Введение
Определение цели исследования
Подготовка исходных данных,
Анализ проблемы и системы
Методические указания
Тяговый расчет
Определение сопротивления набору грунта
Определение сопротивлений,
Определение производительности скрепера и стоимости разработки 1 м3 грунта
Определение сметной эксплуатационной производительности
Определение стоимости разработки 1м3 грунта скрепером
Формирование совокупности показателей качества
Формирование системы ограничений
Выбор критерия оптимизации и постановка задачи
Установление функциональных связей и статистических зависимостей отдельных
Построение имитационной модели изучаемого процесса
Проведение эксперимента
Обработка и анализ результатов эксперимента
Выводы по результатам исследования
Варианты заданий
Библиографический список
Приложения
Как известно, многие строительные и дорожные машины создаются на базе гусеничных и пневмоколесных тракторов промышленного назначения (методом базового агрегата). При этом возникает задача оптимального агрегатирования этих тракторов с рабочим оборудованием. Одним из эффектных методов решения этой задачи является машинное имитационное моделирование.
Сформулируем его следующим образом: имитационное моделирование - это процесс конструирования модели реальной технической системы (в данном случае агрегата) и постановки экспериментов с этой моделью, с целью изучения поведения системы, т.е. исследования взаимосвязей и оценки различных структур и стратегий, обеспечивающих её оптимальное функционирование.
С помощью имитационного моделирования можно изучать воздействие на функционирование технической системы структурных изменений (структурная оптимизация), изменений основных параметров системы (параметрическая оптимизация), а такие воздействие внешней среды на систему. Оно может дать представление о том, какие из переменных системы наиболее существенны и как эти переменные взаимодействуют.
Детальное наблюдение имитируемой системы позволит лучше понять систему и разработать такие предложения по её улучшению, которые были бы невозможны без имитации. Опыт построения имитационной модели может иметь большую ценность, чем сама имитация. Знания, полученные во время разработки модели, часто становятся источником изменений в системе.
- Определение цели исследования
Как и всякое исследование, имитационное, моделирование должно начинаться с ясного изложения цели исследования.
Целью исследования является изучение взаимосвязей в системе "базовая машина - скрепер - толкач", условия эксплуатации и оптимизация на этой основе параметров скреперного оборудования для работы с новыми тракторами, режимов работы скреперных агрегатов, системы в целом.
- Подготовка исходных данных, анализ проблемы и системы
На этом этапе происходит сбор всей доступной информации для решения поставленной цели, определяется совокупность {Y1, Y2,…, Yn} условий работ.
Для этого обобщены и сведены в группу следующие исходные данные:
- основные технические параметры новых тракторов, в том числе показатели тяговых характеристик на всех передачах;
- стоимостные и эксплуатационные показатели базовых тракторов;
- возможные грунтовые и дорожные условия работы скреперов в строительстве;
- возможные объемы работ.
- Исходные данные взять в соответствии с вариантом задания из приложения 1:
-марка скрепера – ДЗ-87
- вид грунта __суглинок__
- объемная вес грунта – γ = __16,4_ кН/м3
- удельное сопротивление грунта: резанию – k = __0,08_ МПа
смятию – k5 = _0,95_ МПа
- радиус затупления режущей кромки ножа скрепера – = _0,005_ м
- уклон пути на подъем при груженом ходе – i = __0,15___
- длина пути на подъем груженого хода – l = __55_ м
- общая дальность транспортирования – L = _1100__ м
- Вычертить схему конструкции двухосного прицепного скрепера (рис.1) с обозначением основных узлов и действующих сопротивлений, а также схему движения скрепера (рис.2).
- Используя данные приложения 1, выписать основные параметры скрепера.
- рекомендуемый тягач, марка _ДТ-75Н_
- вместимость ковша – q = __4,5__ м3
- масса – Gc = _44_ кН
- ширина резания – В = __2,4__ м
- наибольшее заглубление ковша – hmax = _0,13__ м
- максимальная толщина отсыпаемого слоя грунта – h = _0,40__ м
- высота боковых стенок ковша – Н = _1,00__ м
- стоимость машино-смен – Сс = _10,2_ руб.
Таблица 1
Минимальная толщина грунтовой стружки, срезаемой скрепером, hmin, м
|
Емкость ковша q, м3
|
Вид грунта
|
|
Песок
|
супесь
|
суглинок
|
глина
|
|
2...4,5
5...7
8...10
15...25
|
0,15
0,20
0,25
0,35
|
0,12
0,15
0,20
0,25
|
0,10
0,12
0,18
0,20
|
0,08
0,10
0,15
0,20
|
Таблица 2
Физико-механические свойства грунтов
|
Вид грунта
|
kН
|
kР
|
f
|
ψ
|
µ
|
x
|
φ
|
|
Песок
Супесь
Суглинок
Глина
|
0,60
0,75
0,80
0,80
|
1,10
1,15
1,24
1,25
|
0,15
0,14
0,12
0,10
|
0,40
0,35
0,30
0,20
|
0,60
0,50
0,45
0,40
|
0,46
0,40
0,35
0,26
|
0,85
0,90
0,90
0,95
|
2.1. Анализ проблемы и системы
На этом этапе решаются следующие задачи:
- выявление и анализ тенденций развития землеройно-транспортных машин;
- анализ конструкций и параметров новых тракторов;
- установление факторов и параметров, влияющих на производительность скреперов, и теоретическое исследование взаимосвязей между ними;
- анализ возможных условий эксплуатации скреперов в строительстве.
Анализ тенденций развития землеройно-транспортной техники выявил основные направления, которые следует учитывать при разработке и создании новых ЗТМ:
- расширение границ параметров машин на основе унификации;
- рост производительности путем увеличения размеров и емкостей;
- экономическая целесообразность.
Таким образом, необходимо обеспечить высокие мощности и грузоподъемности, создание на основе унификации рядов и семейств землеройно-транспортных машин, исходя из условия экономической целесообразности.
Системный подход к технико-экономическому анализу проектируемой машины требует взаимной увязки технического (конструктивные параметры базовой машины и агрегата, производительность агрегата и др.) и экономического (себестоимость, эксплуатационные затраты, экономическая эффективность и др.) аспектов системы.
С этой целью подробно рассмотрено новое семейство унифицированных тракторов. Проанализированы основные преимущества и недостатки новой компоновочной схемы тракторов о позиции агрегатирования их рабочим оборудованием (прицепным, полуприцепным, навесным).
В результате подробного анализа конструктивных решений не только трактора в целом, но и отдельных систем и узлов, влияющих на эксплуатационные показатели, выявлены основные преимущества новых тракторов, которые надо в полной мере использовать при создании на их базе конструкций дорожно-строительных машин.
На величину всех экономических и технико-экономических показателей работы скрепера большое влияние оказывает его производительность. В результате ряда преобразований и допущений получена многофакторная формула технической производительности скреперного агрегата.
2.2. Методические указания
Конструктивно прицепной скрепер состоит из:
- сцепного устройства 1;
- шарового шарнира 2;
- рамы 3;
- гидроцилиндров: подъема ковша 4, заслонки 7, задней стенки 9;
- заслонки 5;
- ковша 6;
- подвижной задней стенки 8;
- опорных задних колес 10;
- ножа 12;
- буферного устройства 11;
- передних управляемых колес 13.
Рабочий процесс скреперов включает операции набора lн, во время которой происходит заполнение ковша грунтом, транспортирования груженого скрепера L (перед этой операцией ковш поднимается в транспортное положение), разгрузки грунта lp и возвращения порожнего скрепера в забой (холостой ход lx). Кроме этих операций при работе скрепера попутно совершаются операции разравнивания и частичного уплотнения грунта ходовым оборудованием тягача и скрепера.
