Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Горные машины

Диссертационная работа:

Кольга Анатолий Дмитриевич. Развитие теории и методов создания горных транспортно-технологических машин с регулируемыми параметрами движителя : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.05.06 : Екатеринбург, 2004 250 c. РГБ ОД, 71:05-5/304

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА 1 . СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЯ 14

  1. Дорожно-грунтовые поверхности, используемые для движения горных транспортно-технологических машин 14

  2. Сопротивление качению машины 17

  3. Сцепление движителя с грунтом 23

  4. Микро - и макропрофиль поверхности движения 28

  5. Движители горных транспортно-технологических машин. Взаимодействие колеса с опорной поверхностью движения 33

  6. Привод и трансмиссия горных транспортно-технологических машин 37

  1. Параметры, структура и характеристики привода 37

  2. Трансмиссии, основные параметры, схемы 39

  3. Дифференциалы колесных машин 42

  1. Кинематические и динамические характеристики дифференциалов 42

  2. Блокирующие свойства дифференциалов 46

  3. Влияние схемы привода к ведущим колесам на тяговые свойства колесных машин 49

1.6.4. Противобуксовочные системы 56

1.7. Тормозное управление горных транспортно-технологических
машин 62

1.7.1. Принципиальные схемы тормозных механизмов 68

  1. Привод рабочих тормозных систем 69

  2. Регуляторы тормозных сил 70

  3. Противоблокировочные системы 73

Выводы и задачи исследования 77

ГЛАВА 2 . КОЛЕСНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ С ИЗМЕНЯЕМЫМ УГЛОМ

НАКЛОНА ПЛОСКОСТИ КОЛЕСА К ОСИ ВРАЩЕНИЯ....80

  1. Кинематика движителя 81

  2. Силы, действующие в системе движитель-грунт 85

  3. Поверхность контакта движителя с грунтом, процесс колееобразования 88

  4. Аналитическое рассмотрение взаимодействия пневматического колеса с деформируемым грунтом 91

  5. Численный анализ тяговых характеристик наклоненного колеса с пневматической шиной 98

  6. Аналитическое рассмотрение взаимодействия наклоненного колеса с жесткой недеформируемой колеей 114

2.7. Взаимодействие движителя с водой 120

Выводы 125

ГЛАВА 3 . УСТОЙЧИВОСТЬ ДВИЖЕНИЯ КОЛЕСНОЙ МАШИНЫ
ПО ПЛОСКОЙ ОПОРНОЙ ПОВЕРХНОСТИ 127

  1. Основные понятия и определения 127

  2. Критерии устойчивости 132

  3. Устойчивость движения колесных машин 139

  1. Движение машины с передними управляемыми колесами 139

  2. Движение шарнирно-сочлененной машины 147

3.4. Анализ коэффициентов сил сопротивления боковому уводу 151

Выводы 158

ГЛАВА 4 . ПОИСК РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ДВИЖЕНИЯ И

ТОРМОЖЕНИЯ КАРЬЕРНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ 160

  1. Анализ тяговых и тормозных сил 160

  2. Анализ процесса торможения 164

4.2.1. Сравнительный анализ тормозных систем 170

4.3. Рациональные режимы торможения 174

4.3.1. Гидрообъемное торможение 176

  1. Гидрообъемное торможение автомобиля следящего действия189

  2. Пример использования гидрообъемного торможения 191

4.4. Анализ процесса движения 192

4.5. Рациональные режимы приложения движущих сил 195

Выводы 197

ГЛАВА 5 . РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ В УСЛОВИЯХ

ЭКСПЕРИМЕНТА 199

  1. Задачи экспериментального исследования и модели для исследования 199

  2. Методика экспериментальных исследований 216

  3. Результаты экспериментальных исследований 219

5.4. Анализ результатов экспериментальных исследований 228

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 231

ЛИТЕРАТУРА 234

Введение к работе:

Ускорение научно-технического прогресса и дальнейшее развитие основных отраслей народного хозяйства страны, в том числе геологоразведочной и горнодобывающей отраслей промышленности, тесно связаны с постоянным совершенствованием транспортной системы.

Транспорт на карьерах является основным связующим звеном в технологическом процессе. Трудоемкость процесса транспортирования весьма высока, а затраты на транспорт и связанные с ним вспомогательные работы могут составлять до 70% общих затрат на добычу полезного ископаемого.

Автомобильный транспорт по объему грузовых перевозок значительно превосходит все другие виды транспорта вместе взятые. Это объясняется, прежде всего, тем, что только автомобильный транспорт в состоянии обеспечить доставку грузов к месту их непосредственного использования. Эта способность автомобилей характеризуется специальным эксплуатационным свойством - проходимостью [1, 2, 3, 4, 14, 17, 20, 22, 26, 28, 31, 33, 40, 50, 64, 90, 143,156].

Большая подвижность автомобиля и автономность источника энергии позволяют более полно извлекать полезное ископаемое за счет селективной выемки и разработки залежей неправильной формы.

Автомобилями можно перевозить насыпные грузы практически любых физико-механических свойств. Важным положительным фактором является также то, что руководящие уклоны карьерных автомобильных дорог практически в три раза больше аналогичных параметров на карьерном железнодорожном транспорте. Автомобили также имеют в 10-12 раз меньший допустимый радиус поворота.

Перевозка горной массы автомобильным транспортом при значительных уклонах и сравнительно небольших радиусах поворота обеспечивает уменьшение длины съездов и общей длины откатки в 2-2,5 раза

(по сравнению с железнодорожным транспортом), снижение капитальных затрат на строительство карьеров на 20-25%, разработку глубоко залегающих месторождений с высоким коэффициентом вскрыши при ограниченных размерах в плане.

Эффективность использования автомобилей определяется множеством факторов. Однако такой параметр, как эффективность тяговых и особенно тормозных сил, непосредственно влияющих на устойчивость и безопасность работы, является наиболее приоритетным для любых автомобилей.

Статистика ДТП свидетельствует, что более 40% всех аварий на автомобильных дорогах происходит из-за несовершенства конструкции тормозной системы автомобиля, которое проявляется в виде заносов при торможении.

Статистика горных предприятий свидетельствует, что простои карьерных автомобилей в связи с неблагоприятными погодными условиями (особенно зимой) для зоны Урала составляют не менее 15-20 дней в году.

Повысить эффективность тяговых и тормозных сил можно с помощью различных средств: применением регуляторов тормозных сил, автоматических клапанов, реагирующих на изменение статической и динамической нормальной реакции на колесах, подбором материала и рисунка протектора шин, соответствующей "развесовкой" автомобиля по осям и т. д. Однако самое радикальное средство — антиблокировочные и противобуксовочные системы [ 42, 55, 63, 69, 120, 121].

Доказано что антиблокировочная система тормозов (АБС) способна повысить эффективность торможения на 15—20 %. И вследствие этого, по данным фирмы "Бош", применение АБС позволяет сократить число аварий на 17 %, число жертв — на 20 %. Такие же цифры приводит и ЦНИИ ГАИ.

Одним из основных элементов тягово-транспортной машины, существенно влияющим на эффективность движения, является движитель. Из множества известных типов движителей в настоящее время нашли наибольшее распространение только три - колесный, гусеничный и винтовой. Каждый из этих движителей с наибольшей эффективностью может эксплуатироваться только на определенных типах грунтов. Для комбинированных условий движения ни один из этих движителей не является эффективным [1, 3, 15, 17, 28, 31, 60, 65].

Опыт показывает, что машины повышенной и высокой проходимости, даже при слаборазвитой дорожной сети, значительное время эксплуатируются на автомобильных дорогах. С ростом дорожной сети частота их использования на дорогах будет возрастать. Поэтому непременное требование к любому движителю - обеспечение высоких эксплуатационных качеств на автомобильных дорогах. Вместе с тем, движитель должен обеспечивать эффективное использование машины в многообразных условиях бездорожья [1, 2, 8, 14, 22, 37, 40, 50, 62, 99].

На современном этапе создатели тягово-транспортных машин идут по пути совершенствования колесного движителя. Используют шины с разнообразным по рисунку и размерам протектором, шины с регулируемым давлением, пневмокатки и т.д. Эффективность использования современных тягово-транспортных машин существенно повышена. Однако возможности в этом направлении еще далеко не исчерпаны. Большой вклад в развитие теории движения и исследование возможности повышения эффективности использования колесных машин в многообразных дорожно-грунтовых условиях и на горнодобывающих предприятиях внесли советские ученые: Агейкин Я.С.[1 - 7], Бабков В.Ф.[17 - 18], Безбородова Г.Б.[20 - 21], Бируля А.К.[24 - 27], Васильев М.В.[34 - 37], Зимелев Г.В.[62], Кошарный Н.Ф.[96 - 99], Кулешов А.А.[103 - 106], Пирковский Ю.В. [136 - 142], Подэрни Р.Ю. [147], Ульянов Н.А.[168] и др.

За рубежом также проводится большая работа в этой области, где следует особо отметить исследования М.Г. Беккера [22, 178], Вонга Дж. [40] и Д.Р. Эллиса [175].

Выпускаемые в настоящее время тягово-транспортные машины имеют высокую удельную мощность, что позволило бы им развивать значительно большую силу тяги и преодолевать еще большие уклоны. Однако отсутствие взаимосвязи между силами (тормозными и движущими), прикладываемыми к каждому колесу, и условиями их движения не позволяет обеспечить полное использование потенциальных возможностей транспортных машин и приводит к таким негативным последствиям, как «буксование» в режиме движения и скольжение отдельных колес в режиме торможения.

Поэтому работы, направленные на разработку и создание более прогрессивных моделей транспортной техники, совершенствование конструкции агрегатов транспортных средств и улучшение их эксплуатационных качеств, поскольку они в конечном счете ведут к снижению капитальных затрат на строительство карьеров и снижение себестоимости добычи полезного ископаемого являются актуальными.

Целью работы является развитие теории колесных транспортных машин на основе прикладных моделей для получения комплекса технических решений, повышающих эффективность и безопасность движения транспортно-технологических машин в условиях горных предприятий.

Идея работы заключается в адаптации параметров колесного движителя к условиям его движения в многообразных дорожно-грунтовых условиях горных предприятий.

Объект исследования - террамеханика транспортно-технологических машин в условиях горных предприятий.

Предмет исследования - закономерности взаимодействия колесного движителя транспортно-технологических машин с поверхностью

движения в многообразных дорожно-грунтовых условиях горных предприятий.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

  1. Наклон плоскости колеса к оси вращения при движении по деформируемому грунту или жесткой колее специального профиля обеспечивает повышение тягового усилия колесной машины и величину преодолеваемого уклона.

  2. Математическая модель процесса движения колесной машины с учетом взаимодействия боковой поверхности наклоненного колеса с деформируемым грунтом, позволяет определять необходимую величину угла наклона плоскости колеса к оси вращения для движения транспортно-технологической машины с заданной эффективностью в конкретных дорожно-грунтовых условиях горных предприятий.

  3. Критерием оценки прикладываемых к каждому колесу сил, для устойчивого движения колесной машины в многообразных дорожно-грунтовых условиях является величина скольжения колеса относительно поверхности движения.

  4. Подтормаживание забегающих колес позволяет регулировать тормозные и движущие силы прикладываемые к колесам машины и повышает эффективность и устойчивость движения.

  5. Использование в рабочей тормозной системе гидрообъемных машин трансмиссионного расположения и вспомогательной тормозной системы для подтормаживания забегающих колес позволяет создать систему слежения за торможением колесной машины и систему рекуперации механической энергии торможения.

Научная новизна состоит в следующем: 1. Дано теоретическое обоснование возможности регулирования параметров колесного движителя посредством изменения угла наклона плоскости колеса к оси вращения для увеличения тягового усилия при движении по деформируемым грунтам.

  1. Сформулирована и решена задача построения единой, комплексной системы управления тормозными и движущими силами колесных транспортных средств.

  2. Получены новые аналитические зависимости, подтверждающие возможность обеспечения устойчивого движения колесной машины в многообразных дорожных условиях за счет регулирования величины буксования каждого колеса.

  3. Предложена концепция и новые принципы создания регулируемого привода рабочей тормозной системы транспортно-технологических машин с использованием гидрообъемных машин трансмиссионного расположения.

  4. Разработана система управления колесными тормозами на базе основных свойств дифференциального привода. Обоснованность и достоверность научных положений, выводов

и рекомендаций, сформулированных в диссертации, базируется на основных положениях классической механики, теории устойчивости, математической логики, теории колебаний и математического анализа а также на предшествующих фундаментальных работах отечественных и зарубежных ученых в области террамеханики, автомобиле- и тракторостроения; результатах большого объема натурных и лабораторных исследований; данными эксперимента; соответствием результатов теоретических исследований и полученных данных при проведении экспериментов; при этом относительная ошибка экспериментальных данных не превысила 5-7 % при 90 % -м уровне сходимости экспериментальных данных с расчетными.

Научное значение работы заключается в развитии теории, разработке математической модели движения транспортной машины с наклоненными колесами и теоретическом обосновании возможности существенного повышения эффективности, устойчивости и безопасности

движения транспортно-технологических машин на предприятиях горнодобывающей промышленности.

Практическое значение работы заключается в разработке:

методики расчета параметров, обеспечивающих эффективное движение колесных машин в многообразных дорожно-грунтовых условиях;

конструктивных схем колесного движителя с возможностью регулирования угла наклона плоскости колеса к оси вращения;

- принципиальной схемы трансмиссионной системы рабочего тормо
жения с использованием гидрообъемных машин, способных работать
в следящем режиме, а также с возможностью рекуперации механиче
ской энергии.

Техническая новизна работы подтверждается 6 авторскими свидетельствами и одним патентом на изобретения. Реализация результатов работы.

Разработанные в диссертации научные и практические рекомендации предложены к внедрению на горнодобывающих и автомобилестроительных предприятиях в виде проектов на разработку новых конструкций транспортной техники, программ преобразования и развития горнодобывающих предприятий за счет внедрения новой техники и используются в учебном процессе при чтении лекций, выполнении курсовых и дипломных проектов в Магнитогорском государственном техническом университете.

Конструкции транспортно-технологических машин с регулируемыми параметрами движителя приняты к внедрению для практической реализации в разработке технического задания на проектирование машин, оснащаемых разработанными элементами на Магнитогорском железном руднике ГОП ОАО «ММК» (г. Магнитогорск), Титаномагнети-товом карьере Первоуральского рудоуправления (г. Первоуральск), ОАО «УТОК» (г. У чалы, Башкортостан).

Апробация работы. Основные положения работы и отдельные

Подобные работы
Лялин Кирилл Владимирович
Обоснование основных параметров колесного движителя перекатывающегося типа для горных машин
Яхонтов Юрий Александрович
Развитие теории и разработка методов расчета ленточных конвейеров с подвесными роликоопорами для горных предприятий
Вержанский Александр Петрович
Развитие теории динамических процессов и выбор параметров рабочих органов мельниц для тонкого измельчения горных пород
Троценко Владимир Михайлович
Создание и исследование безклапанного ударного механизма с гидравлическими стабилизаторами давления (применительно к бурильным машинам)
Рогов Александр Борисович
Обоснование технологических решений и параметров машин и комплексов оборудования для разрушения крепких пород, повышающих долговечность горной техники
Шалыгин Алексей Викторович
Обоснование параметров подводной машины для добычи твердых полезных ископаемых с поверхности морского дна
Закаменных Алексей Юрьевич
Режимные параметры резонансных вибротранспортных машин
Кобелев Николай Сергеевич
Повышение эффективности нестационарных компрессорных установок карьеров путем улучшения параметров пневмосети горных машин
Чиркова Алёна Анатольевна
Исследование взаимосвязей параметров средств активизации рабочих органов горных машин
Рындин Владимир Прокопьевич
Определение энергетических параметров и совершенствование динамики ударных систем бурильных машин

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net