н.М., Єрмакиза O.A., Бласенюо І.В. Застосування ірунтона-прямного пристрао для зниження рабочего оперу наповненій скрепера. // Гідромеліорація та гідротехнічне Будівництво. Збірник 20.-Львів, 1993. С. 105-109.

2. Власенко І.В. Підаюєння ^екгивнехзрі скреперів. В кн. Нічке В.В., Антонов М.А., Єсмакова O.A. ЕЬбочі процеси зєгаєр*ійнсг<гранспсргних мвпмн і іх інтенсифікація. ХДДДГУ. -Харків, 1995. С. 93 - 105.

3. Ничке В.В., Вйасениэ И.В., Длет^риева Л.А., Ермакова Е.А. Техник» - экономическое сравнедае интенафвеатсров рабочего, процесса скрепера. Научньв

труды "ПрсСдаг-ь! создания новых машн и технологий*. Вып. 1. -К|?а4енчуг.

1996. С. 171 ~ 173.

4. Власенко И.В. Ана.тз ферм движения ірунга в коше скрепера с IW. Научные яр&да "Цэоблеьы создания новых малин и технологий". Влі. 2. -фаенчуг,

1997. С. 62 - 66.

5. Вмкв В.В., Власенко И.В. ГЬвыиение эффективности и улучшение экологических показателей скреперов. Т£>уда 6 мевдународнай конференции "Новые технологии в машиноагроении". -£Шачье, 1997. С. 273 - 275.

6. Ничкв В.В., Ермакова Е.А., Антонов H.A., Власенюэ И.В. ГЬвыиение

з|фектив!¡осям скрепка. Міжвузівський збірник наукових праць. Еипуск ЗО. -Харків, 1997. С. 33 - 35. _ ____

7. Власенко И.В. Рациональные параметра ковш скрепера с ГНУ. Збірник статей Л^іщалровський науковий вісдак". Техніка. №12. -Днімрогієяровськ, 1998. С. 21 - 24.

8. Власенко И.В. Зависимость сопротивления перемздэшю щмзлл вопсяания с® сопротивления наполнения ковав скрепка ірунтсм. Збірник статей "Цз-ідні-і іранський науковий вісник". Техніка. »13. -Дііпропетроаськ, 1998. С. 1-2.

9. ГЬїкямгепьное развнние на изобретение (4926434/03. Кэш скрепера. 1991. Шчюе В.В., Вшсенко И.В., Захаров В.И., Ермакова ЕА., Яйпуновський B.C.

10. ftwsoe В.В./ Ермакова Е.А., Власенко И.В., ПЬния Н.М. Посыззние э^?~ фектвностги скрзпєров совериенствованиєм процесса наполнения кош. №те-р<аш республиканской коїфєрендаи 'ЧЬвьшение эффективности ззлперсйньк манми." -Веронек, 1992. С. 7 - 8.

11. Шчке В.В., Шония Н.М., Шэвченка Г.А., Власенко И.В. Снижение наїрїженности

скреперов применением рациональных способов заполнения ковша. Тезисы докладов конференции "Маханизадая производственных процеозов в водохозяйственном строительстве." -Ровно, 1990. С. 23. -

12. Власенко И.В. Снижение сопротивления наполнения ковка скрепера. Тезисы докладов научней конференции "Совершенствование подготовки специалистов в области строительства, реконструкции зданий и сооружений".-Харьков, 1991.С. 101

33.. Ничке В.В., , Власенко И.В., ИЬния Н.М., Е£ьикова Е.А. СЬвераэнствование процесса наполнения ковша скрепера. Тезисы докладов научно - технической конференции, посвяадэннсй 60 - летию ВИСИ. -Вероне*, 1991. С. 103.

14. №ічке В.В., Власенко И.В., Ермакова Е.А. Снижение трения в процеоое наполнения ковша скрепера пр^менениал грушюнаправлягадах аппаратов. Тезисы докладов научней конференции "Триботехника - машиностроение." -Нижний Новгород, 1991. С. 48.

15. Нічке В.В., ЛЬния Н.М., ї^мзкова Е.А., Власенко И.В. Влияние способа заполнения ковш на режим нахру*шия скреперного аїрешта. Тезисы докладов

~IS~

шучвсй конференции ’Методы усиленных стендовых испытаний агрегатов и с/х машин на надежность." -Челябинск, 1991. С. 8.

16. Шчке В.В., Актонов H.A., Ермакова Е.А., Власенко И.В. Применение скреперов с шстояннсй толщиной стружки для сняимя споет грунта. Тезисы докладов мзэдунарэдной научно - практической юоіфзрєндаи "Аютуальнье вопросы сармы окружжэдей среды от антропогенного воздействия." -Кременчуг, 1994. С. 30-32.

17. Шчке В.В., Впасенкп И.В., Антонов H.A., Ермакова Е.А., Хамза Самир. Совершенствование процесса наполнения ковш скрепера примененная грунто-наг^завлягацего аппарата. Обсрник докладов международной научно - технический конференции "Отрсигельныз и дорагныз машины и их использование в современных условиях". -Сшжт-Питербург, 1995. С. 58 - 59.

18. Ничкн В.В., Власенкзэ И.В., Антонов H.A., Ермакова Е.А. Пзвьюзние эффективности наполнения ковша скрепера. - Тезисы докладов международной научно -технический конференции "(Ьвыпение эффективности проектирования, испытания и эксплуатации двигателей, автсмэйшей, вездеходных, специальных строительных и дсраасных машин." -Шкний Новгород, 1995. 1 с.

19. Єрмакюва O.A., Ддітрієва Л.А., Власенко Х.В. Техніко - економічне зрівняння способів заповнення юовпа скрепера. Теаіси регіональної науково - практичної коиї>еренш.ї. ''Пройпєми розробки, виробництва, експлуатації та ремонту підйемю - транспортних, будівепьніх та дсрсяшіх машин". КІБІ. -Кіровоград, 1996. С. 45.

АШШЦЯ

Власенюо І.В. - Пдаяцзпи ефааииюсгі скракра застосуваїнкм ipyrncta-і ірямі юго пристрою.

Дисертація на одержання вченої ступені кандидата техничних наук по спеціальності 05.05.04 - машини для земляних та дорожніх робіт. ХДАДТУ. Харків. 1998.- -

До захисту представляється робота, яка містить дослідшння процесу ¡іаповнення грунтом коша скрепера, оснащеного грунтонап-рямним пристроєм (ГНП). Приведені дані досліджень впливу різних інтенсифікаторів, впливу робочого та транспортного режиму на ефективність скрепера, а також результати екстеримвнтальних досліджень, що викюнаш методами математичного та фізичного моделювання з використанням обчислювальної техніки.

Показано, що застосування ГНП конструкції, що пропонується, зменшує опір копанню та збільшує наповнення конпа, завдяки присутності розгалуженого процесу заповнення ковша скрепера крізь ГНП, крізь щілину між задньою плитою ГНП та днищем конпа.

.Аналіз процесу копання скрепером з ГНП показує, пр ефективність скрепера зростає: юзефіцієнт наповнення на 20 - 30%, продуктивність на 6 - 22 %, питомі витрати змэншукяъся на 2.6%.

Ключові слова: скрепер, грунтоналрямний пристрій, тран-

спортний режим, копання, інтенсифікатор, ефективність.

РШСТВД1Я

Власенко И.В. - ІІсилшшигзффекіившсги осракрапримасшсм іріункиапра-шшвдаго уяройава.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.04 - машины для земляных и дорожных работ. ХЩЦТУ. Харьков. 1998.

К защите представляется работа, которая содержит исследования процесса- наполнения грунтом ковша скрепера оснащенного грунтова-^ правлякщим устройством (ГНУ). Приводяться данные исследований влияния различных интеши$икаторов, влияния рабочего и транспортного режима на эффективность скрепера, а также результаты экспериментальных исследований, выполненных методами математического и физического моделирования с применением вычислительной техники.

Показано, что применение ГНУ предлагаемой конструкции, уменьшает сопротивление юэпания и увеличивает наполнение коша, за счет наличия ветвящегося процесса заполнения коша скрепера через ГНУ, через щель мэвду задней плитой ГНУ и днищем ковша.

Анализ процесса юэпания скрепером с ГНУ показывает, что эффективность скрепера возрастает: коэффициент наполнения на 20 -30%, гроизводительность на б - 22 %, приведенныз удельньв затраты уменьшаются на 2.6%.

. Ключевьв ства: скрепер, ірунтонаправлякщее устройство, транспортный режим, копание, интенсификатор, эффективность.

ШЖЖУ

Vlasenko I. V.- barasecfdEooKyaaïçerty^ffc&Mscitadk^F^***

The dissertation for an scientific degree the candidate of technical sciences on speciality 05.05.04 - machine for earth and road vrorks. The Kharkov state automobile - road technical university. Kharkov. 1998.

To protection тогк is represented, Which contains researches of process of filling bucket of scraper by a ground at the expense of application soil track applience (STA). The research of influence various intensificators was show on efficiency scraper, influence of a working and transport mode to efficiency scraper,

but also results of experimental researches, mathematical methods and physical modeling with application of computer facilities.

The application (STA) of an offered design, reduces

resistance digging and increases filling bucket, at the expense of

presence branchy of process of filling bucket of scraper with application of track, through crack between back track plate and bottom bucket.

The analysis of process digging by scraper with application of soil track shows, that the efficiency scraper grows:

coefficient of filling on SO - 3D %, productivity on б - 22 %, the indicated specific costs decrease on 2.6 %.

Key vrords: scraper, soil track applience, transport node,

digging, intensiter, efficiency. - ...

Власенко І.В. -- Підвицення ефективності скрепера застосуванням грунтонапрямного пристрою.

Автореферат дисертації на одержання вченої ступені кандидата технічних наук: м. Харків, 1993.

Декларація особистого вкладу до опублікованих праць у соавтсрстві.

Тп /п Поз. сп Охбистий вклад по зліаіу Вклад %

1. 1. Взапляц грсцэсу вагкввзадя ксшв скрепера з ІВД. зо

2. 2. йнаяіз різнжцців інтєжиїїікаакрів, визварізнвд раціональних кшст*#вдш. 25

3. 3. Вдагичша раціональна іасткісіь изяш схрзпєра з ІШ. 40

4. 4. Цхведаї авліз ^єншвнооті різяїх кшзгрукцій ГНП. 100

5. 5. Вкгаиселєині пара-кіри ІИІ з щілинао та каапн сирена з приогсєм. 45

6. 6. Визначення прздукпивнзсті та оперу наповнання ковша скрепера з ХНІ. 20

7. 7. Вагансвлзні раціональні пзремзірй скротсра з ТШ. 100

8. 8. ІЬгановткяа залежність між сгорєьи призм всакніння та наїканення ксшв. 100

9. 9. Загрогюдавата загальна ижклрукція, пришил дії скреперного ковша з ГШ. 40

10 10 Вяздачєно зростання преяукяивноежі скрепера з ХНІ. ЗО

11 11 йіанЕний опір напевнєнно у ІНІ. ЗО

12 12 Зростання єфєкп-вжсті скрепера з ГНП. 100

13 13 Взашянуті пасивні ингенсхфікатсри грэцэ^у нагювнгшя кевга скрагкра. зо

14 14 йізщцений шір юггедаяно кеша Офсткра з ГНП. 25

15 15 Визначено опір дагквнєшо кпити скрепера з ІНІ со пплинзо. ЗО

16 16 Г^хвєдаФй аналіз інгатавнзета. ^ххлиння спору з ІНІ. 25

17 17 фгоедє»й аналіз промесу напевншяя.з застосуванням ГШ. 20

18 18 ЕИзнмзні іскааиики ефасшвнзагі для ГШ. 25

19 19 й-внаиані ділянки викс^иагашя ГШ. 40_.