CC BY
18
УДК 621.878.23
ТЕНДЕНЦП ВДОСКОНАЛЕННЯ КОНСТРУКЦ1Й В1ДВАЛЬНИХ РОБОЧИХ ОРГАН1В ДЛЯ ЗБ1ЛЬШЕННЯ ОБ'бМУ ПРИЗМИ ВОЛОЧ1ННЯ
О. I. Голубченко, к. т. н., доц., М. Е. Хожило, асп.
Географiчне розташування Укра!ни, а також потреби економiчного зростання кра!ни сприяють розвитку будiвництва та реконструкци автошляхiв i з^зниць. Для цього будiвництва характернi велик об'еми земляних робiт, значна протяжшсть будiвельних об'eктiв, наявнiсть операцiй з планування земляних поверхонь. Цi особливосп сприяють збiльшенню у парку дорожньо-будiвельних машин з вiдвальними робочими органами, такими як бульдозери, автогрейдери. Тому шдвищення продуктивностi цих машин е актуальною проблемою, вирiшення яко! дозволяе пiдвищити ефективнiсть дано! галузi будiвництва.
Продуктивнiсть виконання земляних робiт землерийними машинами з вщвальними робочими органами залежить вiд органiзацiйно-технологiчних умов виконання робгт, конструкци робочого обладнання та його техшчно! характеристики, фiзико-механiчних характеристик грунту, що розробляеться. Конструкцiя робочого обладнання та 11 параметри повинш сприяти мiнiмальному часу копання грунту, накопичуванню максимального об'ему призми волочшня вiдповiдно до тягового класу базово! машини та грунтових умов.
З перелiчених факторiв на продуктивнiсть машини з вщвальним робочим органом в першу чергу впливае об'ем призми волочшня, який перемщуеться у кожному ци^ роботи.
Дослщжували робочий процес вiдвального робочого органу, технологiю виконання, методик розрахунку та проектування, вдосконалення конструкцiй К. А. Артем'ев, В. I. Баловнев, Ю. О. Ветров, А. М. Зеленш, В. К. Руднев, Д. I. Федоров, Л. А. Хмара, А. М. Холодов, [1-8] та шш.
Ними були запропоноваш конструкци вщвальних робочих оргашв та виконанi дослiдження робочих процешв для полiпшення транспортуючих властивостей зниження зусилля та енергоемностi копання грунту. Але аналiз наукових праць засвщчив вiдсутнiсть системно! класифшаци технiчних ршень, !х конструктивних особливостей, тенденцiй удосконалення стосовно пiдвищення продуктивностi машин з вщвальними робочими органами за рахунок збшьшення накопичування грунту у кожному цикль
Мета статтi - розробка класифшаци i визначення тенденцiй удосконалення техшчних рiшень вiдвальних робочих оргашв для збшьшення об'ему призми волочшня, !х аналiз та вибiр найбшьш ефективних для пiдвищення виробничого процесу.
На пiдставi шформаци з науково-техшчних джерел, патентiв та авторських свщоцтв рiзних кра!н, яка стосуеться конструкци вiдвальних робочих органiв землерийних машин, розроблена !х класифiкацiя з урахуванням конструктивних особливостей щодо збiльшення об'ему призми волочшня (рис.1).
Одним iз перших конструктивних ршень вiдвалiв для збшьшення об'ему призми волочшня стали вщвали совкового типу, завдяки яким можна накопичити бшьший об'ем призми волочшня. Однак разом iз вищезгаданою перевагою iснують i недолiки, зокрема, втрати грунту у боки з початку копання до накопичування максимального об'ему призми волочшня; збшьшена довжина рiжучих ножiв, яка зменшуе максимальну глибину рiзання грунту i тим самим збшьшуе тривалiсть копання; вертикальш складовi швидкостей руху грунту по вщвальних поверхнях центрально! та бiчних частин вiдвалу рiзнi i в зош !х контакту вiдбуваеться вщносне ковзання грунту, яке збiльшуе загальний опiр пересуванню грунту по вщвальнш поверхнi; вiдбуваеться налипання грунту у кутових частинах совкового вщвалу, що обмежуе його використання на липких грунтах. Розвитком конструкци совкових вiдвалiв стали сферичш вiдвали, якi мають ускладнену технологiю виготовлення.
Збiльшувати або зменшувати довжину вщвалу дозволяють телескошчш робочi органи. Така конструкцiя надае можливiсть ефективно пристосовуватися до рiзних грунтових умов. При копаннi слабких грунтiв, виконаннi планувальних робiт слщ установити збiльшену довжину вiдвалу, а при розробщ мiцних грунтiв зменшувати довжину вщвалу з метою шдвищення питомого зусилля на рiжучому ножь Телескопiчним вiдвалам притаманна збiльшена маса, наявшсть приводу i напрямних для перемщення бiчних секцiй, якi мають низьку надшшсть роботи в абразивному середовищь
— Спарена робота оульдозерт
3 óWiíhmh захватами
3 пристроим для шшп куги н ах и ту вщвалу у поперечшп площпн!
3 прпстрош дпя >ышп параметр m поперечного профигю вывалу (вне о г а, рад1\ с крини щи)
В хд в а л с е кщ ино г о типу
Двохсекцшш
3 пдропрпводом керувашы секщямп
3i стащонарною установкою секцпт
Трьохсекцшш
3 пдропрпводом керування сещ1ямп
. 3 плаваючою середньою секшею
3 впсувнпм ножем середньо! секци
— 3 додатковпм вцвалом
— Вхдвал з кошрком i боковгшгтдкрппкамн
9
"%b¡í
Й-В-'
Рис. 1 Клaсифiкaцiя вiдвaльних робочих opraHÍB для збiльшення об'ему призми волочiння
Копання пластичних грунпв супроводжуеться зрiзанням стало! стружки грунту, яка може без руйнування пщшматись на бiльшу висоту по вщвальнш поверхнi порiвняно з копанням малопластичних та сипких грунпв. Тому у цьому випадку для збшьшення висоти пщйому i вщповщно призми волочiння встановлюються на верхнш частинi додатковi козирки.
Змiни кута встановлення вщвалу, а також геометричних параметрiв поперечного профiлю вiдвалу дозволяють отримати оптимальну призму волочiння залежно вiд фiзико-механiчних властивостей i умов копання грунту. При копанш малопластичних грунпв потрiбно збiльшувати кут нахилу вщвалу, а при взаемоди з пластичними - зменшувати. Ращональний радiус кривизни вiдвалу забезпечуе мiнiмальний ошр пересуванню грунту по вiдвальнiй поверхш.
Змiнювати об'ем призми волочiння у широких межах дозволяють секцшш вщвали, переважно двох- та трьохсекцiйнi. Двохсекцшш дозволяють отримувати прямий вiдвал при встановленш обох секцiй у напрямку, перпендикулярному повздовжнiй вiсi базово! машини. У випадку повертання на рiвнi кути секцiй навколо загального шаршра в напрямку руху базово! машини утворюеться вiдвал, подiбний совковому, для збшьшення призми волочшня, а при повертанш секцш у протилежному напрямку утворюеться шляхопрокладальне вiдвальне робоче обладнання, що забезпечуе зрiзання та перемщення усього грунту у бiк вщ землерийно! машини. Також за допомогою повертання секцiй можна утворити кутовий вщвал для копання та перемщення убш усього грунту, що вирiзаеться з масиву.
Досягнення збiльшення призми волочшня обумовило розробку конструкцш вщвальних робочих оргашв з боковими вщкрилками, яю бувають стацiонарними, плаваючими, або можуть мати гщропривщ для перемщення у вертикальнш площинi, повороту у горизонтальнш площинi. Боковi вiдкрилки здатш брати участь у рiзаннi грунту або тшьки обмежувати об'ем призми волочшня у випадку плаваючих бiчних вiдкрилкiв.
При встановленнi бiчних елеменпв перпендикулярно довжинi вiдвалу вони утворюють бiчнi стiнки i збiльшують об'ем призми волочшня. Але вщвали з бiчними стшками мають знижену мщшсть, особливо у випадку повороту базово! машини i удару бiчною стшкою у перешкоду. Пiдвищити ефективнiсть робочих оргашв з бiчними стiнками дозволяе !х виконання у виглядi захва^в для штучних вантажiв. Такi техшчш рiшення дозволяють перетворити землерийну машину на багатоцшьову.
Також вiдома група конструкцш трьохсекцшних вiдвалiв з рiзними технiчними рiшеннями !х керування в процес копання грунту.
Найбiльше поширеш конструктивнi рiшення з гiдравлiчним керуванням бiчними секцiями. Це дозволяе отримати наступш варiанти копання грунту, а саме: совковим вщвалом iз можливютю змiни кута встановлення бiчних секцш. Така конструкщя дозволяе регулювати загальш ширину рiзання грунту i об'ем призми волочшня - так, при копанш мщних грунпв для збшьшення питомого опору копанню кут установлення бiчних секцiй збiльшуеться.
При розробщ малопластичних, сипких грунтiв кут установлення бiчних секцiй зменшуеться або утворюеться прямий вщвал з метою збшьшення продуктивность
У випадку вщ'емного кута встановлення бiчних секцiй утворюеться робоче обладнання бульдозера для прокладання шляхiв.
Трьохсекцiйний вiдвал з керованими бiчними секцiями порiвняно з традицiйним совковим вщвалом мае бшьшу ефективнiсть завдяки пристосуванню до грунтових умов i умов виконання земляних робгт. При розробщ цих вiдвалiв особливу увагу слщ придiлити конструкцiï та розрахунку шаршрних секцiй, якi найбiльше впливають на надшшсть робочого обладнання.
Для зменшення опору руху грунту що вирiзаеться по вщвальнш поверхш трьохсекцшного вщвалу, запропоновано технiчне рiшення робочого обладнання бульдозера з плаваючою середньою секщею, яка не бере учаси у рiзаннi грунту. Суттевий недолш конструкцiï - пiдйом середньоï секци за рахунок реакцiï вiд грунтовоï поверхнi, що викликае значнi сили тертя секци по грунту, а також наявнють паралелограмно!' пiдвiски.
Вш попереднi трьохсекцiйнi вiдвали мають втрати у боковi валики.
Найбiльш ефективна конструкщя трьохсекцшного вщвалу з керованою системою рiзання грунту середньою секщею. Це досягаеться завдяки оснащенню рiжучого ножа гщроприводом висування або повороту. Така конструкщя виключае бiчнi втрати вщ початку копання до повного накопичення призми волочiння. Система керування рiжучим ножем дозволяе працювати на номшальному тяговому режимi базовоï машини.
Висновки
1. Пщвищення ефективност вiдвальних робочих оргашв шляхом удосконалення ïx конструкци для збiльшення об'ему призми волочшня е актуальним завданням для сучасного будiвельно-дорожнього машинобудування.
2. Аналiз наукових та iнформацiйниx джерел переконливо доводить, що на сьогодш збертаеться стала динамiка розвитку вiдвального робочого обладнання у напрямку шдвищення продуктивност за рахунок збшьшення об'ему перемщення грунту.
3. З аналiзу встановлено, що найбшьш розвинутими е конструкци секцшних вiдвалiв, якi найкращим чином забезпечують найлшше пристосування до грунтових умов, виконання рiзниx теxнологiчниx операцш, а саме транспортування грунту у напрямку руху базовоï машини, у бiчнi напрямки та в один або два боки вщ базовоï машини.
4. Серед секцiйниx вiдвалiв найбiльш перспективною е конструкцiя трьохсекцшного вщвалу з керованою системою рiзання грунту ножем середньоï секци, що дае змогу скоротити час накопичення максимальноï призми волочiння, вести процес копання на постiйному номiнальному тяговому режимi базовоï машини.
Використана л^ература
1. Артемьев, К. А. Дорожные машины: В 2 ч. / К. А. Артемьев, А. А. Бромберг и др. - М. : Машиностроение, 1972. - Ч. 1. Машины для земляных работ. - 504 с.
2. Баловнев, В. И. Интенсификация земляных работ в дорожном строительстве / В. И. Баловнев, Л. А. Хмара, - М.: Транспорт, 1983. - 183 с.
3. Баловнев, В. И. Повышение производительности машин для земляных работ / В. И. Баловнев, Л. А. Хмара, - К.: Будiвельник, 1988. - 152 с.
4. Ветров, Ю. А. Машины для земляных работ - 2-е изд., дораб. и доп. - Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1981 - 384 с.
5. Зеленин, А. Н. Машины для земляных работ / А. Н. Зеленин, В. И. Баловнев, И. П. Керов М: Машиностроение,1975. 424 с.
6. Руднев, В. К. Копание грунтов землеройно-транспортными машинами активного действия. Харьков: Изд-во. ун-та, 1974. 142 с.
7. Федоров, Д. И. Рабочие органы землеройных машин - 2-е., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989. - 368 с., ил.
8. Холодов, А. М. Основы динамики землеройно-транспортных машин. М.: Машиностроение, 1968. 156 с.
РЕФЕРАТ
УДК 621.878.23
Тенденцп вдосконалення конструкцш вщвальних робочих оргашв для збшьшення об'ему призми волочшня / О. I. Голубченко к. т. н., доц., М. Е. Хожило асп. // рис.1. - Бiблiогр.: (8 назв.).
Розглянуто актуальну проблему - шдвищення продуктивносп землерийно-транспортних машин. Проаналiзовано розвиток удосконалення вiдвальниx робочих оргашв для збшьшення об'ему призми волочшня та розроблено ïx класифшащю. Визначено найбшьш перспективний напрям подальшого розвитку вiдвалiв.
В1ДОМОСТ1 ПРО АВТОР1В
Голубченко Олександр 1ванович - к. т. н., доцент, Придншровська державна академiя будiвництва та архтектури, кафедра «Будiвельнi та дорожш машини», 49054 вул. Благоева 25 кв. 4. тел. 375-25-05
Хожило Максим Едуардович - асшрант, Придшпровська державна академiя будiвництва та архтектури, кафедра «Будiвельнi та дорожнi машини», 49006 вул. Ю.Савченка 97/44. тел.. 8(097)922-17-26.
