close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Кулакова Елена Александровна. Исследование интенсивности изнашивания режущих элементов землеройных технологических машин

код для вставки
0
1
2
Аннотация
Выпускная квалификационная работа содержит следующие разделы:
Введение;
Состояние
изучения
процессов
изнашинвания
режущих
элементов землеройных машин, взаимодействующих с абразивной средой;
классификация
основных
видов
изнашивания
режущих
элементов
землеройных машин; характер износа и критерий оценки степени
затупления
режущих
элементов
землеройных
машин;
факторы,
определяющие изнашивающую способность грунтов и интенсивность
изнашивания; пути совершенствования рабочих органов и режущих
элементов землеройных машин; выявление основных направлений в
конструировании рабочих органов землеройных машин на основе анализа
патентной информации; оценка износостойкости материалов режущих
элементов землеройных машин; расчет параметров землеройных машин на
основе статистического анализа; заключение.
Разработка грунтов рабочими органами строительных и дорожных
машин,
является
основной
технологической
операцией
любого
строительного производства, повышению эффективности разработки
грунтов посвящена данная работа
Выпускная квалификационная работа содержит 83 страниц расчетнопояснительной записки и 13 слайдов презентации.
3
Содержание
Введение .................................................................................................. 5
1 Состояние изучения процессов изнашинвания режущих
элементов
землеройных
машин,
взаимодействующих
с
абразивной средой ........................................................................................ 13
1.1 Классификация основных видов изнашивания режущих
элементов землеройных машин ............................................................... 13
1.2 Характер износа и критерий оценки степени затупления
режущих элементов землеройных машин. ........................................... 17
1.3 Факторы, определяющие изнашивающую способность
грунтов и интенсивность изнашивания................................................. 20
2 Пути совершенствования рабочих органов и режущих
элементов землеройных машин. .............................................................. 22
2.1 Выявление основных направлений в конструировании
рабочих органов землеройных машин на основе анализа
патентной информации. .............................................................................. 22
3 Оценка износостойкости материалов режущих элементов
землеройных машин. ................................................................................... 58
3.1 Расчет параметров землеройных машин на основе
статистического анализа. ........................................................................... 64
Заключение ........................................................................................... 71
4
Введение
Актуальность темы. В общем объеме строительства земляные работы
занимают значительный удельный вес. Ежегодно выполняется свыше 15
млрд. куб. м земляных работ.
Для выполнения строительных работ отраслью строительного и
дорожного машиностроения выпускается свыше 2000 наименований
машин и оборудования. Поэтому повышение эффективности землеройных
машин
(ЗМ)
имеет
большое
народно-хозяйственное
значение.
Эффективность использования машин представляет собой совокупность
двух понятий: производительности машин и затрат на их приобретение и
эксплуатацию.
Основные
направления
развития
строительного
и
дорожного машиностроения по повышению эффективности и качества
определяются:
- совершенствованием и автоматизацией методов исследования и
проектирования;
-совершенствованием
и
автоматизацией
подсистем
привода,
двигателя и управления;
-совершенствованием рабочего оборудования;
-совершенствованием производства и ремонта машин;
-совершенствованием методов технической эксплуатации;
- совершенствованием методов производственной эксплуатации.
В процессе эксплуатации машин 80-90% подвижных сопряжений
выходят из строя в следствии износа, при этом снижается КПД, точность,
экономичность,
надежность
и
долговечность,
ухудшаются
их
динамические и акустические характеристики.
Детали машин для земляных работ подвергаются различным видам
изнашивания в следующем соотношении: абразивному изнашиванию,
гидроабразивному, газоабразивному -47%; изнашиванию при фреттинг
коррозии – 16%; изнашиванию при заедании – 14%; усталостному
изнашиванию -12%; прочим (эрозионному, кавитационному и др.) -11%.
5
В большей степени подвергаются изнашиванию режущие элементы
землеройных
машин
(РЭЗМ),
как
детали
непосредственно
контактирующие с абразивной средой. Оптимальные геометрические
формы и размеры РЭ, установленные многолетними теоретическими и
экспериментальными
исследованиями,
значительно
изменяются
по
причине абразивного изнашивания, приводя к повышению затрат
энергетических, материальных и трудовых ресурсов.
При этом сроки службы РЭЗМ незначительные, например, при рытье
траншей в суглинистых и супесчаных грунтах 1-11 группы роторным
экскаватором комплект зубьев изнашивается посте 30-40 тыс. куб. м, на
песчаных грунтах – после 10-15 тыс. куб. м, а на мерзлых песках – после
200-300 куб. м РЭЗМ приходится заменять каждые 200-700 моточасов, а
иногда и чаще, в зависимости от изнашивающей способности грунтов.
Исследования показали, что 70-80% парка ЗМ работают с
недопустимо изношенным РЭ. Производственники не обращают должного
внимания своевременной замене или ремонту РЭ, так как не установлены
критерии оценки степени изношенности, не предложен удобный в
условиях эксплуатации метод замера величины износа. При этом
производительность ЗМ обеспечивается запасом мощности двигателя, хотя
они работают в экономически не выгодном режиме, с повышенными
нагрузками на узлы и детали машин, с увеличенным расходом топлива, что
в конечном итоге повышает себестоимость разработки грунта.
Допускаемый на практике износ РЭЗМ вызывает увеличение силы
резания на 60-200%, энергоемкости в процессе резания в 1,4-3 раза,
себестоимости
бульдозерами
разработки
на
8-10%
грунтов
и
экскаваторами
скреперами
на
5%
на
при
20-30%,
снижении
производительности соответственно на 20-40%, 10-30% и 15%. Это
обуславливает увеличение напряженного состояния всей машины и
снижает ее эксплуатационную надежность, чрезмерный износ РЭ приводит
6
к экономической нецелесообразности или практической невозможности
дальнейшей эксплуатации машин.
Одним из путей повышения эффективности ЗМ является так же
обеспечение запчастями, потребность в которых удовлетворяется в
среднем на 30-35%. Проблема дефицита запасных частей имеет
комплексный характер и не может быть решена только путем наращивания
объема производства.
Существующие нормативы не учитывают конкретных грунтовых
условий, что создает дефицит РЭ в одних регионах и избыток в других, а
это является причиной снижения эффективности ЗМ.
Поэтому дифференцированное определение потребности запасных
РЭ в соответствии с изнашивающей способностью грунтов и грунтовым
фоном эксплуатации является существенным резервом повышения
эффективности ЗМ.
Кроме того, основным направлением повышения эффективности ЗМ
является оптимизация параметров РЭ, способствующая увеличению
рабочих скоростей и производительности, снижению энергоемкости
процесса
копания
грунта.
Это
возможно
лишь
на
основе
совершенствования рабочих органов ЗМ путем создания эффективных
конструкций.
Выше
отмеченный
интенсивный
износ
РЭЗМ,
приводит
к
повышению энергоемкости копания грунта, требует частой их замены, при
котором большая часть дорогостоящего дефицитного металла уходит в
металлолом. Поэтому одним из направлений повышения эффективности
ЗМ является совершенствование конструкций РЭ путем снижения их
металлоемкости за счет исполнения изнашиваемой части инструмента
съемной, уменьшения энергоемкости процессов копания и увеличения
износостойкости.
Указанные
выше
направления
исследований
по
производственному использованию машин, выявлению и созданию
перспективных конструкций рабочих органов, снижающих затраты
7
энергетических
и
материальных
ресурсов
поставили
проблему
дальнейшего повышения эффективности ЗМ на основе установления
закономерностей изнашивания и совершенствования эксплуатации и
конструкций РЭ.
Цель работы – повышение эффективности использования машин для
земляных работ, путем снижения износа режущего элемента рабочего
органа.
Для
достижения
поставленной
цели
необходимо
провести
исследования, в процессе которых решить следующие задачи:
– определить основные факторы, влияющие на износ режущего
элемента рабочего органа машин для земляных работ;
– выявить основные закономерности при изнашивании рабочего
машин для земляных работ;
– разработать пути совершенствования режущих элементов рабочих
органов.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования является
рабочие органы машин для земляных работ.
Предметом исследования являются взаимодействие рабочего органа с
грунтами различных категорий.
Практическая значимость работы
Предложены различные марки материалов для снижения износа
рабочих органов машин для земляных работ, рекомендованы уравнения
регрессии для расчета основных параметров машин для земляных работ.
Структура и объем. Выпускная квалификационная работа
состоит из:
введения, трех глав, заключения, списка использованных источников;
содержит 83 страницы основного текста.
8
Introduction
Relevance of the topic. In the total volume of construction earthworks
occupy a significant proportion. Annually more than 15 billion cubic meters of
earthworks are carried out.
To perform construction works, the construction and road engineering
industry produces more than 2,000 types of machinery and equipment.
Therefore, improving the efficiency of earthmoving machines (ZM) is of great
national economic importance. Efficiency of use of machines is a combination
of two concepts: the performance of machines and the cost of their acquisition
and operation. The main directions of development of construction and road
engineering to improve efficiency and quality are determined:
- improvement and automation of research and design methods;
- improvement and automation of drive, engine and control subsystems;
- improvement of working equipment;
- improvement of production and repair of machines;
-improvement of methods of technical maintenance;
- improvement of methods of production operation.
During the operation of the machines 80-90% of the mobile interfaces fail
as a result of wear, while reducing efficiency, accuracy, efficiency, reliability
and durability, deteriorate their dynamic and acoustic characteristics.
Parts of machinery for excavation works were subjected to many wear in
the following ratio: abrasive wear, abrasive waterjet, gazoobraznom -47%; the
wear by fretting corrosion – 16%; wear at binding – 14%; fatigue wear -12%;
other (erosion, cavitation, etc.) -11%.
The cutting elements of earthmoving machines (REZM), as parts directly
in contact with the abrasive medium, are more exposed to wear. Optimal
geometric shapes and sizes of PE, established by many years of theoretical and
experimental studies, vary significantly due to abrasive wear, leading to
increased costs of energy, material and labor resources.
9
At the same time, the service life of REM is insignificant, for example,
when digging trenches in loamy and sandy soils of 1-11 group with a rotary
excavator, a set of teeth wears out the post of 30-40 thousand cubic meters, on
sandy soils – after 10-15 thousand cubic meters, and on frozen Sands – after
200-300 cubic meters, REZM has to be replaced every 200-700 motor hours,
and sometimes more often, depending on the wear ability of soils.
Studies have shown that 70-80% of the Park of SNAKES work with
unacceptably worn re. Production workers do not pay due attention to the timely
replacement or repair of PE, since the criteria for assessing the degree of wear
are not established, a convenient method of measuring the wear value is not
proposed in operating conditions. At the same time, the productivity of the PM
is provided by the reserve of engine power, although they work in an
economically unprofitable mode, with increased loads on components and
machine parts, with increased fuel consumption, which ultimately increases the
cost of soil development.
Allowed in practice wear REZM causes an increase in cutting force by
60-200%, energy consumption in the cutting process by 1.4-3 times, the cost of
soil excavation by 20-30%, bulldozers by 8-10% and scrapers by 5% with a
decrease in productivity by 20-40%, 10-30% and 15%, respectively. This causes
an increase in the stress state of the whole machine and reduces its operational
reliability, excessive wear of the re leads to economic inexpediency or practical
impossibility of further operation of the machines.
One of the ways to improve the efficiency of the VMS is also the
provision of spare parts, the need for which is met by an average of 30-35%.
The problem of shortage of spare parts is complex and can not be solved only by
increasing production.
The existing standards do not take into account the specific soil
conditions, which creates a shortage of re in some regions and an excess in
others, and this is the reason for reducing the efficiency of WM.
10
Therefore, differential identification of the need of spare PE in accordance
with the wear ability of the soil and groundwater background operation is an
essential reserve of increase of efficiency of ZM.
In addition, the main direction of improving the efficiency of the WM is
to optimize the parameters of the re, contributing to an increase in operating
speeds and productivity, reducing the energy intensity of the soil digging
process. This is possible only on the basis of improving the working bodies of
the WM by creating effective designs.
The above mentioned intensive wear of REM, leads to an increase in the
energy intensity of digging the soil, requires frequent replacement, in which
most of the expensive scarce metal goes into scrap metal. Therefore, one of the
ways to improve the efficiency of WM is to improve the design of re by
reducing their metal content due to the execution of the wear part of the tool
removable, reducing the energy consumption of digging processes and
increasing wear resistance. The above directions of research on the production
use of machines, the identification and creation of advanced designs of working
bodies, reducing the cost of energy and material resources have raised the
problem of further improving the efficiency of WM based on the establishment
of patterns of wear and improvement of operation and structures of re.
The purpose of the work is to increase the efficiency of the use of
machines for earthworks by reducing the wear of the cutting element of the
working body.
To achieve this goal, it is necessary to conduct research, in which the
following tasks are to be solved:
- determine the main factors affecting the wear of the cutting element of
the working body of machines for earthworks;
- identify the main patterns in the wear of working machines for
earthworks;
- develop ways to improve the cutting elements of the working bodies.
11
Object and subject of research. The object of research is the working
bodies of machines for earthworks.
The subject of the study is the interaction of the working body with soils
of different categories.
Practical significance of the work
Various types of materials for reducing wear of working bodies of
machines for earthworks are proposed, regression equations for calculating the
basic parameters of machines for earthworks are recommended. Structure and
volume. Final qualifying work consists of: introduction, three chapters,
conclusion, list of sources used; contains 83 pages of the main text.
12
1 Состояние изучения процессов изнашинвания режущих
элементов землеройных машин, взаимодействующих с
абразивной средой
1.1 Классификация основных видов изнашивания режущих
элементов землеройных машин
Повышение
надежности
и
долговечности
РЭЗМ
связано
в
значительной степени от решения комплекса вопросов, связанных с
проблемой трения и изнашивания. Фундаментальными работами, которые
составляют основу теории трения, изнашивания и классификации видов
износа, являются исследования отечественных ученых И.В. Крагельского,
А.К. Зайцева, В.Ф. Лоренца, Б.И. Костецкого, М.М. Тененбаума, В.Н.
Винокурова, У.А. Икрамова, М.М. Хрущова, М.А. Кащеева, М.М.
Бабичева, В.Н. Кащеева, А.К. Рейша, В.Н. Ткачева, М.М. Севернева, Л.И.
Погодаева, В.Б. Лещинера; зарубежных – Д. Барвелла, К. Стронга, Э.
Рабиновича, М. Петерсона, Г. Чихоса, Ф. Боудена, К. Веллингера, Х.
Уетца, Дж. Ланкастера, Т. Эйера, И. Цуя и др.
Рассмотрим
различные
классификации
видов
изнашивания,
сложившиеся в настоящее время.
Первые классификации износа были основаны на внешних условиях
трения и изнашивания:
- чисто механический, при котором изменение формы и объемы
трущихся деталей происходит без проявления химических процессов;
-физико-механический,
сопровождается
при
физическими
котором
изменениями
механический
твердости,
износ
жесткости,
хрупкости и появлением наклепа;
-химико-механический,
при
котором
механический
износ
сопровождается химическими процессами (например, коррозия и другие
виды химических процессов);
-комплексный, при
котором механический износ сопровождается
химическими и физическими процессами.
13
В.И. Костецкий в работах рассматривая взаимодействие металлов с
грунтом, выделил следующие виды износа: пластическая деформация,
активизация
природы
поверхностного
вторичных
слоя
структур
металла,
и
изменение
появление
химической
адсорбиционных
и
диффузионных процессов (химический реакций).
М.М. Хрущев, М.А. Бабичев на основе классификации А.К. Зайцева
выделили
следующие
пластического
виды
износа:
деформирования,
при
абразивный,
хрупком
в
результате
разрушении,
при
схватывании и коррозии, окислительный.
Д. Барвелл и К. Стронг дают классификацию видов износа близкую к
предыдущей.
И.В. Крагельский предложил классификацию, согласно которой при
различных видах фрикционных связей износ возникает по следующим
причинам: фрикционная усталость, малоцикловая фрикционная усталость,
микрорезанье, разрушение (включая усталостное) пленок, когезионный
отрыв металла.
Э. Рабинович к главным видам износа относит: адгезионный,
абразивный, коррозийный, поверхностная усталость. К сопутствующим
видам износа относятся износ при фреттинге, кавитации, эрозии.
М. Петерсон предложил классификацию видов износа, основанную
на отделении частиц износа в результате усталости, пластической
деформации и соскабливания продукта взаимодействия изнашиваемых
поверхностей. На основе изучения частиц износа А.Реда и др. разработали
классификацию по их форме, размеру и составу.
Анализ существующих классификаций позволил выделить такие
виды износа, как абразивный, адгезионный, усталостный. Название других
видов износа связано с изменением свойств поверхностного слоя под
воздействием
окружающей
среды
(окислительный,
коррозионный).
Авторы отмечают, что разделение различных видов износа являются
условным и должно включать в себя: 1) природу ведущего взаимодействия
14
(адгезионная
или
механическая);
вид
деформирования
(упругое,
пластическое, однократный акт разрушения); 3) характер разрушения
поверхностного слоя (окисление, коррозия и др.); 4) характер нагружения
(скольжения, качения и др.).
Существующее многообразие условий работы ЗМ и различных
конструкционных
материалов,
применяемых
для
изготовление
РЭ
предопределяет тот или иной вид абразивного изнашивания, которому они
подвергаются.
Разрушающими телами при этом виде износа являются минеральные
высокотвердые частицы с неметаллическими атомными связями, при
которых
адгезия
и
схватывание очень
малы,
что
обуславливает
относительную простоту физических процессов, приводящих к износу.
Разнообразие геометрических форм и механических свойств абразивных
частиц и условий их взаимодействия с изнашиваемой поверхностью
обуславливают различные напряженные состояния на контакте. Износ
осуществляется в результате однократного и чаще многократного
воздействия абразивного зерна, т.е. имеет место или микрорезание
(вязкого
и
хрупкого характера), или
усталость
малоцикловая
(в
пластической области) и многоцикловая (в упругой области).
Каждый вид абразивного изнашивания определяется свойствами и
параметрами взаимодействия системы рабочий орган – разрабатываемая
среда.
Изнашивание к абразивной массе определяется абразивными
свойствами грунтов, почв, сыпучих материалов, нагрузкой и скоростью
при
изнашивании,
физико-механическими
свойствами
материалов.
Абразивность (истирающая способность) разрабатываемых материалов
повышается при увеличении в них абразивных (в основном кварцевых
частиц), уменьшение радиусов закругления их выступов, повышение
объемных размеров и увеличение степени их закрепленности. Степень
закрепленности абразивных частиц зависит от плотности грунтов, которая
15
зависит от их влажности, а так же степени смерзания. Определенную роль
в износе абразивной массой может играть химическая активность грунтов
и почв.
При современных повышенных рабочих скоростях ЗМ их РЭ могут
подвергаться изнашиванию при ударе о монолитный или незакрепленный
абразив. Интенсивность этого вида изнашивания зависит от скорости удара
частиц и угла атаки а, концентрации абразивных частиц, их форм,
твердости, динамической прочности, а так же физико-механических
свойств изнашиваемых материалов.
Каждому из вышеуказанных видов механизма абразивного износа
деталей машин посвящено немало работ в нашей стране и за рубежом.
Большой вклад в развитие науки о закономерностях абразивного
изнашивания внесли работы ученых Д.Б. Бернштейна, В.И. Бирюкова,
М.А. Богачева, Б.Н. Боголюбова, Ю.А. Ветрова, В.Н. Виноградова, В.Н.
Винокурова, А.К. Зайцева, И.А. Икрамова, В.М. Кащеева, И. Клейса, Б.И.
Костецкого, В.И. Крагельского, В.Д. Кузнецова, М.М. Хрущева, В.И.
Южакова и зарубежных Ф. Боудена, М. Петерсона, Э. Рабиновича, Г.
Уэтца и т.д.
Из
изложенных
представлений
о
механизме
абразивного
изнашивания следует, что в настоящее время большинство исследователей
представляют
его
(передеформирования)
как
процесс
многократного
поверхностных
слоев
деформирования
металла
до
полного
исчерпания запаса пластических свойств. Однако нет никаких оснований
отрицать возможность появления микрорезанья, но для этого необходимы
определенные условия (малые радиусы округления абразивных зерен,
значительные нагрузки в сопряжении, достаточные для внедрения
выступов абразивных зерен в поверхность металла).
Механизм
изнашивания
РЭ
машин,
взаимодействующих
с
абразивной средой, является сложным явлением, включающим различные
сочетания
процесса
разрушения
поверхностных
16
слоев,
а
именно:
микрорезанье; пластическое и упругое деформирование;
усталостное
разрушение; образование вторичных структур и их разрушение.
Анализ показывает, что процесс изнашивания РЭЗМ по сравнению с
другими машинами изучен еще недостаточно.
1.2 Характер износа и критерий оценки степени затупления
режущих элементов землеройных машин.
Основополагающие труды Н.А. Артемьева, В.И. Баловнева, В.А.
Баумана, И.П. Бородачева, Ю.А. Ветрова, В.М. Владимирова, Д.П.
Волкова, М.И. Гальперина, В.П. Горячкина, Д.И. Федорова, А.А. Яркина, а
так же зарубежных ученых – Г. Кюна, Е. Динглингера, Ф. Кинаста, И.
Ратье и др. дали возможность разработать методы расчета основных
параметров и определить пути совершенствования рабочих органов ЗМ.
В процессе взаимодействия РЭЗМ с разрабатываемой средой
происходит, в основном, их абразивный износ, носящий разный характер
в
зависимости
от
свойств
материалов
и
физико-механических
характеристик грунтов.
При разработке песчаных грунтов и их пахоте, РЭЗМ интенсивно
изнашиваются, при этом формируется лезвие с широкой полосой износа
Для ножей бульдозеров и скреперов характерен неравномерный
износ по ширине ножа, особенно интенсивно изнашиваются крайние ножи,
закругляясь
по
боковым
граням.
При
работе
бульдозеров
на
крупнообмолочных грунтах наблюдаются сколы и поломки ножей. Зубья
экскаваторов в процессе изнашивания затупляются, укорачиваются, а по
задней грани образуются площадки износа. При этом крайние зубья
изнашиваются более интенсивно, характерным является закругление их
режущих кромок в плане, изнашиванию подвергается так же кромка
самого ковша.
Для определения линейного износа и установления характера
изменения геометрических размеров ножей бульдозеров в процессе
17
изнашивания на грунтах различного механического состава изменяются
следующие параметры: линейный износ ножа ∆1 , радиус затупления r,
площадка износа α и угол ее наклона ϴ, угол заострения β, задний угол .
Для этого фиксируется последовательное изменение профиля ножа по его
оттиску на пластинках, покрытых пластилином и путем вычерчивания на
металлическом
шаблоне,
покрытом
несколькими
слоями
лака,
конфигурации РЭ с последующим микрометрированием до и после
определенного времени чистой работы бульдозера.
Анализ показывает, что при разработке песчаных грунтов на ноже
формируется лезвие с широкой площадкой износа до 27 мм, угол наклона
площадки износа не превышает 60 угол заострения увеличивается
незначительно – от 300 − 360 . При разработке супесчаных грунтов ножи
изнашиваются интенсивнее, площадка увеличивается до 21 мм и угол ее
наклона достигает 90 , лезвие затупляется до r=4,5мм. При разработке
суглинков и глин лезвие тупиться, соответственно, до радиуса 6мм, 9мм,
угол заострения увеличивается до 350 − 450 . Угол наклона площадки
износа, соответственно, увеличивается от 140 до 200 и от 160 до 280 .
При разработке гравийных грунтов радиус затупления достигает
6мм, угол наклона площадки износа 160 . Задний угол вначале
уменьшается до 80 , а затем начинает расти до 18-200 . Ножи на глине,
суглинке с включениями тупятся больше, чем без включения, радиус
затупления достигает 10мм, угол заострения увеличивается до 630 , угол
наклона площадки износа увеличивается до 300 . При планировке скальной
породы интенсивность изнашивания наибольшая, радиус затупления
составляет 7мм, угол заострения 580 .
Характер изменения геометрических размеров и профиля зубьев на
примере экскаватора ЭО-5122 в зависимости от типа разрабатываемого
грунта приведены на. Анализ показывает, что на песчаных и супесчаных
18
грунтах зубья изнашиваются по радиусу r=5-15мм и площадке износа
=50-100 мм.
Анализ литературы и экспериментальные исследования характера
изменения геометрических размеров РЭЗМ позволили выделить три вида
износа: затупление по радиусу r, образование площадки износа α,
одновременное появление площадки износа и радиуса затупления.
В качестве характеристик степени изменения геометрии РЭ
предлагается приведенный размер S, мм, проекция всех трех видов износа
на нормаль к плоскости резанья Х-Х.
Приведенный размер S, мм, наиболее полно отражает все три вида
затупления РЭ, например. при наличии площадки износа а РЭ является как
бы острым, но величина S не равна нулю. В случае, когда площадка износа
совпадает с плоскостью резанья Х-Х величина S=0, т.е. она фиксирует
явление самозатачивания ножа. Для обоснования приведенного размера
затупления S как величины, характеризующей степень изношенности
РЭЗМ, были проведены эксперименты по установлению зависимости S от
объема наработки V, результаты которых представлены на
Между величиной S и объемом наработки существует линейная
зависимость
 = ,
где
α=1,53
–
коэффициент,
(1.1)
характеризующий
интенсивность
изнашивания зубьев экскаватора на супесчаных и суглинистых грунтах с
каменистыми включениями, мм/тыс. куб. м.
Путем несложных геометрических расчетов величина затупления r и
площадки износа а выражается через S формулами:
=
=
19

2 2



2
(1.2)
(1.3)
где α-угол резанья, град.; φ-угол наклона площадки износа к
плоскости резанья Х-Х.
Поэтому в дальнейшем мы будем пользоваться для характеристики
степени изношенности РЭЗМ приведенным размером затупления S, и
определим его предельные значения, при которых наиболее эффективно
используются машины.
1.3 Факторы, определяющие изнашивающую способность грунтов
и интенсивность изнашивания.
Исследованию изнашивающей способности грунтов, интенсивности
изнашивания,
износостойкости
материалов
РЭ
машин
посвящено
значительное количество работ. Наиболее существенные из них работы
М.А. Бабичева, А.А. Батурина, Б.Н. Боголюбова, Э.Д. Брауна, С.П.
Васильева, В.Н. Винокурова, Д.П. Волкова, В.А. Доценко, Н.А. Дроздова,
Л.С. Ермолова, У.К. Икрамова, Г.П. Каплуана, А.И. Кутепова, А.Н.
Никоненко, А.И. Уткина, И.В. Южакова и др., анализ которых позволил
выделить следующие основные факторы определяющие изнашивающую
способность грунтов и интенсивность изнашивания РЭ: механический
состав грунтов, физико-механические свойства грунтов и материалов
РЭЗМ, изменение состояния внешней среды (температура, влажность
воздуха и т.д.), параметры взаимодействия РЭ с абразивной средой
(давление и скорость при изнашивании).
Известно, что изнашивающая способность грунтов определяется
процентным содержанием «физического песка», а роль глинистых частиц
сводится к изменению динамического состояния песчаных фракций, т.е. их
связности в массиве грунта.
Однако, мнения исследователей расходятся по вопросу какая
фракция механического состава грунтов определяет их изнашивающую
способность.
20
По данным С.П. Васильева и Л.С. Ермолова /35/, износ РЭ
почвообразующих машин есть функция содержания в почве абразивных
частиц размером 0,01-0,1 мм и твердостью 10-13 кН/кв. мм. С
уменьшением размера кварцевых зерен до определенной величины (0,50,25 мм) их изнашивающая способность увеличивается. Несколько
отличающиеся результаты получены И.В. Южаковым, который установил,
что наибольшей изнашивающей способностью обладают супесчаные
грунты, где пылинки сцементированы пылеватыми частицами.
Наиболее полно изучено влияние механического состава почв на
интенсивность
изнашивания
РЭ
почвообрабатывающих
машин,
а
абразивному износу РЭЗМ, взаимодействующих с более плотным грунтом
различного механического состава, уделено незначительное количество
работ.
На интенсивность изнашивания значительно влияют физикомеханические свойства грунтов и материалов, из которых изготовлены
РЭЗМ.
Вышеприведенный
анализ
работ
показал,
что
наиболее
существенно влияют на изнашивающую способность грунтов такие
свойства как влажность, кислотность и щелочность, твердость абразивных
частиц, их форма, а на износостойкость РЭЗМ существенно влияют
свойства материалов.
21
2 Пути совершенствования рабочих органов и режущих элементов
землеройных машин.
2.1 Выявление основных направлений в конструировании рабочих
органов землеройных машин на основе анализа патентной
информации.
При решении проблем повышения эффективности землеройных
машин в настоящее время сложилось два основных направления.
Первое
направление
характеризуется
энерговооруженности машин; созданием машин
увеличением
и их
комплексов,
снижающих энергоемкость процессов резания и копания грунтов и
повышающих эффективность, которому посвящены работы Артемьева
К.А., Владимирова В.М., Волкова Д.П., Кудрявцева Е.М., Кузина Э.Н.,
Недорезова И.А., Петерса Е.Р., Раннева А.В., Хархуты И.Я., Федорова
Д.И., Яркина А.А. и др.
Второе
направление
характеризуется
созданием
машин
и
комплексов на базе достижений фундаментальных наук, технической
кибернетики
и
манипуляторов
автоматики
с
путем
использованием
создания
рабочих
электронных
органов-
приборов
и
микропроцессов; и рабочего оборудования с новыми физическими
эффектами, методами воздействия на разрабатываемую среду.
В этой области широко известны работы Балладинского В.Л.,
Баловнева Р.П., Бондаревича Б.А., Ермилова А.Б., Заднепровского Р.П.,
Малиновского Е.Ю., Недорезова И.А., Руднева В.К., Федорова Д.И. и др.
В работе В.И. Баловнева выделены основные направления
повышения
эффективности
рабочих
органов
землеройных
машин.
Основными из них, для машин с отвальными рабочими органами,
являются оптимизация линейных и угловых размеров, увеличение
габаритных размеров, снижение потерь грунта, придание рабочему органу
свойств адаптации, специализация и увеличение номенклатуры сменных
рабочих органов, применение принципиально новых методов воздействия
22
на
грунт;
для
машин
с
ковшовыми
рабочими
органами
–
совершенствование формы режущих элементов, заслонки, днища и самого
ковша.
Именно в этих направлениях совершенствования рабочих органов
землеройных машин был произведен сбор и анализ патентной информации
с целью выявления основных тенденций в конструировании рабочего
оборудования, режущих элементов и способов их креплений.
Такие
работы
в
области
строительного
производства,
конструирования машин были выполнены рядом исследователей.
Были собраны авторские свидетельства
и патенты, которые
систематизировались по датам подачи и видам рабочих органов
землеройных машин.
Методика определения тенденций развития рабочих органов
землеройных машин и способов крепления включала следующие этапы:
- предварительный анализ патентной
информации в целях
выявления признаков их классификации;
- патентный поиск и составление массивов информации по
признакам классификации;
-
получение
математических
моделей
,аппроксимирующим
динамику патентования, с использованием ЭВМ;
- сравнительный анализ корреляционных уравнений, выявление
перспективности отдельных признаков классификации;
- сравнительная оценка отдельных патентных решений с помощью
генеральной определительной таблицы (ГОТ);
- экспериментальная проверка выявленных рабочих органов и
режущих элементов землеройных машин.
Так
как
вся
патентная
информация
по
рабочим
органам
землеройных машин (ковши и их крепление; режущие элементы ковшей и
крепление; отвалы бульдозеров, их режущие элементы и крепление)
представляют обширную область техники и исследований, то с целью
23
выявления основных тенденций в их конструировании, выбора основного
направления научного поиска ,все патенты были классифицированы по
признаку, т.е. составлены их морфологические классификации, которые
позволяют:
- систематизировать большое количество патентной информации;
-
кодировать
патентную
информацию,
т.е.
применить
информационно- поисковый язык (ИПЯ);
- применить ЭВМ для дальнейшего анализа.
Морфологическая классификация патентов по режущим элементам
и креплению была произведена по следующим признакам: режущая
кромка, составные зубья (с наконечниками); жесткость, надежность,
износостойкость,
долговечность
снижение
силовых,
энергетических
показателей; крепление режущих элементов.
В
Соответствии
с
морфологической
классификацией
были
выявлены варианты предлагаемых конструкций по режущей кромке: нож,
имеющий ширину больше, чем ширину ковша; съемный режущий борт с
зубьями; криволинейная режущая кромка; ролик с режущей кромкой,
выполненный по форме полого усеченного конуса; режущая кромка, в
передней части которой смонтирован зуб, с расположенной на нем
опорной площадкой; нож, выполненный в виде гребенки; трапецевидная
режущая кромка; резцовая фреза.
Вариантами предлагаемых конструкций по составным зубьям ( с
наконечниками) являются: зуб, снабженный клинообразным выступом, на
который устанавливается коронка; зуб, состоящий из цилиндрического
хвостика и обычной стали и приваренной к нему рабочей части из
износостойкого материала; зуб, состоящий из основания, сменной
защитной пластины и сменного наконечника; зуб, состоящий из
основания, полупипамидального наконечника и режущей кромки; зуб,
выполненный в виде сменной коронки; зуб, режущий конец которого
24
имеет два симметричных выступа V-образной формы; зуб, имеющий
изогнутую форму, для разработки скальных грунтов.
Варианты предлагаемых конструкций по жесткости, надежности,
износостойкости, долговечности режущих элементов: ребра жесткости;
сменная защитная пластина; конусные зубчатые шипы; твердосплавные
пластины, вставки; армированная пластина высокой прочности с шипами и
выемками;
пластины,
выполненные
из
износостойких
материалов;
режущее колесо, вмонтированное в рабочую часть зуба, установленное с
возможностью вращения вокруг оси параллельной режущей кромки; бурт
многогранной формы, предохраняющий гнездо от истирания при износе
зуба; прилив выполненный на поверхности зуба, предохраняющий его от
поломки.
Варианты предлагаемых конструкций режущих элементов по
снижению
силовых,
энергетических
показателей:
зубья
имеют
заостренную режущую кромку, а их верхняя поверхность спрофилирована,
чтобы задать направление движению грунта; режущий элемент, состоящий
из основного зуба и дополнительных зубьев, смещенных относительно
основного в сторону рыхления грунта; резец, имеющий конус и две
рабочие
головки,
армированные
из
твердосплавных
вставок,
расположенных своими основаниями на противоположных сторонах
корпуса; корпус зуба, состоящий из двух соединений между собой
пластин, расположенных под углом 90 градусов друг к другу; боковые
выступы зуба, выполненные с наклоном их боковых граней, образующих
при пересечении острый угол.
Варианты предлагаемых конструкций по креплению режущих
элементов являются: сквозные болты, вставляемые в совпадающие
отверстия головки держателя и зуба; болты с гайками, пропущенные
сквозь отверстия в зубе и в ковше; стопор, выполненный в виде пластины,
устанавливающийся поперек наконечников; палец, представляющий собой
стержень, к которому приложена упругая прокладка из резины или
25
пластмассы, перекрытые стальной прокладкой; чека, закладываемая с боку
в поперечные отверстия съемного зуба; болт, крепящий коронку к
основанию с натягом.
Морфологическая классификация патентов по рабочим органам
землеройных машин (ковши и их крепление) составлена по следующим
признакам: обратная лопата; работа в стесненных условиях, специальные
ковши; интенсификатор; загрузка, выгрузка, очистка, смазка; уменьшение
сопротивления резанию, снижение динамических нагрузок; увеличение
емкости;
увеличение
износостойкости,
долговечности,
жесткости,
надежности; крепление ковша к рукояти.
Вариантами предлагаемых конструкций по обратной лопате
являются:
дополнительный
отвал,
навешиваемый
на
ковш;
дополнительный козырек для разработки тяжелых грунтов; верхняя гибкая
стенка ковша и полный клиновидный рыхлитель; литая режущая кромка,
выполненная из стали с высоким содержанием марганца; устройство,
выполненное в виде уширителя с клинообразным отвалом, соединяемый
болтами с боковыми стенками ковша.
Вариантами предлагаемых конструкций для работы в стесненных
условиях специальными ковшами являются: виброплита для уплотнения
грунта; решетчатая конструкция ковша; балластный бак, устанавливаемый
к ковшу для разработки подводных грунтов; днище вогнутой формы
большого радиуса; нож, присоединенный к ковшу с возможностью
поворота относительно днища; передняя грань режущего козырька,
выполненная ступенчато, снабженная коллектором водяной смазки.
Вариантами
предлагаемых
конструкций
по
интенсификатору
являются: гидропневматическое ударное устройство; породоразрушающие
зубья-электроды; подвижные зубья; гидравлический вибратор ковша;
генератор электромагнитный для нагрева ковша; гидромеханический
привод зубьев активного действия; вибрирующие зубья; блок для
26
возвратно- поступательных перемещений зубьев от гидродвигателя через
цепную передачу и кулачковый вал.
Вариантами предлагаемых конструкций по выгрузке, загрузке,
очистке, смазке рабочих органов землеройных машин являются: вибратор
днища ковша; цепи с принудительным вибрированием; соскребающие
пластины; поперечный листовой выталкиватель; шарнирно-подвижное
подпружиненное днище; воздушные коллекторы в перфорированных
стенках ковша и резервуар для подачи сжатого газа в коллекторы;
шарнирно-поворачивающая
выгребающая
заслонка;
подпружиненные
ползуны.
Вариантами
предлагаемых
конструкций
по
уменьшению
сопротивления резанию, снижению динамических нагрузок являются:
силовой цилиндр; отпорная площадка; удлиненные зубья; боковые
подвижные сектора режущей кромки; сменная секция, выполненная в виде
лотка с уменьшающимися от режущей кромки к днищу бортами; днище,
выполненное
в
виде
дугообразной
решетки;
рассекатели,
жестко
прикрепленные к стенкам внутри корпуса в его нижней части параллельно
днищу; ковши плужного типа для экскаваторов и скреперов.
Варианты предлагаемых конструкций по увеличению емкости
рабочих органов землеройных машин являются; подпружиненные боковые
щеки; регулируемые боковые открылки; поворотно-эжекторная пластина,
имеющая увеличенный угловой ход; поворотная часть шарнирнозакрепленная на корпусе, выполненная с боковыми и задними стенками.
Вариантами
износостойкости,
предлагаемых
долговечности,
конструкций
жесткости,
по
надежности
увеличению
являются:
стальные листы; ребра жесткости; режущая пластина и прикрепленные к
ней грузовые блоки, расположенные под основным ножом.
Вариантами предлагаемых конструкций по креплению ковша к
рукояти являются: фасонные планки; укороченные тяги; шарниры,
27
шарнирные стойки; 4-х звенный шарнирный механизм, смонтированный
на конце рукояти; сменные втулки, соединительные пальцы, пружины.
Морфологическая классификация патентов по рабочим органам
землеройных машин отвального типа ( отвалы бульдозеров, их режущие
элементы
и
крепление
крепления)
отвала
к
характеризуется
раме;
режущий
следующими
элемент
(нож);
признаками:
увеличение
износостойкости, долговечности, жесткости, надежности и снижение
усилия
копания,
расширение
эксплуатационных
возможностей;
интенсификатор.
Вариантами предлагаемых конструкций по креплению отвала к
раме являются: телескопические штанги с шарнирами, шарнирные пальцы;
шаровые
шарниры;
центральная
цапфа;
стабилизирующие
тяги
болты,
шарнирные
шарниры,
изменяемой
тяги;
длины;
рычаги,
промежуточные опоры; гидроцилиндр, корпус которого при помощи
шаровых шарниров соединяется с рамой.
Вариантами предлагаемых конструкций по режущим элементам
являются: нож, устанавливаемый на кронштейне; нож, устанавливаемый
перед режущей кромкой овальной части; передний дополнительный нож;
нож, устанавливаемый на отвале, имеющий переднюю и заднюю
монтажные части с клинообразными поверхностями; нож, состоящий из
отдельных пластин; нож, состоящий из съемно-переставных пластин
прямоугольной формы; концевые ножи, состоящие из секторов; нож,
включающий в себя зубья.
Вариантами
износостойкости,
предлагаемой
долговечности,
конструкции
жесткости,
по
надежности
увеличению
являются:
упрочненная наплавками
углеродистая сталь; карбиды металлов в качестве упрочнения;
секционный отвал, выполненный из одной центральной и 2-х боковых
секций; стойки с блоками и дополнительный отвал; вертикальные
перегородки, устанавливаемые между секциями.
28
Варианты предлагаемых конструкций по снижению усилий копания
и расширению эксплуатационных возможностей являются: универсальные
шарниры; отвал, выполненный с торцевым срезом на внутреннем конце и
имеющим опорную лыжу; кронштейн с режущим элементом, соединенный
с гидроцилиндрами через шарнирные тяги; нож, с передней частью,
выполненной из секций, имеющих верхние пружины и расположенные
одна над другой ленты; отвал с поворотным средним ножом; отвал в виде
ковша; отвал с системой смазки, снабженный жидкостным резервуаром,
разделенным на две полости, подпружиненные поршнем.
Вариантами
предлагаемых
конструкций
по
интенсификатору
являются: криволинейная рабочая поверхность отвала плавно сопряжена с
плоской
поверхностью;
стружкокол,
расположенный
под
ножом;
рыхлительные зубья, на которых шарнирно установлен отвал, связанный с
гидроцилиндрами управления; передний нож, выполненный с выступом;
передний нож, соединенный с боковыми открылками с возможностью
фиксированного перемещения; подвижный нож, совершающий возвратнопоступательное перемещение; интенсификаторы газовые.
Для обработки собранной и систематизированной по этим
классификаторам
патентной информации, в частности для получения
уравнений регрессии. которая позволила аппроксимировать динамику
патентования по экспоненциальным и логическим кривым вида:
Ni=Noebtj
(2.1.)
где Ni– число патентов в ti год, Np– число патентов в год начала
анализа, b – коэффициент перспективности, ti=ti-t0 – номер года, tsubi –
текущий год, t0 – год начала отсчета, в нашем случае 1961г.
Логарифмируя (2.1) получим линейную функцию, которая решается
методом наименьших квадратов:
ln Ni=lnNo+bti
Обозначив lnNi = y и LnNo= a, получим
 = ±
29
(2.2)
Или  =  + ( −  )
Где
=

= 1

=
(1.3)
(1.4)
 =1
(1.5)

К – число точек на оси «t»
Коэффициент перспективности определяется по формуле:
=

=1 (  − )(  − )

2
=1 (  − )
(1.6)
А критерий Стюдена по отношению:
=
Где
 =
1
2

2
=1(  −)
12

;

- среднеквадратичное отклонение для
коэффициента перспективности;
=

=1( − )
−2
1
12 - среднеквадратичное отклонение для линии
регрессии. Для анализа отбирались экспоненты с доверительным
интервалом 90% и более. Если доверительный интервал экспоненты лежит
ниже 90% , то строится кумулятивная кривая с аппроксимацией
логической зависимостью вида:
 =  −
 −
(2.7)
Где  - сумма патентов ,поступивших в массив от начала отсчета to
до года to; p и q – искомые постоянные коэффициенты;
 = lim 
Параметры L вычисляются из выражения :˃ −  и из условия
максимальности коэффициунта коррекции корреляции r пар (zi, ti), где
 = ln ln


.
Коэффициент корреляции подсчитывается по формуле:
=
 =1     −  =1 1 =1  
 =1  2 −( =1   )2  =1 2 −( =1   )2
Коэффициенты функции (2.7) находят из выражений
30
.
=

2
=1  
=




=1   − =1     =1  


2
=1   −( =1   )



=1   =1   − =1    
 =1  2 −( =1   )2
,
.
Абцисса точки перегиба функции (1.7) определяется:

= .

На основании обработки информационных массивов получены
математические модели динамики патентования по рабочим органам
землеройных машин, по конкурирующим признакам классификации
ковшей экскаваторов, представленные графически на рис. 2.1—2.3 и в
таблице 2.1.
В полученных уравнениях регрессии в показатели степени первое
слагаемое характеризует скорость изменения патентной информации во
времени, т.е. соответствует числу ежегодно выдаваемых патентов, а второе
– ускорение научно-технического прогресса в совершенствовании рабочих
органов землеройных машин, т.е. соответствует ежегодному увеличению
числа патентов по сравнению с предыдущим периодом. Оба эти слагаемые
определяют средний темп роста у и средний темп прироста b, т.е.
характеризует перспективность развития того или иного конструктивного
решения.
Анализ таблицы 2.1 и рисунков 2.1—2.3 показывает что темп роста
и прироста функций динамики патентования ковшей экскаваторов (см.
Рис. 2.1, кривые 1, 2, 3, 4, 5), с учетом коэффициентов у и b, наибольшие в
СНГ, США, Франции, Германии, Японии. Эти страны, в основном,
определяют технический прогресс в конструировании рабочих органов
экскаватора, так как динамика патентования соответствует мировой
тенденции (см. Рис. 2.2, кривая 1).
По режущим элементам ковшей экскаваторов наиболее интенсивно
идет патентование в СНГ, США, Германии, менее — во Франции, в
Англии.
31
По отвальным рабочим органам (см. Рис. 2.3) наиболее интенсивно
ведется совершенствование их конструкций в СНГ, менее в США и
Японии.
9
8
7
6
в мире
СНГ
5
США
4
Франция
ФРГ
3
Англия
2
Япония
1
0
1961
1965
1970
1975
1980
1985
1990
Рисунок 2.1 - Динамика патентования по ковшам экскаваторов и их
креплению
8
7
6
в мире
5
СНГ
4
США
Франция
3
ФРГ
2
Англия
1
0
1961
1965
1970
1975
1980
1985
1990
Рисунок 2.2 - Динамика патентования по элемента ковшей экскаваторов
32
8
7
6
5
в мире
4
СНГ
США
3
Япония
2
1
0
1961
1965
1970
1975
1980
1985
1990
Рисунок 2.3 - Динамика патентования по отвалам бульдозеров,
режущим элементам и их креплениям
Дальнейший анализ таблицы 2.1 показывает, что совершенствование
ковшей экскаваторов, по конкурирующим признакам классификации,
преимущественное
развитие
получат
конструирование
специальных
ковшей для работы в стесненных условиях, интенсификаторов; систем
загрузки,
очистки.
Далее
преимущественное
развитие
в
совершенствовании рабочихорганов землеройных машин имеют быстрая
переналадка рабочего оборудования (крепление ковша), уменьшение
сопротивления копанию, увеличение износостойкости.
В совершенствовании режущих элементов ковшей экскаваторов
преимущественную роль играет создание новых форм режущих кромок,
применение составных зубьев и повышение их износостойкости. Темпы
роста и прироста функций динамики патентования крепления режущих
элементов к ковшу минимальными по сравнению с другими признаками
классификации.
33
Таблица 2.1. Математические модели динамики патентования ковшей и РЭ
экскаваторов (по признакам классификации)
Признаки
Код
Уравнения регрессии
классификации
1.
Ковш
и
его
крепление:
-обратная лопата
-работа в стесненных
условиях, специальные
ковши
-интенсификатор
-выгрузка,
загрузка,
очистка, смазка
-уменьшение
сопротивления резанью,
снижение
динамических нагрузок
-увеличение емкости
-износостойкость,
долговечность,
жесткость, надежность
-крепление ковша к
рукояти
2. РЭ и его крепление
-режущая кромка
-составные зубья (с
наконечниками)
-износостойкость,
долговечность,
жесткость, надежность
-снижение
силовых
энергетических
показателей
-крепление РЭ
01
 = exp 1,93 + 0,12  − 12
02
 = exp 0,207 + 0.13  − 12
03
 = exp 0,210 + 0,14  − 14
04
 = exp 0,174 + 0,15  − 15
06
 = exp 0,179 + 0,08  − 14
07
 = exp 0,117 + 0,06  − 14,5
08
 = exp 0,117 + 0,05  − 15,5
09
 = exp 0,184 + 0,08  − 16,5
10
 = exp 0,18 + 0,06  − 12
11
 = exp 0,17 + 0,05  − 15
12
 = exp 0,150 + 0,04  − 17,5
13
 = exp 0,134 + 0,04  − 14,5
 = exp 0,114 + 0,02  − 14,5
Таким образом, анализ динамики патентования позволил выявить
основные тенденции в совершенствовании рабочих органов, режущие
элементы землеройных машин и признаки классификации, по которым
идет это совершенствование. Результаты анализа патентной информации
34
ориентируют конструкторов при выборе перспективного направления в
совершенствовании рабочих органов землеройных машин.
Известно,
что
патентная
информация
относится
к
непараметрическим источникам информации, т.е. патенты не содержат
числовых технико-экономических данных ( за редким исключением), по
которым традиционно сопоставляются, анализируются и оцениваются те
или иные инженерные решения. Для оценки значимости этих решений
широко применяют ГОТ, представляющая собой обобщенную сводку
технических требований на прогнозируемые объекты техники и их оценку.
Основным недостатком работы является субъективность оценок
характеристик ГОТ, для устранения которого использован, широко
известный, метод экспертных оценок.
С целью оценки характеристик и позиций ГОТ была составлена
анкета,
представляющая
собой
структурно
организованный
набор
вопросов, каждый из которых логически связан с центральной задачей
оценкой патентного решения.
Для определения оценки составляющих каждого из разделов по 10ти бальной системе, была сформирована экспертная группа в составе 15-ти
человек.
К
их
числу
принадлежали
специалисты
в
области
конструирования и эксплуатации землеройных машин. При выборе
количества экспертов руководствовались тем, что уменьшение членов
экспертной группы приводит к тому, что на коллективную оценку будет
существенно влиять оценка каждого из них. При увеличении числа членов
экспертной группы этот недостаток устраняется, однако появляется
опасность разнообразия оценок, возрастают организационные трудности и
создается опасность нарушения принципов, составляющих основу системы
экспертных оценок.
Для определения ранжированной последовательности характеристик
ГОТ были построены гистограммы плотности распределения собранных
35
оценок экспертов по каждой характеристике, одна из которых приведена
на рис. 2.4.
Функция распределения экспертных оценок (см. Рис. 2.4) была
проверена на соответствие нормальному закону по критерию Пирсона х2 и
получено, что формула она является нормальной.
Таким же путем, были построены гистограммы для каждой позиции
ГОТ и из них установлены наиболее вероятные оценки, по которым были
составлены окончательные ГОТ по рабочим органам землеройных машин
с ранжированными последовательности характеристик и позиций.
6
5
4
3
теоретическая плотность
нормальногго распределения
2
1
0
-3
-2
-1
0
1
2
3
Рисунок 2.4 - Гистограмма плотности распределения экспертных
оценок
Сравнительную
оценку
патентных
решений
производим
по
коэффициенту инженерно-технической значимости или коэффициенту
перспективности, который характеризует потенциальный технический
уровень изобретения в перспективе и вычисляется по формуле:
 =


=
36
 ()

 
(2.8)
Анализируемое патентное решение сопоставляют с ГОТ , по каждой
характеристике выясняется соответствующая позиция и определяется
сумма оценки, подсчитывается для каждого патента в отдельности
коэффициент перспективности Кн по формуле (2.8).
Сравнивая
полученные
значение
коэффициентов
инженерно-
технической значимости изобретений по аттестационной шкале (табл. 2.2),
определяем категории перспективности анализируемых патентов.
Таблица 2.2. Аттестационная шкала по оценке перспективности патентных
решений
Значение
Уровень оценки
Категории оценки
1,00…0,94
Верхний
Весьма перспективное
0,93…0,92
Средний
патентное решение
0,91…0,89
Нижний
0,88…0,84
Верхний
Перспективное патентное
0,83…0,82
Средний
решение
0,81…0,79
Нижний
0,78…0,74
Верхний
Малоперспективное
0,73…0,72
Средний
решение
0,71…0,69
Нижний
0,66…0,64
Верхний
Не перспективное
0,63…0,62
Средний
патентное решение
0.61…0,59
Нижний
коэффициента
перспективности, км
Анализ этих патентов показывает, что основными техническими
направлениями в совершенствовании конструкций рабочих органов
землеройных
машин,
повышающих
их
эффективность
являются:
применение специальных ковшей для работы в стесненных условиях с
37
целью снижения доли ручного труда; интенсификации процессов копания,
загрузки, выгрузки; повышение износостойкости режущих элементов и
удобства их замены; снижение энергоемкости процессов разработки
грунта и придания рабочему органу свойств адаптации; применение
составных зубьев со съемными наконечниками и др.
Результаты данного раздела работы могут быть использованы
конструкторами
при
поиске
новых
решений
в
создании
и
совершенствовании рабочих органов землеройных машин.
1.2
Экспериментальные
перспективных
патентных
методы
решений
исследования
по
режущим
некоторых
элементам
землеройных машин.
Из анализа динамики патентования (см. Табл. 2.1) по признакам
классификации
режущих
элементов
и
его
креплению
одним
из
перспективных направлений является применение составных зубьев доя
экскаваторов и погрузчиков. Применение составных зубьев позволяет
производить быстрый монтаж и демонтаж наконечников, которые в
процессе работы изнашиваются и требуют замены по достижении
предельного износа.
Использование зубьев со съемными наконечниками позволяет
многократно
использовать
основание
зуба,
что
делает
экономию
высококачественного и дефицитного металла для их изготовления и
повышает эффективность землеройных машин.
За рубежом накоплен значительный опыт по выпуску составных
зубьев. Так, например, серийное производство зубьев со съемными
наконечниками
различной
«TractorattachmentCompany»
конструкции
(Германия),
освоено
«Mitsubichiseiko»
фирмами
(Японии),
которые экспонировались на выставке «Интерстройдормаш-80» в Москве.
Фирмой «Mitsubichiseiko» серийно выпускается более 20 типоразмеров
зубьев со съемными наконечниками для различных видов грунтов.
38
Изучив и обобщив отечественный и зарубежный опыт создания и
эксплуатации зубьев со съемными наконечниками были разработаны
конструкции таких зубьев к экскаваторам с ковшами вместимостью 0,5—
0,65 м.
Одна из предлагаемых конструкций зуба, рис. 2.5 состоит из
основания, на которое насажен наконечник закрепленный с помощью
болта.
При
разработке
данной
конструкции
зуба
со
съемными
наконечниками исходили из возможности его изготовления в условиях
механических мастерских.
Рисунок 2.5 – Экспериментальные зубья со съемным наконечником
Замеры и наблюдения за износом показали, что характер изменения
геометрической формы стандартных, с приваренными износостойкими
пластинами, и экспериментальных зубьев одинаковый (рис.2.6). В период
испытаний после наработки 2,8—3,0 тыс.куб.м грунта вышли из строя два
крайних зуба, один из-за поломки основания, в следствии наличия
раковины (заводской брак проката), у второго зуба был срезан болт
кркпления наконечника к основанию, из-за неточного изготовления
посадочного места.
39
Рисунок 2.6 – Экспериментальные зубья со съемным наконечником
на ковше экскаватора
Данные по замерам интенсивности изнашивания экспериментальных
и стандартных зубьев после наработки 25 тыс.куб.м грунта показали, что
износостойкость экспериментальных выше почти на 10% по сравнению с
приваренными пластинами (см.рис.2.6).
Анализ результатов испытаний показал, что необходимо доработать
конструкцию крепления наконечника к основанию зуба доя изготовления
зубьев со съемными наконечниками в заводских условиях. Поэтому была
разработана более совершенная конструкция зубьев со съемными
наконечниками новой геометрической формы, размеры которых выбраны
на основе ниже приведенных теоретических расчетов.
Существующая в настоящее время одна из методик расчета усилий
резания грунтов, базирующаяся на теории предельного равновесия
40
сыпучих
масс,
отождествляет
работу
ножа
землеройных
машин
пассивному отпору грунта при надвигании на него подпорной стенки.
Давая удовлетворительное результаты в области углов резания ( ),
эта теория имеет значительное расхождение с экспериментальными
данными пои углах ( ) и не позволяет производить расчеты усилий пои
углах ( ).
Предлагаемый метод расчета усилий резания грунтов не содержит
такого недостатка и позволяет производить определение усилий резания,
практически, в диапазоне всех углов.
Рисунок 2.7 – Износ зубьев ковша экскаватора
Сущность его состоит в том, что режущий элемент землеройных
машин, имеющий форму клина, постепенно внедряясь в уступ грунтового
полупространства, высота которого соответствует глубине резания, на
определенном этапе внедрения производит его разрушение.
41
При этом предлагаются следующие ограничения:
-задача плоская;
- выпираемый грунт считается невесомой, однородной, изотропной
средой;
- процесс деформирования рассматривается по схеме жесткосыпучей
среды;
- пластическая область, возникающая у вершины клина, в процессе
его внедрения увеличивается так, что сохраняется ее геометрическое
подобие.
С учетом
принятых ограничений, используя графоаналиические
зависимости С.С. Голушкевича, строим поле линий скольжения на рабочей
поверхности клина (рис. 2.8).
При внедрении клина на его рабочей поверхности возникают
нормальные и касательные усилия, которые воздействуя на грунтовый
уступ, вызывают его разрушение. Для определения этих усилий, при
известном
поле
дифференциальных
линий
скольжения,
уравнений
предельного
используем
равновесия
решение
Кеттера
о
распределении среднего напряжения по линии скольжения и находим:
-приведенное напряжение на свободной поверхности
q=Cctg ;
(2.9.)
-среднее приведенное напряжение на этой поверхности
=

(1−sin  )  
;
(2.10.)
-среднее приведенное напряжение на рабочей поверхности клина ОА
 =  2 
(2.11.)
-приведенное нормальное напряжение на рабочей поверхности клина
ОА
, = (1 + sin );
(2.12.)
-действительное нормальное напряжение на рабочей поверхности
клина ОА
42
 = ′ −   ;
(2.13.)
где q- приведенное напряжение на свободной поверхности, МПа; Судельная сила сцепления, МПа;φ-угол внутреннего трения грунта, град.; ϭ
– среднее приведенное напряжение, МПа; Р- напряжение на рабочей
поверхности клина, МПа; ϴ -угол поворота линии скольжения, град.; α –
угол разрезания грунта, град.
Рисунок 2.8 – Определение усилий внедрения ножа в грунт
В зависимости от угла резания а и физико-механических свойств
грунта, возможно одно из следующих разрушений грунтового уступа при
внедрении в него ножа: разрушение от изгиба, разрушение от среза по
линии действия нормального давления (поверхность 1—1 см.рис. 2.8),
43
разрушение от выхода линии скольжения АВСД из пластической области
ОАВСД на поверхность уступа (см. рис 2.8.)
Вид разрушения определит наименьшая величина внедрения ножа,
вызывающая одно их трех разрушений.
Используя существующие методы сопротивления материалов при
расчетах на изгиб и срез и решив геометрические построения пластической
области ОАВСД при выходе линии скольжения на поверхность,
определяем глубину внедрения ножа для каждого вида разрушения:
- от изгиба
=
ℎ

cos 
3
1
2
(2.14.)
- от среза
=
ℎ
 cos  1−  0 
;
(2.15.)
- от выхода линии скольжения на поверхность
=
ℎ cos

 
+
4 2



  cos 4 −2 +sin  cos 4 + 2
где h – глубина резанья, м; 
;
(2.16.)
– допускаемое напряжение на
растяжение грунтов, МПа; 0 - угол внешнего трения, град.
По найденным величинам внедрения ножа и действующему
напряжении
на
его
рабочей
поверхности,
рассчитанному
ранее,
определяем нормальное и касательное усилия:
 =  ;
(2.17.)
 = 0 ;
(2.18.)
N- нормальное усилие рабочей поверхности ножа, Н; Т-касательное
усилие на рабочей поверхности ножа, Н; F- площадь внедренной части
ножа, кв.м.
Зная нормальное и касательное усилия, находим общее усилие
внедрения и величины его горизонтальной и вертикальной составляющих:
=
44
ℎ
cos  0
(2.19)
 = 
 =
sin  + 0
cos  0
cos  + 0
cos  0
;
;
(2.20.)
(2.21.)
где R-общие усилия внедрения, Н;  -горизонтальная составляющая
общего усилия, Н;  -вертикальная составляющая общего усилия, Н.
Приведенная методика расчета усилий сопротивления внедрению
клина применима для случая, когда размер достаточной для разрушения
стружки. Если же передняя грань ножа будет иметь размер меньший, чем
необходимо для разрушения стружки, будет происходить внедрение ножа
без ее разрушения.
При размерах передней грани ножа больших, чем необходимо для
разрушения стружки, нужен учет дополнительных усилий, возникающих
от взаимодействия разрушенной части грунта с ножом. При потере
прочности стружки от изгиба – это будут дополнительные сопротивления,
возникающие от трения грунтовой стружки о нож. При потере прочности
стружки от среза - это будут сопротивления разрушенной части грунта,
находящегося между ножом и грунтовым уступом (см.рис. 2.9).
На основе вышеприведенной методики определены напряжения на
рабочей поверхности клина Р, глубина внедрения L, усилие внедрения R,
его горизонтальная Rrи вертикальная Rb составляющие.
Эти данные получены для наиболее распространенных видов
грунтов, углов резанья  от 5° до 70°, при толщине срезаемой стружки
равной 1см.; и величины передней грани, соизмеримой с глубиной
внедрения, необходимой для разрушения стружки.
На основе анализа табличных значений, можно сделать следующие
выводы:
- сопротивление внедрению возрастает с увеличением угла резания и
повышением прочности грунтов;
- вертикальная составляющая общего сопротивления достигает
максимальной величины в диапазоне углов резания  = 25 − 35° , а при
45
углах
резания
 = 50 − 55°
практически
равна
нулю
отрицательную величину пои углах резания, равных 65 − 70°
и
имеет
;
- величина внедрения L, при которой происходит разрушение
стружки толщиной 1см находится в пределах 1,1—3,5 см;
- разрушение стружки происходит в диапазоне углов резания = 5 −
20° - от изгиба; = 20 − 60°- от среза и от выхода линии скольжения на
поверхность.
На основе этих теоретических исследований были выбраны
основные
размеры
экспериментальных
зубьев
со
съемными
наконечниками, износ происходит более интенсивно (рис. 2.10).
Замеры показали, что при одинаковом износе по длине зуба
величина затупления режущей кромки зуба S у экспериментальных зубьев
меньше по сравнению со стандартными зубьями. Тут после разработки 14
тыс. м глинистых и суглинистых грунтов второй категории величина
затупления достигла у экспериментальных зубьев 8-10 мм, а у стандартных
12-14 мм. У экспериментальных зубьев до достижения предельной
величины затуплениярежущих кромок S=15 мм имелся запас на износ по
длине еще 15-20 мм, в то время как у стандартных зубьев она достигла
почти предельной величины затупления, т.е. экспериментальные зубья
имеют больший ресурс работы на 30-35% по сравнению со стандартными
зубьями.
Таким
образом,
производственные
испытания
показали
удовлетворительную работоспособность конструкций зубьев ковшей
экскаваторов со съемными наконечниками и повышенный на 30% ресурс
работы, по сравнению со стандартными зубьями, при разработке
глинистых и суглинистых грунтов второй категории.
Анализ таблицы (см.табл. 2.1) показывает, что совершенствование
традиционных схем рабочих органов землеройный машин с механическим
воздействием на грунт заключается в улучшении формы режущих
элементов ковша с целью снижения силовых, энергетических показателей
46
и повышении износостойкости. Возможные схемы совершенствования
режущих элементов землеройных машин ковшового типа подробно
приведены в работу.
Установлено, что разработка
грунтов режущими
элементами
реализующими принцип косого резания, снижает сопротивление резанию
на 11-25% и повышает производительность на 25-56%.
Однако такие конструкции рабочих органов землеройных машин не
устраняют
наполнения,
значительное
особенно
сопротивление
на
средних
и
боковых
стенок
конечных
процессу
стадиях,
ввиду
затрудненности перемещения грунта к продольной оси ковша, когда ковш
частично заполнен.
С целью повышения производительности, снижения усилий копания
и более эффективного наполнения рабочего органа землеройных машин
автором предложены конструкции ковшей экскаватора и скрепера, у
которых боковые стенки и ножевые системы выполнены в виде двух
плугов (а.с.N853019, a.c.N 941486).
Скрепер с ковшом плужного типа работает следующим образом.
При опускании ковша происходит плавное внедрение в грунт режущей
части 1, 2, затем средней части ножевой системы, вследствие чего
снижаются динамические нагрузки в период заглубления. После полного
опускания ковша, скрепер срезает срезает стружку
максимальной
толщины всей ножевой системой. Срезанный грунт одновременно
перемещается по винтовой поверхности в сторону продольной оси ковша,
где подхватывается грунтом, срезанным средней частью 3 ножевой
системы, образуя мощный поток грунта в ковше, увеличивающий
эффективность его заполнения, рис. 2.10.
Такая форма ковша снижает сопротивление боковых стенок
процессу наполнения, ввиду их винтообразной поверхности способствует
более эффективному наполнению, снижает усилие копания вследствие
косого резания, рис. 2.10. Кроме того в ковшах с такой поверхностью пласт
47
грунта испытывает деформацию простого изгиба (по направлению
ортогональных
линий
к
образующим);
лучшее,
чем
при
других
поверхностях, прилегание пласта к боковым поверхностям скрепера,
вызывает более равномерный износ; грунт, движущийся по такой
поверхности налипает в меньшей степени.
Рисунок 2.9 – Процесс заполнения ковша скрепера
Одним из существенных недостатков скреперов, использующих
принцип косого резания, являются плохие планирующие способности.
Однако у скрепера с ковшом плужного типа такого недостатка нет,
разность уровней грунта срезаемого средним и боковыми ножами
составляет
10-15
мм,
что
вполне
планирующим свойствам скреперов.
48
удовлетворяет
требованиям
к
Рисунок 2.10 – Ковш скрепера плужного типа
Разрабатывалась траншея на ровном
горизонтальном участке с
уклоном не более 1% путем движения машины по эллипсу с дальностью
перемещения 200м. При этом на осцилографической ленте фиксировались
параметры указанные на рис. 2.11 и замерялось время нетехнологических
простоев.
После окончания разработки определялись размеры траншеи и
боковых валиков, плотность грунта. Результаты экспериментов приведены
49
в таблице 2.3, анализ которой показывает, что технические показатели
скрепера с ковшом плужного типа лучшие в сравнении со скрепером
традиционной конструкции. Так, например, коэффициент наполнения
ковша выше на 12%, время набора грунта меньше на 35,9%, часовой
расход топлива снижается на 9,1%.
По результатам экспериментов получено, что производительность
скрепера с ковшом плужного типа на 17,44% выше чем скрепера
с
традиционным рабочим органом (ДЗ-33), а расчетная на 8,33%. Тяговое
усилие опытного скрепера пои наборе грунта меньше на 7,25% в
сравнении со скрепером ДЗ-33.
Рассмотрим методику расчета и обоснования выбора основных
параметров скрепера с ковшом плужного типа.
Суммарное сопротивление копанию скрепером определяется по
формуле:
 =  +  +  + + ;
(2.22.)
где  -сопротивление резанью; -сопротивление наполнению ковша
грунтом;
- сопротивление перемещению призмы волочения;+ -
сопротивление перемещению скеперного ковша с грунтом;
Из расчетной схемы приведенной на рис. 2.10 сопротивление грунта
резанию скрепера с ковшом плужного типа определяется по формуле:
 пл = 2пл′ + пр′ ;
(2.23.)
′
гдеPпл
- сопротивление резанью, приходящееся на ширину захвата
′
бокового плуга; Pпл
-сопротивление резанью, приходящееся на ширину
средней прямой части режущей кромки.
Сопротивление резанию, приходящееся на ширину захвата бокового
плуга пл′ Определенного на основе широко известной формулы В.П.
Горячкина и имеет вид:
′
Pпл
= K r Bпл h + εBпл hV 2 = Bпл h K r + εV 2 ;
50
(2.24.)
где h- толщина стружки;  -удельное сопротивление грунта резанью;
-
коэффициент,
отбрасывании
учитывающий
вырезанного
сопротивления,
грунта
боковыми
возникающие
плугами;
при
V-скорость
движения скрепера.
Рисунок 2.11 – Параметры усилия на кромке ковша скрепера
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 – Напряжение в ножевых системах скрепера; 8 –
Тяговое усилие; 9 – для пути набора грунта; 10 – Обороты двигателя; 11,
12 – Давление в гидроцилиндрах; 13 – Время цикла
51
Таблица 2.3 - Результаты сравнительных испытаний скреперов с ковшом
плужного типа и традиционной конструкции
№
п/п
Наименование
параметров
Ед.изм. Опытные
образцы
ДЗ-33
1
2
3
4
5
6
7
8
Объем
перемещенного
грунта
Средний
коэффициент
наполнения ковша
Среднее время по
элементам цикла:
Набора
Транспортирования
Обратного хода
Разгрузки
Остановок
Общее время цикла
Длина пути по
элементам цикла:
Набора
Транспортирования
Разгрузки
Обратного хода
Расход топлива при
разработке грунта:
Часовой
Удельный
Техническая
производительность
(фактическая)
Тяговое усилие при
наборе грунта
м3
ДЗ77А
56,43
Скреперы
традиционной
конструкции
ДЗ-33
ДЗ77А
50,35
0,99
0,9
0,88
0,87
30
81,83
67,58
11,71
7
197,9
106,9
125,9
78,2
15,3
7
46,8
81,63
67,58
11,71
6,8
214,8
115,2
125,9
76,2
15,3
7
20
200
28
200
38
200
5,75
32
200
28
200
53,2
200
5,75
С
С
м
кг/ч
м3 /ч
кН
8
0,140
56,70
36,25
52
302,4
8,8
0,195
49,50
39,08
237,8
Рисунок 2.12 – Параметры усилия на кромке ковша скрепера
1 -средний прямой нож; 2 – крайний косой нож; 3 – отвал
Причем, в выражении (2.24) не учитывается третье слагаемое
формулы В.П. Горячкина(пл  )
,так как оно не входит в слагаемое+
выражения (2.22.)
Сопротивление резанию, приходящееся на ширину средней прямой
части режущей кромки, равно:
′
Pпл
= Bпр h 1 + f
Используя
1
sin 2 α
общую
−1
1
2
.
1−sin ρ cos 2φ н
1+sin ρ cos 2φ н
теорию
резания
C0 cosρ + γ2
«косым
h
2
; (2.25.)
клином»,
в
разработанную академиком В.П. Горячкиным, зависимости (2.23) запишем
в виде:
′ пл = 2пл′ + пр′ =
2  пл  + пл 
2
+ пр  1 + 
п

2
53
1
 2 
=
1
2
.
1−   2 н
1+   2  н
0  +
 2п  +  2 + пр 1 + 
п
1
 2 
−1
1
2
.
1−   2  н
1+   2 н
0   +

(2.26.)
2
Полученная
зависимость
выражает
сопротивление
резанию
скреперным ковшом боковыми плугами с учетом основных угловых и
линейных параметров новой ножевой системы.
Остальные составляющие сопротивления копанию грунта для
скрепера с ковшом плужного типа определены по Е.Р. Петерсу:
н = 0 + ′ = ℎн р + 1 2нр ;
(2.27.)
где B-ширина резания;h-глубина резания; Нн - высота наполнения
ковша; γр - объемная масса; Х1 - коэффициент, учитывающий внутреннее
трение грунта по грунту X1 = 1 2 sin 2ρ; ρ-угол внутреннего трения
грунта.
Так как зависимость Рн от Нн является параболической, то, чем
больше высота, наполнения, тем ускореннее рост той части сопротивления
наполнению ковша, которая связана с трением грунта по грунту.
Для предлагаемой ножевой системы второй член уравнения (2.27)
может быть представлен в виде:
2
′ = 1 пр + 2пл н
;
р
(2.28.)
Сопротивление перемещению призмы волочения Е.Р. Петерсу:
Формула
 = н2   ,
(2.29)
Где Y=0,5-0,7 – отношение объема призмы волочения к общему
объему грунта; tg–коэффициент трения грунта по грунту.
Известно, что сопротивление перемещению призмы волочения
связано с объемом грунта в призме и оба они зависят от грунтовых
условий и от ножевой системы скрепера. Применение новых ножевых
54
систем может привести к тому, что объем грунта в ковше будет
наибольшим, а объем призмы волочения и сопротивления, связанные с ее
перемещением, наименьшими. Так как предлагаемая ножевая система
преследует именно эту цель, то коэффициент, учитывающий влияние
ножевой системы К на процесс копания должен учитываться и при
определении сопротивления перемещению призмы волочения.
Тогда
но =   + 1  н + н   н
(2.30)
где но -суммарное сопротивление копанию без учета сопротивления
резанию;  -коэффициент, учитывающий увеличение поверхностной
площади трения грунта по грунту ковша при использовании косых
крайних ножей;K-коэффициент, учитывающий влияние ножевой системы
на процесс копания.
С учетом изложенного полное сопротивление копания:
кпл = рпл + но + +
(2.31)
Подставляя в (2.31) значения рнл ино из уравнений (2.25) и (2.30) с
учетом
+ = + ,
где + -вес скреперного ковша с грунтом; f- коэффициент
сопротивления перекатыванию колес скрепера.
Получаем в развернутом виде
55
кпл = ℎ 2пл  +  2
+ пр 1
1
+
−1
2 
1
2
.
1 −  2н
1 + sin  cos 2 н
0 cos  + п
ℎ
2
+  ℎ + 1  н + 1 н    н + + 
(2.32)
Зависимость (2.32) выражает полное сопротивление копанию грунта
скрепера с ковшом плужного типа.
Когда Впл = 0, Впр =  зависимость (2.32) примет вид:
 = ℎ 1 + 
1
 2 
−1
1
2
.
1−sin  cos 2  н
1+sin  cos 2  н
0 cos  + п
 ℎ + 1  н + 1 н    н + 
ℎ
2
+
(2.33)
Т.е. выражает сопротивление копанию грунта скреперным ковшом с
традиционной режущей кромкой.
Оценка энергоемкости копания грунта скрепером с ковшом
плужного типа по отношению к традиционным может быть произведена
сопоставлением
удельных
сопротивлений
копанию.
Коэффициент
эффективности:
Кэф =
Кпл
,
Кпр
При равенстве площадей поперечного сечения следа резания:
 = пл = пр + 2пл  =  
Тогда
56
эф
 2пл  +  2 + пр 1 + 
1
−1
2 
=

1
1+
−1
2 
1
2
1
2
.
1 −    2 н

  + п +   + 1  н  + 1 н   н +
1 +    2 н 0
2
1 −    2 н

.   + п + (1  н + 1 н ) н  + /
1 +    2 н 0
2
(2.34)
Что позволяет теоретически оценить эффективность новой ножевой
системы.
Расхождение между
теоретическими и экспериментальными
данными испытаний натурного образца скрепера не превышает 15%.
На
основе
результатов
проведенных
теоретических
экспериментальных исследований определены основные
и
параметры
ожевой системы скреперов с ковшом плужного типа, приведены в табл. 2.4
Таблица 2.4. - Основные расчетные и геометрические параметры ножевой
системы скрепера с ковшом плужного типа.
№ п/п
1
Параметры
Сопротивление копанию
Ед. изм.
кН
Формулы для определения
ℎ 2Впл  +  2
+ Впр 1 + 
−1
+ п
2
3
4
5
6
Ширина захвата косых ножей
Ширина лобового среднего
ножа
Длина боковой кромки косого
ножа
Длина нижней кромки косого
ножа
Длина наружной боковины
косого ножа по низу
1
2 
1 − sin  cos 2н
С 
1 + sin  cos 2н 0
ℎ
2
М
М
+  ℎ + 1 1 
+       + + 
В-Впр
В-2пл
М
2sinα/sinβ
М
пл /sin
М
пл пл
57
3 Оценка износостойкости материалов режущих элементов
землеройных машин.
Одним из важных путей совершенствования режущих элементов
землеройных машин является повышение их износостойкости (см. Табл.
2.1). Основными методами повышения износостойкости, надежности
режущих элементов являются: конструктивные, технологические и
эксплуатационные.
Вопросы ремонта машин, износа деталей, их восстановления и
упрочнения глубоко исследованы в работах Б.М. Аскинази, Г.Г. Балрвнева,
Л.В. Дехтеринского, А.А. Дроздова, В.Н. Дубнякова, А.И. Иванова, В.И.
Казарцева, Ю.К. Конкина, В.С. Краморова, И.С. Левитского, И.И.
Луневского, П.Н. Львова, В.М. Михлина, И.А. Миншина и многих других.
Конструктивные методы повышения износостойкости режущих
элементов состоят в выборе рациональных геометрических форм,
размеров, компоновок, направленных на снижение удельного давления,
сопротивления резанию и копанию, интенсивности износа. Выше мы
привели
результаты
испытаний
новых
конструктивных
решений,
позволившие увеличить ресурс работы режущих элементов, снизить
энергоемкость разработки грунта. Другим конструктивным решением,
повысившим долговечность рабочего оборудования землеройных машин,
явилась установка зубьев на режущей кромке ковша Федорова Д.И. при
разработке плотных и ьяжелых грунтов, что позволило повысить срок
службы ковша в 1,8 раза.
К технологическим методам повышения долговечности деталей
машин относятся поверхностное и объемное упрочнение (термическая,
химикотермическая
и
термомеханическая
обработка),
а
также
поверхностная наплавка износостойкими сплавами, порошками и т.п.
58
В последнее время появились комбинированные технологические
методы
повышения
износостойкости
деталей
машин,
которые
обеспечивают их работу в следующих условиях: трение качения (лазерное
термоуплотнение и ультразвуковое выглаживание), термопластическое и
эрозионное изнашивание ( электроэрозионная обработка, гальваническое
осаждение, механическое выглаживание). Многие из этих условий работы
характерны и для режущих элементов землеройных машин. Известно
также, применение комплексного легирования, когда в состав порошковой
проволоки вводят калиевую селитру, железную окалину, лигатуру,
феррованадий и ферробор. Полученная таким способом порошковая
проволока марки ПП-300х20С23РА при плавке на режущих элементах
землеройных машин дает плотный наплавленный металл с высокими
показателями износостойкости.
Новым
направлением
восстановление
импульсами
деталей
тока
увеличения
контактной
композиционных
долговечности
приваркой
и
является
регулируемыми
однородных
износостойких
покрытий. А.В. Поляченко доказано, что спеченные твердые сплавы (СТЧ)
имеют структуру близкую к идеальной в условиях абразивного и ряда
других видов изнашивания, характерных для землеройных машин. Этим
методом
обеспечивается
увеличение
износостойкости
деталей
при
различных видах изнашивания в 5-20 раз. Широкое применение получили
марганцевые,
хромистые,
хромомарганцевые,
ферромарганцевые
наплавочные материалы марок Т620, КБХ-45, ВСН-6, ВСН-8 и др. В особо
тяжелых условиях эксплуатации землеройных машин, где другие способы
уменьшения
износа
не
дают
заметного
эффекта,
применяются
композитные сплавы на основе карбида вольфрама типа ЭТН-3, ЭТН-4 и
др., металлические сплавы Т15К6,Т5К10, Т30К4, ВК6, ВК15 и др. Это
связано с их высокой износостойкостью и низкой склонностью к
образованию трещин.
59
Однако, применение наплавочных материалов, содержащих карбиды
вольфрама, молибдена и др., а также металлокерамических сплавов
ограничено, из-за высокой их стоимости и дефицитности.
Наряду с кратко описанными методами упрочнения важную роль в
повышении долговечности режущих элементов имеют организационнотехнические мероприятия по совершенствованию производственной
эксплуатации:
своевременное
техническое
профилактическая восстановительная
обслуживание;
наплавка режущих элементов,
непосредственно на рабочем органе, по достижении предельных размеров
затупления, установленных в данной работе.
Таким образом, существенными путями увеличения долговечности
режущих элементов землеройных машин являются совершенствование
методов эксплуатации и упрочнение рабочих поверхностей трения. Однако
в задачу исследования не входило обоснование новых методов упрочнения
режущих
элементов
землеройных
машин,
так
как
это
является
самостоятельной проблемой, над решением которой, как было показано
выше, работают многие исследователи.
Ранее мы установили, что характер износа режущих элементов
землеройных машин (изменение геометрических размеров и профилей)
меняется в зависимости от типов разрабатываемых грунтов.
Очевидно, что износостойкость материалов режущих элементов при
изнашивании в грунтах различного типа неодинакова, поэтому материалы
и методы упрочнения режущих элементов необходимо выбирать в
зависимости от грунтовых условий эксплуатации машин.
В связи с этим оценка износостойкости некоторых традиционных и
новых материалов режущих элементов землеройных машин в грунтах
различного
типа, представляет научный
Эксперименты
по
оценке
и практический
износостойкости
были
проведены
лабораторной, полевой установках и на натурных машинах.
60
интерес.
на
Оценка износостойкости моделей режущих элементов землеройных
машин, изготовленных из сталей 45, 65Г2, 18ХГТ и 110Г13Л, произведена
с использованием лабораторной установки, на супесчаном, песчаном
грунтах, суглинках, глине, суглинке с включениями при их влажности
W=12-15% и влажности свойственной для каждого типа грунта. Контроль
износа моделей производился через 1 час 27 мину, при объеме
разработанного грунта V=1м3. По средней удельной интенсивности
изнашивания, ig моделей определены коэффициенты относительной
износостойкости этих сталей. Наиболее износостойкими сталями на
супесчаном, песчаном, суглинистом, тяжѐлом суглинистом и суглинистом
с включениями грунтах несколько выше износостойкости стали 65Г2, это
объясняется тем, что сталь 65Г2 на этих грунтах не имеет наклепа.
Изменение износостойкости сталей 45, 65Г2, 18ХГТ и 110Г13Л при
разработке грунтов различного агрегатного состояния и механического
состава показывает, что для определенных грунтовых условий существуют
материалы с наименьшей интенсивностью изнашивания.
РЭ бульдозеров повышенной единичной мощности, в основном,
предназначены для разработки прочных грунтов и работают с ударными
нагрузками, поэтому по результатам испытания образцов, на полевой
установке, более предпочтительным материалом для ножей является сталь
36Г2СР.
Для подтверждения достоверности результатов исследований по
оценке износостойкости различных сталей, сравним изс данными при
испытании серийных ножей из стали 65Г и опытных сталей 36Г2СР и
35ГСРА с закалкой ТВЧ на бульдозере ДЗ-101 (базовый трактор Т-4АП2).
По результатам экспериментальных испытаний образцов на полевой
установке при разработке мерзлых грунтов и ножей на бульдозере
большие ДЗ-101 при работе на песчано-гравийном грунте с относительной
изнашивающей способностью Кизн =1,30 – 3,1 наиболее износостойкой
является сталь 36Г2СР. Идентичность результатов полученных на полевой
61
установке и натурной машине, показывает еще раз, что полевая установка
наиболее полно моделирует процесс изнашивания РЭЗМ и она может быть
использована для ускоренного испытания новых материалов, практически
на любых грунтах талого и мерзлого состояния, с наименьшими
материальными и топливно-энергетическими затратами по сравнению с
испытаниями на реальных землеройных машинах.
Рисунок 3.1 – Зависимость образцов от температуры отпуска
после закалки ТВЧ
62
70
60
50
1
40
2
30
3
20
4
5
10
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000 1100 1200
а) левый нож
50
45
40
35
30
5
25
6
20
7
15
10
5
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900 1000 1100 1200
б) средний нож
60
50
40
1
30
2
3
20
4
10
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000 1100 1200
в) правый нож
Рисунок 3.2 - Зависимость линейного износа ножей бульдозера ДЗ 101 от
наработки
63
3.1 Расчет параметров землеройных машин на основе
статистического анализа.
Работа
конструктора
постоянно
вынуждает
его
в
условиях
неопределенности принимать решения по выбору принципа действия и
определенных параметров будущего изделия, показателей качества,
выбору технологического исполнения и т.п. Повышению эффективности
принимаемых проектных решений в этих случаях могут служить
некоторые принципы, применяемые при прогнозировании:
ретроспективной
информации
(патентная
информация,
- сбор
стандарты,
промышленные каталоги, справочники, статистические отчеты и др.) с
целью выявления тенденций развития параметра;
- анализ тенденций развития и попытка вообразить влияние этих
тенденций на интересующий разработчика параметр в будущем;
- использование ранее разработанных прогнозов, встречающихся в
технической информации и позволяющих определить развитие параметра.
Эти прогнозы могут относиться непосредственно к интересующему
разработчика вопросу или иметь к нему определенное отношение;
- проведение консультаций с крупными специалистами данной
отрасли по интересующим разработчика вопросам.
Как видно из приведенных принципов в основе прогнозирования
лежит предположение, что процессы, события, тенденции, имеющие место
в науке и технике в прошлом и в будущем на период разработки прогноза,
т.к. им свойственно некоторое инерционность развития. Выявленные при
этом возможные варианты такой прогнозной тенденции, разработанное на
определенный период времени, являются прогнозом.
В практическом прогнозировании развития объектов науки и
техники применяется множество методов. Но фактически они все
основываются
на
двух
основных
математическом.
64
методах:
эвристическом
и
Эвристические
метода
основываются
на
предвидениях
высококвалифицированных специалистов данной отрасли. Суждения
экспертов, их оценки подлежат математической обработке, хотя сами
эксперты не пользуются математическими методами. При эвристических
методах
прогнозирования
мнения
каждого
эксперта
является
субъективным.
Достоинства математических методов заключается в объективности
полученной с их помощью информации и ее высокой точностью. Они
применяются
в
тех
случаях,
когда
тенденция
развития
объекта
прогнозирования поддается математическому описанию. Для этого на
основании собранной ретроспективной информации строят графики
тенденций развития интересующих конструктора параметров, выявляется
математическое
описание
этих
графиков,
после
чего
проводится
математическое экстраполяция полученных функций, которые дают
возможные значения прогнозной тенденции в будущем.
Инженерное прогнозирование распространяется на период до 15 лет.
На его основе можно получить ответы на следующие вопросы:
-какие направления развития того или иного вида техники займут
лидирующее
значение
и
какова
предполагаемая
экономическая
эффективность их реализации;
-
каковы
возможные
пропорции
внедрения
в
практику
конкурирующий направлений;
- какова вероятность широкого использования тех или иных видов
техники;
-когда можно ожидать внедрения в производство объектов техники
или целых направлений ее развития.
Что бы во всем многообразии технической неопределенности найти
наилучший и самый правильный выбор нового изделия, прогнозирование и
управление процессом его создания должно везтись на всех стадиях
проектирования большею помощь в этом окажут приведенные ниже
65
формулы
для
одноковшовых
расчета
гусеничных
погрузчиков,
бульдозеров,
экскаваторов,
скреперов,
автогрейдеров,
самоходных
двухосных пневмокатов, по которым можно рассчитывать наиболее
вероятные оптимальные значения параметров землеройных машин,
включая параметры рабочих органов, производить поиск наиболее
выгодных соотношений между параметрами, оптимизируя тем самым
процесс их поиска и расчета.
Эти формулы получены статистическими методами из анализа
большого
объема
научно-технической
информации
(отчеты
о
выполненных НИР и ОКР, каталоги и реклама, отраслевые и фирменные
стандарты, конъюнктурно-коммерческая информация и др.) о параметрах
машин и соотношении между ними. При этом во всех случаях все
многообразие параметром машины выражено через ее главный параметр.
Для бульдозеров и автогрейдеров за главный параметр прията мощность
двигателя (N), для погрузчиков грузоподъемность (Q), для скреперов –
геометрическая емкость ковша (V), для пневмокатков балласта (Gr) и тд.
66
вес катка без
Таблица 3.1. - Уравнение регрессии для расчета параметров гусеничных
бульдозеров мощностью 25-310 л.с.
Наименование параметра
Уравнение
Тяговое усилие, Н
 = 0,77/1,23 9350 ∗ 
Длина бульдозера (полная), мм
 = 0,82/1,18 1050 
Ширина бульдозера общая
0 = 0,81/1,20 690 
3
3
(отвала),мм
Высота бульдозера (максимальная),
3
т = 0,80/1,20 511 
мм
Длина трактора, мм
3
т = 0,82/1,18 600 + 675 
Ширина трактора, мм
т = 0,84/1,16 472 
Высота трактора до сиденья, мм
т = 0,82/1,20 433 
3
3
Вес полный, Н
 = 0,77/1,23 11750 
Вес рабочего оборудования, Н
ро = 0,70/1,30 1080 
3
3
Высота отвала, мм
0 = 0,81/1,19 201 
Наибольший подъем отвала, мм
п = 0,78/1,22 208 
Ширина гусеницы, мм
 = 0,97/1,13 100 
Высота почвозацепа, мм
 = 0,80/1,20 11,7 
Расстояние между венцами гусениц,
 = 0,84/1,16 458 
3
3
3
3
3
мм
Ширина колеи, мм
3
 = 0,82/1,13 350 
67
Таблица 3.2 - Уравнения регрессии для расчета параметров автогрейдеров
мощностью 30-250 л.с.
Наименование параметра
Колея передних колес, мм
Колея задних колес, мм
База машины, мм
Сила, прижимающая отвал, Н
Ширина отвала, мм
Высота отвала, мм
Длина автогрейдеров, мм
Ширина автогрейдеров, мм
Нагрузка на переднюю ось, Н
Нагрузка на заднюю ось, Н
Полный вес, Н
База тандема, мм
Радиус поворота, мм
Расстояние на передней оси до
отвала, мм
Диаметр от передней оси до отвала,
мм
Диаметр передних колес, мм
Диаметр задних колес, мм
Наибольшая высота (высота с
кабиной), мм
Высота автогрейдера без кабины,
мм
Уравнение
3
п = 0,80/1,10 300 + 340 
3
0 = 0,90/1,10 450 + 310 
3
 = 0,90/1,10 −1500 + 1530 
0 = 0,70/1,30 500 ∗ 
3
0 = 0,88/1,12 1000 + 500  + 
3
0 = 0,85/1,15 100 + 98  + 6
3
 = 0,90/1,10 1560 
3
 = 0,90/1,10 600 + 345  + 10
п = 0,75/1,25 280 ∗ 
з = 0,80/1,20 5000 + 580 ∗ 
 = 0,73/1,27 2000 + 900 ∗ 
3
т = 0,90/1,10 290 
3
 = 0,80/1,20 2,12 
3
 = 0,95/1,05 510 
3
п = 0,80/1,20 300 
3
п = 0,80/1,20 300 
3
э = 0,90/1,10 300 + 240  + 6
3
 = 0,86/1,14 500 + 500  + 3
3
бк = 0,815/1,185 500 + 380 
68
Таблица 3.3. - Уравнения регрессии для расчета колесных одноковшовых
погрузчиков
Наименование параметра
Мощность двигателя, л.с.
Вес погрузчика, т
То же
Тяговое (напорное)
усилие, т
Длина погрузчика, мм
Диапазон
применения
1-15
0,1-1,0
1-15
1-15
Уравнения
0,5-15
 = 0,88\1,12 2650
3
+ 2000  − 0,5
 = 0,90\1,10 1300
3
+ 830  − 0,5
 = 0,85\1,15 1400
3
+ 800  − 0,5
 = 0,85\1,15 100
+ 700 3  + 2
 = 0,70\1,30 3600 3  + 2
Ширина погрузчика, мм
0,5-15
Высота без кабины, мм
0,5-15
База погрузчика, мм
1-15
Радиус поворота
(внешний), мм
Клиренс погрузчика, мм
1-12
Высота разгрузки, мм
1-15
Высота до центра
шарнира, мм
1-15
Емкость нормального
ковша, м3
Ширина ковша
погрузчика, мм
0,1-1,5
Время подъема ковша,
сек
Время опускания ковша,
сек
Толщина стружки, мм
1-15
1-15
 = 0,75\1,25 35 + 15 ∗ 
 = 0,85\1,15 1,9 + 0,8 ∗ 
 = 0,70\1,3 5 + 1,1 ∗ 
 = 0,7\1,3 2 + 1,36 ∗ 
 = 0,85\1,15 50
+ 160 3  + 4
 = 0,90\1,10 2650
+ 370 3 
 = 0,90\1,10 1500
+ 1400 3 
 = 0,80\1,20 0,5 ∗ 
0,1-1,5
 = 0,90\1,10 800
3
+ 1100  + 0,5
п = 0,30\1,30 5,5 + 31
∗ 
0 = 0,90\1,10 4,0 + 3 ∗ 
1-15
ℎ = 0,85\1,15 0,05 + 0,58
∗ 
1-15
69
Таблица 3.4 - Рекомендуемые уравнения регрессии для расчета основных
параметров экскаваторов колесных.
Наименование
Уравнение регрессии
параметра
Мощность, КВт
Коэффициент
корреляции
1 = 0,85 − 1,15 69,65
0,703
∗  0,355
Ширина габаритная,
 = 0,98 − 1,02 2347,5
мм
Колея, мм
0,540
+ 192,8 ∗ 
 = 0,85 − 1,15 1817,02
0,697
+ 621,6 ∗ 
Просвет, мм
 = 0,85 − 1,15 263,98
0,848
+ 135,63 ∗ 
Высота выхлопной
трубы, мм
 = 0,99 − 1,01 2165,03
0,689
+ 319,07 ∗ 
Высота рабочего
 = 0,98 − 1,02 3190 ∗ 0,73
оборудования, мм
∗  0,97
Расстояние от пяты
 = 0,99 − 1,01 1511,307
стрелы до рабочего
∗  0,07
0,855
0,751
оборудования, мм
Радиус кормовой
части платформы, мм
 = 0,95 − 1,05 1314,56
+ 1011,4 ∗ 
70
0,967
Заключение
В результате выполнения выпускной квалификационной работы,
выполненного на актуальную тему, была решена
научно-техническая
задача по повышению производительности землеройно-транспортной
техники, путем совершенствования ржущих элементов рабочих органов:
1. Определены основные факторы, влияющие на износ режущего
элемента рабочего органа машин для земляных работ;
2. Выявлены основные закономерности при изнашивании рабочего
машин для земляных работ;
3. Разработаны
пути
совершенствования
рабочих органов.
71
режущих
элементов
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Алексеева, Т.В. Гидропровод и гидроавтоматика землеройнотранспортных машин. - М.: Машиностроение, 1966. - 147с.
2. Алексеева, Т.В., Артемьев К.А. и др. Машины для землеройных
работ. -М.: Машиностроение, 1972. - 504с.
3. Артамовский, О.Ю., Музгин, С.С. Влияние системы подвески
трактора на точность управления отвалом бульдозера // СДМ. - 1964. - №
12. -С.38-40.
4. Артемьев, К.А. Основы теории копания грунта скреперами. - М.:
Машгиз, 1963.- 128с.
5. Артемьев, К.А. Основы теории копания грунта скреперами: Дис.
д-ра тех.наук. - Омск, 1964. - 778с.
6. Артемьев, К.А. Определение сопротивления копания грунта
отвалом бульдозера // Исследования и испытания дорожных машин / Под.
ред. КА.Артемьев. - Омск: Зап. сиб. кн. изд-во, 1969. - С. 5-10.
7. Артоболевский, И.И. Теория машин и механизмов. - М.: Наука,
1974. -432с.
8.
Архипова,
П.В.
Влияние
конструктивного
исполнения
бульдозерных агрегатов на динамические характеристики по положению
рабочего органа: Автореф. дис.... канд. техн. наук. - Омск, 1974. - 24с.
9. Бабков, В.Ф., Гербурт – Гейбович, А.В. Основы грунтоведения и
механики грунтов. - М.: Высшая школа, 1964. - 366с.
10. Бажан, В.Т. Оптимизация основных параметров гусеничных
рыхлителей: Автореф. дис.... канд. техн. наук. - Киев, 1988. - 17с.
11. Баловнев, В.И. Дорожно-строительные машины с рабочими
органами интенсифицирующего действия. - М.: Машиностроение, 1981. 223с.
72
12. Баловнев, В.И. Методы физического моделирования рабочих
процессов дорожно-строительных машин. - М.: Машиностроение, 1974. 232с.
13. Баловнев, В.И. Моделирование процессов взаимодействия со
средой рабочих органов дорожно-строительных машин. - М.: Высшая
школа, 1981.-335с.
14. Баловнев, В.И. Исследование и определение технических
параметров ЗТМ методами подобия и физического моделирования: Дис. ...
д-ра техн. наук. -М.: МАДИ, 1967. - 715с.
15. Баловнев, В. И. Основные направления повышения
эффективности и интенсификации дорожно-строительных машин//Сб.
науч. тр. МАДИ. 1981.-С.4-11.
16. Баловнев, В.И., Петреченко В.В. Тенденции развития и оценка
новых конструктивных решений строительных и дорожных машин. - М.:
ЦНИИТЭстроймаш, 1973. - 88с.
17. Баловнев, В.И. Физическое моделирование резания грунтов. - М.:
Машиностроение, 1969. - 159с.
18. Баранов, В.К. Исследование работы скреперов на фрезерном
торфе //Сб. статей. - М.: Гинстальмость, 1936. - Вып.11.
19. Барский, И.Б. Конструирование и расчет тракторов. - М.:
Машиностроение, 1980. - 335с.
20.Беккер, М.Г. Введение в теорию систем - местность - машина. М.: Машиностроение, 1973. - 520с.
21. Бондарович, Б.А. Применение теории надежности к расчету
металлоконструкций
землеройных
машин,
подверженных
действию
нестационарных режимов нагружения// Труды ВНИИ трансп. стр-ва. 1979. - Вып. 77. - С. 177-182.
22. Бондарович, Б.А., Даугелло, В.А. Исследование режимов
нагружения на бульдозере - стенде // СДМ. -1979. - № 5. - С. 15-17.
73
23. Бородачев И.П., Яркин, А.А. Гусеничные и колесные тракторы и
тягачи на базовые машины для бульдозеров. - М.: ЦБТИ, 1959. - 76с.
24. Бочаров, B.C. Взаимодействие рабочих органов машин с
битумосодержащими породами. - М.: Транспорт, 1992. - 296с.
25-Брусенцов, А.И. Исследование тягово-динамических свойств
гусеничного трактора с бульдозером: Автореф. дис.... канд. техн. наук.Челябинск: ЧИМЭСХ, 1968. - 27с. 50,
26.
Веледницкий,
оборудования
Ю.Б.
при
Анализ
поперечном
кинематики
перекосе
бульдозерного
отвала//
Труды
ВНИИСТРОЙДОРМАШ. -1973.-Вып. 59.-С. 5-8.
27.
Веледницкий,
гидрофицированного
Ю.Б.
Выбор
перекоса
параметров
отвала
механизма
бульдозера:
Труды
ВНИИСТРОЙДОРМАШ. -1978. - Вып. 80. - С. 29-82.
28. Веледницкий, Ю.Б. Исследование поворота дорожных машин на
гусеничном ходу: Дис.... канд. техн. наук. - М.: МАДИ, 1965. - 175с.
29 Веледницкий, Ю.Б., Яркий, А.А. Режимы нагружения бульдозера
на тракторе 15т // Труды ВНИИСТРОЙДОРМАШ. -1970. - Вып. 47. - С. 2735.
30. Ветров, Ю.А., Баладинский В.П. Машины для специальных
земляных работ. - Киев: Вища школа, 1980. - 192с.
31. Ветров, Ю.А. Расчеты сил резания и копания грунтов. - Киев:
Машиностроение, 1971. - 360с.
32. Ветров, Ю.А. Резание грунтов землеройными машинами. - М.:
Машиностроение, 1971. - 357с.
33. Волк, Б.Ш., Белоконев А.А. Стенд для испытания бульдозерных
рабочих органов //СДМ. - 1976. - № 6. - 32с.
34. Волк, Б.Ш., Подольский Д.А. Методика динамического расчета
ЗТМ, представленных в виде многомассовых моделей // Горные,
строительные и дорожные машины. - 1965. - Вып. 20. - С. 37-41.
74
35. Волк, Б.Ш., Подольский Д.А. Жесткость бульдозерного отвала
//СДМ.-1974.-№5.-С. 25-26.
36. Волков, Д.П. Динамика и прочность одноковшовых экскаваторов.
- М.: Машиностроение, 1965. - 365с.
37. Волков, Д.П. и др. Надежность роторных траншейных
экскаваторов. | - М.: Машиностроение, 1972. - 209с.
38. Гинзбург, Ю.В., Швед, А.И., Парфенов, А.П. Промышленные
тракторы. - М.: Машиностроение, 1968. - 296с.
39. Глушко, А.В. Совершенствование кинематической схемы
навесного оборудования бульдозера на базе трактора полужесткой
подвеской: Автореф. дис.... канд. техн. Наук. - Омск, 1990. 26с.
40. Гогадзе, В.М. Оптимизация параметров рабочего оборудования
бульдозера с перекосом отвала в поперечной плоскости: Дис.... канд. техн.
наук. - М.: МАДИ, 1973. - 167с.
41. Голушкевич, С.С. Плоская задача теории предельного равновесия
сыпучей Среды. - Л. - М.: Гостехтеориздат, 1948. - 150с.
42. Голушкевич, С.С. Статистика предельных состояний грунтовых
масс. М.: Гостехтеориздат, 1957. - 288с.
43. Гольдштейн, М.Н. Механические свойства грунтов. - М.:
Стройиздат, 1971., - 367с.
44. Гольдштейн, Ю.Б., Солонец, М.А. Вариационные задачи
статистикиоптимальных стержневых систем. - Л.: ЛГУ, 1980. - 242с.
45. Далин, А.Д., Павлов, И.П. Роторные грунтообрабатывающие и
землеройные машины. - М.: Машгиз, 1950. - 452с.
46.
Даментберг,
Ф.Н.,
Саркисян,
Ю.А.,
Усков,
М.К.
Пространственные механизмы: Обзор современных исследований. - М.:
Наука, 1983. - 336с.
46. Данилевич, Д.В. Совершенствование технологического процесса
взаимодействия рабочих органов землеройных машин с грунтом. Дис.
канд. техн. наук. - Орел: ОрелГТУ, 2005. - 175с.
75
47.
Домбровский,
Н.Г.
Многоковшовые
экскаваторы.
-
М.:
Машиностроение, 1972. - 432с.
48. Домбровский, Н.Г., Панкратов, С.А. Землеройные машины. - М.:
Стройиздат,1961.- 652с.
49. Домбровский, Н.Г. Экскаваторы // Ч. I. - М.: Машгиз, 1940. 367с.
50. Желиговский, А.В. Теория и расчет статистически определимых
механизмов
//
Механизация
и
электрофикация
социалистического
сельского хозяйства. - 1977. - № 1. - 56с.
51. Жихарев, Н.П. Метод определения форм профиля отвала
бульдозера//СДМ.-1961.-№6.-с.22.
52. Журба, В.А., Тараканов, Г.П., Хайкис, М.Л. Машины для
транспортного строительства. - М.: Транспорт, 1984. - 230с.
53 Завьялов, Ю.С., Квасов, В.И., Мирошнеченко, В.Л. Методы
сплайн-функций. - М.: Наука. 1980. - 350с.
54. Захарчук Б.З., Телушкин В.Д. и др. Бульдозеры и рыхлители. М.: Машиностроение, 1987. - 240с.
55. Захарчук, Б.З., Шлойдо, Г.А., Яркин, А.А. Навесные тракторные
оборудования
для
разработки
высокопрочных
грунтов.
-
М.:
Машиностроение, 1979. - 189с.
56. Зеленин, А.Н., Баловнев, В.И., Кедров, И.П. Машины для
земляных работ. -М.: Машиностроение, 1975. - 424с.
57. Зеленин, А.Н., Горовиц, В.Б. Аналитический расчет условий
резания грунтов на основе реального условия прочности // Исследования
дорожных машин: Труды МАДИ. - 1972. - Вып. 34. - С. 3-10.
58. Зеленин, А.Н. Основы разрушения грунтов механическими
способами. - М.: Машиностроение, 1968. - 375с.
59. Зеленин, А.Н. Физические основы теории резания грунтов. - М.:
АН СССР, 1950.
76
60. Зеркалов, Д.В. Исследование процесса взаимодействия рабочего
органа бульдозера с грунтом на стадии заглубления: Автореф. дис.... канд.
техн. наук. - Харьков, 1980. - 23с.
61 .Инструкция по определению экономической эффективности
использования
в
строительстве
новой
техники,
изобретений
и
рационализаторских предложений. СН - 501 - 78. - М.: Стройиздат. 1979.
65с.
62. Исаков, К. Обоснование основных параметров бульдозерного
оборудования с выдвигаемым отвалом: Автореф. дис.... канд. техн. наук.Алматы, 1994. 21с.
63. Кабашев, Р.А. Грунтовые условия эксплуатации землеройной
техники в Казахстане. - Алматы: КазНИИНТИ. 1989. - 92с
64. Картвелишвили, Ю.Л., Нарашвили, Н.Л. Оценка погрешности
энергетического метода расчета// Труды ГНИ. -1982. - № 7. - С. 9-13
65. Клейн, Г.К. Строительная механика сыпучих тел. - М.:
Госстройиздат, 1956.- 252с.
66. Ковригин, В.Д. Режимы работы бульдозера на гусеничном
тракторе класса 10т//Труды ВНИИСТРОЙДОРМАШ. -1970. - Вып. 47. - С.
3-15.
67. Кононенко, М.А., Даугелло, В.А. Методические указания по
расчету металлических конструкций строительных и дорожных машин. М.: Машиностроение, 1979. - 34с.
68. Кононенко, М.А., Холла Исса Абдул Хади. Влияние
конструктивных особенностей закрепления рам рабочих органов ЗТМ на
их нагруженность// Труды МАДИ. - 1974. - Вып. 78. - С. 122-127.
69. Коротких, В.Б. Интенсификация рабочего процесса
бульдозерного отвала с выступающими ножами: Автореф. дис.... канд.
техн. наук. -Днепропетровск, 1995. 20с.
70.
Криворучко,
И.Р.
Исследование
динамических
нагрузок
бульдозеров с учетом неустойчивого характера движения в вертикальной и
77
горизонтальной плоскостях: Дис.... канд. техн. наук. - Харьков: ХАДИ,
1969.-241с.
71. Леско, М.И. Исследование влияния некоторых конструктивных
параметров
на
тягово-сцепные
свойства
гусеничного
трактора
с
землеройным оборудованием: Дис.. канд. техн. наук. - М.: МАДИ, 1971.178с.
72.
Лиощенко,
В.И.
Аналитические
определения
усилий
действующих на нож при заглублении //Исследования и испытания
дорожных и строительных машин: Труды Сиб АДИ. -1975. - Вып. 55. - С.
53-59.
73. Лиощенко, В.И. Влияние угла резания на сопротивления
вдавливанию ножа ЗТМ в грунт //Исследования и испытания дорожных и
строительных машин: Сб. науч. тр. ОМПИ. - 1984. - С. 14-18.
74. Лиощенко, В.И. Заглубление острого ножа в грунт //
Исследования и испытания дорожных и строительных машин: Межвуз. сб.
- 1977. - Вып. 1.-С. 55-61.
75. Лиощенко, В.И. Некоторые результаты исследования процессов
заглубления //Исследования и испытания дорожных и строительных
машин: Межвуз. сб. -1979. - С. 131-136.
76 Магарилло, Б.Л., Позин, Б.М., Макаров, П.М. О зависимости
буксования от удельной силы тяги трактора // Вопросы конструктирования
и исследования тракторов и тракторных двигателей: Сб. науч. тр. ЧПИ. 1973. - С. 15-21.
77 Мацюлевичис, ДА. Синтез оптимальных шарнирно-стержневых
конструкций
по
заданному
ассортименту
материала
(частично
целочисленная задача //Труды вузов Лит.ССР. -1968. - Вып. 2(3). - С. 5-15.
78. Машины для земляных работ / Ю.А.Ветров, А.А.Кедров, А.Ф.
Кондра, В.П. Станевский. - Киев: Вища школа, 1981. - 384с.
79. Металлические конструкции строительных и дорожных машин /
Под ред. В.А. Ряхина. - М.: Машиностроение, 1987. - 312с.
78
80. Муратов, A.M., Мурзатлеуов, И.Н., Ахметов, М.Ф. Анализ
работы механизма ножа шагающего путевого робота //Робототехнические
средства на железнодорожном транспорте: Сб. Науч. Тр. -Ташкент. 1989. Вып. 218.-С. 3-8.
81. Недорезов, И.А., Звягинцев, А.И., Черняховский, Р.Х. Анализ
тенденций развития рабочих органов землеройных машин //Труды
ВНИИтранспортного строительства. -1973. - Вып. 79. - С. 88-93.
82. Недорезов, И.А. О рациональном профиле отвала автогрейдера и
бульдозера //СДМ. -1957. - № 8. - С. 18-20.
83. Недорезов, И.А. Распределение грунтов по трудности их
разработки землеройными машинами // СДМ. - 1973. - № 7. - С. 5-6.
84. Паничкин, А.В. Применение регулирования угла резания к
бульдозерам /А.В. Паничкин, В.С. Бочаров// Сб. научн. трудов «Неделя
науки ОрелГТУ». – Орел: ОрелГТУ, 2002.
85.
Паничкин,
А.В.
Адаптируемая
подвеска
бульдозерного
оборудования / Труды международной научно-технической конференции
«Прогрессивные технологии в транспортных системах». – Оренбург:
ГОУВПО ОГУ, 2003.
86. Паничкин, А.В. Бульдозерное оборудование с регулируемым
углом резания /А.В. Паничкин, В.Н. Хромов// Сб. научн. трудов
«Современные проблемы подготовки производства, заготовительного
производства, обработки и сборки в машиностроении и приборостроении.
4-ый Международный научно-технический семинар». – Свалява, Карпаты,
2004.
87.
Паничкин,
А.В.
Конструкция
адаптирующейся
подвески
навесного оборудования // Сб. научн. трудов «Неделя науки ОрелГТУ». –
Орел: ОрелГТУ, 2004.
88. Паничкин, А.В. Управляющая подвеска с шарнирным раскосом
навесного оборудования бульдозера // Сб. научн. трудов «Международная
79
научно-техническая конференция Надежность и ремонт машин» Гагра
2004г
89. Паничкин, А.В. Бульдозерное оборудование с адаптируемым
углом резания / Труды международной научно-технической конференции.
– Могилев: ВБРГТУ МГТУ, 2004.
90. Паничкин, А.В. Влияние угла резания на возникающие
сопротивления при разработке грунта // Известия ОрелГТУ. Естественные
науки, 2004 г. – №3-4.
91. Паничкин, А.В. Разработка грунтов бульдозерным оборудованием
при регулировании угла резания / Д.В. Данилевич, А.В. Паничкин, В.С.
Бочаров // Горный информационно-аналитический бюллетень. – М.: МГТУ –
2004.
92. Паничкин, А.В. Экономическая эффективность уточненной
методики расчета сопротивления грунта резанию. «Производство и ремонт
машин»
Сборник
материалов
Международной
научно-технической
конференции - Ставрополь: Изд-во СтГАУ "АРГУС", 2005. - 288 с., с.24-27
93. Паничкин, А.В. Автоматизация навесного оборудования бульдозера
// Труды международной научно-технической конференции – СПб.: СПбГТУ,
2005.
94. Паничкин, А.В. Экспериментальное определение точек крепления
управляемого
бульдозерного
оборудования
//
Сб.
научн.
трудов
«Международная научно-техническая конференция Надежность и ремонт
машин» Гагра 2005г
95. Панкратов, С.А., Ряхин, В.А. Основы расчета и проектирования
металлических конструкций строительных и дорожных машин. - М.:
Машиностроение, 1967. - 275с.
96.
Попов,
равнодействующей
В.Г.,
усилия
Яркин,
копания
А.А.
на
бульдозера //Сб. науч. тр. МАДИ.- 1981.- 46с.
80
Влияние
угла
наклона
тягово-сцепные
свойства
97. Попов, В.Г. Исследование параметров и режимов работы
бульдозерного оборудования и изменяемым в процессе копания углом
резания: Автореф. дис.... канд. техн. наук. - Москва, 1981. 17с.
98. Почтман, Ю.М., Пятигорский, З.И. Оптимальное проектирование
конструкций. - Киев - Донецк: Вища школа, 1980. - 231с.
99. Разрушение прочных грунтов / Ю.А. Ветров, В.П. Баладинский,
В.Ф. Баранников, В.П. Кукса. - Киев: Бущвильник, 1978. - 350с.
100
Рейтман,
М.И.,
Шагеро,
Г.С.
Методы
оптимального
проектирования деформированных тел. - М.: Наука, 1976. - 330с.
101. Решетов, П.Н. Самоустанавливающиеся механизмы. - М.:
Машиностроение, 1979. - 334с.
102. Ритов, М.Н. Методика расчета стоимости машино-смен
дорожных машин. - М.: Транспорт, 1965. - 160с.
103. Ритов, М.Н. Методика расчета стоимости машино-смен
дорожных машин. - М.: Транспорт, 1971. - 88с.
104. Ряхин, В.А. Определение действительного режима изменения
напряжений в металлоконструкциях строительных машин //Исследования
экскаваторов и кранов: Сб. науч. тр. МИСИ им.Куйбышева. - 1974. - №
120:- С. 96-110.
105. Савельев, А.Г. Разработка методов определения параметров
толкающих брусьев и элементов стержневой системы бульдозеров с
отвалом: Дис.... канд. техн. наук. - М., 1985. - 226с.
106. Сафронов, Ю.Д. Об оптимальной форме поперечного сечения
при косом изгибе //Оптимальное проектирование конструкций: Труды
КАИ.-1975.-Вып. 189.
107. Семенова, М.В. Кинематические и динамические расчеты
исполнительных механизмов. - Л.: Машиностроение, 1974. - 432с.
108. Слободин, В.Я. Исследование динамических характеристик
бульдозерного
агрегата
методом
математического
Автореф. дис.... канд. техн. наук. - Омск. 1978. - 24с.
81
моделирования:
109. Соколовский, В.В. Статика сыпучей среды. - М.: Физматгиз,
1960.242с.
110. Танин-Шахов, B.C., Березин, B.C. Исследование нагруженности
навесного бульдозерного оборудования /Труды ЧПИ. -1980. - Вып. 251.-С.
88-94.
111. Танин-Шахов, B.C. Повышение надежности бульдозерного
оборудования за счет уменьшения изгибающих моментов и вертикальной
плоскости //Труды ЧПИ. -1980. - Вып. 251. - С. 53-56.
112. Тарг, С.М. Краткий курс теоретической механики. - М.: Высшая
школа,1986.- 196с.
113. Телушкин, В.Д., Селиванов А.С. Расчет производительности
навесного рыхлителя //СДМ. -1981. - № 7. - С; 17-19.
114. Федотов, Н.Ф. Расчет навесного дорожно-строительного
оборудования на динамические нагрузки //СДМ. - 1959. - № 9. - С. 4-8.
115. Федоров, Д.И., Бондарович Б.А., Перепанов К.И. Надежность
металлоконструкций землеройных машин. - М.: Машиностроение, 1977. 216с.
116. Федоров, Д.И. Рабочие органы землеройных машин. - М.:
Машиностроение, 1977. - 280с.
117.
Флорин,
ВА.
Основы
механики
грунтов:
-
Л.:
-М.:
Госстройиздат, 1961. - Т.2. - 543с.
118. Хог, Э., Арора, Я. Прикладное оптимальное проектирование. М.: Мир,1983.-385с.
119. Холодов, A.M. Основы динамики землеройно-транспортных
машин. - М.: Машиностроение, 1968. - 156с.
119.
Хромов,
В.Н.;
Паничкин,
А.В.
Расчет
кинематических
параметров бульдозерного оборудования с регулируемым углом резания.
Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ
№2006610223 зарегестрирована 10.012006 г.
82
120.
Цытович,
Н.А.
Механика
грунтов.
-
М.:
Изд-во
по
строительству, архитектуре и строительным материалам, 1963. - 636с.
121. Шлойдо, Г.А., Голуб, А.В., Орлов, Б.М. Современные
бульдозеры с рыхлителями на мощных тракторах и опыт их эксплуатации
в условиях севера. - М., 1987. - Вып. 2. - 50с.
122. Яркин, А.А., Гольдштейн, В.М., Бородачев, И.П. Расчет
бульдозера. - М.: ВНИИСТРОЙДОРМАШ, 1963. - 126с.
123. Яркин, А.А. Экспериментальное исследование и обоснование
выбора параметров профилей неповоротного отвала бульдозера: Дис....
канд. техн. наук. - М.: ВНИИСТРОЙДОРМАШ, 1964. - 424с.
124. Яркин, АА. Бульдозер со взрывным устройством // СДМ. -1968.№ 1. - С. 9-10.
125. Catarpiller performance handbook. Edition 17, Peoria. - Illions,
1988.
126. Kuhn G. Formder sehilde von planerraupenzumerzieler moglichst
kleiner Fullwiderstande - VD. J., Zeitsihrilt, 1964, Bol. 96.29. pp. 982-986.
127. Reaves G.A., Sghafer R.L. Atest comparision of model and full-size
bulldoser blade saetransactions. 1968, № 77, Lection 4, pp. 31-53.
83
84
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа