Введение к работе
Актуальность, В зимний период времени большинство рек, озер, а также прибрежных морских акваторий РФ в течение длительного периода покрывается льдом, что существенно влияет на условия хозяйственной деятельности населения и экономики страны в целом. Уменьшение влияния фактора сезонности и снижение затрат использования несущей способности ледяного покрова и его разработки является важной народнохозяйственной задачей. Прогресс в ее решении в значительной степени зависит от создания качественно новых орудий труда, новых материалов и более совершенной технологии.
Существует серьезная проблема, связанная с эксплуатацией самоходных установок на ледовых основаниях. Для разработки льда необходимо развивать значительное тяговое усилие, которое у большинства установок зависит от веса машины. Увеличение веса ограничивает спектр льдов на котором установка может функционировать. Неплохим вариантом является класс распорных шипоба-рабанных движителей у которых тяговое усилие не зависит от веса установки, а создается искусственно, но такие движители при возникновении повышенного сопротивления могут разрушить опорную поверхность. Таким образом наиболее приемлемым вариантом вместо ппшобарабанов являются обрезиненные катки. Сложность задачи состоит в выборе основных конструктивных размеров катков, и такого усилия их прижатия к торцам прорези усилия их прижатия, которое позволит создать необходимое и достаточное тяговое усилие. Решив эту проблему мы получим достаточно универсальную машину, которая в отличии от шипобарабанного движителя исключает возможность разрушения опорной поверхности, самонастраивается против проворачивания катков в ледовой прорези сохраняя при этом положительные свойства, присущие машинам с ошипованными барабанами. Исходя из вышесказанного, можно сделать однозначный вывод о том, что научная работа, направленная на выполнение задач, связанных с определением рациональных конструктивных парамеров специального катково-го движителя, является актуальной.
Цель работы. Разработка методики выбора рациональных конструктивных параметров специального каткового движителя, предназначенного для перемещения самоходной ледорезной установки по рабочей ледовой прорези.
Объекты исследований. В качестве объектов исследований выступали непосредственно самоходная ледорезная установка СЛУ-80, модели для определения тягового усилия и сил сопротивления движению, комплект обрезиненных катков различных типоразмеров. Выбор в качестве объектов исследования элементов движителя, чьи геометрические параметры сильно отличаются друг от друга (более чем на 50% каждый), позволил уточнить масштабный фактор и экстраполировать полученные данные на движение полноразмерной ледорезной установки. Кроме того в работе использовались данные, полученные в НИЛ
РОС. национальная] о
СПстсрврг Af?\
РАЛСНЕМГ и на кафедре СДМ НГТУ, при испытании машины СЛУ-80 с шипо-барабанным движителем.
Методы исследований. В работе использованы элементы системного подхода известные аналитико-экспериментальные методы. Основой аналитических методов являются закономерности и приемы классической теоретической механики, физики деформируемого тела, элементы математического аппарата моделирования на ЭВМ. Основой экспериментальных исследований является теория физического моделирования. Результаты экспериментальных исследований обрабатывались с использованием персонального компьютера оснащенного аналого-цифровым преобразователем и электронным осциллографом фирмы L-card. Теоретические исследования проводились с помощью стандартных пакетов программ для ПК, таких как Mathcad 2000, MATLAB, EXCEL.
Научная новизна.
Разработана математическая модель взаимодействия специального кат-кового движителя с ледовым опорным основанием торцов прорези.
Получены зависимости для определения рациональных конструктивных параметров движителя в зависимости от толщины разрабатываемого льда и скорости резания.
Практическая ценность заключается в реализации разработанной методики и программ при проектировании, создании и использовании машин, оснащенных специальным Катковым движителем, предназначенным для перемещения ледорезной установки по рабочей ледовой прорези.
Реализация работы. Результаты работы внедрены в НИЛ ССДМ НГТУ, где они использовались при создании новых образцов машин при разработке перспективных проектно-конструкторских решений для самоходных установок, предназначенных для фрезерования льда. Методики, алгоритмы и комплекс программ для ЭВМ используется в учебном процессе на кафедре «Строительные и дорожные машины» НГТУ г. Н.Новгород, а также в научно-исследовательской лаборатории специальных строительных и дорожных машин (НИЛ ССДМ НГТУ, Г.Н.Новгород,)
Апробация работы. Отдельные этапы и основное содержание работы докладывались на V Российской научно-технической конференции «Прогрессивные технологии в транспортных системах», проходившей в 2001 году в г. Оренбурге, на научно-технической конференции «Современные технологии в кораблестроительном образовании, науке и производстве», проходившей в 2002 году в г. Н. Новгороде, на международной конференции «Проблемы транспортных и технологических комплексов», проходившей в 2002 году в Г.Н.Новгороде, на региональной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки Нижегородского региона», проходившей в 2003 году в Г.Н.Новгороде, на всероссийской научно-технической конференции «Будущее
технической науки Нижегородского региона», проходившей в 2004 году в Г.Н.Новгороде, на научно-технической конференции «Проблемы и достижения автотранспортного комплекса», проходившей в 2004 году в Екатеринбурге.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и трех приложений. Содержит 150 страниц основного компьютерного текста, 65 рисунков, 21 таблицу, библиографии из 81 наименования и приложений на 30 страницах.
Публикации: основное содержание диссертации опубликовано в 7 печатных работах.
Основные положения, выносимые на защиту:
Математическая модель взаимодействия специального каткового движителя с вертикальным ледовым основанием прорези.
Методика расчета конструктивных параметров специального каткового движителя, обеспечивающего снижение энергозатрат на перемещение машины и сохранение ее подвижности при возникновении повышенных сопротивлений на рабочем органе.
Результаты экспериментальных исследований, направленных на обоснование выбора параметров специального каткового движителя.
Похожие диссертации на Разработка методики расчета рациональных параметров специального каткового движителя ледорезной установки
