Обоснование структуры и выбор рациональных параметров адаптивного рабочего органа канатного экскаватора

• Автор: Максимов, Юрий Валерьевич
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 160 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
РАБОЧИХ ОРГАНОВ ОДНОКОВШОВЫХ ЭКСКАВАТОРОВ
1.1 Область применения и перспективы использования одноковшовых экскаваторов с канатной подвеской
1.2 Анализ конструкций рабочих органов одноковшовых канатных экскаваторов с рабочим органом обратная лопата
1.3 Обзор методов определения усилий копания
1.3.1 Экспериментально-теоретический метод
1.3.2 Аналитический метод
1.4 Анализ методов исследования кинематических и
динамических систем технологических машин
1.5 Выводы и постановка задач исследования
2 ЦЕЛЕВОЙ АНАЛИЗ И КОНЦЕПТУАЛЬНОЕ КОНСТРУИРОВАНИЕ ИННОВАЦИОННОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА КАНАТНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ
2.1 Обоснование метода анализа и конструирования базовой структуры
2.2 Целевой анализ системы управления рабочим органом
канатного экскаватора
2.3 Концептуальное конструирование инновационного рабочего
органа канатных экскаваторов
2.4 Выводы по главе
3 КИНЕМАТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ПОВОРОТА КОВША КАНАТНОГО ЭКСКАВАТОРА
3.1 Основные положения
3.2 Определение функциональных зависимостей

3.3 Определение рациональных геометрических параметров
механизма поворота ковша
3.4 Оценка влияния параметров кинематических звеньев механизма
на поворот ковша
3.5 Выводы по главе
4 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА КОПАНИЯ
КАНАТНЫМ ЭКСКАВАТОРОМ С ПОВОРОТОМ КОВША
4.1 Принятые допущения
4.2 Математическое моделирование процесса копания
4.3 Определение основных функциональных зависимостей
4.4 Аналитическое определение максимальной нагрузки на рабочий
орган одноковшового экскаватора при копании
4.5 Динамические характеристики процесса копания
с поворотом ковша
4.6 Выводы по главе
5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И МЕТОДИКА ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЗМА ПОВОРОТА КОВША
5.1 Цели и задачи исследования
5.2 Экспериментальная установка
5.3 Технические средства измерения и контроля параметров
5.4 Методика проведения экспериментальных исследований
5.5 Основные результаты экспериментального исследования
5.6 Методика выбора рациональных параметров механизма
поворота ковша
5.7 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Проблема повышения эффективности строительства сооружений различного назначения во многом связана с производством земляных работ, время выполнения которых в значительной мере предопределяет и сроки строительства объекта в целом. Основным типом землеройных машин являются универсальные одноковшовые экскаваторы с рабочим оборудованием обратная лопата. При работе в условиях, ограниченных климатическими и производственными особенностями, наибольшее распространение получили гидравлические экскаваторы, обладающие высокими техническими характеристиками. Однако существует достаточно большой ряд работ и регионов использования, где применение гидравлической техники практически невозможно или нерационально. Поэтому продолжает сохраняться устойчивый спрос на экскаваторы с канатной подвеской рабочего оборудования. При этом их отличает надёжность, простота обслуживания, не требующая сложной ремонтной базы, и низкая цена, как самих экскаваторов, так и запасных частей. Основным недостатком канатных экскаваторов с оборудованием обратная лопата является снижение производительности за счет высыпания из ковша части грунта при подъеме из забоя. Это обусловлено жестким креплением ковша к рукояти. Установка дополнительных традиционных систем управления поворотом ковша технически сложна и экономически не целесообразна. Известны многочисленные попытки устранения этого недостатка посредством введения дополнительных кинематических звеньев. Однако они, несмотря на очевидный потенциал такого подхода, не привели к положительному результату. Это объясняется, прежде всего, разноплановым несистемным подходом к проблеме выбора рациональной конструкции механизма поворота ковша, а также недостаточными теоретическими исследованиями в области замкнутых кинематических контуров, кинематики и динамики адаптивных рабочих органов канатного экскаватора.

тающей базовой системы. В рассматриваемом случае источником системных исследований являются цели [30], для достижения которых и конструируется система УРО. С учетом вышеизложенного, для исследований рассматриваемой системы концептуально оправдано применение современной методологии объектно-ориентированного (00) анализа [11, 29, 110], направленного на описание развивающихся, эволюционирующих систем.
Такой подход позволяет без ущерба для жизнеспособности системы включать в модель новые объекты и исключать устаревшие, обеспечивая, в отличие от структурных методологий, ориентированных на функциональность системы, устойчивость системы к изменениям. Представления моделей системы УРО осуществляется путем применения нотации стандартизированного и постоянно развивающегося унифицированного языка моделирования иМЬ, который является на сегодняшний день наиболее распространенным графическим языком визуализации, спецификации, конструирования и документирования сложных систем. В иМЬ задействованы три типа моделирующих блоков [15, 91]: сущность, отношение и диаграмма. Сущности являются основой модели, отношения обеспечивают их привязку друг к другу, а диаграммы группируют наборы сущностей. Диаграмма обычно изображается в виде связного графа с вершинами - сущностями и ребрами - отношениями. Представление системы в виде совокупности ШУТ-диаграмм позволяет получить полную статическую и динамическую интерпретацию системы УРО. На диаграммах взаимосвязь классов отражается с помощью следующих отношений: - зависимости (изображаются пунктирной линией со стрелкой); -наследования (сплошная с незаполненной треугольной стрелкой); - ассоциации (сплошная линия) и агрегации (сплошная с ромбовидной стрелкой). Основой для анализа является принцип структурированной иерархии в виде «дерева целей», который для развивающихся технических систем, таких как УРО и предполагающих внедрение новых конструкций, технологий и других нововведений трансформируется в методологию, учитывающей среду и це-леполагание. Такая система попадает под известное определение, где в рам-