Оптимальное проектирование скреперных агрегатов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.04, кандидат наук Агапов, Александр Борисович

• Агапов, Александр Борисович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Агапов, Александр Борисович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА РАЗРАБОТКИ, ПРОИЗВОДСТВА И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СКРЕПЕРНЫХ АГРЕГАТОВ

1.1. Обзор и анализ работ по оптимальному проектированию скреперных агрегатов

1.2. Назначение и классификация скреперов и скреперных агрегатов

1.3. Виды и условия производства скреперных работ. Рабочие циклы

1.4. Основные тенденции развития скреперных агрегатов

Выводы

Глава 2.СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И ОПТИМАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СКРЕПЕРНЫХ АГРЕГАТОВ

2.1. Системный подход к проектированию, системообразующие понятия

и определения, свойства систем

2.2. Скреперный агрегат как сложная техническая система, параметры технической системы

2.3. Назначение и концепция скреперного агрегата, выбор концепции

2.4. Системный анализ как методология исследования и проектирования скреперных агрегатов

2.5. Методика оптимального проектирования скреперных агрегатов как

технических систем различной сложности и уровня

Выводы

Глава 3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И АНАЛИЗ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ СКРЕПЕРНЫХ АГРЕГАТОВ

3.1 Производительность скреперных агрегатов при наборе грунта и его транспортировании

3.2 Расчёт технической производительности через энергозатраты по методике

Недорезова И.А

3.3. Определение технической производительности скрепера по методике

Е.М. Кудрявцева

Выводы

Глава 4. ОПТИМАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СКРЕПЕРОВ И СКРЕПЕРНЫХ

АГРЕГАТОВ

4.1. Выбор критерия оптимизации

4.2 Задачи оптимального проектирования скреперных агрегатов

4.3. Прогнозирование параметров скреперных агрегатов, установление

взаимосвязей и количественных соотношений

4.4 Построение экономико-математической модели скреперных агрегатов

4.5. Проведение эксперимента

4.6 Обработка и анализа результатов эксперимента

Выводы

Глава 5. ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СКРЕПЕРНЫХ

АГРЕГАТОВ

5.1 Оценка показателей эффективности использования скреперных

агрегатов

5. 2. Определение областей рационального применения скреперных

агрегатов

Выводы

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Технические характеристики скреперов

Приложение 2. Алгоритм решения задачи оптимизации ёмкости ковша скрепера в зависимости от мощности базовой машины и дальности

транспортирования

Приложение 3. Программа расчета удельных приведенных затрат в среде Mathcad

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптимальное проектирование скреперных агрегатов»

ВВЕДЕНИЕ

Повышение эффективности строительного производства неразрывно связано с проблемой эффективности используемых строительных машин, в том числе, при производстве земляных работ - эффективности скреперных агрегатов (СА). Эта эффективность обусловлена не только совершенствованием конструкций и повышением технического уровня скреперов и скреперных агрегатов, но что особенно важно, соответствием конструкций и параметров агрегатов требованиям эксплуатации, рациональным согласованием параметрам тяговой (базовой) машины с параметрами рабочего скреперного оборудования и параметрами работ (система «базовая машина - скрепер - толкач - объект работ»), С этих позиций рассматривается технология, условия и виды производства скреперных работ, устройство скреперов и скреперных агрегатов, анализируются различные типы и виды агрегатирования. Даются методологические положения системного проектирования, которые представляют основу для нахождения оптимальных решений на стадии концептуального проектирования скреперных агрегатов для заданных условий работ.

Учитывая, что с течением времени меняются конструкции машин, значение их параметров, области применения, уточняются формулы для расчетов, классификации, делящие машины на те, или иные группы, типы и виды, требуется систематический пересмотр с тем, чтобы оценивать современные конструкции и характеристики СА, подходы и методы их создания. Это позволит применять в дальнейшем методологические положения системного проектирования, которые представляют основу для нахождения оптимальных решений на стадии концептуального проектирования скреперных агрегатов для заданных условий работ. Эти положения могут быть полезны как при проектировании, так и при эффективном использовании других землеройно-транспортных машин (ЗТМ).

Любая отрасль промышленности, включая строительное и дорожное машиностроение, если она не развивается, не совершенствуется, оказывается нежизнеспособной в современном мире. В этих условиях становятся актуальными

работы по созданию в отрасли строительного и дорожного машиностроения CALS - технологий.

CALS - технологии (Continuous Acquisition and Life Cycle Support -непрерывный сбор и поддержка жизненного цикла изделия) - это технологии комплексной компьютеризации этапов проектирования, производства и эксплуатации, включая ликвидацию, цель которых - унификация и стандартизация спецификаций изделия на всех этапах жизненного цикла. В русском языке понятию CALS соответствует ИПИ (информационная поддержка изделия) или КСПИ (компьютерное сопровождение и поддержка изделий).

Причины, связанные с необходимостью проведения работ по CALS технологиям:

• резкое возрастание конкурентной борьбы на рынке современных технических систем, что нередко ведет к вытеснению на внутреннем рынке отечественных технических систем (ТС) (машин, комплексов машин, оборудования, технологических линий, заводов). Это может грозить национальной безопасности страны при монопольном присутствии в стране иностранной техники при диктовке их условий. Уже имеются много примеров, когда убирают отечественных разработчиков и производителей. В тоже время, обслуживание импортной техники с каждым годом возрастает;

• резкое сокращение сроков и трудоемкости выполнения работ на этих этапах жизненного цикла ТС. Так, если недавно время проектирования такой сложной ТС, как экскаватор занимало 5-6 лет, то сейчас не более года;

• постоянное повышение требований к создаваемым техническим системам с одновременным снижением стоимости проектирования, изготовления и эксплуатации сложных технических изделий;

• повышение качества проектной, технологической, ремонтной и других документаций, сокращению затрат на различного рода переделки, доделку;

• смена методов и технических средств проектирования, изготовления и обслуживания ТС. В настоящее время интенсивно производится переход от ручных, мало автоматизированных методов проектирования, изготовления и обслуживания ТС. к автоматизированным на всех этапах жизненного цикла - к созданию единого информационного пространства;

• необходимость специалистам по созданию новой строительной техники хорошо владеть современными методами и системами проектирования, технологии изготовления, ремонта и эксплуатации;

• успех на рынке сложной технической продукции будет немыслим без широкого использования CALS технологий;

• наличие большого числа отечественных и зарубежных систем реализующих требования CALS технологий. Среди таких систем можно выделить очень мощные системы: Unigraphics (компания EDS США) и С ATI А (компания Dessault System Франция). Системы среднего уровня: AutoCAD Mechanical, Mechanical Desktop, Mechanical Desktop Power Pack, Inventor (фирма AutoDesk США), Solid Works (компания Solid Works Corporation США), Solid Edge (США), T-Flex CAD (компания Топ Системы России), КОМПАС 3D (компания АСКОН Россия), система АРМ WinMachine (НТЦ АПМ Россия).

Исследование СА на всех этапах жизненного цикла, использование компьютерных и спутниковых технологий управления информацией, навигации и контроля для установления и реализации условий оптимального использования С А является важным и перспективным направлением.

Настоящая работа является одной из ступеней по реализации в отрасли строительного, дорожного и подъемно-транспортного машиностроения требований CALS - технологий, при разработке, создании и использовании скреперных агрегатов (СА).

Этап проектирования в рассматриваемой системе жизненного цикла изделия стоит на первом месте и то качества принимаемых решений на этом этапе во многом будит зависеть эффективность создаваемой техники. В диссертации

рассматриваются вопросы проектирования СА как сложных технических систем, состоящих из двух подсистем - базового тягача (трактора) и скреперного рабочего оборудования, и входящих в более сложную систему «условия эксплуатации (работ) - базовая машина - скрепер - толкач». В дальнейшем исследуемая система может быть расширена и в нее включены другие элементы (подсистемы). Системное исследование СА с учетом требований CALS -технологий и оптимизация на этой основе параметров базового тягача, скрепера и трактора - толкача для заданных условий работ является в современных условиях важной и актуальной задачей.

Целью работы является повышение эффективности методов проектирования на основе совершенствования методики технико-экономического и компьютерного моделирования и определение параметров СА.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- выявить и исследовать взаимосвязи в системе «объект работы - базовая машина - скреперное рабочее оборудование - толкач»;

- разработать программное обеспечение для определения производительности

Г< А .

- создать инженерную методику определения оптимальных параметров и структуры СА;

- построить системную экономико-математическую модель СА и исследовать ее на ЭВМ;

произвести теоретическое исследование и проанализировать производительности СА;

- установить взаимосвязи и количественные закономерности в исследуемой системе, и спрогнозировать параметры СА;

уточнить области рационального применения и оптимального комплектования СА.

Качественное и эффективное выполнение земляных работ остается актуальной задачей в строительстве и оно возможно при непрерывном совершенствовании парка машин для земляных работ, в том числе, скреперных агрегатов (СА).

Эффективность обусловлена не только совершенствованием конструкции и повышением технического уровня СА, но что особенно важно, соответствием конструкции и параметров агрегата требованиям эксплуатации, рациональным согласованием параметров тяговой (базовой) машины с параметрами рабочего скреперного оборудования и параметрами работ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА РАЗРАБОТКИ, ПРОИЗВОДСТВА И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СКРЕПЕРНЫХ АГРЕГАТОВ

1.1. Обзор и анализ работ по оптимальному проектированию скреперных агрегатов

Большой вклад в разработку научных основ теории и практики проектирования землеройно-транспортных машин, включая скреперные агрегаты, внесли многие отечественные и зарубежные ученые.

Основная часть работ отечественных ученых посвящена исследованиям рабочего органа скреперного агрегата - ковша скрепера и тягово-динамическим свойствам агрегата. Глубоко исследованы процессы копания грунта, определения составляющих сопротивления копанию, влияния параметров ковша на этот процесс.

Исследованию процессу копания грунта посвящены фундаментальные работы К.А. Артемьева [3], В.И. Баловнева [5, 6, 7, 8, 9], Ю.А. Ветрова [18], Н.Г. Домбровского [32, 33], А.Н. Зеленина [38, 39], В.А. Нилова [65, 66, 67, 68, 69, 70, 71], Е.Р. Петерса, Д.Н. Федорова [88], А.М. Холодова [93] и др. Творческими усилиями этих ученых разработана теория копания грунта скреперами, позволяющая решать многие задачи по расчету параметров ковша, имеющего минимальное сопротивление копанию. По этой теории в основу процесса разработки грунта скрепером заложен принцип механического резания грунта, при котором рабочий орган в виде клина отделяет от массива слой грунта постоянной толщины.

Приоритет в создании основ теории резания грунта принадлежит отечественным ученым В.П. Горячкину, Н.Д. Домбровскому, А.Н. Зеленину, Ю.А. Ветрову.

К исследованиям в области теории и расчета скреперов и скреперных агрегатов относятся работы К.А. Артемьева [4], В.И. Баловнева, В.А. Борисенкова [15], Д.П. Волкова [19, 20], Г.Н. Карасева [42], Е.М. Кудрявцева [46, 47], Б.Г. Кима, В.Я. Крикуна [59], Э.Н. Кузина, И.А. Недорезова [60, 61, 62, 63, 64], П.И.

Никулина [66, 68], В.Н. Нилова, В.Ф. Петренко [76], П.И. Ревзина, А.Г. Савельева [81], H.A. Ульянова [87], Л.А. Хмары [89, 90, 91], К.К. Шестопалова [95, 96], P.A. Янсона [98 - 106] и др.

Особо здесь следует отметить вклад ученых ВГАСУ и ВГТУ (Воронеж), можно говорить о сложившейся научной школе.

В работе Д.И. Федорова [88] изложены материалы по испытаниям скрепера, снабженного криволинейной в плане и выступающей режущей кромкой. В работе Л.А. Хмары [91] приведены результаты исследований двухножевой системы копания. Исследования В.А. Борисенкова [15] показали новые возможности ножевой системы с уменьшенной шириной резания.

В.А. Ниловым [65] проведено исследование работы скреперных агрегатов с изменяемым при копании сцепным весом (увеличение тягово-сцепных качеств) в сочетании с усовершенствованием их ножевой системы (уменьшение сопротивления заполнению ковша скрепера). Им разработаны конструкции ножевых систем с дискретным изменением ширины резания, которые позволяют регулировать площадь срезаемой стружки за счет дискретного уменьшения ширины резания в соответствии с возрастающим по мере заполнения ковша сопротивлением копанию. Такие ножевые системы, особенно в сочетании с догружателем сцепного веса, позволяют эффективно эксплуатировать прицепные и полуприцепные скрепера с колесными тракторами без использования толкачей, а также разрабатывать более прочные грунты и грунты с повышенной влажностью. Автором разработаны экономико-математические модели CA с изменяемым сцепным весом и ножевой системой, которые позволяют определять оптимальные значения главных параметров трактора и скрепера.

Эффективность заполнения ковша скрепера грунтом определяется не только величиной сопротивления копанию, но и тяговыми качествами базового тягача (трактора). Исследованию тяговых качеств ЗТМ и созданию теории колесного движителя самоходных тяговых машин посвящены основополагающие работы H.A. Ульянова [87]. Им детально разработаны методы тягового расчета колесных землеройно-транспорных машин, изучены вопросы совместной работы двигателя,

трансмиссий и колесного движителя. В работах H.A. Ульянова подробно проработаны методы определения основных параметров колесных ЗТМ для различных грунтовых условий, а теория самоходных колесных ЗТМ является научной базой конструирования этих машин и их эффективного использования в строительстве.

Развитие отечественного тракторостроения в направлении освоения и серийного выпуска мощных гусеничных и колесных тракторов промышленного назначения создало проблему оптимального агрегатирования этих базовых машин с рабочим строительным и дорожным оборудованием, в том числе, скреперным. Большое разнообразие конструктивных схем, типоразмеров и моделей базовых машин расширило возможности выбора оптимального варианта агрегатирования [106].

Существенный научный и практический вклад в разработку научных основ комплексной механизации строительства с применением землеройно-транспортных машин внесли многие отечественные и зарубежные ученые. Среди них следует отнести работы Е.М. Кудрявцева [48, 49] в области математического обеспечения решения оптимизационных задач и классификации проектируемой и используемой техники как систем массового обслуживания, работы С.Е. Канторера, Е.В. Кошкарева [55, 56, 57], Т.И. Сорокина, М.Г. Беккера [14] и др. ученых. Результаты этих работ способствовали совершенствованию конструкций ЗТМ, режимов их работы, расширению областей оптимального использования.

Исследованию производства земляных работ скреперами совместно с толкачами посвящены работы H.A. Ульянова, В.А. Борисенкова, Е.В. Кошкарева, В.Ф. Петренко, П.И. Ревзина и др. авторов.

В работе В.Ф. Петренко [76] исследовано влияние мощности и тягового усилия толкача, как на уровень загрузки тягача скрепера в процессе наполнения ковша, так и на общие показатели работы системы «скрепер-толкач» при ее функционировании.

Вопросы многокритериальной оптимизации параметров машин и систем ЗТМ на основе человеко-машинной имитационной системы рассмотрены в работе С.Ю. Сидорова [83].

В работе А.И. Половинкина излагается комплексный оптимизационный подход к решению задач проектирования технических систем, суть которого состоит в том, что в процессе проектирования выделяются по возможности все ситуации, связанные с выбором наилучшего проектно-конструкторского решения и для каждой ситуации решается задача определения оптимального решения.

При проектировании технических систем все большую значимость приобретает научно-техническое прогнозирование. Информационным фундаментом комплексных методов прогнозирования эффективных параметров СДМ при проектировании новых образцов строительной техники может служить статистическое параметрическое прогнозирование (СПП). Это научное направление получило свое развитие в трудах проф. И.П. Керова [44]. Технометрия, т. е. статистическое параметрическое моделирование, основанное на изучение количественной (параметрической) формы выражения процессов развития техники, явлению научно-технического прогресса, представляет одну из разновидностей СПП. Технометрическое прогнозирование является одним из наиболее надежных прогностических методов.

Обзор перечисленных исследований позволяет сделать вывод о наличии комплекса взаимодействия между функциями назначения, параметрами и конструкцией ЗТМ и агрегатов, что является условием системного подхода к проектированию.

1.2. Назначение и классификация скреперов и скреперных агрегатов

Скрепер - самоходная или прицепная колесная машина, имеющая открытый ковш с режущей кромкой, расположенный между передней и задней осями, который срезает, загружает, транспортирует, выгружает и распределяет материал при движении вперед [84]. Он обладает очень большими возможностями для производительной работы. Эти возможности позволяют широко использовать скреперы на строительстве автомобильных дорог и разработке песчаных

карьеров, где перемещается большое количество грунта. Кроме того, скреперы применяются на строительстве железных дорог, устройстве гидротехнических сооружений, а также в промышленном и гражданском строительстве, горном деле.

Использование скреперов зависит от климатических условий района строительства, вида и состояния грунтов, конфигурации и размера земляных сооружений, рельефа местности и уклонов землевозных дорог, дальности транспортирования грунта и объёмов работ. Скреперы применяются при разработке грунта в основном в районах с малой продолжительностью зимнего периода. Наиболее целесообразна работа скреперов в южном и среднем климатических поясах. Допустимо использовать их как исключение, при соответствующем экономическом обосновании, в северном поясе при малой глубине промерзания (до 0,2 м) или при большей с предварительным рыхлением грунта при сезонном оттаивании.

Работа скрепера осуществляется при помощи тяговой машины, в качестве которой могут использоваться одноосные, двухосные и многоосные колесные тягачи, гусеничные тракторы разных типоразмеров. Скрепер вместе с тяговой машиной образуют скреперный агрегат (СА). Скрепер осуществляет разработку грунта (резание, заполнение ковша, перевозку грунта, выгрузку грунта, разравнивание), т.е. является рабочей технологической машиной. Тяговая машина создает движущую силу для копания грунта и его транспортирования, обеспечивает энергией привод механизмов скрепера.

Для скрепера, как для рабочей машины, наиболее характерно изучение технологических процессов копания, транспортирования, разгрузки грунта, расчет основных параметров, обеспечивающих наиболее качественное протекание рабочих процессов, обеспечение прочности основных элементов конструкции, создание достаточных усилий в приводе и др. Для тяговой машины (тягача, трактора) в составе СА основными являются ее тяговые свойства, режимы работы, параметры, определяющие мощностные и тяговые характеристики, обеспечение их прочности при агрегатировании со скрепером, учет влияния

работы скрепера на параметры тягача, трактора и т. д. Для СА наиболее характерны вопросы оптимального агрегатирования тяговых и рабочих машин, оптимизация параметров, как базового трактора (тягача), так и скреперного оборудования, тягово-сцепные качества, тяговая механика агрегатов, определение производительности, стоимости и других экономических показателей работы.

Скреперы классифицируют по следующим основным признакам: -

• По способу передвижения различают скреперы прицепные к гусеничным или колесным тракторам и тягачам; полуприцепные одноосные, передающие часть нагрузки двухосному колесному тягачу, колесному или гусеничному трактору; самоходные пневмоколесные или гусеничные, у которых тягач и скрепер представляют собой единую машину и использование тягача без скрепера невозможно; самоходные скреперные поезда, состоящие из двух или более. С А;

Прицепные скреперы агрегатируют с гусеничными тракторами для работы в условиях переменного рельефа местности при перемещении грунта по бездорожью на расстояние до 0,5 км. В отдельных случаях прицепные скреперы используют для перемещения грунта на большие расстояния. Применяют также прицепные скреперы с механизированной (элеваторной) загрузкой ковша. Особенность скреперов этого типа - установка скребкового конвейера вместо передней заслонки, что изменяет способ загрузки ковша грунтом. Помимо частичного заполнения ковша обычным способом грунт подается в ковш скребками конвейера. Такие скреперы обеспечивают более высокий коэффициент наполнения ковша в различных грунтах, равномерность тягового усилия (у обычных скреперов тяговое усилие резко возрастает по мере наполнения ковша) и хорошую планировку забоя. Однако скреперы с механизированной (элеваторной) загрузкой имеют более сложную конструкцию, не могут работать в грунтах с каменистыми включениями и плохо разгружаются при работе на липких и влажных грунтах, так как снабжены свободной донной разгрузкой.

Полуприцепные скреперы используют с двухосными колесными тягачами со всеми ведущими колесами, например с тягачами К-702 или Т-150К.

Самоходные пневмоколесные скреперы (тракторы-скреперы) широко распространены в различных отраслях промышленности и хозяйства. Благодаря высоким транспортным скоростям (до 45...55 км/ч) и хорошей маневренности, их производительность в 2-3 раза выше по сравнению со СА на базе гусеничных тракторов [66].

При наборе грунта самоходные скреперы загружают с помощью гусеничных тракторов или колесных тягачей (толкачей), оборудованных специальными толкающими устройствами или отвалами бульдозера. Целесообразно использовать в качестве толкача гусеничный трактор или колесный тягач, тяговый класс которых в полтора раза превышает тяговый класс скрепера. Применение толкачей ниже тягового класса скрепера малоэффективно, а применение толкачей тягового класса, превышающего более чем в два раза тяговый класс скрепера, не рекомендуется по условиям прочности скрепера [66].

• По ёмкости ковша различают скреперы малой емкости - до 5 м3; средней

3 3

емкости - свыше 5 до 12 м ; с ковшом большой емкости - 15 - 18 м и более;

• По способу загрузки скреперы разделяют на два типа: наполняемые за счёт подбора грунта при реализации тягового усилия и заполняемые с помощью загрузочного устройства. Скреперы первого типа могут быть обычного конструктивного исполнения; скреперы второго типа - элеваторными, роторными, с загрузочным лотком. Способ загрузки является важнейшим признаком, так как он определяет область применения и эксплуатационные возможности машины, выбор схемы работы, необходимость применения толкачей [66].

• По способу разгрузки грунта известны скреперы со свободной разгрузкой вперед или назад, с принудительной или полупринудительной разгрузкой и со щелевой разгрузкой. Наибольшее распространение в настоящее время получили скреперы с принудительной.

• По форме режущего ножа скреперы могут быть с прямым ножом, ступенчатым, полукруглым, с ножом уменьшенной ширины совкового типа, с ножом У-образной формы, W-oбpaзнoй и комбинированного типа. В настоящее

время наиболее широко используются ножи ступенчатой формы, обеспечивающие лобовое резание грунта. Перспективно использование косого резания грунта скреперами с У-образной или \¥-образной ножевыми системами. Такие ножевые системы так же, как и совковые режущие органы, обеспечивают более высокую пробивную силу столба грунта, поступающего в ковш, что особенно важно в конечной стадии заполнения ковша. Интерес представляют и ножевые системы комбинированного типа.

• По системе управления используют скреперы гидравлическим управлением. У скреперов с гидравлической системой управления ковш поднимают и опускают с помощью гидравлических цилиндров. Гидравлическая система управления по сравнению с канатной отличается принудительным заглублением ковша в грунт, более надежной и легкой работой.

Скреперы работают в составе СА. Большое разнообразие СА потребовало разработки их систематизации. Были выделены основные характерные признаки, которые качественно и количественно отражают тот или иной СА. На рис. 1.1 приведена общая классификация С А, подразделяющая их на классы, виды, типы. За основу принята классификация, разработанная учеными Воронежского Г АСУ [66].

Каждый класс СА определяется разновидностью конструкции рабочей машины (скрепера). Выделено 15 таких классов. В основу 1-го класса С А положена традиционная конструкция скрепера с гидравлической системой управления и принудительной разгрузкой, 2-го класса - конструкция скрепера с элеваторной загрузкой, 3-го - скрепера со шнековой загрузкой, 4-го - скрепера с телескопическим ковшом, 5-го - скрепера с грунтоперемещающим устройством, 6-го - скрепера с газодинамической смазкой, 7-го - скрепера косого резания грунта, 8-го - скрепера с подгребающей заслонкой, 9-го - скрепера с переменной шириной резания, 10-го - скрепера с переменным углом резания, 11-го - скрепера с двухщелевой загрузкой, 12-го - скрепера с двухсекционным ковшом, 13-го -скрепера с изогнутым днищем, 14-го - скрепер двухстороннего действия, 15-го -скрепера с импульсной загрузкой и др.

В диссертационной работе рассматриваются СА, у которых тягач (тяговая машина) агрегатируется со скрепером (рабочей машиной) традиционной конструкции.

Все СА по конструкции тяговой машины, способу соединения ее со скрепером и по характеристике привода мостов скрепера разделены на виды агрегатирования. В рассматриваемой классификации выделено 12 видов.

1-й вид С А предусматривает наличие гусеничного тягача, соединенного со скрепером по прицепной схеме, без наличия привода мостов рабочей машины.

2-й вид предусматривает то же самое, но с обеспечением привода мостов скрепера за счет избытка мощности у энергонасыщенных гусеничных тракторов. СА 2-го вида обеспечивают повышение тягово-сцепных качеств и могут быть успешно использованы при разработке тяжелых грунтов. Привод мостов скрепера осуществляется путем применения электромотор- или гидромотор- колес.

3-й вид СА - гусеничный тягач с полуприцепным скрепером. Такой вид СА имеет меньшие габаритные размеры, повышенные тягово-сцепные качества, лучшую маневренность.

4-й вид СА - гусеничныи тягач с полуприцепным скрепером, имеющим ведущие колеса. Этот вид СА так же, как и 2-й, обеспечивает полное использование массы рабочей машины в качестве сцепной. Для привода моста скрепера можно использовать второй двигатель.

5-й вид С А - колесный двухосный тягач с прицепным скрепером - имеет существенные преимущества перед агрегатами 1-4-го видов по плавности хода, скоростям движения, но уступает им по тягово-сцепным качествам.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Агапов, Александр Борисович, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Агапов А.Б. Тяговый расчет бульдозера: учебно-методические указания / А.Б. Агапов, Д.Ю. Густов, P.A. Янсон - Москва: МГСУ, 2007. - 36 с.

2. Алексеева Т.В. Машины для земляных работ / Т.В. Алексеева - М.: Машиностроение, 1964.

3. Артемьев К.А. Основы теории копания грунта скреперами / К.А. Артемьев - М.: Машиностроение, 1963.

4. Артемьев К.А. Теория и расчет скреперов и скреперных агрегатов: учебное пособие / К.А. Артемьев, В.А. Борисенков - Воронеж: Изд-во Воронежского университета, 1996. - 344 с.

5. Баловнев В.И. Дорожно-строительные машины с рабочими органами интенсифицирующего действия / В.И. Баловнев - М.: Машиностроение, 1981. -223 с.

6. Баловнев В.И. Интенсификация земляных работ в дорожном строительстве / В.И. Баловнев, Л.Н. Хмара - М.: Транспорт, 1983. - 183 с.

7. Баловнев В.И. Моделирование процессов взаимодействия со средой рабочих органов дорожно-строительных машин: Учебное пособие для втузов, 2-е изд. / В.И. Баловнев - М.: Машиностроение, 1994. - 432 с.

8. Баловнев В.И. Анализ продолжительности рабочего процесса при оптимизации параметров землеройных машин / В.И. Баловнев // Механизация строительства. - 2011. - №10. - с. 17-18.

9. Баловнев В.И. Новые методы расчета сопротивлений резанию грунта / В.И. Баловнев - М.: Росвузиздат, 1963. - 93 с.

10. Батура Г.М. Влияние глубины разработки и высоты отвала грунта на производительность самоходных скреперов: Сб. «Строительное производство», Вып. 6 / Г.М. Батура - Киев: Издательство «Буд1вельник», 1967.

11. Белецкий Б.Ф. Строительные машины и оборудование: Справ. Пособие. Издание второе, переработанное и дополненное / Б.Ф. Белецкий - Ростов н/д: «Феникс», 2005.-608 с.

12. Берестов, Е.И. Научные основы моделирования системы «грунт -рабочее оборудование землеройных машин» в режиме послойной разработки: дис. на соиск. учен. степ, д.т.н.: 05.05.4 / Е.И. Берестов - М., 1998г.

13. Белоногов, Л.Б. Скреперы: Учебное пособие / Л.Б. Белоногов, В.И. Кычкин - Пермь, 1996.

14. Беккер М.Г. Введение в теорию систем местность-машина / М.Г. Беккер

- М.: Машиностроение, 1973.

15. Борисенков В.А. Оптимизация скреперных агрегатов / В.А. Борисенков

- Воронеж: Изд-во ВГУ, 1990. - 249 с.

16. Справочник конструктора дорожных машин / под ред. И.П. Бородачева

- М.: Машиностроение, 1973.

17. Васильев А.Л. Модульный принцип формирования техники / А.Л. Васильев - М.: Издательство стандартов, 1989. - 238 с.

18. Ветров Ю.А. Резание грунтов землеройными машинами / Ю.А. Ветров -М.: Машиностроение, 1971. - 357 с.

19. Волков Д. П. Строительные машины: учебник / Д.П. Волков, В.Я. Крикун-М.: АСВ, 2002. - 376 с.

20. Волков Д. П. Строительные машины и средства малой механизации: Учебник. 3-е изд., стер. / Д.П. Волков, В.Я. Крикун - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 480 с.

21. Волков Д. П. Машины для земляных работ: учебник для вузов по специальности «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» / Д.П. Волков, В.Я. Крикун, П.Е. Тотолин - М.: Машиностроение, 1992.-448 с.

22. Виниченко, В.П. Повышение эффективности работы скрепера на основе совершенствования процесса наполнения: автореферат на соиск. учен. степ, к.т.н.: 05.05.04 / В.П. Виниченко - Харьков: Харьк. автю-дорю инст. им. комсомола Украины. 1989.-25 с.

23. Гальперин М.И. Механика резания известняков / М.И. Гальперин - М.: Издательство ВИНИТИ АН СССР, 1957. - 42 с.

24. Гильмутдинов, В.И. Математическая модель и методика расчета тяговых качеств колесных движителей землеройно-транспортных машин: автореферат на соиск. учен. степ, к.т.н.: 05.05.04 / В.И. Гильмутдинов - Харьков, 1989.-20 с.

25. ГОСТ 30035 - 93 Скреперы. Общие технические условия. - М.: Издательство стандартов, 1994. - 16 с.

26. ГОСТ 4.121 - 87 Система показателей качества продукции. Скреперы. Номенклатура показателей. - М.: Издательство стандартов, 1987. - 20 с.

27. Демиденко, А.И. Повышение эффективности скреперных агрегатов: учебное пособие для студентов вузов / А.И. Демиденко - Омск: Издательство СибАДИ, 2005.-281 с.

28. Демиденко, А. И. Исследование влияния наклона боковых стенок ковша на процесс копания грунта скрепером с прямым ножом: автореферат на соиск. учен. степ, к.т.н.: 05.05.04 / А.И. Демиденко - Омск, 1971.

29. Дегтярев А.П. Скреперные работы / А.П. Дегтярев, А.К. Рейш - М.: 1962.

30. Дегтярев А.П. Скреперные работы / А.П. Дегтярев - М.: 1968 .

31. Домбровский Н.Г. Строительные машины: учебник для вузов. В 2 частях. Ч. 1-я / Н.Г. Домбровский, Ю.Л. Картвелишвили, М.И. Гальперин - М.: «Машиностроение», 1976.-391 с.

32. Домбровский Н.Г. Землеройные машины / Н.Г. Домбровский, С.А. Панкратов -М.: Госстройиздат, 1961. - 652 с.

33. Домбровский Н.Г. Агрегатирование и унификация колесных машин / Н.Г. Домбровский - М.: Издательство стандартов, 1975.

34. Долгих А. И. Организация и производство скреперных работ / А.И. Долгих, B.C. Истомин - Саратов: Саратовский институт механизации сельского хозяйства им. М. И. Калинина, 1991.

35. Дроздов А.Н. Основы теории, выбора и эффективной эксплуатации строительных машин. Часть 2. Машины для земляных работ и устройства

свайных оснований: учебное пособие с примерами расчетов / под ред. Е.М. Кудрявцева - М: МГСУ, 2006. - 180 с.

36. Залко, А.И. Самоходные скреперы / А.И. Залко, Э.Г. Ронинсон, H.A. Сидоров - М.: Машиностроение, 1991. - 247 с.

37. Загородних А.Н. Повышение эффективности работы комплекта «Скрепер - толкач» путем совершенствования процесса их взаимодействия: автореферат на соиск. учен. степ, к.т.н.: 05.05.04 / А.Н. Загородних - М., 2002г. -21 с.

38. Зеленин А.Н. Машины для земляных работ / А.Н. Зеленин, В.И. Баловнев, И.П. Керов - М.: Машиностроение, 1975. - 422 с.

39. Зеленин А.Н. Основы разрушения грунтов механическими способами / А.Н. Зеленин - М.: Машиностроение, 1969. - 376 с.

40. Иванов В.П. Повышение тяговых качеств колесного движителя землеройно-транспортных машин: автореферат на соиск. учен. степ, к.т.н.: 05.05.04 / В.П. Иванов - Воронеж, 1995. - 19 с.

41. Исаков B.C. Основы производственного сервиса строительных, дорожных и коммунальных машин: учебное пособие / B.C. Исаков, М.А. Степанов, Н.П. Чухряев - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2003. - 153 с.

42. Карасев Г.Н. Выбор основных параметров прицепного скрепера: диссертация на соиск. учен. степ, к.т.н.: 05.05.04 / Карасев Геннадий Николаевич -М., 1970.- 149 с.

43. Карако Л.И. Разработка рекомендаций по совершенствованию систем управления гидромеханических приводов колесных землеройно-транспортных машин: автореферат на соиск. учен. степ, к.т.н.: 05.05.04 / Карако Л.И. - М., 1984. -23 с.

44. Керов И.П. Статистическая технометрия при создании строительных и дорожных машин / И.П. Керов - М.: ЦНИИС, 2006. - 36 с.

45. Керов, И. П. Основные тенденции развития строительных и дорожных машин / И.П. Керов, P.A. Янсон, А.Б. Агапов // Строительные и дорожные машины. - 2008. - №3. - с. 9-16.

46. Кудрявцев, Е.М. Научные основы синтеза и оптимизации параметров систем для земляных работ: диссертация на соиск. учен. степ. д.т.н.: 05.05.04 / Кудрявцев Евгений Михайлович - М., 1979.

47. Кудрявцев Е.М. Повышение эффективности использования строительных машин: учебное пособие / Е.М. Кудрявцев - М.: МГСУ, 1994. - 85 с.

48. Кудрявцев Е. М. Комплексная механизация, автоматизация и механовооруженность строительства: учебник для вузов / Е.М. Кудрявцев - М.: Стройиздат , 1989. - 246 с.

49. Кудрявцев Е. М. Комплексная механизация строительства: учебное издание/ Е.М. Кудрявцев - М.: АСВ , 2005. - 424 с.

50. Кудрявцев Е.М. Инженерная методика определение оптимальных технологических параметров при производстве скреперных работ / Е.М. Кудрявцев, Б.Г. Ким, P.A. Янсон, А.Б. Агапов // Механизация строительства. -2011.-№4. -С. 24-27.

51. Ковригин В.Д. Редеющие ряды. Мировое производство скреперов / В.Д. Ковригин // журнал Основные Средства. - №12. - 2008. - с. 6

ч 52. Коробейников П.Г. Вскрышные работы колесными скреперами / П.Г.

Коробейников - М.: Издательство Недра, 1970. - 184 с.

53. Колпакова М.Н. Оптимальное проектирование геометрических параметров ковшей скреперов с принудительным загрузочным устройством шнекового и винтового типа: автореферат на соиск. учен. степ, к.т.н.: 05.05.04 / Колпакова М.Н. - Саратов, 2002. - 20 с.

54. Кононов A.A. Развитие научных основ повышения эффективности управления рабочими процессами землеройно-транспортных машин: автореферат на соиск. учен. степ, д.т.н.: 05.05.04 / Кононов A.A. - Воронеж, 2007. - 36 с.

55. Кошкарев Е.В. О нормировании производительности самоходных скреперов / Е.В. Кошкарев, В.Ф. Петренко, H.A. Сафронов // Гидротехническое строительство. - 1980. -№6. - с. 39-41.

56. Кошкарев Е.В. Особенности применения скреперов на вскрышных работах / Е.В. Кошкарев, В.Х. Темиров // Колыма. - 1982. - №9. - с. 11-13.

57. Кошкарев E.B. Тяговые и эксплуатационные расчёты землеройно-транспортных машин. Часть 1. Грейдеры: Методические указания к практической работе с примераи расчетов / Е.В. Кошкарев - М.: МГСУ, 2011. - 35 с.

58. Косенко A.A. Повышение эффективности работы прицепного скрепера с колесным тягачом: автореферат на соиск. учен. степ, к.т.н.: 05.05.04 / Косенко A.A. - Воронеж, 2003 г. - 19 с.

59. Крикун В.Я. Конструкции, рабочий процесс и расчет технической производительности скреперов: Методические указания к лабораторной работе по строительным машинам / В.Я. Крикун, JI.T. Баранова - М.: МИСИ, 1988, - 20 с.

60. Недорезов И.А. Прогнозирование производительности землеройно-транспортных машин / И.А. Недорезов, H.H. Симонов // Механизация строительства. - 2004. - №12. - С. 19-20 .

61. Недорезов И.А. Прогнозирование производительности самоходных скреперов / И.А. Недорезов, H.H. Симонов // Строительные и дорожные машины. -2006. -№10.-С. 38-39.

62. Недорезов И.А. Эффективность скреперов с механизмами загрузки / И.А. Недорезов, H.H. Симонов // Механизация строительства - 2009. — №12. - с. 27-29.

63. Недорезов И.А. Повышение производительного потенциала землеройных машин на основе создания новых рабочих органов: диссертация на соиск. учен. степ. д.т.н.: 05.05.04. / Недорезов Игорь Андреевич - М., 1972.

64. Недорезов И.А. Статистические оценки сопротивления резанию и копанию грунтов землеройными машинами / И.А. Недорезов, Ф.А Дианов // Строительные и дорожные машины - 1979. - №9 - с. 20.

65. Нилов В.А. Теоретическое и экспериментальное обоснование эффективности конструкций землеройно-транспортных и тяговых машин с изменяемыми сцепным весом и ножевой системой: автореферат на соиск. учен, степ, д.т.н.: 05.05.04 / Нилов Владимир Александрович - Воронеж, 2007. - 34 с.

66. Нилов В.А. Развитие технического творчества студентов курсовом и дипломном проектировании: Учебное пособие / В.А. Нилов, П.И. Никулин -Воронеж: ГАСУ, 2004. - 224с.

67. Нилов В.А. Агрегатирование двухосного колесного тягача со скреперным оборудованием / В.А. Нилов, А.В Гаврилов // Механизация строительства. - 2004. - №7. - с. 2-4

68. Нилов В.А. Скреперные агрегаты с изменяемой шириной резания / В.А. Нилов, П.И. Никулин, П.П. Иванищев, К.П. Летуновский // Механизация строительства. - 2006. - №9. - с. 5-9

69. Нилов В.А. Рациональная вместимость ковша скреперного агрегата / В.А. Нилов, П.П. Иванищев // Строительные и дорожные машины - 2009. - №10. -с. 7-8

70. Нилов В.А. Эффективность применения скреперных поездов / В.А. Нилов, П.П. Иванищев //Строительные и дорожные машины. - 2009.- №10 - с. 3537

71. Нилов В.А. Обоснование эффективности применения различных скреперных агрегатов / В.А.. Нилов, П.П. Иванищев // Механизация строительства. - 2010,-№2.-с. 10-12

72. Официальный сайт Могилёвского автомобильного завода [Электронный ресурс]. - Могилев: 2013. - Режим доступа: http://www.moaz.ru

73. Официальный сайт Научно-Технической библиотеки Иркутского Государственного Технического Университета [Электронный ресурс].- Иркутск: 2013. - Режим доступа: http://www.library.istu.edu

74. Официальный сайт фирмы Caterpillar [Электронный ресурс].- США.: 2013. - Режим доступа: http://www.rossiya.cat.com

75. Официальный сайт фирмы John Deere [Электронный ресурс].- США.: 2013.- Режим доступа: http://www.JohnDeere.com

76. Петренко В.Ф. Исследование системы машин «толкач - скрепер»: Диссертация на соиск. учен. степ, к.т.н.: 05.05.04 / Петренко Виталий Федорович -М., 1975.

77. Рубайлов A.B. Эксплуатация бульдозеров, скреперов и автогрейдеров / A.B. Рубайлов, А.З. Шарц - М, 1995.

78. Руднев В.К. Крпание грунтов землеройно-транспортными машинами активного действия / В.К. Руднев - Харьков: Вища школа, 1974. - 144 с.

79. Руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию колесного трактор-скрепера 621G. - США: Caterpillar - 2003. - 176 с.

80. Савельев А.Г. Новый способ определения технической производительности землеройно-транспортных машин / А.Г. Савельев // Строительные и дорожные машины. - 1991. - №12. - с. 11-13

81. Савельев А.Г. Обоснование параметров структурных схем и стержневых систем рабочего оборудования дорожно-строительных машин: диссертация на соиск. учен. степ, д.т.н.: 05.05.04 / Савельев Андрей Геннадьевич - М., 2000.

82. Сафронов А.И. Использование скреперов в гидротехническом строительстве США / А.И. Сафронов - М.: ИНФОРМЭНЕРГО , 1972. - 36 с.

83. Сидоров С.Ю. Многокритериальный синтез и оптимизация параметров

землеройно-транспортных машин: диссертация на соиск. учен. степ, к.т.н.: лс лс г>/1 / г1 то IV/г ■ \/плплл 1 оса

\JJ.\JJ.\J^ / Х^лДириО V^.IV-/. - 1VJL.. 1 JKJKJ.

84. СТБ ИСО 6165-2001 Машины землеройные. Классификация. Термины и определения. - Минск: Госстандарт, 2001. - 20 с.

85. Технико-эксплуатационные характеристики машин фирмы Caterpillar: Справочник №35 - США: Издание CAT, 2007. - 1173 с.

86. Уваров В.Ф. Технологическое проектирование процессов земляных работ: Учебное пособие для вузов. Изд. 2-е доп. / В.Ф. Уваров, JI.B. Краснов - М.: Издательство АСВ, 2007. 272 с.

87. Ульянов H.A. Теория самоходных колесных землеройно-транспортных машин / H.A. Ульянов и др. - М.: Машиностроение, 1974. - 390 с.

88. Федоров Д.И. Рабочие органы землеройных машин / Д.И. Федоров - М.: Машиностроение, 1977. -288 с.

89. Хмара JI.А. Интенсификация рабочих процессов машин для земляных работ: Методические указания / Л.А. Хмара - Днепропетровск: ДИСИ, 1989. - 329 с.

90. Хмара Л.А. Бульдозерное оборудование с газовоздушной смазкой поверхности отвала и выступающим средним ножом / Л.А. Хмара, В.И. Баловнев // Строительные и дорожные машины. 1877, - №4, - с. 16-17.

91. Хмара Л.А. Результаты производственных испытаний скрепера с двухножевой системой копания: Мб. трудов МАДИ /Л.А. Хмара, В.В. Мелашевич М.: МАДИ, 1980, - с. 54-58.

92. Холодов A.M. Проектирование машин для земляных работ: Учебное пособие / под ред. Холодова A.M. - Харьков: Изд-во ХГУ, 1986.

93. Холодов П.А. Динамика полуприцепного скрепера с двухосным тягачом в режиме копания: автореферат на соиск. учен. степ. к.т.н.: 05.05.04 / Холодов П.А. - Харьков, 1987. - 24 с.

94. Чебан А.Ю. Обоснование рациональных параметров скреперов с интенсификатором загрузки типа промежуточной подгребающей стенки: Автореферат на соиск. учен. степ. к.т.н.: 05.05.04 / Чебан хА..Ю. - Хабаровск, 2009. -22 с.

95. Шестопалов К.К. Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины и оборудование: учебное пособие для студ. учреждений сред. проф. образования 6-е изд., стер. / К.К Шестопалов - М., Издательский центр «Академия», 2012. - 320 с.

96. Шестопалов К.К. Строительные и дорожные машины: учеб. пособие для студентов высших учебных заведений / К.К Шестопалов - М., Издательский центр «Академия», 2008. - 384 с.

97. Шнейдер В.А. Скреперы, бульдозеры, грейдеры. Издание 3-е, испр. и доп. / В.А. Шнейдер - М.: Издательство «Высшая школа», 1968. - 264 с.

98. Янсон P.A. Системный анализ и оптимальное проектирование технических систем для строительства / P.A. Янсон - М.: Машиностроение, 1981.

99. Янсон P.A. Системная унификация самоходных строительных машин: Учеб. пос. / P.A. Янсон - М.: МГСУ, 2005. - 95с.

100. Янсон P.A. Базовые машины: В 2-х ч. ч.1, 42. Издание 2-е, переработанное и дополненное: Научное издание / P.A. Янсон - М,: Издательство АСВ, 2010.-368 с.

101. Янсон P.A. Оптимальное проектирование технических систем: Учеб. пос. / P.A. Янсон - М.: МГСУ, 2009. - 176 с.

102. Янсон P.A. Назначение и концепция самоходной строительной машины в зависимости от условий работы и окружающей среды / P.A. Янсон, А.Б. Агапов // Механизация строительства. - 2008. - №3. - С. 21-25.

103. Янсон P.A. Системное проектирование машин строительного производства (на примере скреперных агрегатов) / P.A. Янсон, А.Б. Агапов // Механизация строительства. - 2009. - №6. - С. 20-23.

104. Янсон Р. А. Скреперные агрегаты: учебное пособие / P.A. Янсон, А.Б. Агапов - М.: МГСУ - 2009. - 136 с.

105. Янсон Р. А. Эффективность скреперных агрегатов с различным способ загрузки / P.A. Янсон, А.Б. Агапов, Р.В. Авцинов // Механизация строительства. -2011,-№8.-с. 24-27.

106. Янсон Р. А. Оптимальное агрегатирование базовых машин с рабочим строительным оборудованием / P.A. Янсон, А.Б. Агапов, М.К. Назимов // Тракторы сельхоз машины. -2012. -№1. - с. 33-36.

107. Яскевич М.Я. Повышение надежности и производительности самоходных скреперов с тяговой загрузкой: автореферат на соиск. учен. степ, к.т.н.: 05.05.04 / Яскевич М.Я. - Санкт-Петербург, 1993.