WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Гришко Григорий Сергеевич


ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УНИВЕРСАЛЬНОГО МАЛОГАБАРИТНОГО ПОГРУЗЧИКА С РАБОЧИМ
ОБОРУДОВАНИЕМ БЕЗНАПОРНОГО ТИПА


05.05.04 — дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины


АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук


Томск 2004

Работа выполнена в Красноярском государственном техническом университете.

Научный руководитель -кандидат технических наук, доцент
Минин Виталий Васильевич

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Полетайкин Владимир Федорович

- кандидат технических наук, доцент

Ананин Владимир Григорьевич

Ведущая организация - ОАО «Красноярский завод лесного ма-

шиностроения» (г. Красноярск)

Защита состоится 23 декабря 2004 г. в 10.00 на заседании диссертаци- онного совета К 212.256.01 при Томском государственном архитектурно- строительном университете по адресу - 634003, Томск, пл. Соляная 2, корп. 4,конференц_зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного архитектурно - строительного университета.

Автореферат разослан «5» ноября 2004 г.

Ученый секретарь Кранченко С. М.

диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Повышение эффективности универсальных малогабаритных погрузчиков (УМП) с бортовым поворотом, имеющих широкую номенклатуру сменных рабочих органов, является результативным путем снижения доли ручного труда в строительстве, лесном хозяйстве и других отраслях промышленности.

В настоящее время нет однозначного подхода к оценке эффективности универсальных малогабаритных машин. Классические подходы к решаемой задаче сформированы на основе дифференцированного способа при проектировании и формировании критериев оценки, а так же как правило, не учитывают взаимовлияние определяющих параметров.

Разработка методики расчета и оптимизации на базе критерия, учитывающего взаимосвязь основных конструктивных параметров, позволяющей совместить расчет с одновременной их оптимизацией и оценкой эффективности является актуальной.

Малогабаритные машины с малой эксплуатационной массой не эффективно реализовывают напорное усилие необходимое для наполнения ковша.
Грузоподъемность таких машин ограничивается максимальным опрокидывающим моментом, увеличивающимся при подъеме рабочего органа в верхнее положение Для устранения недостатка предложено повысить эффективность
УМП за счет оснащения его рабочим оборудованием безнапорного типа и сменой конструкции механизма подъема.

Актуальной является и задача сравнения эффективности УМП с рабочим оборудованием напорного и безнапорного типов на основе апостериорной информации.

Цель работы. Целью настоящей работы является разработка научных и
практических рекомендаций по повышению эффективности УМП за счет совершенствования рабочего оборудования и оптимизации его параметров.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо
решить следующие задачи:

1. Провести анализ научных работ и конструкции погрузочного оборудования для машин с напорным и безнапорным способом наполнения ковша.

2. Разработать критерий эффективности (целевую функцию оптимизации), учитывающий взаимовлияние энергетических, технологических, геометрических и прочностных параметров рабочего оборудования.

3. Разработать методику расчета рабочего оборудования безнапорного типа и рекомендации по его эффективному использованию.

4. Разработать математическую модель функционирования объемного гидропривода с эффектом мультипликатора, включающую геометрический
синтез рабочего оборудования УМП безнапорного типа.

5. Математически формализовать технологический цикл работы УМП напорного и безнапорного типов.

б.Провести вычислительный эксперимент на математических моделях и оценить их адекватность.

7. Оценить экономическую эффективность внедрения результатов работы.

Научная новизна.

1. Установлена взаимосвязь основных параметров УМП (грузоподъемность, мощность, эксплуатационная масса, производительность, показатель назначения) на основе разработанного безразмерного критерия.

2. Получено уравнение и исследована чувствительность (степень изменения) значений критерия от приращений входящих в него параметров для определения наиболее рационального пути совершенствования конструкции машины.

3. Предложена методика и расчетная схема для рабочего оборудования безнапорного типа учитывающие эффект мультипликатора.

4. Разработана структурная схема и формализована математическая модель для оптимизации параметров механизма рабочего оборудования.

5. Получены уравнения для определений значений параметров УМП безнапорного типа на основе анализа параметров машин с традиционным рабочим оборудованием.

6. Разработаны схемы работы УМП и методика расчета производительности на основе апостериорной информации.

7. Установлен эффективный типоразмерный ряд УМП безнапорного типа.

Практическая ценность работы. Практическая ценность работы заключается в разработанных рекомендациях и методиках расчета и оптимизации параметров рабочего оборудования безнапорного типа, включающих оценку эффективности УМП на основе априорной и апостериорной информации.

Обоснованность и достоверность результатов. Методологическая база исследования основана на положениях теории размерностей и подобия, теоретической механики, теории машин и механизмов, гидравлики и математической статистики. При исследовании использовалась апостериорная информация по параметрам УМП, выпускаемых 8-ю ведущими зарубежными фирмами. Результаты расчета теоретической производительности коррелированны с данными натурных испытаний УМП.

Реализация работы. Результаты работы внедрены в учебный процесс Красноярского государственного технического университета на кафедрах строительных и дорожных машин, подъемно-транспортных машин и роботов, а также на кафедре проектирования лесного оборудования Сибирского государственного технологического университета.

Результаты используются в КНЦ СО АН РФ (краевая программа по выпуску наукоемкой и малотоннажной техники, задание ОЦ 031) и в ОАО «Красноярский автобус».

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Достижения науки и техники - развитию сибирских регионов» (Красноярск, 1999г.), научно-технической конференции с международным участием «Подъемно – транспортные машины на рубеже веков», посвященной 75-ти летию образования кафедры «Пiодъемно-транспортные системы» МГТУ им. Н. Э. Баумана (Москва, 1999 г.), межрегиональном научно-педагогическом симпозиуме “Проблемы организации научно-исследовательской работы студентов и научно- технического творчества молодежи на современном этапе” (Красноярск, 2000 г.), межвузовской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Студенческая наука - городу и краю» (Красноярск, 2000 г.), межрегиональной научно-технической конференции с международным участием «Механики ХХI веку» (Братск, 2002 г.), Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Транспортные системы Сибири» (Красноярск, 2000 - 2004 г.).

Публикации По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ и методические указания по курсовому и дипломному проектированию.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, списка определений, обозначений и сокращений, четырех глав, основных результатов и выводов по работе, направления дальнейших исследований, списка использованных источников из 116 наименований и восьми приложений. Работа изложена на 185 страницах, включая 35 рисунков, 4 таблицы.

На защиту выносятся следующие основные положения:

-критерий оценки эффективности УМП и оптимизации его параметров;

- математическая модель рабочего оборудования безнапорного типа;

- методика оптимизации параметров рабочего оборудования УМП безнапорного типа;

-методика и система допущений и ограничений при расчете параметров УМП безнапорного типа на основе апостериорной информации по машинам напорного типа;

- расчетные схемы и методика определения теоретической производительности УМП;

- результаты анализа эффективности УМП безнапорного (определены основные параметры) и напорного и типов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлены актуальность, цель и задачи диссертационной работы, научная новизна, практическая ценность, основные положения, выносимые на защиту, реализация работы, апробация, публикации, структура и объем работы.

В первой главе рассмотрены и проанализированы состояние и перспективы развития конструктивной схемы пневмоколесных погрузчиков, и в частности универсальных малогабаритных погрузчиков с бортовым поворотом.

Вопросами совершенствования процессов работы, повышения эффективности, методами расчета и оптимизации параметров фронтальных пневмоколесных погрузчиков различных конструктивных схем занимались Абрамов С.В.. Агиенко Д.М.. Алексеенко В.Г., Базанов А.Ф., Виноградов С.Г., Забегалов Г.В., Казаринов В.М.. Каня В.А., Климов А.А.. Корытов М.С., Лесковец И.В., Лукин А М., Михерев П.А., Моисеев В.Н., Подсвиров А.Н., Полетайкина В.Ф., Рябикова И.М., Тарасов В.Н., Фисенко Н.И., Фохт Л.Г., Шемелев А.М. и др.

Эффективность и методы совершенствования погрузочного оборудования в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства рассмотрены в работах Докторова А.В., Маштакова А.П., Никулина К.С., Сметнева А.С., Старцева А.С., Толкалова А.А., Тулупова В.П. и др.

Фронтальные пневмоколесные погрузчики имеют несколько конструктивных схем рабочего оборудования, как правило, включающее в себя стрелу, ковшовый рабочий орган, гидравлические механизмы подъема стрелы и поворота ковша. Совершенствование идет в направлении улучшения параметров операций рабочего цикла: автоматизация совмещенного способа наполнения ковша; варианты энергосберегающего гидропривода рабочего оборудования и т. д.

В области совершенствования конструктивной схемы и разработки методов оптимизации параметров УМП известны работы Брянского Ю.А., Мирзояна Г.С., Минина В.В., Большакова А.А., Смоляк А.Н., Трояновской И.П. и др.

Для УМП малой эксплуатационной массы и размерами актуальны технические решения, уменьшающие напорное усилие и максимальный вылет рабочего оборудования (опрокидывающий момент) при подъеме ковша. Примером может служить четырехзвенное рабочее оборудование, обеспечивающее более высокую грузоподъемность УМП за счет спрямления траектории и уменьшения вылета стрелы при подъеме рабочего органа.

Одно из направлений развития конструктивной схемы малогабаритных погрузчиков - оснащение их рабочим оборудованием безнапорного типа.

Вариант рабочего оборудования безнапорного типа показан на рисунке 1. Оборудование состоит из приводного грейферного ковша 1, гидроцилиндров (ГЦ) 2 привода челюстей, четырех ГЦ З подъема, попарно установленных с каждой стороны УМП и устройства для присоединения сменных рабочих органов. Каждая пара ГЦ З соединена в треугольник, а концы штоков шарнирно закреплены. На этих шарнирах между парами ГЦ З закреплен грейферный ковш 1. Для предохранения ГЦ подъема от боковых нагрузок предусмотрена разгружающая металлоконструкция (МК), которая на рисунке не показана

Усилие на режущих кромках грейферного ковша не зависит от массы машины. Геометрическое соединение ГЦ подъема в виде треугольника с наличием шарнирных связей позволяет рассматривать представленную конструкцию в виде «жесткой фигуры», в которой элементы нагружены растягивающими и сжимающими усилиями.

Схема включения обеспечивает одновременное изменение длины верхних и нижних ГЦ в каждой паре. Рабочий орган поднимается с минимальным увеличением вылета. При этом осевое усилие на штоке одного ГЦ используется для создания давления в полости другого. Насос в схеме без редукционного клапана работает в режиме более низкого давления

Наиболее близкими к рассматриваемому
рабочему оборудованию являются манипуляторы, в которых используются пространственные приводные механизмы
в виде треугольной пирамиды с гидроцилиндрами
в качестве ведущих звеньев. Различные аспекты проектирования и расчета таких механизмов
широко представлены в
работах Пындак В.И.

В указанных работах не описывается использование усилия в одном из
ГЦ для создания рабочего давления в полости другого и не рассматриваются вопросы оптимального проектирования таких устройств с учетом взаимосвязи технологических и энергетических параметров.

Математическим методам оценки технических систем посвящены работы Андрейчикова А.В., Андрейчаковой О.Н., Брахман Т.Р., Ильичева А.В. и др. Здесь анализируются традиционные (классические) методы, основанные на
дифференцированном подходе. Общий показатель рассматривается как произведение (или сумма) ряда частных показателей, рассчитанных изолированно друг от друга. Расчет производят в виде отношения: числитель содержит параметры, требующие увеличения, а знаменатель - параметры. требующие уменьшения.

Особую ценность представляют методы оценки эффективности новых конструктивных решении строительных и дорожных машин, сходных по функциональному назначению с УМII, опубликованные в работах Баловнева В.И.,
Хмарьт Л.А., Немировского П.И., Станевского В.П.

Недостатками этих показателей является априорное определение понятия оптимального качества или эффективности, так как выбор факторов и способа их сведения в один коэффициент достаточно субъективны. В действительности факторы влияют друг на друга, образуя сложную систему. Кроме того, если учитывается большое количество групп параметров (показатели назначения, надежности, эксплуатационные и т.д.), то количественно второстепенные параметры могут оказать большее влияние на оценочный показатель, чем их существенно важные свойства. В показателе в виде дроби при соответствующем изменении числителя и знаменателя его значение остается постоянным. Вследствие этого нет однозначно объективного отражения изменений, произведенных в машине.

Основным недостатком методов расчета и оценки на основе дифференцированного подхода является отсутствие или не изученность эмерджентности

(еmегgепсе (англ.), возникновение из ничего), как неотъемлемого свойства любой системы.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»