Реферат київ 2012

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

БУДІВНИЦТВА І АРХІТЕКТУРИ

(КНУБА)

ЦИКЛ ПРАЦЬ

«ПІДВИЩЕННЯ НАДІЙНОСТІ ТА ЕФЕКТИВНОСТІ

ВИКОРИСТАННЯ БУДІВЕЛЬНОЇ ТЕХНІКИ»,

висунений на здобуття щорічної премії Президента України

для молодих вчених

Авторський колектив:

  1. ПРИСТАЙЛО Микола Олексійович – асистент КНУБА.

  1. БАЛАКА МаксимМиколайович – асистент КНУБА.

  1. МІЩУК Дмитро Олександрович – асистент КНУБА.

РЕФЕРАТ

Київ – 2012

Актуальність роботи.Швидкісне та енергоємне промислове та цивільне будівництво є одним із пріоритетів державної політики України.

Будь-яке будівництво не можливе без використання будівельної техніки. Більшість будівельно-виробничих процесів виконується комплексом машин, які пов’язані між собою послідовністю виконання технологічних операцій. Порушення працездатності хоча б однієї з них може призвести до зупинки всього комплексу машин, що зумовить зупинку будівельного об’єкта та, як наслідок, економічні втрати. Тому кожній будівельній машині та комплексу машин, які використовуються в технологічному процесі будівництва пред’являються вимоги надійності роботи.

Витрати машинобудівних заводів на ремонт та утримання обладнання складають 12-18% від загальної величини цехових витрат. Щорічно 11-12% технічних систем підлягає капітальному ремонту, 20-25% – середньому та 90-100% – поточному. Щорічні витрати на ремонт техніки у вугільній, гірничорудній, лісозаготівельній промисловості та будівельному господарстві сягають 15-20% її вартості. Витрати на ремонт та технічне обслуговування за термін служби машини в декілька разів перевищують її вартість (для автомобілів – в 6 разів, для будівельних і дорожніх машин – в 15 разів).

Крім вимог надійності будівельної техніки, гостро поставлена задача підвищення ефективності її роботи. Всі будівельні машини повинні найбільш максимально використовувати закладений в них потенціал потужності з метою отримання максимального економічного ефекту та якості виконання робіт.

Занижені показники надійності та ефективності вітчизняної будівельної техніки знижують її конкурентоспроможність на внутрішньому та міжнародному ринку, зумовлює її швидке зношування та закладання великих коефіцієнтів запасу міцності при проектуванні.

Мета циклу наукових праць – підвищення надійності та ефективності використання вітчизняної будівельної техніки, за рахунок модернізації її окремих складових частин та системи приводу.

Результати вирішення наукового завдання.

Експлуатаційні якості машини, крім показників за продуктивністю, визначаються також її надійністю та ефективністю.

Надійність є комплексним показником та характеризується працездатністю, безвідмовністю, довговічністю та ін. Надійність машини залежить від багатьох факторів, в тому числі від додержання відповідних технічних вимог при конструюванні машини, її виготовленні та експлуатації.

В числі багатьох експлуатаційних факторів, значним чином впливових на надійність будівельних машин, є наступні:

1. Дотримання вимог по вводу машини в експлуатацію.

2. Якість підготовки машини до сезонних змін умов експлуатації.

3. Динамічні навантаження, які виникають під час експлуатації машини при недотриманні рекомендованих режимів роботи.

4. Важкі та постійно змінні режими роботи машини, швидкості та навантаження, які діють на їх робочі органи.

5. Якість виконання технічного обслуговування.

Ефективність будівельних машин визначається чотирма групами властивостей та експлуатаційних факторів:

1. Фактори умов експлуатації, обумовлені організацією й культурою експлуатації (обслуговування, ремонт, кваліфікація оператора).

2. Властивості, що характеризують виробничі можливості машини (продуктивність, швидкість, економічні показники).

3. Властивості, що формують надійність конструкції будівельної машини.

4. Фактори, що визначають умови експлуатації, які не залежать від організації експлуатації (умови навколишнього середовища та зовнішнього навантаження).

Пов’язаність надійності та ефективності будівельних машин носить тісний зв’язок. Підвищення одного із цих параметрів призводитиме до покращення іншого.

При будівництві промислових та цивільних об’єктів використовується будівельна техніка, що має наступну класифікацію: машини для земляних робіт, підіймально-транспортні машини, дорожні машини, машини для спеціальних робіт та транспортні машини. Кожна із зазначених будівельних машин містить робоче обладнання (робочий орган), навіску робочого обладнання, систему приводу робочого обладнання, раму, двигун, ходову частину та допоміжні системи.

Надійність та ефективність використання будь-якої будівельної машини залежить від надійності її агрегатів, складальних одиниць і деталей. Відповідно підвищуючи показники надійності або ефективності окремих складових частин машини, підвищуватиметься надійність та ефективність машини в цілому.

Для оцінки надійності та ефективності будівельної машини доцільно розглядати машину за функціональним призначенням та оцінювати її надійність та ефективність за кожною функцією. В даному циклі праць пропонується досліджувати підвищення надійності та ефективності будівельної машини за її окремими складовими частинами, які мають різні функціональні призначення (розглядаються три етапи наукового дослідження), а саме за функціями переміщення вантажу, забезпечення рухливості та розробки ґрунту.

Одним із непоширених технологічних процесів будівельного виробництва є перенесення вантажів та робочого обладнання. Широкого застосування на будівельній техніці, при виконанні функції переміщення вантажу, набули розімкнені кінематичні ланцюги.

Першиметапом наукового дослідження даного циклу праць є дослідження підвищення ефективності розімкненого кінематичного ланцюга, на прикладі роботи шарнірно-зчленованої стрілової системи крана-маніпулятора з гідроприводом.

Підвищення ефективності роботи крана-маніпулятора та його надійності пропонується за рахунок зниження динамічних навантажень в шарнірно-зчленованій стріловій системі та усунення залишкових коливань вантажу і металоконструкції. Зменшення динамічних навантажень в основних механізмах шарнірно-зчленованої стрілової системи крана при пуску на 12%, а при гальмуванні на 30% сприяє підвищенню безаварійного терміну його служби у 2-5 разів, а усунення залишкових коливань вантажу і металоконструкції – підвищенню продуктивності такої системи.

Плавну роботу стрілової системи крана-маніпулятора пропонується реалізувати за рахунок модернізації системи гідроприводу, шляхом встановлення в систему його керування модернізованого золотникового розподільника, який за рахунок змінених своїх параметрів, створюватиме програмовані режими роботи, які знижуватимуть динамічні навантаження на елементи крана-маніпулятора та усуватимуть залишкові коливання вантажу і металоконструкції. Програмовані режими руху розімкненого кінематичного ланцюга стрілової системи крана-маніпулятора пропонується визначати шляхом оптимізації режимів його руху. Оптимальні режими руху стрілової системи крана-маніпулятора визначаються за допомогою варіаційних методів на основі функціональної дії, яку отримано при введені під інтеграл функції енерговитрат систем або мір дії системи.

Найбільш ефективними режимами роботи стрілової системи крана-маніпулятора є такі, що синтезовані на основі вищих похідних від її енергетичних характеристик. Головною перевагою таких режимів роботи стрілової системи крана є те що вони знижують динамічні навантаження від інерційних сил, знижують ривки системи та визначають умови роботи з мінімальними витратами енергії системи.

В ході проведення наукового дослідження було розроблено керуючий золотниковий розподільник з дросельними щілинами на торцях золотників системи гідроприводу стріли маніпулятора, за допомогою якого виконується керування на оптимальних режимах руху.

Розраховані оптимальні розміри дросельної щілини трикутної форми з параметрами (кут утворення паза в межах 20..25, довжина щілини в межах 5…6мм при ширині паза не більше 4мм).

Застосування такого модернізованого гідророзподільника дозволяє понизити динамічні навантаження стрілової системи крана-маніпулятора на 38% і тим самим підвищити ресурс розімкненого кінематичного ланцюга на 16%, а також зменшити час залишкових коливань вантажу на 40%, що підвищує продуктивність такої системи.

При дослідженні ходової частини будівельної техніки основну увагу було спрямовано на підвищення надійності та довговічності коліс з пневматичними шинами, що і лягло в основу другого етапу наукового дослідження.

Колеса з пневматичними шинами для дорожніх і позашляхових транспортних, транспортно-технологічних і тягових засобів являються важливими конструктивними елементами їх ходового обладнання. Від дос­коналості пневматичної шини як функціонального елементу, що характери­зується певними геометричними параметрами і робочими характеристиками, залежать як експлуатаційні властивості (тягово-зчіпні, швидкісні й гальмові), так і техніко-економічні показники (енергетичний потенціал продуктивності і паливна економічність) машини.

Застосування самохідних колісних землерийно-транспортних машин великої одиничної потужності й вантажопідйомності під час виконання значних обсягів земляних робіт дає суттєву економію коштів та енергоносіїв, за рахунок більш ефективного використання потужності рушійної установки, зниження показника питомої витрати енергоносія на одиницю обсягів розробленого ґрунту, збільшення продуктивності праці.

Колісний рушій виявляється останньою ланкою в системі «двигун – трансмісія – рушій – опорна поверхня», тому його характеристики, значною мірою, визначають ефективність роботи машини в цілому. Подальше покращення характеристик колісних землерийно-транспортних машин нерозривно пов’язане з розвитком конструкції і покращенням характеристик їх рушія, оснащеного великогабаритними пневматичними шинами.

Задача підвищення ефективності та надійності ходового обладнання будівельної техніки полягає в: розробці математичної моделі силової взаємодії колеса з пневматичною шиною з опорною поверхнею, що деформується (ґрунтом); математичному моделюванні на ЕОМ процесу силової взаємодії реологічної системи «пневмоколісний рушій – опорна поверхня, що деформується»; аналізі впливу ряду геометричних параметрів і робочих характеристик пневматичної шини, а також властивостей середовища, що формує опорну поверхню руху рушія, на тягово-зчіпні властивості останнього; розробці випробувального стенду для дослідження роботи пневмоколісного рушія сучасних землерийно-транспортних, навантажувальних машин і тягачів.

Результати аналітичних досліджень математичної моделі дозволяють рекомендувати її застосування для розрахунків тягових якостей колісного рушія з великогабаритними пневматичними шинами діаметром від 1,4 до 2,8 м при роботі на ґрунтах з модулем повної деформації від 3 до 12 МПа.

Розроблено методики визначення: параметрів експериментальної тягової характеристики колісного рушія на випробувальному стенді; параметрів фундаментальних реологічних тіл, що входять у теоретичні моделі шини і ґрунту, за різних властивостей останнього; реакцій опорної поверхні, що діють на колесо з пневматичною шиною під час кочення за різних режимів його силового навантаження, яка дозволить значно підвищити показники ефективності роботи самохідних наземних транспортно-технологічних засобів.

В ході проведення наукового дослідження було розроблено стендово-апаратурний комплекс для проведення досліджень і випробувань надійності пневмоколісних рушіїв будівельних машин, який орієнтований на зменшення тривалості випробувань, визначення оптимальних параметрів колісних рушіїв та систем їх приводу. Вперше запропоновано технічні рішення датчиків деформацій пневматичної шини (безконтактний оптоелектронний багатокомпонентний) і нормальних напружень в області контакту з опорною поверхнею (тензометричний на основі напівпровідникових резисторів), а також виконано конструктивне пророблення датчиків швидкості проковзування елемента протектора шини і кута контакту шини з опорною поверхнею.

Застосування спеціального стенду та методики стендових випробувань пневмоколісного рушія, розроблених в ході досліджень, дозволяє істотно підвищити якість результатів експериментальних досліджень, за рахунок проведення випробувань в контрольованих умовах і застосування стаціонарного комплексу вимірювальної апаратури. Крім цього, застосування методики стендових випробувань дозволило істотно скоротити терміни по-отримання експериментальних характеристик, в середньому на 2-3 місяці для одного типорозміру шини, що особливо важливо при відпрацюванні параметрів конструкції шин в процесі їхньої розробки і підготовки до виробництва. При цьому був досягнутий і допоміжний ефект – у вигляді скорочення витрат на проведення випробувань.

Встановлено, що до числа факторів, що найбільш істотно впливають на тягово-зчіпні якості колісного рушія з великогабаритними пневматичними шинами при взаємодії з опорною поверхнею, що деформується, слід віднести: величину внутрішнього тиску повітря – pW, діаметр – DO, відносну висоту профілю – H / B і коефіцієнт насиченості рисунка протектора пневматичної шини – kH.

Третій етап наукового дослідження стосується підвищення надійності робочих органів конструкцій машин для різання ґрунту та гірських порід, зниження металомісткості, покращення експлуатаційних показників, розширення функціонально-технічних можливостей, що є пріоритетним напрямком роботи з вдосконалення існуючих та розробки нових землерийних машин.

Для підвищення ефективності земляних машин пропонується розробити різальний робочий орган з лідируючою різальною кромкою, яка дозволяє ефективніше використовувати машину в цілому та знижує енергоємність процесу руйнування ґрунту.

За рахунок розміщення на різальному робочому органі землерийної машини додаткового різального елемента у вигляді виступаючої передньої грані ножа, змінюється фізика процесу руйнування ґрунту перед лобовою гранню ножа. Статичне руйнування робочого середовища перетворюється в комбіноване, де буде присутнє як статичне руйнування, за рахунок прямого переміщення різального робочого органа (таке руйнування виконується більшістю землерийних машин), так і динамічне, за рахунок вібрації виступаючої передньої грані ножа, яке виникатиме від сколювання робочого середовища виступаючою гранню.

В ході проведення досліджень було встановлено що оптимальна довжина лідируючої кромки різання на робочих органах машин для земляних робіт повинна бути на 30% більша від ширини зуба руйнуючого органа.

В результаті впровадження даного циклу праць в будівництво було виявлено, що ефективність машин для земляних робіт, в цілому, підвищується приблизно на 20-23%, підйомно-транспортних – на 10-15%, що сприяє підвищенню їх надійності приблизно в 2-2,5 рази.

Від впровадження результатів наукового дослідження на будівництво отримано значний економічний ефект.

Розширення впровадження результатів роботи дозволить:

  • розробити науково-практичну базу для створення вітчизняної конкурентоспроможної будівельної техніки;

  • завдяки зниженню енергоємності роботи підйомно-транспортних, земляних та дорожніх машин, забезпечити значний економічний приріст на профілюючих організаціях;

  • збільшити загальну ефективність роботи будівельних машин та підвищити їх надійність, завдяки підвищенню енергоємності процесу їх роботи, зниженню негативних інерційно-динамічних навантажень та підвищенню їх експлуатаційних характеристик;

  • сприяти вирішенню проблем підвищення якості вітчизняної будівельної техніки в машинобудівній галузі.

Основні положення циклу наукових праць доповідались, обговорювались і отримали позитивні відгуки на конференціях і семінарах різних рівнів, серед яких: міжнародна науково-технічна конференція «Интерстроймех-2007» (Росія, м.Самара, 2007 р.); міжнародна науково-практична конференція «Мехатроника строительных и дорожных машин» (м.Харків, 2007 р.); науковий семінар «Проблеми та перспективи розвитку підйомно-транспортних машин» (м.Тернопіль, 2007 р.); міжнародна науково-технічна конференція «Теорія та практика раціонального проектування, виготовлення і експлуатації машинобудівних конструкцій» (м.Львів, 2008 р.); міжнародна науково-технічна конференція «Сучасні тенденції розвитку машинобудування та транспорту» (м.Кременчук, 2008 р.); міжнародна науково-практична конференція «Сучасні інформаційні та інноваційні технології на транспорті» (м.Херсон, 2009-2010 рр.); конференція науково-педагогічних працівників та аспірантів технічного ННІ НУБіП України (м.Київ, 2010 р.); науковий семінар при кафедрі «Інформаційні технології» Міжгалузевого інституту управління (м.Київ, 2010 р.); науково-практична конференція КНУБА (м.Київ, 2005-2011 рр.); наукова конференція молодих вчених, аспірантів і студентів КНУБА (м.Київ, 2006-2011 рр.).

З часу попереднього представлення даного циклу наукових праць її результати були розглянуті на наукових конференціях і семінарах та отримали високу оцінку експертів та спеціалізованих секцій: міжнародна міжвузівська науково-технічна конференція студентів, аспірантів і молодих вчених «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные, путевые машины и робототехнические комплексы» (Росія, м.Москва, 2011 р.); міжнародна науково-практична конференція «Сучасні інформаційні та інноваційні технології на транспорті» (м.Херсон, 2011 р.); науковий семінар Київського відділення Підйомно-транспортної академії наук України (м.Київ, 2011 р.); на засіданні секції науково-методичної Ради з напрямку підготовки «Машинобудування» Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України зі спеціальності «Підйомно-транспортні, дорожні, меліоративні машини і обладнання» (м.Краматорськ, 2011 р.); Всеукраїнська науково-практична конференція молодих науковців, аспірантів, здобувачів і студентів «Стан та перспективи інноваційного розвитку сільського господарства України» НАІ (м.Ніжин, 2011 р.).

З питань дослідження підвищення надійності та ефективності використання будівельної техніки авторським колективом опубліковано 77 наукових праць: 28 статей в наукових журналах і збірниках праць, що включені до переліку ВАК України, 21 теза доповідей наукових конференцій і 28 патентів України на винаходи та корисні моделі.

Таким чином, виконаний цикл наукових праць вирішує актуальну задачу в будівельній та машинобудівній галузях – створення високоефективної та надійної техніки.

ПРИСТАЙЛО М.О.

БАЛАКА М.М.

МІЩУК Д.О.

11


  1. Реферат Київ 2012 (1)

    Реферат
    КЛИМЕНКО Вікторія Ігорівна - кандидат технічних наук, в.о. ученого секретаря Інституту телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України.
  2. Реферат київ 2012 (5)

    Реферат
    Вірченко Володимир Віталійович – кандидат економічних наук, доцент кафедри економічної теорії Київського національного університету імені Тараса Шевченка
  3. Реферат Київ-2012

    Реферат
    Актуальність роботи. Демократичні перетворення, що відбуваються в українському суспільстві, зумовлюють формування нових видів відносин між державою, громадянами та інститутами громадянського суспільства.
  4. Реферат Київ 2012 (6)

    Реферат
    3. ПАНІНА Наталія Вікторівна – старший науковий співробітник, доктор соціологічних наук, головний науковий співробітник відділу соціально-політичних процесів Інституту соціології НАН України.
  5. Реферат Київ 2012 р

    Реферат
    Діагностика і лікування травм живота залишаються однією із актуальних проблем ургентної хірургії. Частота пошкоджень живота в структурі травм на даний час становить близько 1,5 - 10% від числа травм мирного часу, при цьому їх частота
  6. Реферат Київ 2012 (7)

    Реферат
    1. БУГРІЙ Анатолій Іванович – кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Інституту теоретичної фізики ім. М.М. Боголюбова НАН України.
  7. Реферат Київ 2012 (2)

    Реферат
    Актуальність роботи. Не зважаючи на значний прогрес у науці та техніці, на жаль, захворювання сьогодні суттєво помолодшали. Це викликає необхідність у створенні нових та удосконаленні старих методів лікування, що, у свою чергу, сприяє
  8. Реферат Київ 2012 (4)

    Реферат
    Колоїдні частинки в ізотропній рідині, або просто колоїди, – це класична багаточастинкова система, яка протягом багатьох десятиліть є предметом застосування методів статистичної фізики, хімії, молекулярної теорії розчинів електролітів
  9. Реферат київ 201

    Реферат
    Євдокимов Віктор Валерійович – доктор економічних наук, доцент, проректор з науково-педагогічної роботи та соціального розвитку Житомирський державний технологічний університет.

Другие похожие документы..