CC BY
17
3. Prusov M., Kurdyumov V., Pavlushin A. Optimization of the hopper design parameters with a controlled technological process of loading, storage and unloading of bulk materials. Paper presented at the BIO Web of Conferences, 2020. 27. DOI: 10.1051/bioconf/20202700131.
4. Прусов М.В. Оптимизация конструктивных параметров бункерного устройства / Прусов М.В., В.И. Курдюмов, А.А. Павлушин // УлГАУ ВЕСТНИК. 2020. № 3(51). С. 22-27.
5. Прусов М.В. Теоретическое обоснование параметров процессов загрузки, хранения и выгрузки комбикормов / М.В. Прусов, В.И. Курдюмов, А.А. Павлушин // УлГАУ ВЕСТНИК. 2020. № 1(49). С. 6-13.
6. Денисов В.В., Прусов М.В., Кожевников В.А. Контроль сегрегации при выполнении транспортно -складских операций с сыпучими грузами // Вестник транспорта Поволжья, СамГУПС. 2020. № 1 (79). С.48- 54.
7. Третьяков Г.М., Прусов М.В., Денисов В.В., Кононов И.И. Экспериментальные исследования хранилища сыпучих грузов в транспортно-технологических комплексах // Вестник транспорта Поволжья, СамГУПС. 2020. № 5 (83). С. 56-61.
Денисов Владимир Васильевич, канд. техн. наук, доцент, Vdenisoff@mail.ru, Россия, Самара, Самарский государственный университет путей сообщения,
Кононов Иван Иванович, канд. техн. наук, доцент, ikononov@yandex.ru. Россия, Самара, Самарский государственный университет путей сообщения,
Прусов Максим Владимирович, канд. техн. наук, доцент, mak-prusov@yandex. ru, Россия, Самара, Самарский государственный университет путей сообщения
PROVISION OF TRANSPORT AND TECHNOLOGICAL SYSTEMS WITH NEW EFFICIENT RESOURCE-SAVING
EQUIPMENT
V.V. Denisov, I.I. Kononov, M. V. Prusov
This article discusses the existing technology of compound feed preparation and the problems that arise when feeding into the production line and when loading onto rolling stock. The disadvantages of the existing technology are considered and a bunker device protected by a patent of the Russian Federation is proposed. This device can be installed in any production tanks to ensure uninterrupted supply to the production line and to load rolling stock.
Key words: bulk cargo, loading, unloading, bunker device.
Denisov Vladimir Vasilyevich, candidate of technical sciences, docent, Vdenisoff@mail.ru, Russia, Samara, Samara State Transport University,
Kononov Ivan Ivanovich, candidate of technical sciences, dоcent, ikononov@yandex.ru, Russia, Samara, Samara State Transport University,
Prusov Maxim Vladimirovich, candidate of technical sciences, dоcent, mak-prusov@yandex. ru, Russia, Samara, Samara State Transport University
УДК 62.52
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-7-475-476
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНО-ДОРОЖНОЙ ТЕХНИКОЙ
А.В. Лысянников, Д.М. Теслин, Р.Б. Желукевич, А.В. Егоров, М.В. Меснянкин, Ю.Ф. Кайзер, Н.А. Слипченко, Н.Е. Сергиенко
Проведен анализ систем автоматического контроля и управления строительно-дорожной техникой. Существующие системы имеют функциональные ограничения, не позволяющие полноценно использовать их на технике, применяемой для удаления снежно-ледяных образований с дорожных покрытий. Основными ограничениями их применения является: недостаточное количество одновременно контролируемых параметров рабочего органа, двигателя и самой базовой машины; привязка параметров к работам с грунтом (планирование, разравнивание), на ограниченной территории; необходимость наличия цифрового проекта работ; необходимость подготовительных работ (установка копирных опор); отсутствие возможности автоматического выбора оптимальных параметров установки рабочего органа и режимов резания в реальном времени, обеспечивающих повышение энергоэффективности и производительности технологического процесса. Модернизация существующих систем позволит обеспечить их эффективное применение для техники, используемой при выполнении работ по удалению снежно-ледяных образований с дорожных покрытий.
Ключевые слова: система автоматического контроля и управления, рабочий орган, строительно-дорожная техника, контроль, угол установки, угол резания, дорожное покрытие.
Увеличение протяжённости автомобильных дорог и географическое положение Российской Федерации обуславливают необходимость повышение качества выполняемых работ по их зимнему содержанию [1]. Транспортная стратегия Российской Федерации до 2030 года предусматривает разработку и внедрение новых способов содержания автомобильных дорог в зимний период с целью снижения негативного влияния противогололедных
материалов на окружающую среду [2, 3]. С развитием цифровой экономики [4] и программой экспериментального правового режима в сфере цифровых инноваций [5] реализовать поставленные задачи возможно за счет применения систем автоматического контроля и управления строительно-дорожной техникой, к машинам осуществляющим зимнее содержание автомобильных дорог.
Существующие системы имеют функциональные ограничения не позволяющие полноценно использовать их на технике применяемой для удаления снежно-ледяных образований с дорожных покрытий. Основными ограничениями их применения является: недостаточное количество одновременно контролируемых параметров рабочего органа, двигателя и самой базовой машины; привязка параметров к работам с грунтом (планирование, разравнивание), на ограниченной территории; необходимость наличия цифрового проекта работ; необходимость подготовительных работ (установка копирных струн); отсутствие возможности автоматического выбора оптимальных параметров установки рабочего органа и режимов резания в реальном времени, обеспечивающих повышение энергоэффективности и производительности технологического процесса.
Разработка системы автоматического контроля и управления, предназначенной для техники используемой при выполнении работ по удалению снежно-ледяных образований с дорожных покрытий, является актуальной задачей и должна основываться на измерительной информации, полученной в ходе соответствующих исследований. Должна быть создана информационная база усилий возникающих на рабочем органе в зависимости от параметров его установки, режимов резания снежно-ледяных образований на основе чего определены оптимальные параметры. Данные параметры должны быть внесены в блок управления системы автоматического контроля и управления строительно-дорожной техникой, на основе чего будет происходить выбор и задание оптимальных параметров установки рабочего органа и режимов резания снежно-ледяных образований.
Системы автоматического контроля и управления строительно-дорожной техникой классифицируются следующим образом (рис. 1):
Рис. 1. Классификация систем автоматического контроля и управления строительно-дорожной техникой
Одноканальные копирные системы «Копир-Автоплан-10» [6] и «Копир-Автоплан-10Л» [6] (ВНИИстрой-дормаш) осуществляют контроль и управление положением отвала бульдозера только по высоте, при этом для средств контроля положения необходима копирная опора.
В системе «Копир-Автоплан-10» [6] в качестве средства контроля положения отвала используется щупо-вой датчик продольного профиля контактного принципа действия, копирной опорой для которого служат внешние жесткие направляющие (копирная струна, бордюрный камень, подготовленная поверхность).
В процессе строительно-дорожных работ при изменении толщины срезаемого слоя щуп датчика продольного профиля, установленного на рабочем органе, отклоняясь, вырабатывает соответствующий сигнал для блока управления с целью сравнения и выработки управляющих сигналов на подъёмное устройство, возвращая рабочий орган в исходное положение.
В системе «Копир-Автоплан-10Л» (модификация системы «Копир-Автоплан-10») [6] (рис. 2) для стабилизации рабочего органа используется либо фотоприемное устройство 2, воспринимающее сигнал лазерного нивелира 1 (находится на рабочей площадке), либо датчик углового положения 5, позволяющий работать системе в автономном режиме.
В системах «Копир-Автоплан-10» и «Копир-Автоплан-10Л» имеется функция защиты двигателя от перегрузок. Контроль частоты вращения коленчатого вала двигателя осуществляется тахогенератором 4, при повышении нагрузки на двигатель механизм перемещения 3 поднимает рабочий орган, уменьшая толщину срезаемого слоя, тем самым снижая нагрузку.
В одноканальных бескопирных системах «Профиль-1» [7], «Профиль-10» [7], «Автоплан-10» [6] (ВНИИстройдормаш), «MOBA GS-506 2D Базовая» (MOBA Mobile Automation AG) [8], «Стабилоплан-10» [9], «автоматическая система управления углом резания» [10] для автоматического управления положением рабочего органа применяются датчики, не требующие копирную опору, что позволяет строительно-дорожной технике свободно перемещаться по рабочей площадке.
2 - фотоприемное устройство; 3 - механизм перемещения с датчиком обратной связи; 4 - тахогенератор;
5 - датчик углового положения рабочего органа
476
Системы «Профиль-1» [7] и «Профиль-10» [7] применяемые на автогрейдерах, «MOBA GS-506 2D Базовая» [8] и «Автоплан-10» [6] применяемые на бульдозерах, обеспечивают контроль и управление углом зарезания рабочего органа. Регулировка толщины срезаемого слоя происходит ручным способом, при помощи рычагов.
В системах «Профиль-1» [7] и «MOBA GS-506 2D Базовая» [8] для контроля и управления углом зарезания рабочего органа применяются датчики углового положения маятникового типа с контактным потенциометриче-ским преобразователем сигнала, в системах «Профиль-10» [7] и «Автоплан-10» [6] применяются датчики углового положения коромыслового типа с бесконтактным индуктивным преобразователем. В системе «Автоплан-10» предусмотрена функция контроля нагрузки на двигатель.
Система «Стабилоплан-10» [9] обеспечивает управление положением ковша скрепера по высоте с помощью датчиков углового положения (коромыслового типа) и стабилизацию тягового усилия с помощью датчика контроля нагрузки на рабочий орган. На ковш скрепера воздействует сила сопротивления грунта, зависящая от глубины его погружения в разрабатываемый массив. Сила регистрируется датчиком контроля нагрузки (гидравлический динамометр) на рабочий орган, сравнивается с номинальным тяговым усилием строительно-дорожной техники в блоке управления, при несоответствии значения силы номинальному, блок управления вырабатывает управляющие сигналы для привода управления, опуская или поднимая ковш, с целью стабилизации нагрузки.
В работе [10] представлена одноканальная система управления рабочим органом рыхлытеля, предназначенная для автоматического изменения угла резания в зависимости от усилия резания, что обеспечивает оптимальную производительность строительно-дорожной техники. При увеличении сопротивления резания грунта повышается нагрузка на двигатель и снижается скорость движения, датчиками фиксируется нагрузка на двигатель (резистор потенциометрического типа) и частота вращения выходного вала гидромеханической трансмиссии (индуктивный датчик). Блок управления подает управляющие сигналы исполнительным механизмам, уменьшая угол резания, тем самым снижая нагрузку на двигатель. Данная система осуществляет контроль нагрузки на двигатель. При повышении предельных значений нагрузки происходит изменение параметров установки рабочего органа с целью снижения сопротивления резанию.
Многоканальные копирные системы «Профиль-2» [11], «Профиль-20» [11], «Комбиплан-10ЛП» [6] (ВНИИстройдормаш), «MOBA GS-506 2D Ультразвуковая», «MOBA GS-506 2D Лазерная» (MOBA Mobile Automation AG) [8], «Копир-Стабилоплан-10Л» [12], осуществляют контроль и управление положением рабочего органа одновременно по двум параметрам (высота, угол зарезания), «Topcon mmGPS» (Topcon) [13]) осуществляет контроль и управление по трем параметрам (высота, угол зарезания и угол установки), для работы систем необходимы копирные опоры.
В системах «Профиль-2» [11] и «Профиль-20» [11] (рис. 3) для контроля положения отвала автогрейдера по высоте применяют щуповые датчики продольного профиля 3, 4, копирной опорой для которых является внешняя жесткая направляющая 5 (струна, канат, бордюрный камень или подготовленная поверхность). Для контроля угла зарезания рабочего органа в системе «Профиль-2» используется датчик углового положения 2 (маятникового типа с контактным потенциометрическим преобразователем сигнала), в системе «Профиль-20» применяется датчик углового положения 2 (коромыслового типа с бесконтактным индуктивным преобразователем).
1 2
Рис. 3. Схема устройства и принципа действия систем «Профиль-2» и «Профиль-20»: 1 - отвал;
2 - датчик углового положения рабочего органа; 3, 4 - щуповые датчики; 5 - копирный трос
Система «Копир-Стабилоплан-10Л» [12] (рис. 4) обеспечивает контроль и управление углом зарезания ковша 3 скрепера 1 за счет применения датчика углового положения 4 (коромыслового типа с бесконтактным индуктивным преобразователем). Контроль за положением ковша по высоте производится за счет лазерного нивелира 6, находящегося на рабочей площадке, и фотоприемного устройства 2, установленного на ковше скрепера, копирной опорой для которого является луч лазера 5.
1 2 3 4 5 6
Рис. 4. Схема устройства и принципа действия системы «Копир-Стабилоплан-10Л»: 1 - скрепер; 2 - фотоприемное устройство с механизмом управления; 3 - ковш; 4 - датчик углового положения рабочей рамы; 5 - луч лазера; 6 - лазерный нивелир
Система «Комбиплан-10ЛП» [6] (рис. 5) обеспечивает контроль и управление положением отвала бульдозера по высоте и углу зарезания, используя фотоприемное устройство 3, установленное на отвале, и лазерный нивелир 1, копирной опорой является лазерная плоскость 2.
В системах «Копир-Стабилоплан-10Л» и «Комбиплан-10ЛП» предусмотрен контроль нагрузки на двигатель путем считывания частоты вращения коленчатого вала двигателя тахогенератором, с целью поднятия рабочего органа в случае превышения предельной нагрузки.
12 \ 3
Рис. 5. Схема принципа действия системы «Комбшглан-ЮЛП»: 1 - лазерный нивелир; 2 - лазерная плоскость; 3 - фотоприемное устройство.
Система «MOBA GS-506 2D Ультразвуковая» [8] (рис. 6), обеспечивает контроль и управление положением отвала автогрейдера по углу зарезания и высоте. В системе используются ультразвуковые датчики 3, в качестве копирной опоры используются внешние жесткие направляющие 4.
Г
Рис. 6. Схема устройства и принципа действия двухканальной бескопирной системы «МОВА GS-S06 2D Ультразвуковая»: 1 - автогрейдер; 2 - отвал; 3 - ультразвуковой датчик; 4 - копирная струна
Система «MOBA GS-506 2D Лазерная» [8], это модификация системы «MOBA GS-506» дополненная лазерным построителем плоскости и лазерным ресивером на мачте применяется на автогрейдерах и бульдозерах. Обеспечивает контроль и управление положением рабочего органа по углу зарезания и высоте. Отличается повышенной точностью, по сравнению с системой «MOBA GS-506 Базовая». В качестве опорной поверхности используется лазерная плоскость, соответственно, грейдер может скопировать только плоскость, а для строительства дороги со сложным продольным профилем этого явно недостаточно.
Многоканальная копирная система «Topcon mmGPS» [13] (рис. 7) предназначена для автоматического контроля и управления положением отвала автогрейдера 1 по высоте, углу зарезания и углу установки посредством сгруппированной спутниковой 2, 5 и радиосвязи 4, датчиков продольного уклона 3, поперечного уклона 6 и поворота 7. В системе имеется функция отслеживания местонахождения техники по GPS.
7 6
Рис. 7. Схема устройства и принципа действия системы «Торсоп mmGPS»: 1 - автогрейдер; 2 - антенна ГНСС и mmGPS приемник; 3 - датчик продольного уклона; 4 - радио антенна; 5 - ГНСС приемник; 6 - датчик поперечного уклона отвала 7 - датчик поворота отвала
Многоканальные бескопирные системы «Moba 3D-Matic» (MOBA Mobile Automation AG) [14], «Trimble BladePro 3D» (Trimble Inc) [15], «Topcon 3D-MC MAX» (Topcon) [16], «GNSS Leica iCON» (Leica Geosystems) [17], «Cat Grade» (Caterpillar) [18]) при работе используют цифровую модель строительного проекта и загруженную в блок управления, что позволяет строительно-дорожной технике свободно перемещаться по рабочей площадке, автоматически контролируя и управляя рабочим органом по высоте и углу зарезания.
478
Система «Moba 3D-Matic» [14] (рис. 8), применяемая для автогрейдера, при дополнительном оснащении лазерным 2, 5 или ультразвуковым оборудованием 4 способна контролировать и управлять положением отвала 3 по высоте и углу зарезания в копирном режиме.
Система «Trimble BladePro 3D» [15] обеспечивает автоматический контроль и управление отвала бульдозера по высоте и углу зарезания посредством системы GPS и двух приемных антенн, установленных на рабочем органе, или с помощью электронного тахеометра с функциями самонаведения и отслеживания, установленного на рабочей площадке, и отражателя на рабочем органе.
1 2
Рис. 8. Схема устройства и принципа действия двухканальной бескопирной системы «Moba 3D-Matic»: 1 - автогрейдер; 2 - фотоприемное устройство; 3 - отвал; 4 - ультразвуковой сенсор; 5 - лазерный нивелир
Система «Topcon 3D-MC MAX» [16] (рис. 9) предназначена для автоматического контроля и управления отвалом бульдозера по углу установки и углу зарезания используются два инерциальных датчика 5, установленных на корпусе и рабочем органе. Отслеживание положения техники производится посредством спутниковой системы связи и антенн 2, 3. Спутниковая антенна используется для приема спутниковых сигналов систем ГЛОНАСС и GPS и передачи этой информации для обработки в ГНСС приемник.
2 - радиоантенна; 3 - спутниковая антенна; 4 - отвал; 5 - инерциальный датчик
Системы «GNSS Leica iCON» [17] и «Cat Grade» [18], применяемые на автогрейдерах, в базовых версиях управляют рабочим органом посредством лазерной и/или ультразвуковой аппаратуры, опираясь на внешние направляющие, т.е. работают в копирном режиме. Данные системы оснащаются лазерным и ультразвуковым оборудованием, датчиками уклона 3 или электронным тахеометром (рис. 10). Обновленные системы до версии 3D (рис. 10) оснащаются GNSS системой 2, 4, в результате чего появляется возможность автоматического управления рабочим органом, с использованием цифровой модели проекта, т.е. работают в бескопирном режиме.
1 2
Рис. 10. Схема устройства и принципа действия системы «GNSS Leica iCON 3D»1 - автогрейдер;
2 - GNSS-антенны; 3 - датчик наклона мачты; 4 - приемник GNSS для антенн
В системе «Cat Grade» имеется возможность подключения дополнительной функции «Stable blade», обеспечивающей регулирование скорости движения техники.
В одноканальных копирных, одноканальных бескопирных и многоканальных копирных системах автоматического контроля и управления строительно-дорожной техникой требуемое положение рабочего органа, задается вручную водителем строительно-дорожной техники и регистрируется в блоке управления. Отклонение рабочего
органа от заданного положения при работе приводит к выработке электрического сигнала средствами контроля (датчики), который передается в блок управления для сравнения с заданным значением положения и выработки управляющего сигнала для системы контроля и управления с целью возврата рабочего органа в необходимое положение.
В многоканальных бескопирных системах необходимые значения параметров положения рабочего органа (угол зарезания, угол установки и т.д.) задаются системой автоматически без участия водителя.
Проведенный обзор систем автоматического контроля и управления строительно-дорожной техникой показал, что они имеют ряд недостатков, не позволяющих в полной мере применять их для удаления снежно-ледяных образований с дорожных покрытий в своем первоначальном виде:
в копирных системах автоматическое управление положением рабочего органа осуществляется только при наличии копирной опоры для средств контроля;
одноканальные системы автоматически контролируют только один параметр положения рабочего
органа;
в одноканальных копирных системах «Копир-Автоплан-10», «Копир-Автоплан-10Л» и одноканальной бескопирной системе «Автоплан-10» автоматическое управление и контроль положения рабочего органа происходит только при постоянной частоте вращения коленчатого вала двигателя строительно-дорожной техники, т.е. если частота вращения превысит заданное значение т.е. нагрузка на двигатель увеличится, то система даст сигнал на поднятие рабочего органа и прекратит управление рабочим органом по углу зарезания и высоте до восстановления частоты вращения.
в системах «Профиль-1», «Профиль-2», «Профиль-10», «Профиль-20», «MOBA GS-506 2D Базовая», «MOBA GS-506 2D Ультразвуковая», «MOBA GS-506 2D Лазерная», «Moba 3D-Matic», «Topcon mmGPS», «Topcon 3D-MC MAX», «Trimble BladePro 3D», «GNSS Leica iCON» отсутствует контроль нагрузок либо на рабочем органе либо на двигателе.
Модернизация системы автоматического контроля и управления строительно-дорожной техникой заключается в объединении в одной системе и увеличении количества контролируемых параметров:
- угол резания рабочего органа;
- угол зарезания рабочего органа в разрабатываемую среду;
- угол захвата рабочего органа;
- толщина срезаемого слоя;
- сопротивление резанию разрабатываемой среде;
- нагрузка на двигатель.
Дополнительно система должна:
- быть автономной т.е. не опираться на внешние направляющие;
- иметь информационную базу зависимостей усилий от параметров установки рабочего органа и режимов резания и свойств снежно-ледяных образований. Что обеспечит возможность сравнение значений усилий, возникающих на рабочем органе с базовыми с дальнейшим выбор оптимальных параметров.
Модернизация системы позволит использовать ее при выполнении работ по удалению снежно-ледяных образований с дорожных покрытий, обеспечит снижение трудоемкости работ, повышение качества очистки дорожных покрытий, производительности, энергоэффективности.
Список источников
1. Федеральная служба государственной статистики. [Электронный ресурс] URL: https://rosstat.gov.ru (дата обращения: 25.12.2022).
2. Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 года // Совет Безопасности Российской Федерации. [Электронный ресурс] URL: http://www.scrf.gov.rU/security/economic/document123/# (дата обращения: 25.12.2022).
3. Лысянников А.В. Методика и средства контроля нагрузочных параметров рабочих органов отвального типа снегоуборочных машин: дисс. ... канд. техн. наук. 05.11.13. Томск, 2013. 174 с.
4. Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации. [Электронный ресурс] URL: https://digital.gov.ru/ru (дата обращения: 10.05.2023).
5. Об установлении экспериментального правового режима в сфере цифровых инноваций и утверждении Программы экспериментального правового режима в сфере цифровых услуг с использованием высокоавтоматизированных транспортных средств на территориях отдельных субъектов Российской Федерации: постановление Правительства РФ от 29.12.2022 № 2495 // Официальный интернет-портал правовой информации. [Электронный ресурс] URL: http://publication.pravo.gov.ru/Document/View/0001202212300090 (дата обращения: 25.02.2023).
6. Ивонин М.А. Автоматизация работы бульдозеров система - «Комбиплан-10ЛП» / М.А. Ивонин, А.Ю. Шаров // Научное творчество молодежи - лесному комплексу России: материалы XV Всероссийской научно-технической конференции / Минобрнауки России, Уральский государственный лесотехнический университет; Уральское отделение секции наук о лесе РАЕН, Ботанический сад УРО РАН; Уральский лесной технопарк. Екатеринбург, 2019. С. 184-187.
7. Автоматическое управление отвалом автогрейдера // Строительная техника. [Электронный ресурс] URL: https://stroy-technics.ru/article/avtomaticheskoe-upravlenie-otvalom-avtogreidera (дата обращения: 25.02.2023).
8. Система на грейдеры и бульдозеры MOBA GS-506 2D // MOBA Mobile Automation. [Электронный ресурс] URL: https://moba-3d.ru/moba-2D (дата обращения: 25.02.2023).
9. Волков Д.П., Крикун В.Я. Строительные машины и средства малой механизации: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования. 9-е изд., стер. М.: Издательский центр «Академия», 2014. 480 с.
10. Автоматическая система управления углом резания рыхлителя: пат. 2634441 РФ N 2016135397; заявл. 30.08.2016; опубл. 30.10.2017, Бюл. N 31. 10 с.
11. Строительные машины: Справочник: В 2 т. Т. 1: Машины для строительства промышленных, гражданских сооружений и дорог / А.В. Раннев, В.Ф. Корелин, А.В. Жаворонков и др.; Под общ. ред. Э.Н. Кузина. 5-е изд., перераб. М.: Машиностроение, 1991. 496 с.
12. Системы автоматического управления // Все о строительной техники. [Электронный ресурс] URL: http://stroi-mash.ru/elementvi-gidravlicheskogo-privoda/sistemvi-avtomaticheskogo-upravleniva.html (дата обращения: 25.02.2023).
13. Лазеры и GPS управляют дорожно-строительной техникой // Проектно - изыскательская компания ООО «ГеоЮгСервис». [Электронный ресурс] URL: https://www.geovgservis.ru/publishing/lazerv-i-gps-upravlvavut-dorozhno-stroitelnov-tekhnikov (дата обращения: 25.02.2023).
14. Системы нивелирования и автоматики MOBA // MOBA Mobile Automation. [Электронный ресурс] URL: https://moba-russia.ru/#!/tproduct/431631459-1649244641769 (дата обращения: 25.02.2023).
15. Trimble SiteVision and BladePro 3D // ^ш^^мп Equipment. [Электронный ресурс] URL: https://www.constructionequipment.com/technologv/electronic-grade-controls-gps-and-laser/product/10711029/trimble-sitevision-and-bladepro-3d (дата обращения: 25.02.2023).
16. Спутниковая "безмачтовая" ГНСС система 3D-MC MAX // TOPCON для профессионалов. [Электронный ресурс] URL: https://topcon.pro/stroitelstvo/3DMCmax Svstem (дата обращения: 25.02.2023).
17. Системы контроля дорожно-строительной техники // Современные и строительные технологии. [Электронный ресурс] URL: https://sit-geosvstems.ru/catalog/Sistemvnivelirovaniva/sistemv-kontrolva-dorozhno-stroitelnov-tekhniki (дата обращения: 25.02.2023).
18. Технологии grade // CAT. [Электронный ресурс] URL: https://www.cat.com/ru RU/products/new/technologv/grade.html (дата обращения: 25.02.2023).
Лысянников Алексей Васильевич, канд. техн. наук, доцент, alvsvannikov@sfu-kras.ru. Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,
Теслин Денис Максимович, аспирант, den41kk@mail.ru, Россия, Красноярск, Сибирский Федеральный Университет, Институт нефти и газа,
Желукевич Рышард Борисович, д-р техн. наук, профессор, alvsvannikov@sfu-kras.ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,
Егоров Алексей Васильевич, д-р техн. наук, профессор, egorovav@volgatech.net. Россия, Йошкар-Ола, Поволжский государственный технологический университет, Институт механики и машиностроения,
Меснянкин Марк Вадимович, канд. техн. наук, доцент, mmesnvankin@sfu-kras.ru, Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,
Кайзер Юрий Филиппович, канд. техн. наук, доцент, vkaiser@sfu-kras. ru. Россия, Красноярск, Сибирский федеральный университет, Институт нефти и газа,
Слипченко Никита Андреевич, аспирант, slipchenko nikita95@mail.ru. Россия, Красноярск, Сибирский Федеральный Университет, Институт нефти и газа,
Сергиенко Николай Евгеньевич, студент, nesergienko@mail.ru. Россия, Красноярск, Сибирский Федеральный Университет, Институт нефти и газа
AUTOMATIC CONTROL AND MANAGEMENT SYSTEMS FOR CONSTRUCTION MACHINERY
A.V. Lvsvannikov, D.M. Teslin, R.B. Zhefykevich, A.V. Egorov, M.V. Mesnvankin, Yu. F. Kaiser, N.A. Slipchenco,
N.E. Sergienko
The anafysis of svstems of automatic control and management of construction and road equipment is carried out. Existing svstems have functional limitations that do not allow them to be fulfy used on equipment used to remove snow and ice formations from road surfaces. The main limitations of their use are: insufficient number of simultaneousfy controlled parameters of the working organ, the engine and the basic machine itself; binding ofparameters to work with soil (planning, leveling), in a limited area; the need for a digital project of works; the need for preparatorv work (installation of copv string); there is no possibility of automatic selection of optimal parameters for the installation of the working bodv and cutting modes in real time, ensuring an increase in energv efficiencv and productivity of the technological process. Modernization of existing svstems will ensure their effective use for equipment used in the performance of work on the removal of snow and ice formations from road surfaces.
Kev words: automatic control and management svstem, working equipment, road construction equipment, control, installation angle, cutting angle, road surface.
Lvsvannikov Aleksev Vasilievich, candidate of technical sciences, docent, alvsvannikov@sfu-kras.ru, Russia, Krasnovarsk, Siberian Federal Universitv, Institute of Oil and Gas,
Teslin Denis Maksimovich, postgraduate, den41kk@mail.ru, Russia, Krasnovarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,
Zhefykevich Richard Borisovich, doctor of technical sciences, professor, alvsvannikov@sfu-kras.ru. Russia, Krasnovarsk, Siberian Federal Universitv, Institute of Oil and Gas,
Egorov Alexev Vasifyevich, doctor of technical sciences, professor, egorovav@volgatech. net. Russia, Yoshkar-Ola, Volga State Technological University, Institute of Mechanics and Mechanical Engineering,
481
Mesnyankin Mark Vadimovich, candidate of technical sciences, docent, mmesnvankin@sfu-kras.ru. Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Polytechnic Institute,
Kaiser Yuri Filippovich, candidate of technical sciences, docent, ykaiser@sfu-kras.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,
Slipchenco Nikita Andreevich, postgraduate, slipchenko nikita95@mail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,
Sergienko Nikolai Evgenievich, student, nesergienko@mail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas
УДК 656.3
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-7-482-483
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ ГРУЗОВЫХ ФРОНТОВ ПРИ ВЫГРУЗКЕ СЫПУЧИХ ГРУЗОВ
В.В. Денисов, И.И. Кононов, М.В. Прусов
В данной статье рассматривается существующая технология разгрузки цемента из вагона-хоппера, с подачей его в технологическую линию. Рассмотрены недостатки существующей технологии и предложен вариант выгрузки цемента, а также любых сыпучих грузов из вагона-хоппера с помощью мобильного разгрузочного устройства, защищенного патентом РФ. Данное устройство можно применяться на любых путях необщего пользования, не имеющих приемных бункеров.
Ключевые слова: сыпучий груз, вагон-хоппер, выгрузка, разгрузочное устройство.
Эффективное выполнение транспортно-технологических операций с сыпучими грузами позволяют ускорить продвижение транспортных потоков в логистических системах.
Технология складной переработки незатаренных сыпучих грузов включает в себя выполнение четырех основных операций: выгрузка сыпучих грузов из вагона ^ подача в помещение склада ^ распределение и формирование штабелей сыпучих грузов в отсеках склада ^ отгрузка сыпучих грузов в транспортные средства [6]. Эффективность работы склада любого типа зависит от совершенства его технологии. Другими словами, это ряд механизированных операций, таких как разгрузка сыпучих грузов с транспортных средств, складирование их на складах по определенной схеме и организация условий хранения.
Ковшовый элеватор осуществляет подъем сыпучих грузов в бункера с затарочным механизмом, расположенным в нижней части бункера, являясь его продолжением. Тарированный сыпучий материал укладывается в штабели в два яруса и хранится до момента погрузки в транспортные средства для перевозки его к местам реализации.
Ковшовый элеватор (нория) предназначен для вертикального транспортирования сыпучих грузов и является промежуточным транспортным звеном загрузки складов, осуществляющим подъем цемента в расходные бункера [1]. Он состоит из тягового устройства (ремня или цепи), к которому крепится ковш. Лента приводится в движение барабаном, соединенным муфтой с приводным устройством. Необходимое усилие контакта ленты с барабаном обеспечивается весом движущихся частей конвейера и транспортируемого материала, а также воздействием натяжного устройства. Сыпучий материал подается в подъемный башмак через загрузочное отверстие, распределяется по ковшу, поднимается вверх и выгружается через загрузочное отверстие в головной части. Кожух подъемника оснащен люками для осмотра и ремонта навесного оборудования. Приводной блок нории оснащен тормозом для предотвращения непреднамеренного обратного движения ленты загруженного ковша под действием силы тяжести.
Существует два типа ковшовых элеваторов: вертикальные и наклонные. Наклонные подъемники могут либо свободно висеть, либо иметь поддерживаемую холостую ветвь.
Рабочие нити ленточных наклонных подъемников находятся на неподвижных роликах, а рабочие нити цепных наклонных подъемников находятся как на неподвижных роликах, так и, если цепь имеет ходовые ролики, на направляющих.
Вертикальные подъемники являются наиболее распространенными, они просты по конструкции и не требуют сложных кожухов или специальных опорных устройств для неработающих прядей. [7].
Вагон перевозится к фронту разгрузки. Цемент загружается в бункер, винтовой конвейер переносит груз к приемному желобу ковшового конвейера, ковшовый конвейер поднимается вертикально и загружается в бункер с помощью распределительного конвейера, из бункера груз попадает в фасовочную машину, где заполняются бумажные клапанные мешки. После заполнения мешки укладываются на поддоны, образуя транспортные мешки, транспортные мешки хранятся в зоне временного хранения, из зоны хранения транспортные мешки вилочным погрузчиком перегружаются в крытый вагон. Существующая схема разгрузки цемента и гипса показана на рис. 1 ниже.
В ходе детального изучения данной технологии были выявлены следующие недостатки:
- особые физико-механические свойства груза (цемента) делают гравитационную разгрузку вагона-хоппера менее устойчивой. Кроме того, необходимо вмешательство в процесс разгрузки, выражающееся в ударах по кузову вагона вблизи разгрузочной воронки и в стимулировании потока столбами через верхние загрузочные отверстия. Для выполнения этих задач, связанных с обеспечением безопасности, требуется как минимум два дополнительных работника;
- значительные затраты приходятся на обслуживание затопленных бункеров и винтовых конвейеров;
- существующая технология имеет один фронт разгрузки вагонов, что также негативно сказывается на разгрузочной способности;
- прямая перегрузка из вагона в грузовик требует использования всех имеющихся складских помещений.
