Введение к работе
Актуальность работы. Значительную часть общего объёма работ при возведении объектов промышленного, гражданского, дорожного строительства, а также добычи полезных ископаемых и мелиорации земель составляют земляные работы. В современных условиях выполнение земляных работ невозможно представить без широкого применения средств комплексной механизации труда, выполняемых самоходными колёсными землеройно-транспортными машинами (ЗТМ) большой единичной мощности. Одной из важнейших тенденций в развитии конструкции данных машин является увеличение их энергонасыщенности, что позволяет существенно увеличить производительность и повысить качество выполняемых работ. При повышении энергонасыщенности ЗТМ необходимо знать точное распределение мощности (энергии) двигателя на выполнение основного технологического процесса, совершение работы в различных механизмах машины и взаимодействие колесного движителя (КД) с опорной поверхностью. Самоходные колесные ЗТМ снабжаются крупногабаритными шинами (КГШ), которые в значительной степени определяют технико-экономические показатели этих машин.
Необходимо отметить, что по данным П.И. Никулина, в рабочем цикле таких машин, как фронтальные погрузчики, криволинейное движение занимает 40 ... 45 % от общего времени движения, самоходные скреперы 28 ... 30 % времени рабочего цикла движутся по криволинейной траектории.
В связи с этим, задача создания, на основе схем взаимодействия КД с опорной поверхностью и особенностями привода, уточнённой методики расчёта мощностных показателей КД при криволинейном движении, представляет интерес с точки зрения дальнейшего развития теории колёсного движителя самоходных колёсных земле-ройно-транспортных машин. Кроме того, определение мощностных показателей КД с КГШ различных конструкций и размеров позволяет разработать рекомендации по применению КГШ на современных колесных ЗТМ. Вышеизложенное, позволяет сделать вывод, что тема исследования является актуальной и своевременной.
Цель работы. Повышение эффективности работы колёсных землеройно-транспортных машин на основе использования уточнённой методики расчёта мощностных показателей колёсного движителя при криволинейном движении.
Объект и методы исследования. Объектом исследования являются одиночный и одноосный КД, снабжённые КГШ. Теоретические исследования выполнены на основе математического моделирования с использованием методов теоретической механики, дифференциального и интегрального исчислений. Экспериментальная проверка основных теоретических положений проводилась на специальном стенде. Для подтверждения достоверности стендовых испытаний в данной работе использовались данные тяговых испытаний ЗТМ, проводившихся на кафедре строительных и дорожных машин Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Обработка результатов проводилась методами математической статистики.
Научная новизна работы:
- уточнены составляющие уравнения мощностного баланса одиночного и одноосного КД с КГШ при криволинейном движении, позволяющие наиболее адек-
ватно отразить распределение мощностей, затрачиваемых на сопротивление качению и на буксование движителя;
получены теоретические зависимости для определения крутящего момента и силы тяги одноосного КД, отличающиеся учётом коэффициента блокировки дифференциала на значения указанных параметров;
разработана методика расчёта мощностных показателей одноосного КД, отличающаяся учётом радиуса поворота и коэффициента блокировки дифференциала ведущего моста.
Достоверность и обоснованность научных положений и результатов обеспечена применением современных методов теоретических и экспериментальных исследований; необходимым объемом экспериментального материала; удовлетворительной сходимостью экспериментальных и теоретических данных (среднее расхождение между ними не превышает 6,2 %).
Практическая ценность:
разработана методика, позволяющая выполнять уточнённые расчеты мощностных показателей одноосного КД при криволинейном движении, которая может быть использована при проектировании колёсных ЗТМ;
модернизирован стенд и изготовлена система датчиков для экспериментальных исследований одиночного и одноосного КД при криволинейном движении в полевых условиях;
получены экспериментальные характеристики КД с КГШ при криволинейном движении, позволяющие оценить влияние режима работы, конструкции, технических параметров КГШ, вида опорной поверхности, радиуса поворота на мощност-ные показатели одиночного и одноосного КД.
Реализация результатов. Результаты теоретических и экспериментальных исследований используются для оценки эффективности работы колёсных машин в ОАО «Рудгормаш» г. Воронеж, а также при подготовке инженеров по специальности 190205 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» в Воронежском государственном архитектурно-строительном университете.
На защиту выносятся:
уравнения мощностного баланса одиночного и одноосного КД с уточнёнными составляющими при криволинейном движении;
теоретические зависимости для определения крутящего момента и силы тяги ведущего моста с блокированным и дифференциальным приводом;
- методика расчёта мощностных показателей одноосного КД землеройно-
транспортных машин с диапазоном изменения радиуса поворота от 0 до го;
- результаты экспериментальных исследований мощностных показателей КД с
КГШ различных конструкций и размеров, на трёх видах опорных поверхностях при
повороте, позволившие рекомендовать оптимальные условия работы, а также осу
ществлять выбор характеристик КГШ.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на четырёх научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ВГАСУ (г. Воронеж, 2005 ... 2008 гг.); на между народной научно-технической конференции «Интерстроймех-2005» (г. Тюмень); на международной научно-технической конференции «Интерстроймех-2006» (г. Москва); на всероссий-
ской научно-практической конференции «Проектирование механизмов и машин ПММ-2007» (г. Воронеж); на международной научно-технической конференции «Интерсгроймех-2007» (г. Самара).
Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 15 публикациях, в том числе одна статья опубликована в издании, входящей в перечень, определенных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованных источников и приложений. Работа содержит 179 страниц, в том числе 138 страниц машинописного текста, 39 рисунков, 11 таблиц, 4 приложения и 150 наименований использованных источников.
