CC BY
3
РАЗДЕЛ I
ТРАНСПОРТНОЕ, ГОРНОЕ И СТРОИТЕЛЬНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
УДК 621.869
DOI: https://doi.org/10.26518/2071-7296-2022-19-6-814-827 ► Check for updates
EDN: PVZIYO Научная статья
РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗЕМЛЕРОЙНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН ОТВАЛЬНОГО ТИПА
Н. Т. Сурашов1*, Д. Н. Толымбек2
1Казахский университет путей сообщения, г. Алматы, Республика Казахстан, 2СП «Аруна-Сай», г. Астана, Республика Казахстан nurgalisurashov@mail.ru, http://orcid.org/0000-0002-1798-2253 damirinvest@mail.ru, http://orcid.org/0000-0002-1612-2171
Ответственный автор
АННОТАЦИЯ
Введение. В современных рыночных условиях землеройно-транспортные машины отвального типа особенно нуждаются в анализе маркетинга. Поэтому некоторые приобретенные землеройно-транспортные машины из зарубежных стран при разработке грунтов с каменистыми включениями (характерно для РК) быстро изнашиваются, особенно их режущие кромки ножа, затем постепенно выходят из строя сами машины, тем самым не оправдывая свою себестоимость, т.е. эксплуатируются на практике неэффективно. Целью данной работы является из множества типов машин выбрать самые эффективные модели землеройно-транспортных машин отвального типа, адаптированных к условиям грунтового фона и климатических зон РК с помощью разработанных комплексных оценочных показателей.
Методы и материалы. В качестве материалов использовались широко известные 6-удельные, обобщенные параметры и дополнительно разработанные авторами 20-оценочные показатели (удельные, обобщенные, дифференциальные и интегральные) для оценки конкурентоспособности проектируемой новой конструкции рабочего органа землеройно-транспортной машины отвального типа, а также эксплуатируемых этих машин в РК.
Результаты. В результате анализа взаимодействия рабочего органа бульдозера с разрабатываемым грунтом и исследования их параметров были сформированы оценочные показатели для оценки эффективности бульдозера. Провели полевые испытания два базовых и предложенных четыре перспективных конструктивных решений бульдозера с различными отвалами для сравнения конструкций между собой и оценили их в количественном виде. По высчитанным оценочным показателям произведена оценка эффективности бульдозерного отвала для шести вариантов исполнений конструкций, и по их численным значениям построены графики изменения оценочных показателей по экспериментальным данным, позволяющим оценить технико-экономическую эффективность для различных конструкций отвалов бульдозера. Обсуждение и заключение. Анализ оценочных показателей: материалоемкости G /G и G /П пока-
ро пр ро
зывают, что с совершенствованием конструкции отвала (срез двух боковых верхних частей отвала и добавление к отвалу двух нижних боковых ножей-уширителей) уменьшается металлоемкость, а объем максимального набора призмы волочения увеличивается, соответственно возрастает производительность бульдозера; энергоемкости, N/П, N/Gn^ и показывают, что с совершенствованием конструкции отвала бульдозера улучшаются энергетические показатели, т.е. расход энергии, затраченной на разработку единичного объема грунта уменьшается; показатели удельного усилия, приходящегося на единицу ширины ножа R/B и удельной мощности, приходящейся на единицу ширины ножа N/B, уменьшаются. Обобщенный показатель экономии мощности и силовых нагрузок R • N/B2 показывает, что с улучшением конструкции отвала их значения почти не изменяются (отвал конструкции типа и отвалы с оснащением - выступающим средним ножом и боковыми косынками - резко (скачкообразно) увеличивают объем призмы волочения.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: бульдозер, рабочий орган, оценочные показатели, удельные, дифференциальное, интегральное, уровень технического состояния.
© Сурашов Н. Т., Толымбек Д. Н., 2022
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.
© 2004-2022 Вестник СибАДИ
The Russian Automobile
and Highway Industry Journal
Том 19, № 6. 2022
Vol. 19, No. 6. 2022
transport, mining and mechanical engineering
PART I
БЛАГОДАРНОСТИ: авторы выражают искреннюю благодарность и признательность анонимным рецензентам за нелегкий тяжелый труд по глубокому анализу работы и ценные замечания, которые взяты в работу и учтены полностью.
Статья поступила в редакцию 16.09.2022; одобрена после рецензирования 08.11.2022; принята к публикации 19.12.2022.
Авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
Прозрачность финансовой деятельности: авторы не имеют финансовой заинтересованности в представленных материалах и методах. Конфликт интересов отсутствует.
Для цитирования: Сурашов Н. Т., Толымбек Д. Н. Разработка комплексных показателей и оценка эффективности землеройно-транспортных машин отвального типа // Вестник СибАДИ. 2022. Т.19, № 6 (88). С. 814-827. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2022-19-6-814-827
Original article
DOI: https://doi.org/10.26518/2071-7296-2022-19-6-814-827 EDN: PVZIYO
DEVELOPMENT OF COMPLEX INDICATORS AND EVALUATION OF EFFICIENCY FOR DUMP-TYPE EARTHMOVING AND TRANSPORT MACHINES
Nurgali T. Surashov1*, Damir N. Tolymbek2
1Kazakh University of Railway Engineering, Almaty, Republic Kazakhstan, 2SP Aruna-Sai, Astana, the Republic of Kazakhstan nurgalisurashov@mail.ru, http://orcid.org/0000-0002-1798-2253 damirinvest@mail.ru, http://orcid.org/0000-0002-1612-2171
Corresponding author
ABSTRACT
Introduction. In modern market conditions, dump-type earth-moving transport machines especially need to analyse the marketing of these machines. Therefore, some acquired earth-moving machines during the development of soils with stony inclusions (typical for the RK) quickly wear out their cutting edges of the knife, then gradually fail the machines themselves, thereby not justifying their cost, i.e. are not operated effectively in practice. The goal is to choose from a variety of types of machines the most effective models of earth-moving and transport machines of the dump type, adapted to the conditions of the ground background of the Republic of Kazakhstan with the help of developed complex evaluative indicators.
Methods and materials. As materials, the well-known 6 specific, generalized parameters and additionally developed by the authors of 20 assessment indicators (specific, generalized, differential and integral) were used to evaluate the competitiveness of the projected new design of the working body of the earth-moving transport machine of the dump type, as well as the operated these machines.
Outcomes. As a result of the analysis of the interaction of the working body of the bulldozer with the developed soil and the study of their parameters, the estimates were developed and formed to assess the effectiveness of the bulldozer. The field tests of the proposed six promising design solutions for a bulldozer with different blades were carried out to compare the structures with each other and evaluated them in quantitative form. According to the calculated estimates, the efficiency of the bulldozer blade was evaluated for six variants of structural executions and graphs of changes in the estimated indicators from experimental data were built on their numerical values, allowing to evaluate the technical and economic efficiency for various designs of bulldozer blades.
Discussion and conclusion. The analysis of the estimated indicators: material consumption G/Gnn and G/P show, that with the improvement of the blade design (cutting off the two lateral upper parts of the blade and adding the two lower side - extension knives), the metal intensity decreases, and the volume of the maximum set of drawing prisms increases, respectively, the productivity of the bulldozer increases; energy intensities, N/П, N/Gnn and GN/P2 show, that with the improvement of the design of the bulldozer blade, energy performance improves, i.e. the energy consumption spent on the development of a single volume of soil decreases; the specific force per unit width of the R/B knife and the specific power per unit width of the N/B knife are reduced. Generalized power savings and power
© Surashov N. T., Tolymbek D. N., 2022
Content is available under the license Creative Commons Attribution 4.0 License.
Том 19, № 6. 2022
Vol. 19, No. 6. 2022
© 2004-2022 Вестник СибАДИ
The Russian Automobile
and Highway Industry Journal
815
РАЗДЕЛ I
ТРАНСПОРТНОЕ, ГОРНОЕ И СТРОИТЕЛЬНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
loads R • N/B1 2 shows that, with the improvement of the blade design, their values almost do not change (the blade of the type design and the blades with equipment - a protruding middle knife and side scarves sharply (jumpingly) increase the volume of the prism drawing.
KEYWORDS: bulldozer, working body, evaluation indicators, specific, differential, integral, level of technical condition.
ACKNOWLEDGEMENTS: the authors express their sincere gratitude and appreciation to anonymous reviewers for the hard work of in-depth analysis of the work and valuable comments that are taken into account and taken into account in full.
The article was submitted 16.09.2022; approved after reviewing 08.11.2022; accepted for publication 19.12.2022.
The authors have read and approved the final manuscript.
Financial transparency: the authors have no financial interest in the presented materials or methods. There is no conflict of interest.
For citation: Surashov N. T., Tolymbek D. N. Development of complex indicators and evaluation of effectiveness for dump-type earth-moving and transport machines. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2022; 19 (6): 814-827. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2022-19-6-814-827
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1) разработаны комплексные оценочные показатели (удельные, обобщенные, дифференциальные и интегральные) для технико-экономического уровня машин, т.е. перспективности ЗТМ отвального типа;
2) изготовлены новые конструкции отвалов и ножей бульдозера, которые были установлены на бульдозер марки ДТ-75М для проведения полевых испытаний;
3) проведены полевые испытания на шести моделях отвалов бульдозера и определены их оценочные показатели;
4) анализированы на каждую модель отвала численные значения оценочных показателей и построены по ним сравнительные графики и определены перспективные модели отвала.
ВВЕДЕНИЕ
Казахстан на сегодняшний день приобретает землеройно-транспортные машины (ЗТМ)
из зарубежных стран и СНГ для выполнения поставленной задачи перед дорожными строителями РК Президентом Казахстана - «Создать единую автодорожную компанию Казахстана»*.
На сегодняшний день отсутствуют комплексные методики определения оценки технико-экономических показателей и, соответственно, технического уровня перспективности ЗТМ с учетом климатических условий и грунтового фона РК, что привело к разработке методики оценки эффективности использования ЗТМ в РК2 [1].
По данной тематике написан ряд научных работ зарубежными учеными и стран СН-Г3'4’5’6’7. В работе профессоров Л. А. Хмары и В. А. Перова [2, 3, 4, 7] приведен ряд удельных и обобщенных параметров и коэффициентов оценочных критерий для определения новых технических решений (конструкций отвала и ножей) для ЗТМ. Однако эти оценочные показатели недостаточно комплексно оценивают технико-экономический уровень ЗТМ.
1 Поручение президента РК Касым-Жомарта Токаева на расширенном заседании правительства «Создать единую автодорожную компанию Казахстана» // Деловой Казахстан, от 17.07.22. https://dknews.kz/ru/politika/245092-prezident-poruchil-pravitelstvu-sozdat-edinuyu.
2 Кабашев Р А. Дорожные и строительные машины: абразивный износ рабочих органов землеройных машин. Алматы: Ралым, 1997. 434 с.
3 Баловнев В. И., Хмара Л. А. Интенсификация земляных работ в дорожном строительстве. М.: Транспорт, 1983. 183 с.
4 Холодов А. М., Ничке В. В. Землеройно-транспортные машины. Харьков: Вища школа, 1982. 192 с.
5 Захарчук Б. З., Телушкин В. Д., Шлойдо Г. А. Яркин А. А. Бульдозеры и рыхлители. М.: Машиностроение, 1987. 240 с.
6 Завьялов А. М. Основы теории взаимодействия рабочих органов дорожно-строительных машин со средой. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Омск: СибАДИ, 1999. 240 с.
7 Dotsenko A. I., Mandrovskiy K. P Indicators of the efficiency for using of road-building machines at various levels of management decisions //. International Scientific Conference Interstroymeh - 2019 (ISM - 2019) / IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 786 (2020) 012005 doi:10.1088/1757-899X/786/1/012005 IOP Publishing.
816
© 2004-2022 Вестник СибАДИ
The Russian Automobile
and Highway Industry Journal
Том 19, № 6. 2022
Vol. 19, No. 6. 2022
transport, mining and mechanical engineering
PART I
В работе Х. Х. Хабибуллозода, Н. К. Горяева [5] проводилось исследование зависимости расхода топлива от массы перевозимого груза при междугородных перевозках, и в результате установлены оптимальные расходы топлива в зависимости от скорости транспортирования, нагрузки, приходящейся на одну ось, от качества и рельефа дороги. Для установления ими зависимости расхода топлива от грузоподъемного транспорта исследование проводилось по статистическим данным на седельных тягачах Мерседес Бенс Actross-1840, оборудованными приборами контроля расхода топлива за 237 рейсов. Все данные
о скорости, рельеф трассы, расход топлива, нагрузки по осям и другие показатели передавались на сервер FleetBoard. На основе анализа этих данных с помощью программы Excel и STATISTICA была установлена корреляционная зависимость в виде уравнения регрессии, а коэффициент корреляции считает неучтенные факторы. В данной статье рассматриваются только два важных параметра, которые не представляют полные эксплуатационные характеристики машины.
В статье С. А. Пестрикова, А. Г. Шумкова [6] представлена методика оценки организации технического обслуживания и ремонта (ТОиР) на примере транспортного предприятия ОАО «МРСК Урал»-«Пермэнерго», в которой учитываются два типа параметров: организационные и технические. Выведен интегральный показатель и уровень управленческого процесса, позволяющий оценить эффективность работы транспортного подразделения. Однако в статье все показательные параметры приведены в виде коэффициентов и сведены к одному интегральному показателю оценки эффективности организации. Поэтому данная статья не может определить уровень перспективности рассматриваемых комплексных машин.
В статье A. I. Dotsenko and K. P. Mandrovskiy8 рассмотрены методики для выявления перспективности типа строительно-дорожных машин (СДМ) и адаптированности этих машин в данных климатических районах. Описаны методики оценки СДМ с помощью технико-э-
кономических показателей на основе мониторинга. Установлена иерархию оценочных показателей. Однако в данной статье не указаны конкретные методики оценки эффективности ЗТМ с помощью комплексных оценочных показателей.
В работе Т. М. Бочкарева9 отражены в основном экономические расчеты и обоснования параметров ЗТМ экономических преобразований и разработаны удельные трудоемкости, себестоимости разработки планировочных работ, стоимости машино-смен и себестоимости разработки и транспортировки грунта, продукции удельных капиталовложений, экономическая эффективность разработки и транспортировки грунта. Однако конкретно не даны сравнительные и оценочные параметры ЗТМ.
В работе Н. Н. Симонова10 показаны результаты анализа рабочего процесса бульдозера на основе энергетических затрат при выполнении основных элементов рабочего цикла; математические модели технической и эксплуатационной производительности бульдозера. Связи между параметрами найдены путем аппроксимации их общими уравнениями регрессии, которые позволяют определять средние значения основных параметров по величине главного параметра. Однако эти параметры бульдозеров в виде корреляционной зависимости не позволяют оценить их эффективность в целом.
В работе Копфера указывается, что по общепринятой в Германии методике расход топлива на транспортную работу (в литрах на 100 т-км) существенно зависит от полной массы транспортного средства. Он обычно описывается линейной функцией либо степенными моделями на основе корреляционной функции. Однако оценка эффективности транспортировки грузов не полностью раскрыта.
Целью настоящего исследования является разработка системы показателей (удельные, обобщенные, дифференциальные и интегральные) для объективной оценки технического уровня разрабатываемых перспективных конструкций, а также эксплуатируемых на практике ЗТМ отвального типа в РК. Вычисле-
8 Dotsenko A. I., Mandrovskiy K. P. Indicators of the efficiency for using of road-building machines at various levels of management decisions //. International Scientific Conference Interstroymeh - 2019 (ISM - 2019) / IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 786 (2020) 012005 doi:10.1088/1757-899X/786/1/012005 IOP Publishing.
9 Бочкарева Т. М. Технология планировочных и землеройных работ: учебно-метод. пособие. Пермь: Изд-во Перм.нац. исслед.политехн. ун-та, 2015. 132 с.
10 Симонов Н. Н. Прогнозирование эффективности выполнения бульдозерами земляных работ. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: ОАО ЦНИИС, 2005. 24 с.
Том 19, № 6. 2022
Vol. 19, No. 6. 2022
© 2004-2022 Вестник СибАДИ
The Russian Automobile
and Highway Industry Journal
817
РАЗДЕЛ I
ТРАНСПОРТНОЕ, ГОРНОЕ И СТРОИТЕЛЬНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
на комплексная оценка ЗТМ отвального типа с помощью компьютерной программы и практические оценки новых конструкций отвала ЗТМ.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Общая последовательность существующих и разработанных авторами систем показателей и их пояснения приведены в таблице 1. Наряду с широко известными показателями
[2, 3, 4, 5, 6, 7] оценки эффективности ЗТМ авторами предлагаются дополнительно новые показатели (№ 6...26, см. таблицу 1) для оценки эффективности рабочего органа (РО) ЗТМ отвального типа.
Для оценки эффективности РО ЗТМ отвального типа создана система оценочных показателей, позволяющих объективно оценить технический уровень разработанных перспективных РО машин (см. таблицу 1).
Таблица 1
Система показателей для оценки РО ЗТМ
Источник: составлено авторами.
Table 1
System of indicators for assessing RO ZTM.
Source: compiled by the authors.
№ Показатель Размерность Наименование показателей
1 2 3 4
1. B м Ширина отвала, ножа
2. R Н, кН Усилие на лезвие РО, ножа
3. G ро КГ Матка отвала брльаоаера
4. N к Вт Мощность аульдозера
5. G N кг Малст аоазмыволочкная грунтов при млксималоном окНаре перед отвалом
6. R/B (Н/м); кН/м Удельное усилие, приходящееся на единицу штроам! лнкарк,кожл
7. N/B кВт/м Удальнал мащалсть, птаоадящьяая на единицу сирилы втпала, лджа
8. RN/B2 ((Н)кНкВт)/м2 далащлнма1Н алттзаттао аколомии мощности и слмавыл ттгpрзoG,пpи><одящзлeя на квадрат шлттты лавнло
9. G /G ро пр кг/кг удельлдж иаатня шаниеднаа: и зслзмылаyoтGния
10. N/G /р кВт/кг Уделовол келтлсшемке лк щ|^с^и^иСсльдозера и маасы г^F^с^ылtэlлолc^тe^^з^о
11. N/G2 пр кВт кг2 Обобщенныйпоказательэкономиимощности, приходящийсянаквадрат массы призмы волочения
12. G /П ро (кгч)/м3 УдельнаямассаРО,приходящаясянаединицу производительности
13. N/П (кВтч)/м3 Удельная мощность,приходящаяся на единицу производительности
14. NG /П2 ро (кгкВт)/(м3/ч)2 Обобщённыйпоказатель экономиимощности имассыРО, приходящийсянаквадрат производительностибульдозера
818
© 2004-2022 Вестник СибАДИ
The Russian Automobile
and Highway Industry Journal
Том 19, № 6. 2022
Vol. 19, No. 6. 2022
transport, mining and mechanical engineering
na RT I
№ Показатель Размерность Ноимпнтрынне воЕ^^с1теов й
15. Gpo2 ' N2 кг2 ■ 1сВт2 ДоАфо|ноннинерно1Й хссаехоело эксномии coTfLHOLHHXib ойсогнн, твьноатоомассы LO и мтщооехо Оусодозера,приходящиесяна квадратыпроизводительности и массы призмы волочения
П2 ■ G2p (м3/ч)2 ■ (кг)2
17. G /В P° кг/м Удтлинас мнс^са СО, прехоцощээсс эа эдсницу шнпыно; оснвоя, ложс
77. N/G ро кВт/кг уделвипс мтщнпсот Линдалитс ;зыт:^^^енная на нЕитг°н оаисы РО
17 . т/f отв кН/м2 Лдолония евлс сдгн и вьнходощэосс хя нь/сннцу встщ адилобовойповерхностиотвала
1!7 . G G// ро к/МВт Удтлинпс мнсса ГО, прэеходящээсс ка энсницу Ао/лстотн (з'^ььгьйз^сс
20 . T/N; C|/N кНМВт; (м3/кВт) НэеССИВЭ НЕЛЛ ЬОГ1Н (Е0\/ОНЛИО1НЛТН), отиxпЕLщaпов h^trbnul^^ нлмностн
11. (Gp„T)/f/i2 (к1/-к1Н//к:Е^т/; 0°)0 щовиы1н ноьаехослт экснои/ии MTВCCI 1о<р| Л тьло1 оо/н, приходящийся наквадратмощности
27. z/n тенге • чаа/ш/н Cpoc^^R3^ri^h^^ ^/Э^Н1эВЬэ35 элфи/ы, нриходящиеся из о/иви нс нтoнпнoди тельности
23 . (GpgG^)///2 тенге ■к//nк^322^)2 ОЕоСигониы С покйнсттли йконнлтн оассы ОА н РЕфае, няозоэсо(и йкл но кнадттт виинялодительности
24. Qt QHac = Q к^пас Еассоои (эс/ход ттоавна, паеходощиссо н^ 1 цсхл /[эемярн роЛюсы биоядоиесс
25 . Qw = QT/'Pp к^м3 СИл^лоноН уас/ящ тонливе, о снтоцящийсяна e/poni3Lcc даилила поплнваипроизводительности
26. (ZQT)/n2 (тенге ■ кг) (м3/ч)2 Обобщенныйпоказательэкономиизатрати расходатоплива,приходящийсянаквадрат производительности
27. i =Д/Тн к мм/(моточас) Удельнаяинтенсивностьизнашиваниярежущей кромки,приходящаясянаединицунаработки ножа 2
28. К = рк-рн эф рт к кН/кН Коэффициентэффективностиновойконструкции по снижениюсил сопротивлениюкопанию грунта [2]
29. К =t /(t +t +t ф) нд ср ср устр проф ч/ч Показательнадежности,отражающийкачество изготовлениямашины[2]
30. Кф = К+K+K +К ) кфт R v кдц отп Обобщенный показателькачественнойоце7-п комфортабельности машины [2]
Наряду с широко известны ми показателями и оценками эффективности ЗТМ [2, 4, 7] авторами предлагаются более ТО нов71хпока-зателей для оценки эффективное™ РОЗЛМ отвального типа [1, 8, 9]. Общая последовательность определения новых показлтеллй и пояснениякним приведенывтаблиед1 ■
По степени сложности формиаонания ара-ночные показатели подразделеются на: 1 -
лаотяою пооаартеля (таза-ен7ес-ие, каы-о оо-экипяоиее н7иллаыи, энс^г^о^апти7ионн1:>1 и,
геометрические, физические, экономические, нех7иеоспие, оолтвые и сколястрыя, а7иоали1И и п-злииод н ы ей аех.); О - у<Эелрня/е пехазате-рл Kфopмидyюлзя -со^^наит или у-ножеенам ©ледоо чд7ткp-лоте-Я4geляя -лрвныл паряме-
м ___ а .,кБт-час>.
7р04/1, НЗи-Рллр, ЭаерГ0лРК7]еЪ ^уд - П ( мз ),
8Л9
ТОО1П, н^° 2/а:^
VO. )^, —о. 7. 2(—’2
© ИООД-2О22 П7С0ПИ- С0и^/\ДН
The RutsianAtto mo bile;
лп— Hiphwny InciustryJoumal
РАЗДЕЛ I
ТРАНСПОРТНЫЕ, РОКИОП И СТРОИТЕЛЗЗОЕ ООАНПОНТРОЕНИЕ
ЕбОбщеННЬШ 27ННЕНАА76ЛЕ ЕфРОНИН/РТСН рМПЕ-песиииег\/^ И.П1П т^напегниЕЕin одноименныЕуоиЕРЗых
t° Gpo — И-Gpo д кПт кг \
поксоннелиК, HPHfMAAiK п' п — П2 1мзщ_2К;
/К. И — NON нККПКПТ) И Ир\\ и __ ИАроП О кНтог1раРаб
в = в2 2 м2 _ Iп 12 е— п2 - ( м2(-О I
\час2
4 рн диффнронг/иильнн/й noKaGamenн (фни-мируется умножением нли дтлением однои-i\N€5ni/t>ix (KHEEiJi^eHHAix нннозателpH, напримЕр.
N-C/I^o _ N-Gpo __ И2Мро а о2кПт2 -
П2 Hjlj. — П^-Tj/j, .цЗ/чфИкг)2-- ит-Д-[1]-
Согласно представленной в таблице 1 системе показателей и проведенных полевых исследовательских испытаниях на этих моделях произведена оценка эффективности бульдозерного отвала с шестью вариантами (рисунок1).
Согласно таблице 1 приведенные в пунктах 1-5 параметры РО и бульдозера замерялись по известному методу [1,2], а производительность - П подсчитывалась с помощью известной формулы на основе замеренных параметров, остальные оценочные показатели также по отношению (таблица 2, п.6-26) к компьютерной программе. Их вычисленные значения приведены в таблице 2, соответственно по графе к шести вариантам исполнения отвалов (см.графы4-9,таблица2).
На одном из бульдозеров на базе трактора ДТ-75М для копания глинистого грунта был установлен традиционный отвал с серийными ножами (ножи изготовлены из марки стали Ст65Г) (см. рисунок 1, а, б), а на другом бульдозере - модернизированный отвал с опытными ножами (см. рисунок 1, в, г, д, е), изготовленными из горячекатанной прокатной износостойкой легированной стали 36Г2СР, разработан-нойи выпускаемойУкрНИИметом[1].
Новые модернизированные отвалы согласно патентам KZ: №13578, №13576; №15852 были изготовлены на Челябинском заводе
Дормаш им. Колющенко и комплект ножей из стали 36Г2СР с термообработкой ТВЧ, а также крепежные элементы (согласно договору №90237/12 от20.06.1998 г.).
Для определения оценочных показателей опытным путем определены следующие параметры бульдозера: потребляемая им мощность N, кВт; ширина В и высота Н отвала, м; усилие на лезвии рабочего органа R, H; масса отвала G, кг; масса призмы волочения (максимальная) G, кг; тяговое усилие бульдозера Т, кН; часовой расход топлива Gx, кг(л); интенсивность изнашивания режущих кромок (мммото)/час; скорость перемещения разработанного грунта и, м/с; площадь поперечного сечения траншеи S, м2 и т.д. по ГОСТ 4.122-87 «Бульдозеры. Номенклатура показателей» и ГОСТ 10792-97 «Бульдозеры. Правила при-емкииметодыиспытаний».
Эксперименты проводились на полевой установке по разработанной методике на глинистых грунтах с каменистыми включениями в летнее время при температуре окружающей среды от 20 оС до 36 оС. Каждый вариант модели отвала испытывался 4-6 раз на пути разработки грунта 250 м. Средняя удельная интенсивность изнашивания ножей определялась по среднему значению весового износа образца на 1 км пути трения с 1 кв. см. площадки износа ножа. Грунт естественного залегания - влажность - 18...22%, число ударов ударником ДорНИИ - 50.55, число пластич-ности-12...14[1].
По экспериментальным данным вычислены оценочные показатели с помощью компьютерной программы для различных конструкций отвалов11’12’13,1415и их значения приведены в таблице 2. Построены графики изменения оценочных показателей по экспериментальным данным, позволяющие оценить технико-экономическую эффективность для различных конструкций отвалов бульдозера (см. рисунок 1,таблицу2)[1].
11 БаловневВ.И.,ХмараЛ.А.Интенсификацияразработкигрунтоввдорожном строительстве. М.: Транспорт, 1993. 384 с.
12 КабашевР А.,СурашовН.Т.,Гудович М.И. Анализиоценкаперспективных конструкций рабочих органов земле-ройно-транспортныхмашин//Механизацияиавтоматизацияземляныхработ / Сборник докладов. Киев: КИСИ, 1991.С. 24-27.
13 Инновационный патент №15852 от 04.04.2005 г. Сурашов Н. Т., Толымбек Д. Н. Отвал бульдозера. Опубликован в бил. № 6 от 15.06.2005 г. 3 с.
14 Инновационный патент №13578 от 14.08.2003 г. Сурашов Н. Т., Толымбек Д. Н. Отвал с выступающим ножом бульдозера. Опубликован в бил. №10 от 15.10.2003 г. 2 с.
15 Инновационный патент №13576 от 14.08.2003 г. Сурашов Н. Т., Толымбек Д. Н. Ковш скрепера. Опубликован в бил. №10 от 15.10.2003 г. 3 с.
820
© 2004-2022 Вестник СибАДИ
The Russian Automobile
and Highway Industry Journal
Том 19, № 6. 2022
Vol. 19, No. 6. 2022
transport, mining and mechanical engineering
PART I
Рисунок 1 - Формирование РО бульдозера в зависимости от категории разрабатываемых грунтов: а - традиционный отвал без козырька; б - традиционный отвал с козырьком; в - отвал с верхними боковыми скосами (БС); г - то же, отвал с ножами-уширителями (НУ); д - то же, отвал, оснащенный выступающим средним
ножом (ВСН); е - то же, отвал, оснащенный ВСН и боковыми косынками (БК)
Источник: составлено авторами.
Figure 1 - Formation of the RO for a bulldozer depending on the category of developed soils a) - traditional blade without a visor; б) - traditional blade with a visor; в) - blade with upper side bevels (SB);
г) - the same, blade with knives-extenders (KE); д) - the same, a blade equipped with a (PMK);
e) - the same, blade equipped with a PMK and a SB;
Source: compiled by the authors.
Том 19, № 6. 2022
Vol. 19, No. 6. 2022
© 2004-2022 Вестник СибАДИ
The Russian Automobile
and Highway Industry Journal
821
РАЗДЕЛ I
ТРАНСПОРТНОЕ, ГОРНОЕ И СТРОИТЕЛЬНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
РЕЗУЛЬТАТЫ
Таблица 2
Результаты оценки эффективности сформированных бульдозерных отвалов
Источник: составлено авторами.
Table 2
Results of evaluation of the effectiveness of the formed bulldozer blades
Source: compiled by the authors.
№ п/п Обозначения (показатели) Размерность Значение показателей (шесть вариантов изготовления отвала)
г 'i {. ,Y dU^-pjD
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1. B м 2,52 2,52 2,52 2,93 2,93 2,93
2. R Н (кН) 25,1 25,1 25,1 25,1 25,1 25,1
3. G po KJ 1070 1092 1062 1112 1126 1104
4. h kEJt 70 7 0 70 70 70 70
5. G — KJ 3400 3591 3591 3762 21364 3003
6. R В H bb м K 1УГ K 9,9 6 9,97 9,96 8,56 05,1 25,1
7. R 0 kIK t гс 27,77 27,77 27,77 23,89 00,0 76,0
8. R ■ R 00 ЩсН) • сВ и ic2 206,58 276767, 276,58 204,49 1 '777 16(67
9. 0i)h 00h ИЕСГс -2 0,310 0,3(63 0,290 0,295 0,091 0,200
10. 01 4°, сВи сс 0,027)7 0,0134 0,0194 0,0186 0,0181 0,0172
11. 2 О ■ о бНб ■ C2 б2Г 0,0063 0,0058 0,0057 0,0054 0,0052 0,005
12. 0iO П бГ — /В 0,0312 0,0304 0,0295 0,0215 0,0291 0,0288
13. OO П сУ/ г-б-ВГ МГ к 0,002 0,0019 0,0019 0,0018 0,0018 0,0017
82 2
© 2004-2022 Вестник СибАДИ
The Russian Automobile
and Righway Induotoy .Jeemal
Toм 19, № 6. 2022
MoI. 19, No. 6. 2022
transport, mining and mechanical engineering
PART I
№ п/п Обозначения (показатели) Размерность Значение показателей (шесть вариантов изготовления отвала)
_> ^ .
Г 1 шШ|к &шттш],
1 2 3 4 о 6 7 5 тт
14. ННо' 2 П2 ке•кВз (-)2 ч ч ) 6,64) 0-5 5,70-10-5 5,6-10-6 5,31 -10-5 5,5ТТ0-5 4,89-15-5
15. Ср2о • 2 2 ке 2•к3з2 310-7 310-7 310-7 210-7 210-7 210-7
п2 ■ Н2ч М3 Ч))2 ■ ке2
16. G /В ро к г/м 424,6 433,3 421,4 379,5 384,3 387,0
17. N/G ро к Вт/кг 0,065 0,064 0,066 0,063 0,062 0,062
18. T/F отв к Н/м2 30,2 27,6 30,3 26,0 25,4 25,2
19. G /N ро кг/кВт 15,3 15,6 15,2 15,9 16,1 16,2
20. T/N кН/кВт 0,87 0,87 0,87 0,87 0,87 0,87
21. G T/N2 ро кгкН/кВт2 13,3 13,6 13,2 13,8 14,0 14,1
22. Z/П тенге/м3/ч 505,8 481,8 483,6 465,5 458,8 458,1
23. G -Z/П2 ро тенгекг/(м3/ч)2 5203,6 4800 4685,8 4521 4438 4440
24. кг/м3/ч 0,115 0,107 0,107 0,105 0,103 0,102
25. тенгекг/(м3/ч)2 58,36 52,75 52,95 48,8 47,3 46,99
26. Д/Т н Мм/моточас 0,1 0,094 0,093 0,091 0,3 0,28
27. р-р/р к к к кН/кН 0,012 0,012 0,012 1,125 1,37 1,41
28. Т кН 60,9 60,9 60,9 60,9 60,9 60,9
29. F отв м2 2,016 2,205 2,01 2,338 2,4 2,42
30. V м3/ч 104 109,6 109,6 114,5 116,4 117,0
31. Т ц час 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
32. Т Р к кН 57,2 57,2 57,2 57,2 57,2 57,2
Том 19, № 6. 2022
Vol. 19, No. 6. 2022
© 2004-2022 Вестник СибАДИ
The Russian Automobile
and Highway Industry Journal
823
РАЗДЕЛ I
ТРАНСПОРТНОЕ, ГОРНОЕ И СТРОИТЕЛЬНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
Рисунок 2 - Изменения оценочных показателей технико-экономической эффективности
различных конструкций бульдозерных отвалов: 1 - традиционный отвал без козырька; 2 - традиционный отвал с козырьком; 3 - отвал с боковыми скосами; 4 - то же, отвал с ножами-уширителями; 5 - то же, отвал с ВСН и ножами-
уширителями; 6 - то же, отвал с ВСН и БК, ножами-уширителями
Источник: составлено авторами.
Figure 2 - Changes in the estimated indicators of technical and economic efficiency of various designs of bulldozer dumps. Source: compiled by the authors. 1 - traditional blade without a visor; 2 - traditional blade with a visor; 3 - blade with side bevels; 4 - the same, blade with knives-extenders; 5 - the same, a blade with PMK and knives-extenders;
6 - the same, blade with PMK and BC, knives-extenders;
Source: compiled by the authors.
824
© 2004-2022 Вестник СибАДИ
The Russian Automobile
and Highway Industry Journal
Том 19, № 6. 2022
Vol. 19, No. 6. 2022
transport, mining and mechanical engineering
PART I
1 - традиционный отвал без козырька; 2 - традиционный отвал с козырьком; 3 - отвал с боковыми скосами; 4 - то же, отвал с ножами-уширителями;
5 - то же, отвал с ВСН и ножами-уширителями; 6 - то же, отвал с ВСН и БК, ножами-уширителями 1 - traditional blade without a visor; 2 - traditional blade with a visor; 3 - blade with side bevels; 4 - the same, blade with knives-extenders; 5 - the same, a blade with PMK and knives-extenders;
6 - the same, blade with PMK and BC, knives-extenders;
Продолжение рисунка 2 - Изменения оценочных показателей технико-экономической эффективности различных
конструкций бульдозерных отвалов: Continued Figure 2 - Changes in the estimated indicators of technical and economic efficiency
of various designs of bulldozer dumps.
Том 19, № 6. 2022
Vol. 19, No. 6. 2022
© 2004-2022 Вестник СибАДИ
The Russian Automobile
and Highway Industry Journal
825
РАЗДЕЛ I
ТРАНСПОРТНОЕ, ГОРНОЕ И СТРОИТЕЛЬНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ
ОБСУЖДЕНИЕ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Анализ оценочных показателей: материалоемкости G /G и G /П (см. таблицы 1, 2, пункты 9 и 12) показывают, что с совершенствованием конструкции РО уменьшается металлоемкость, а объем набора призмы волочения увеличивается, соответственно возрастает производительность бульдозера (см. рисунок 1 и таблицу 2); энергоемкости , N/П, N/G и показывают, что с совершенствована ем конструкции отвала ЗТМ отвального типа улучшаются энергетические показатели, т. е. расход энергии, затраченной на разработку единичного объема грунта уменьшается; показатели удельного усилия, приходящегося на единицу ширины ножа R/B, удельной мощности, приходящейся на единицу ширины ножа N/B; обобщенный показатель экономии мощности и силовых нагрузок R N / B2 показывают, что с улучшением конструкции отвала (отвалы 1,2, 3, типы исполнения, см. рисунок 1, 2) их значения почти не изменяются, отвал конструкции типа 4 (см. рисунок 1,2) уменьшается, а отвалы с оснащением ВСН и БК резко (скачкообразно) увеличиваются (см. рисунок 1, конструкции типа 5 и 6) (см. таблицу 2) [1].
Таким образом, теоретически и экспериментально произведена оценка технического уровня предлагаемых перспективных типов конструкции отвалов бульдозера и выявлены наиболее эффективные по оценочным показателям (по ранжированному весу):
- отвал с верхними боковыми скосами и ножами-уширителями, оснащенный выступающим средним ножом и боковыми косынками (см. рисунок 1, е), патент KZ№13578;
- тот же отвал, только без ножей с боковыми косынками (см. рисунок 1, д);
- тот же отвал, только без выступающего ножа и боковых косынок (см. рисунок 1, г), патент KZ№13576 и 15852.
Отвал с верхними боковыми скосами и но-жами-уширителями, оснащенный выступающим средним ножом и боковыми косынками (см. рисунок 1, е), является самым перспективным конструктивным решением, затем конструкции отвала (см. рисунок 1, д), потом - конструкции (см. рисунок 1, г) и т.д., то есть по сравнению с базовыми отвалами (рисунок 1, а) - производительность увеличивается на 8-10%, экономия топлива и энергоемкость на 3% и, наоборот, металлоемкость РО уменьшается на 5%. Тяговое усилие бульдозера используется на 5-6% (см. рисунок 1, е). Ранжированные последовательности перспективной конструкции отвалов с ножами расположены
на основе анализа и сопоставления их по оценочным показателям приведены на рисунке 1 (снизу вверх).
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Сурашов Н. Т Научные основы создания перспективных рабочих органов землеройно-транспортных машин: монография. Алматы: КазГАСА, 2004. 263 с.
2. Хмара Л. А., Голубченко А. И. Определение показателей эффективности строительных машин, манипуляторов и машин с рабочими органами многоцелевого назначения: Сб. тр. / МАДИ. М., 1987. С. 23-28.
3. Перов В. А. Методика изучения динамики землеройной машины при учете действия случайных нагрузок // Технологии и средства механизации. 2012. № 3. С.108-110.
4. Хмара Л. А., Басий В. В., Деревянчук М. И., Максюк Ю. А. Исследование накопительной способности отвала бульдозера с боковыми ограничивающими элементами // Вестник Харьковского национального автомобильного дорожного университета. 2005. № 2. С.80-84.
5. Хабибуллозода Х. Х., Горяев Н. К. Исследование зависимости расхода топлива от массы перевозимого груза при междугородных перевозках // Вестник СибАДИ. 2021;18(3):264-273. https://doi. org/10.26518/2071-7296-2021-18-3-264-273
6. Пестриков С. А., Шумков А. Г Методика оценки эффективности организации технического обслуживания и ремонта на примере транспортного подразделения филиала ОАО «МРСК Урала» - «ПермЭнерго» - Пермь // Вестник ПНиПУ Социально-экономические науки. 2019. № 1. С.233-245.
7. Хмара Л. А. Научное сопровождение строительных и дорожных машин: исследование, расчет, создание, выбор, использование // Вестник Приднепровский государственной академии строительства и архитектуры. Приднепровск: 2015. № 7-8 (209). С. 11-30.
8. Сурашов Н. Т., Асматулаев Р Б., Толым-
бек Д. Н. Определение рациональной формы отвала бульдозера с учетом грунтового фона Республики Казахстан // Вестник СибАДИ. Том 18, № 6 (2021). С.662-677. https://doi.org/10.26518/2071-
7296-2021-18-6-662-677.
9. Сурашов Н. Т., Асматулаев Р Б., Толым-бек Д. Н. Определение оптимальных конструктивных параметров отвала бульдозера // Вестник СибАДИ. Том 19, № 4 (2022). DOI: https://doi. org/10.26518/2071-7296-2022-19-4-500-513.
REFERENCES
1. Surashov N. T [Scientific foundations of the creation of promising working bodies of earth-moving machines], Monograph. Almaty: KazGASA, 2004. 263 p. (in Russ.)
2. Khmara L. A., Golubchenko A. I. Opredelenie pokazatelej jeffektivnosti stroitel’nyh mashin, manipul-jatorov i mashin s rabochimi organami mnogocelevogo naznachenija: Sb. tr. / MADI. [Determination of perfor-
826
© 2004-2022 Вестник СибАДИ
The Russian Automobile
and Highway Industry Journal
Том 19, № 6. 2022
Vol. 19, No. 6. 2022
transport, mining and mechanical engineering
PART I
mance indicators of construction machines, manipulators and machines with working bodies of multi-purpose purpose: Sb. Tr. / MADI]. Moscow, 1987: 23-28. (in Russ.)
3. Perov V. A. [Methods of studying the dynamics of the earth-moving machine when taking into account the action of random loads]. Tehnologii i sredstva meh-anizacii. 2012; 3: 108-110. (in Russ.)
4. Khmara L. A., Basiy V. V., Derevyanchuk M. I., Maksyuk Yu. A. [Study of the accumulative ability of the blade of a bulldozer with lateral limiting elements]. Vestnik Kharkivskogo natel’nogo avtogo dorozhnogo universiteta. 2005; 2:.80-84. (in Russ.)
5. Khabibullozoda K. K., Goriaev N. K. Research on dependence of fuel consumption on cargo weight in long-distance transport. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2021;18(3):264-273. (In Russ.) https://doi.org/10.26518/2071-7296-2021-18-3-264-273
6. Pestrikov S. A., Shumkov A. G. [Methods of assessing the effectiveness of the organization of maintenance and repair on the example of the transport unit of the branch of JSC “IDGC of Urals” - “PermEnergo” - Perm]. Vestnik PNiPU. Socio-Economic Sciences. 2019; 1: 233-245. (in Russ.)
7. Khmara L. A. Nauchnoe soprovozhdenie stroi-tel'nyh i dorozhnyh mashin: issledovanie, raschet, sozdanie, vybor, ispol'zovanie [Scientific support of construction and road machines: research, calculation, creation, selection, use]. Vestnik Pridneprovskij gosu-darstvennoj akademii stroitel’stva i arhitektury. Prid-neprovsk. 2015; 7-8 (209):11-30. (in Russ.)
8. Surashov N.T., Asmatulaev R.B., Tolymbek D.N. Determination of a rational shape of a bulldozer blade considering the soil background of the Republic of Kazakhstan. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2021;18(6):662-677. (In Russ.) https:// doi.org/10.26518/2071-7296-2021-18-6-662-677.
9. Surashov N. T, Asmatulaev R. B., Tolymbek D. N. Blade optimal design parameters determination. The
Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2022;19(4):500-513. (In Russ.) https://doi.
org/10.26518/2071-7296-2022-19-4-500-513
ВКЛАД СОАВТОРОВ
Сурашов Н. Т Формулировка направления, темы исследования и исследование научной гипотезы. Формулирование проблемы исследования. Разработка теоретических исследований, выбор методологии и методов исследований (50%).
Толымбек Д. Н. Проверка теоретических предположений, анализ результатов исследования, редактирования, формирование выводов. Рецензирование результатов, корреспонденция данных с иностранными авторами (50%).
COAUTHORS’ CONTRIBUTION
Nurgali T Surashov. Formulation of direction, research topic, scientific hypothesis. Formulation of research problem. Development of theoretical studies, selection of methodology and methods of research (50%).
Damir N. Tolymbek. Verification of theoretical assumptions, analysis of research results, editing, formation of conclusions. Review of results, correspondence of data with foreign authors (50%).
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Сурашов Нургали Толымбекович - д-р техн. наук, проф. кафедры «Организация движения, управление на транспорте и логистика».
Толымбек Дамир Нургаливич - канд. техн. наук, доц., директор.
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Nurgali T. Surashov - Dr. of Sci., Professor, Traffic and Transport Management and Logistics Department.
Damir N. Tolymbek - Cand. of Sci., Associate Professor.
Том 19, № 6. 2022
Vol. 19, No. 6. 2022
© 2004-2022 Вестник СибАДИ
The Russian Automobile
and Highway Industry Journal
827
