Машины для земляных работ: синтез технологий, проектирование, эффективность (250,00 руб.)

Стр.1

Стр.2

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Оглавление Министерство образования и науки Российской Федерации Сибирский федеральный университет В. П. Павлов, В. А. Пенчук МАШИНЫ ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ: СИНТЕЗ ТЕХНОЛОГИЙ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ Монография Красноярск СФУ 2016 1

Стр.1

Оглавление УДК 62187.001.63 ББК 38.623-02 П121 Р е ц е н з е н т ы: В. В. Москвичев, доктор технических наук, профессор, директор СКТБ «Наука» ИВТ СО РАН, г. Красноярск; В. П. Кондрахин, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Горнозаводской транспорт и логистика» Донецкого национального технического университета, г. Донецк, Украина Павлов, В. П. П121 Машины для земляных работ: синтез технологий, проектирование, эффективность : монография / В. П. Павлов, В. А. Пенчук. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2016. – 328 с. ISBN 978-5-7638-3546-5 В монографии изложены основные положения механики разрушения грунтов рабочими органами землеройных машин. Сформулированы направления повышения эффективности землеройных машин за счет совершенствования рабочих процессов и рабочих органов с учетом пространственности и направленности силового воздействия на грунт. Рассмотрены вопросы взаимозависимости технологий выполнения земляных работ и технических решений по рабочему оборудованию машин, технологии автоматизированного проектирования и моделирования эффективности машин. Предназначена для научных и инженерно-технических работников и специалистов, которые занимаются исследованиями и созданием машин для земляных работ, а также для аспирантов и студентов, обучающихся по программам подготовки бакалавров и магистров в области транспортных и транспортнотехнологических комплексов. Электронный вариант издания см.: http://catalog.sfu-kras.ru ISBN 978-5-7638-3546-5 2 УДК 621.87.001.63 ББК 38.623-02 © Сибирский федеральный университет, 2016

Стр.2

Оглавление ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................................... 6 1. ПРОБЛЕМА СИСТЕМНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И МОДЕРНИЗАЦИИ ЗЕМЛЕРОЙНЫХ МАШИН ....................................................... 9 1.1. Системотехника производственно-технологических объектов при выполнении земляных работ ............................................................................... 9 1.2. Задачи проектирования землеройных машин с позиций системотехники ........................................................................................ 13 1.3. Состояние и возможности применения информационных технологий в обеспечении жизненного цикла землеройных машин .................................................................................................. 32 1.4. Условия реализации рабочих процессов ................................................................. 39 1.5. Границы функциональных возможностей машины ............................................... 43 1.6. Модернизация машин в условиях эксплуатации .................................................... 49 1.7. Совершенствование рабочих процессов землеройных машин ............................. 53 1.8. Развитие и эффективность землеройных машин .................................................... 57 2. ИНФОРМАЦИОННО-ЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И МОДЕРНИЗАЦИИ МАШИН ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ .................................... 66 2.1. Информационно-логическая модель процесса проектирования и ее схематизация ....................................................................................................... 66 2.2. Формализованные процедуры синтеза технических решений. Формирование множества концепций ..................................................................... 78 2.2.1. Автоматизированный поиск новых технических решений на основе графов синтеза (И-ИЛИ дерева) .................................................. 78 2.2.2. Выбор технических решений на основе нечеткого отношения предпочтения ........................................... 81 2.3. Проектные операции, процедуры и модули в системном проектировании МЗР ........................................................................... 87 3. МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ЗЕМЛЕРОЙНЫХ МАШИН С ГРУНТОМ ........................ 102 3.1. Грунт как среда взаимодействия и объект моделирования ................................. 102 3.1.1. Нормативные характеристики и базовые модели грунтов ........................................................................... 102 3.1.2. Упруго-фрикционная модель грунта ......................................................... 110 3.2. Развитие физических основ взаимодействия рабочих органов с грунтом .................................................................................................................. 120 3.3. Имитационные модели процессов разрушения грунта рабочими органами землеройных машин ............................................................. 131 3

Стр.3

Оглавление 4. РЕАЛИЗАЦИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ПРОЦЕССОВ РАЗРАБОТКИ ГРУНТА В КОНСТРУКЦИЯХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ЗЕМЛЕРОЙНЫХ МАШИН .................................................. 138 4.1. Конструкции рыхлителей с интенсификаторами напряжений растяжения в массиве грунта .................................................................................. 138 4.1.1. Рыхлитель с пассивным интенсификатором .............................................. 138 4.1.2. Конструкция рыхлителя с активным интенсификатором ......................... 141 4.2. Бульдозерные отвалы с интенсификаторами напряжений растяжения грунта ................................................................................................... 144 4.2.1. Конструкция бульдозерного отвала с пассивным интенсификатором ................................................................. 144 4.2.2. Конструктивные особенности активного бульдозерного оборудования .................................................... 146 4.3. Грейферные рабочие органы с интенсификаторами напряжений растяжения .................................................... 148 4.4. Специальное оборудование для отрыва крупных элементов прочного грунта с использованием щеленарезных установок ............................ 156 4.5. Рыхление мерзлых грунтов ..................................................................................... 162 4.6. Технико-экономические показатели модернизированных рабочих органов землеройных машин ................................................................... 165 5. МОДЕЛИ И ПРОЦЕДУРЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ И ПРИВОДНЫХ СИСТЕМ МАШИН ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ .......................................................................... 168 5.1. Математические модели структурно-компоновочного проектирования одноковшового экскаватора ....................................................... 168 5.2. Математические модели оптимального структурно-параметрического синтеза рабочего оборудования экскаватора ...................................................................... 177 5.2.1. Формирование описания структуры гидромеханизмов рабочего оборудования ............................................................................... 177 5.2.2. Кинематический и силовой анализ рабочего оборудования ............................................................................... 180 5.2.3. Оптимальный структурно-параметрический синтез рабочего оборудования ................................................................................ 189 5.3. Математические модели и проектные модули автоматизированного анализа динамики приводных систем .............................. 195 5.3.1. Графы синтеза (схемы замещения) при моделировании физически неоднородных приводных систем ............................................ 195 5.3.2. Динамические процессы в гидроприводе подъема стрелы ...................... 200 5.3.3. Исследование динамики гидропневматического молота .......................... 202 5.3.4. Исследование динамики гидропривода бурильного оборудования ........................................................................... 209 5.3.5. Математические модели рабочей среды ..................................................... 212 5.4. Модели эффективности процесса копания грунта по траектории большой кривизны.......................................................................... 217 5.4.1. Особенности резания грунта по траектории большой кривизны и их учет при расчете силы и работы кривизны ........................................ 217 4

Стр.4

Оглавление 5.4.2. Определение сопротивлений и энергозатрат на наполнение ковша, движущегося по траектории большой кривизны ....................................... 223 5.4.3. Метод расчета на ЭВМ силовых и энергетических показателей процесса копания по траектории большой кривизны ............................... 226 6. РЕШЕНИЕ СИСТЕМНЫХ ЗАДАЧ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МАШИН ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ В КОМПЬЮТЕРНОЙ СРЕДЕ....................................................................................... 228 6.1. Технологическая схема решения основной задачи проектирования машин в компьютерной среде .................................................... 228 6.2. Силовой потенциал гидравлического экскаватора и возможности его реализации в различных грунтовых условиях ..................... 230 6.3. Производительность одноковшового экскаватора с учетом вероятностных факторов эксплуатации ................................................ 238 6.4. Сравнительный анализ параметров и эффективности машин в компьютерной среде ............................................................................................. 244 6.5. Задачи оптимального проектирования подсистем экскаватора .......................... 247 6.5.1. Оптимизация стрелоподъемного гидромеханизма ..................................... 247 6.5.2. Оптимизация параметров гидромолота ....................................................... 250 6.6. Оценка эффективности использования экскаваторов в структуре производственной организации......................................................... 251 7. КОНЦЕПЦИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ СРЕДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗЕМЛЕРОЙНЫХ МАШИН .................................................... 256 7.1. Электронный (виртуальный) макет машины ........................................................ 256 7.2. Компьютерная среда проектирования и требования по ее реализации для задач проектирования машины ......................................... 261 7.3. Метод математического моделирования характеристик машины в компьютерной среде под управлением экспертной системы ........................... 267 7.4. Представление знаний в задачах проектирования машины ................................ 274 7.5. Структура методологии проектирования машины в ИПИ-среде ....................... 279 7.6. Организация информационных потоков и поддержка проектных задач в компьютерной среде проектирования ................................... 282 7.7. Инженерное методическое обеспечение проектирования машины ......................................................................................... 288 7.8. Управление конфигурацией машины в распределенной среде проектирования .............................................................. 294 7.9. Применение разработанных методов, программного обеспечения и методологии в практике проектирования .......................................................... 301 7.10. Экономическая эффективность проектирования машины в интегрированной среде ....................................................................................... 304 ЗАКЛЮЧЕНИЕ .................................................................................................................... 309 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .................................................................................................... 310 5

Стр.5