Введение к работе
Актуальность работы. В Российской Федерации остро стоит проблема развития опорной сети автомобильных дорог, стоимость строительства которых существенно зависит от набора применяемых машин для возведения земляного полотна. Отличительной особенностью скреперов является их универсальность, поскольку они одновременно заменяют несколько машин: разрабатывают грунт, перемещают его на необходимое расстояние, разравнивают грунт в отвале и предварительно его уплотняют. К сожалению, в настоящее время эти работы при строительстве автодорог выполняют универсальные экскаваторы, самосвалы, бульдозеры и машины для уплотнения грунта, что не может не отразиться на увеличении стоимости разработки земляного полотна.
Учитывая значительный объем земляных работ в России и необходимость рационального расходования средств, все еще является важной задачей снижения стоимости земляных работ, за счет применения скреперов, спроектированных на основе новых исследований, обеспечивающих уменьшение энергоемкости разработки грунта и увеличение их технической производительности.
Изучению процесса копания грунта скрепером посвящены многие научные работы, однако, все они рассматривают заполнение ковша в условиях блокированного резания, свойственного современным ножевым системам. Заполнение ковша скрепера в условиях наименее энергоемкого свободного резания практически отсутствуют. С этой цель разработана конструкция комбинированной ножевой системы, сочетающая в одной машине преимущества прочной и жесткой ступенчатой ножевой системы и совкового режущего органа, которые создают наиболее благоприятные условия для заполнения ковша в условиях свободного резания.
Применяемая в настоящее время стандартная конструкция прицепного устройства скрепера способствует уменьшению сцепного веса тягача при копании, что выявлено в ходе предыдущих исследований, однако инструментальных подтверждений этому негативному процессу в литературе не установлено.
Поэтому задача, направленная на проведение теоретических и экспериментальных исследований скрепера с комбинированной ножевой системой и его прицепного устройства для обоснования эффективности их применения в дорожном и аэродромном строительстве, является актуальной.
Цель работы - повышение производительности скреперного агрегата путем применения комбинированной ножевой системой и усовершенствованного прицепного устройства.
Задачи исследования:
1. Выполнить анализ основных существующих конструкций скреперных аг
регатов и обосновать актуальность применения комбинированной ножевой си
стемой скрепера при разработке грунта.
2. Разработка конструкции комбинированной ножевой системы, которая
обеспечивает возможность разработки грунта как полной, так и уменьшенной
шириной копания при минимальной энергоемкости копания.
3 PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro
-
Разработка способа копания грунта скреперным агрегатом с минимальной энергоемкостью заполнения ковша, без применения дополнительных машин.
-
Разработка рекомендаций по заполнению ковша скрепера грунтом в условиях свободного резания.
-
Разработка методики стабилизации сцепного веса тягача при работе с прицепным скрепером.
-
Выполнить экспериментальные исследования скреперного агрегата с комбинированной ножевой системой и усовершенствованным прицепным устройством и оценить эксплуатационно-технические характеристики данной системы.
-
Выполнить технико-экономическое обоснование эффективности работы скреперного агрегата с комбинированной ножевой системой и усовершенствованным прицепным устройством.
Научная новизна: теоретически и экспериментально обоснованы конструктивные особенности комбинированной ножевой системы и усовершенствованного прицепного устройства скрепера, заключающиеся в получении научных сведений о разработке грунта в условиях свободного резания, подтверждении необходимости модернизации прицепного устройства скрепера и обеспечивающие уменьшение энергоемкости копания и исключение снижения сцепного веса тягача при копании, определяющие способ копания грунта скреперным агрегатом и методики стабилизации сцепного веса тягача при работе с прицепным скрепером.
Теоретическая значимость результатов исследования заключается в том, что полученные положения, выводы и рекомендации развивают и дополняют ряд аспектов теории резания и разработки грунта в условиях свободного резания, метода расчета сопротивления заполнения ковша скрепера, методики стабилизации сцепного веса тягача при работе с прицепным скрепером.
Практическая значимость работы состоит в создании комбинированной ножевой системы скрепера, обеспечивающей последовательное заполнение ковша при уменьшенной и полной ширине резания и эффективной разработке забоя без применения дополнительных толкачей; в определении рационального технологического процесса разработки грунта.
Методы исследования базируются на основных законах теоретической механики, статистики, математического анализа, машинного и физического моделирования.
Основные научные результаты, выносимые на защиту:
1. Конструкция комбинированной ножевой системы, обеспечивающая возможность разработки грунта как полной, так и уменьшенной шириной резания при минимальной энергоемкости копания.
2 Способ копания грунта скреперным агрегатом, оснащенным комбинированной ножевой системой без применения дополнительных машин.
3. Методика стабилизации сцепного веса тягача при работе с прицепным скрепером.
Достоверность и обоснованность научных результатов обеспечивается корректностью постановки и формализации задачи, обоснованностью используе-
4 PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro
мых классических теорий, принятых допущений и ограничений, применением апробированных методов решения и анализа, что подтверждается качественным и количественным согласованием результатов теоретических и экспериментальных исследований.
Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждены и одобрены: на XI международной научно-практической конференции 2015 г.; на международной заочной научно-практической конференции 2015 г. (г. Тамбов); научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ВУНЦ ВВС «ВВА» (г. Воронеж) 2014…2016 г.; научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ВГАСУ (г. Воронеж) 2014…2016 г.
Реализация работы. Результаты диссертационных исследований использованы: в производственной деятельности отдела строительства, архитектуры и экологии администрации Бутурлиновского муниципального района Воронежской области и войсковой части 41754; в научно-исследовательской работе (НИР № 1610168; инв. № 2600) «Ментенер», проводимой ВУНЦ ВВС «ВВА», для обоснования приоритетов в области модернизации средств наземного обслуживания авиации общего применения; в учебном процессе в ВГАСУ на лекционных, практических занятиях и в ходе выполнения курсового и дипломного проектирования студентами дорожно-транспортного института и магистратуры по направлениям: 23.03.02 – Наземные транспортно-технологические комплексы; 23.03.03 – Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов; 23.05.01 – Наземные транспортно-технологические средства при изучении дисциплин; при подготовке учебно-методических материалов на кафедре «Управление материально-техническим обеспечением в ВУНЦ ВВС «ВВА».
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 9 печатных работах, в т.ч. 4 из перечня изданий ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка использованных источников и приложений. Работа содержит ___ страниц, в т.ч. ___ страниц машинописного текста, ___ иллюстрации, ___ таблицы, ___ приложения, ___ наименований использованных источников.