Повышение эффективности работы прицепного скрепера с колесным тягачом

• Автор: Косенко, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 182 с. : ил

Содержание
Введение

1 Состояние вопроса, цель и задачи исследований

1.1 Анализ технических характеристик серийных скреперов и конструкций сцепных устройств

1.1.1 Анализ технических характеристик серийных скреперов

1.1.2 Анализ конструктивных решений устройств, позволяющих увеличивать сцепной вес тягача скреперного агрегата
1.2 Анализ работ по исследованию тяговых качеств тягачей и вертикальных нагрузок, действующих на скрепер при копании грунта
1.2.1 Анализ исследований вертикальных нагрузок, действующих на скрепер при копании грунта
1.2.2 Анализ используемых моделей взаимодействия ковша скрепера с разрабатываемым грунтом
1.3 Анализ работ, посвящённых применению догружающих устройств на скреперных агрегатах

1.4 Выводы и обоснование задач исследований

2 Теоретическое исследование работы скреперного агрегата
2.1 Разработка компоновки догружающего устройства
2.2 Система гидропривода догружающего устройства
2.3 Уточнённая методика расчёта вертикальных реакций при копании грунта на колёса скреперного агрегата
2.3.1 Обоснование расчётной схемы
2.3.2 Влияние работы догружающего устройства на сцепной вес тягача
2.3.3 Нагрузки, действующие на прицепной скрепер при копании грунта
2.3.3.1 Нагрузки, действующие на тяговый брус скрепера

2.3.3.2 Нагрузки, действующие на арку-хобот и ковш скрепера
2.3.3.3 Определение максимального догружающего усилия
2.4 Прогнозирование изменения вертикальных нагрузок на мосты самоходного скрепера при копании грунта
2.5 Методика расчёта тяговых качеств колёсного тягача прицепного СА
2.6 Выводы
3 Экспериментальные исследования
3.1 Задачи экспериментальных исследований
3.2 Экспериментальное тягово-сцепное догружающее устройство
3.3 Методика экспериментальных исследований
3.3.1 Условия испытаний
3.3.2 Датчики, аппаратура, приспособления
3.3.3 Планирование экспериментальных исследований
3.4 Методика обработки эксперимента и определение погрешностей
3.5 Предварительные инструментальные исследования
3.6 Исследование процесса копания грунта
3.7 Практические рекомендации
3.8 Выводы
4 Эффективность применения догружающего устройства
4.1 Экономико-математическая модель «прицепной скрепер - колёсный тягач
с изменяемым сцепным весом»
4.2 Экономический эффект от применения догружающего устройства
4.3 Выводы
Общие выводы
Литература
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Для производства земляных работ в дорожном, мелиоративном и аэродромном строительстве применяются скреперы различных конструкций. Прицепные скреперы к гусеничным и колесным тягачам имеют широкое распространение благодаря простоте конструкции и высокой эксплуатационной надежности.
Применение полноприводных, энергонасыщенных двухосных колёсных тягачей в составе прицепных скреперных агрегатов (СА) вместо гусеничных тягачей позволяет существенно повысить их мобильность и производительность, однако требует обязательного применения толкачей, что удорожает технологический процесс разработки грунта. При этом загрузка по мощности тракторных двигателей современных полноприводных двухосных колёсных тягачей при реализации максимальной силы тяги по сцеплению колёсных движителей с грунтом редко превышает 50...60 %, что связано с невозможностью полной реализации мощности двигателя из-за недостаточных тягово-сцепных качеств колёсных движителей тягача. Исходя из этого, снижение стоимости разработки грунта прицепным СА возможно за счёт повышения тягово-сцепных качеств его колёсного тягача с помощью тягово-сцепного догружающего устройства (ТСДУ) и отказа, в этой связи, от дополнительного толкача. Создание эффективного ТСДУ требует, в свою очередь, целенаправленного изучения процесса перераспределения вертикальных нагрузок по мостам прицепного СА при копании грунта и особенно изменения вертикальной нагрузки на передний мост прицепного скрепера, как резерва увеличения сцепного веса тягача.
Изучению процесса копания грунта скрепером посвящены многочисленные исследования, но до настоящего времени недостаточно изучен вопрос увеличения сцепного веса двухосного колесного тягача СА при копании грунта за счёт передачи на тягач части веса прицепного скрепера с целью увеличения его тягово-сцепных качеств. Поэтому задача, направленная на обеспечение эффективного самонабора грунта прицепным скреперным агрегатом за счёт применения ТСДУ, является важной и актуальной.
Настоящая работа выполнена в рамках научно-исследовательской работы, заказанной 30 ЦНИИ МО РФ (рег.№ 20115 ).
ма Петерса) расчёт ведется для связных грунтов, когда стружка движется пластами, а направление движения пласта по мере наполнения ковша приближается к вертикальному. Вторая схема соответствует копанию малосвязных грунтов, когда входящая в ковш стружка образует над ножом фунтовую воронку, а сопротивление складывается из силы тяжести воронки и сил трения на её боковой поверхности, имеющей форму усечённой пирамиды. Угол #наклона передней и задней плоскостей воронки от вертикали принимается для песка 24...25°, супеси и суглинка 20...22°, глины 14...15°.
К.А. Артемьевым разработан фафоанатитический метод определения при-фузки на вырезаемую стружку и составляющих сопротивления копанию ковшом скрепера, основанный на использовании характеристических кругов
С.С. Голушкевича. По его данным угол скола стружки изменяется от 71° в начале копания до 30° в конце наполнения ковша [65, 6].
Опираясь на метод К.А. Артемьева, В.Г. Белокрылое [77] рассмотрел возникновение сдвигов при взаимодействии ножа с фунтом. Он установил, что после некоторого количества малых сколов в процессе копания, происходящих под совместным действием ножа скрепера и грунта в ковше на фунтовый массив, происходит большой скол фунтовой стружки исключительно под воздействием фунта в ковше. Поэтому процесс копания можно представить в виде периодически повторяющейся картины малых сколов с последующим большим сколом.
Основную трудность при проведении расчётов по методике К.А. Артемьева составляет выбор расчётного угла скола % измерить экспериментально который пока не представляется возможным.
А.М. Завьялов в исследовании [80] разрабатывает модели динамического взаимодействия рабочих органов дорожно-строительных со средой при различных скоростях движения. Им обоснована реологическая модель разрабатываемой среды, на основе которой грунт рассматривается как однокомпонентная пластически сжимаемая сплошная среда. Анализ построенной модели процесса наполнения ковша скрепера показал, что, задав величину скола фунтовой стружки Vхв пределах от 30° до 50° и используя подмеченную закономерность: угол скола приблизительно равен углу раствора проникающей в ковш стружки,