Підвищення роботоздатності універсальної землерийної машини

ЗМІСТ

 

ВСТУП

РОЗДІЛ 1.ОБГРУНТУВАННЯ ВИБОРУ ТЕМИ, СТАН ПИТАННЯ, ЗАВДАННЯ ДОСЛІДЖЕННЯ.

.1 Технічні можливості сучасних екскаваторів поздовжнього копання, шляхи підвищення ефективності їх використання

.2 Огляд конструктивних та технологічних рішень універсальних землерийних машин, їх робочих органів

Висновки до розділу 1:

РОЗДІЛ 2. ТЕОРЕТИЧНІ ПЕРЕДУМОВИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ КУРСОВОЇ СТІЙКОСТІ УЗМ З ВІЯЛЬНО-ПОСТУПАЛЬНОЮ ПОДАЧЕЮ РОБОЧОГО ОРГАНА НА ЗАБІЙ

.1        Обґрунтування розрахункової схеми силового навантаження корми тягача УЗМ при копанні ґрунту

.2 Визначення кінематичних параметрів робочого процесу універсальної землерийної машини

.2.1 Проміжна рама

.2.2 Рама ротора

.3 Визначення зовнішніх сил, що діють на робочий орган

.4        Визначення умов збереження прямолінійності руху машини та її курсової стійкості

Висновок до розділу 2

РОЗДІЛ 3. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ НАВАНТАЖЕНЬ НА РОБОЧИХ ОРГАНАХ УНІВЕРСАЛЬНОЇ ЗЕМЛЕРИЙНОЇ МАШИНИ

.1        Дослідження працездатності вихідної конструкції робочого органа універсальної землерийної машини

.2        Фізичні особливості формування навантажень на робочих органах універсальних землерийних машин

.3.1     Крутний момент на вісі ротора

.3.2     Вертикальні навантаження на роторі під час копання ґрунту

.3.3     Сила тяги на переміщення ротора в забої

.3.4     Бічні навантаження на роторі під час копання ґрунту

Висновок до розділу 3

РОЗДІЛ 4. РОЗРАХУНКИ КУРСОВОЇ СТІЙКОСТІ УНІВЕРСАЛЬНИХ ЗЕМЛЕРИЙНИХ МАШИН ТА ОБҐРУНТУВАННЯ ТЕХНІЧНИХ ПРОПОЗИЦІЙ ЇЇ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

.1        Розрахунок курсової стійкості універсальної землерийної машини

.1.1     Вихідна конструкція універсальної землерийної машини

.2        Технічні пропозиції зі зменшення інерційних навантажень

Висновок до розділу 4

РОЗДІЛ 5. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ.

.1        Охорона праці

.1.1     Нормативно-правові основи роботи з охорони праці

.1.2     Організація та управління охороною праці на підприємстві

.1.3     Техніка безпеки при обслуговуванні та ремонті УЗМ

.2        Безпека в надзвичайних ситуаціях

.2.1     Роль та призначення цивільної оборони (цивільного захисту) в сучасних умовах

.2.2     Організація хімічного контролю стану довкілля в зоні роботи дорожніх машин (дорожньої техніки)

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

 

ВСТУП

Розвиток будівельного і дорожнього машинобудування в значній мірі визначає рішення таких проблем будівництва, як скорочення ручної праці, підвищення якості виконаних робіт, збільшення їх темпів і продуктивності. Країна встала перед проблемою розробки і випуску будівельної техніки в основному на базі базових тягачів і шасі, що виготовляються в Україні, і машин, що забезпечують суттєву економію палива та інших енергоресурсів.

Земляні роботи, надто копання протяжних виїмок різного призначення в ґрунті, як в Україні, так і за її межами пов‘язано з розробкою та переміщенням мільярдів кубічних метрів ґрунту. Виконання таких обсягів робіт можливо лише з використанням високопродуктивних землерийних машин, насамперед екскаваторів безперервної дії. Ними швидко та ефективно можуть бути розроблені траншеї різного призначення, канали, а також прокладені дренажні системи в меліоративному будівництві.

Більшість з існуючих траншейних екскаваторів мають спільний недолік - малу універсальність. Робочий процес екскаваторів має низку особливостей, без врахування яких неможливе створення ефективних конструкцій робочого обладнання машин, оптимальне їх завантаження у процесі розробки ґрунту, забезпечення високої продуктивності. Тому створення принципово нової конструкції, що використовуються для риття траншей заданої ширини, причому як в не мерзлих, так і в мерзлих ґрунтах вбачається актуальною задачею. Вирішення цієї задачі є підґрунтям для створення машини, яка б розробляла забій, ширина якого перевищує ширину робочого органу. В даній роботі визначальним є розробка шляхів забезпечення роботоздатності УЗМ та оцінка їх ефективності.

Тема дослідження: шляхи забезпечення роботоздатності універсальної землерийної машини (УЗМ) та оцінка їх ефективності.

Мета роботи: визначення умов та шляхів підвищення роботоздатності універсальної землерийної машини у режимі віяльно-поступальної подачі робочого органа на забій.

РОЗДІЛ 1. ОБГРУНТУВАННЯ ВИБОРУ ТЕМИ, СТАН ПИТАННЯ, ЗАВДАННЯ ДОСЛІДЖЕННЯ.

1.1 Технічні можливості сучасних екскаваторів поздовжнього копання, шляхи підвищення ефективності їх використання

землерийний машина стійкість екскаватор

Земляні роботи є одним з найважливіших етапів у якісній реалізації будь-якого будівельного проекту, при будівництві об’єкта будь-якої складності. Земляні роботи, особливо в галузі транспортного будівництва, при спорудженні протяжних виїмок різного призначення в ґрунті пов’язані з розробкою та переміщенням мільярдів кубічних метрів ґрунту. Виконання значних обсягів робіт можливо за умов використання екскаваторів поздовжнього копання, які не тільки пришвидшують темпи будівництва, але і значно підвищують якість виконаних робіт.

Проте в абсолютній більшості випадків кожен типорозмір екскаватора дозволяє відкопувати у ґрунті протяжні виїмки лише заданого профілю з незначними відхиленнями від їх номінальних глибини та ширини. Спорудження виїмок іншого профілю досягається шляхом переоснащення машини іншим робочим обладнанням. Така ситуація призвела до різкого скорочення використання даних типів машин.

На наш погляд заслуговує серйозної уваги вирішення питання створення універсальних землерийних машин, здатних одним і тим же робочим органом без його конструктивної змін забезпечити спорудження протяжних виїмок різної глибини та ширини. Як наслідок, значно підвищиться величина коефіцієнта використання машин в часі, а також техніко-економічні показники використання обладнання.

Проаналізуємо конструкції сучасних екскаваторів поздовжнього копання на предмет оцінки та порівняння їх технологічних можливостей. Визначимо шляхи їх розширення (універсалізації).

Траншейні екскаватори випускаються кількома заводами країн СНГ. У цілому модельний ряд машин, що випускаються, не новий і доволі одноманітний. Основні виробники:

         АО "ЕТ Мыйзакюла" (Естонія) [1] випускає декілька модифікацій ЭТЦ-1607-1.

         ОАО "Ирмаш" (РФ) [2] випускає як роторні, так і ланцюгові траншейні екскаватори.

         ОАО "Михневский ремонтно-механический завод" (РФ) [3] виготовляє вісім моделей ланцюгових траншейних екскаваторів на базі Т-170, ДТ-75, МТЗ-82, Т-158ОК, Т-151, ЮМЗ-6.

Екскаватор траншейний роторний ЭТР-204 виробництва Московського експериментального заводу (РФ) (рис. 1.1) [4]

Екскаватор траншейний роторний ЕТР-223А (рис. 1.2) [5], як і машини ЕТР-224А, 254, 254А, є модернізованою машиною ряду ЕТР-204.

Екскаватори ЭТР-204 і ЭТР-223А можуть розробляти ґрунти III-IV категорій із кам'янистими включеннями щонайбільше 200 мм у поперечнику та рівно щільні ґрунти з промерзанням на глибину до 1 м, ЭТР-223А - до 1,2 м.

Роторні екскаватори ЭТР-204А і ЭТР-223А у ґрунтах до III категорії виривають прямокутні траншеї, або траншеї з відкосами в ґрунтах IV категорії, а у мерзлих - лише прямокутні траншеї. Екскаватори є уніфікованими, їх ротори виконано за загальною конструктивною схемою.

Зміна параметрів споруджуваних виїмок у ґрунті цими екскаваторами можлива лише шляхом конструктивної зміни їх робочих органів.

Технологічні параметри екскаваторів поздовжнього копання, що випускаються заводами СНД:

         Роторні:

·        Глибина копання від 1.2м. до 2.5м.;

·        Ширина копання: по верху від 0.3м. до 3.2м.

по дну від 0.8м. до 1.8м.

-     Ланцюгові:

·        Глибина копання від 1.6м. до 2.5м.;

·        Ширина копання: по верху від 0.4м. до 2.8м.

по дну від 0.4м. до 0.8м.

Також існує багато моделей світових виробників, серед яких:

         Vermeer Manufacturing Company. Модельний ряд Vermeer [6] на світовому ринку представлено спеціалізованими машинами на колісному та гусеничному ходу, обладнаними ланцюговими, плужними або дисковими робочими органами.

         Trencor Inc. (США). Моделі екскаваторів цієї марки [7] забезпечують прокладання траншей у скельних породах на ширину до 1,5 м і глибину до 10 м за один прохід.

         Cleveland виробляє 16 моделей роторних траншейних екскаваторів і дві моделі ланцюгових [8]. Для всіх моделей фірми як база використовується гусеничне шасі власної конструкції.

Та не зважаючи на більшу номенклатуру моделей, та широке впровадження мікропроцесорних систем автоматики, що підвищує якість виконаних робіт, головний недолік даного виду машин залишається незмінним- зміна параметрів споруджуваних виїмок у ґрунті цими екскаваторами можлива лише шляхом конструктивної зміни їх робочих органів.

Технологічні параметри виїмок, споруджуваних екскаваторами, що виготовляються серійно перерахованими вище зарубіжними компаніями:

         Роторні:

·        Глибина копання від 2.4м. до 2.9м.;

·        Ширина копання: по верху від 1.07м. до 2.13м.

-     Ланцюгові:

·        Глибина копання від 1.5м. до 10.7м.;

·        Ширина копання: по верху від 0.3м. до 2.4м.

по дну від 0.2м. до 1.1м.

Аналіз типорозмірів машин що представлені на ринку дозволяє зробити висновок про те, що майже 40% із розглянутих конструкцій траншейних екскаваторів вітчизняних виробників розробляють траншеї практично однакової глибини і відрізняються лише шириною копання. У закордонних - 60% розглянутих моделей розробляють траншеї майже однакової ширини (причому ці значення різняться в межах 0,2-0,5 м).

Основним недоліков всіх без вийнятку траншейних екскаваторів є їх мала універсальність. Що є проблемою, так як для користувачів у наш час потрібно мати у своєму розпорядженні високопродуктивні надійні та довговічні землерийні машини безперервної дії, здатні виконувати широкий спектр земляних робіт - відкопувати без переналадки траншеї та котловани різної ширини та глибини.

Виходячи з цього виправданим є розробка машин принципово нової конструкції, що використовувались би для риття як вузьких, так і широких траншей, причому як в не мерзлих, так і в мерзлих ґрунтах. Тенденція до універсалізації машин висуває завдання- створення універсальних землерийних машин, здатних розробляти траншеї різної ширини одним і тим же робочим органом без його конструктивних змін. Але в процесі створення таких машин необхідно приділити увагу шляхам забезпечення роботоздатності УЗМ та оцінці їх ефективності.

1.2 Огляд конструктивних та технологічних рішень універсальних землерийних машин, їх робочих органів

На даний час роблено багато технічних рішень, та конструкцій зі створення УЗМ. До них належить машина для риття траншей [9] на базі колісного тягача з навісним ланцюгово-ковшевим робочим органом (рис. 1.3).

Амплітуда коливального руху робочого органа може бути змінною, її величина задається механіком-водієм. Це дозволяє розробляти у ґрунті виїмки різної ширини

Багатоковшевий екскаватор В.І. Царевського [10]. Екскаватор має базовий тягач і ланцюговий робочий орган. Робочий орган здійснює зворотно-поступальне переміщення за допомогою системи гвинт-гайка у поперечній площині відносно поздовжньої вісі машини. (рис. 1.4)

Ланцюговий робочий орган екскаватора [11] за допомогою гідроциліндра переміщується по направляючим, перпендикулярним поздовжній вісі машини, залишаючись у паралельному положенні відносно цієї вісі (рис. 1.5).

Перевагою таких конструкцій є можливість споруджувати траншею прямокутного профілю шириною, що значно перебільшує ширину робочого органа.

Проте необхідність поперечної подачі робочого органа на забій передбачає встановлення додаткових ріжучих елементів на торцях робочого органа, що ускладнює і без того складну його конструкцію. При розробці траншеї, ширина якої більша за ширину робочого органа, має місце утворення значних залишкових просипів на дні споруджуваної виїмки.

Пристрій М.Г. Бородіна для створення в ґрунті широкої виїмки типу траншеї [12] складається з базової машини, робочого органа і механізму поперечних переміщень робочого органа (рис. 1.6).

А.с. СРСР № 302438.

Робочий орган складається з двох секцій розробка виїмки може проводитися кожною із секцій робочого органа, обома секціями одночасно або двома секціями з коливальними рухами у протилежні боки.

При роботі двома секціями посередині траншеї залишається масив ґрунту, який не розробляється, адже підхід секцій робочого органа впритул одна до одної є неможливим.

Існуюча кінематика коливання ланцюгових секцій робочого органа відносно тягача не може забезпечити рівномірність навантаження машини внаслідок нерівномірності товщини розроблюваної стружки по ширині забою та без урахування особливостей розробки ґрунту біля бічних стінок широкої траншеї.

У конструкції УЗМ М.Г. Бородіна (рис. 1.7) [13] для регулювання ширини траншеї підвіску кожної секції ланцюгового робочого органа виконано у вигляді шарнірного чотириланкового механізму, який має можливість повороту в горизонтальній площині.

При розробці траншеї, ширина якої перевищує ширину робочого органа (її можна назвати котлованом), нижній приводний важіль підвіски повертається, і робочий орган завдяки верхній важільній системі або зберігає початкове поздовжнє положення у випадку прямокутної системи чотирьохланкового механізму (рис. 1.7 б), або додатково повертається у бік виїмки на кут g (рис. 1.7 в). Утворюються вертикальні або нахилені бічні стінки котловану відповідно.

Запропонована конструкція УЗМ має низку принципових недоліків:

–   складний двохсекційний ланцюговий робочий орган;

–       багатоланкова підвіска робочого органа з великою кількістю шарнірних з’єднань і надлишкових зв’язків;

–       неможливо забезпечити розробку забою у горизонтальній площині стружками рівномірної товщини;

–       не існує повної урівноваженості робочого органа за величиною бічних зусиль;

–       мають місце значні пульсуючі навантаження на валу привода ланцюгових ґрунторозробних секцій.

Відомо конструктивне рішення багатоковшевого екскаватора для риття котлованів, ям і траншей із заданим профілем і для зачищення та нівелювання дна виїмок [14]. Машина має трьохприводний шестиланковий механізм підвіски ланцюгового робочого органа (рис. 1.8), в якому один із приводних гідроциліндрів здійснює робочий рух ґрунторозробного робочого органа, а два інших - установочні.

Шляхом використання такої схеми підвіски робочого органа вирішуються питання розробки виїмок із необхідним профілем, рівномірного завантаження ковшів, стабілізації навантажень завдяки вирівнювання товщини стружки, проте складний багатоланковий механізм із великими лінійними розмірами окремих ланок практично неможливо раціонально змонтувати на спеціальному тягачі.

Робочий орган УЗМ [15] є фрезерно-метальним робочим органом торцевого типу (рис. 1.9). Він складається з рами, що встановлюється на тягачі, та ковшового ротора з приводом, встановлених на ній. Раму виконано з двох частин, з'єднаних вертикальним шарніром, що мають силовий привод для повороту їх у горизонтальній площині відносно тягача та однієї відносно іншої. Для розробки виїмки, ширина якої перебільшує діаметр ротора, рама за допомогою гідроциліндрів повертається на необхідний кут у горизонтальній. Суттєвим недоліком такої конструкції є те, що поперечний профіль траншеї є частиною еліпсу з великим радіусом кривизни, близьким до діаметра ротора, що не задовольняє існуючі технологічні вимоги до геометрії споруджуваних траншей і котлованів у ґрунті.

Екскаватор-навантажувач [16] є машиною на колісному або гусеничному ходу (рис. 1.10). Спереду машини розташовано ковшове екскаваторне колесо, змонтоване у вилочному пристрої, який може повертатися навколо вертикальної вісі.

Екскаваторне колесо здійснює коливальні рухи у горизонтальній площині на обидва боки поздовжньої вісі машини та розробляє ґрунт за рахунок свого бічного переміщення. У результаті утворюється виїмка, ширина якої є більшою за максимальну габаритну ширину машини, що забезпечує останній можливість просування по дну розроблюваного забою.

Роторний робочий орган УЗМ [17] включає базове шасі, раму з метальником ґрунту, ротор із маточиною, ковшами та приводом.

При розробці траншеї базове шасі рухається по її дну, ротор обертається за годинниковою стрілкою (рис. 1.11), а розроблюваний ґрунт під дією відцентрових сил із ковшів через розвантажувальні вікна потрапляє в метальник.

Землерийна машина [18] (рис. 1.12) є тягачем із встановленим на його рамі опорним елементом, на якому розміщено робочий орган у вигляді шнека-фрези та метальник, що має можливість повороту в горизонтальній і вертикальній площинах.Опорний елемент складається з двох співвісно розміщених поворотних кругів. На одному з них розташовано раму метальника, на іншому - раму робочого органа. Поворот кожної рами на поворотному крузі здійснюється своїм гідроциліндром. Універсальність машини полягає в можливості одним і тим самим робочим органом розробляти траншеї, поперечний перетин яких відповідає профілю шнек-фрези, та котловани шириною, більшою за габаритні розміри метальника.

Це досягається за рахунок того, що при розробці котлованів робочий орган здійснює коливальні переміщення у горизонтальній площині шляхом зворотно поступальних рухів на опорному крузі (див. рис. 1.12). При розробці траншей коливальні рухи робочого органа відсутні.

року було зроблено спробу створення УЗМ на базі траншейного екскаватора ЕР-5 із роторним ковшовим робочим органом двох розмірів для риття траншей глибиною 2,1 м і 3 м відповідно [19, 20]. Екскаватор відрізнявся від серійних машин наявністю у конструкції механізму забезпечення коливального руху (за типом маятника) робочого органа у горизонтальній площині (рис. 1.13). Внаслідок накладання двох рухів ротора - поздовжнього і поперечного перетин стружки по ширині забою виходить змінним від "нуля" до "максимуму".

Максимальне його значення наприкінці напівциклу відповідає умовам повного заповнення ковшів ротора ґрунтом, а отже відповідає моменту виникнення максимальних бічних навантажень на робочому органі. Неможливість використання повної геометричної місткості ковшів ротора при його переміщенні по дузі забою в плані за час робочого напівциклу обумовлює і пропорційну зміну бічних навантажень на робочому органі.

Випробування УЕР-301 виявили низку суттєвих недоліків [21, 22]. Так, при розробці траншеї шириною 2,2 м, що у 2 рази перевищує ширину ротора, коефіцієнт заповнення ковшів складав лише 0,7 (максимальний перетин стружки наприкінці ходу коливання прийнято за одиницю). Витрата енергії на бічне переміщення ротора в забої досягало 20-30 % від потужності, що витрачалася на обертання робочого органа. Витрати потужності на обертання ротора були більшими з однаковими значеннями параметрів стружки, ніж у звичайних траншейних машин. Це пояснюється тим, що приблизно 50 % загального опору обертанню ротора складає тертя ковшів об ґрунт внаслідок нераціональної форми ковшів ротора конкретного екскаватора. У цілому енергоємність розробки ґрунту УЕР є на 10-15 % вищою, ніж звичайним екскаватором при розробці траншеї шириною понад 1,5 м. Авторами конструкції екскаватора передбачалася наявність "косого" різання, проте воно відсутнє, оскільки ріжуча кромка кожного ковша утворює з напрямом різання кут, що мало відрізняється від 90°.

Головним принциповим недоліком роботи екскаватора УЕР виявилася надмірна динамічність навантажень на трансмісію привода ротора та двигун, що пов’язано з розробкою ковшами стружок змінного перетину при коливальному переміщенні ротора в забої. При розробці траншей шириною 2,2 м нерівномірність навантаження двигуна приводу ротора досягає 60 % (проти 20 % в екскаваторів типу ЕТР). Це призводить до зниження коефіцієнта завантаження двигуна та, відповідно, до неповного використання його потужності (недовикористання потужності дизеля Д-35 до 25 %). Мали місце проблеми забезпечення курсової стійкості машини при розробці ґрунту [21]. Все це стало причиною того, що у серійне виробництво універсальні екскаватори УЕР та УЕР-301 не пішли.

Пізніше було створено УЗМ із ланцюговим ковшовим робочим органом - ПЗМ [23]. Випробування перших зразків ПЗМ виявили, що за доволі низької продуктивності енергоємність розробки ґрунту є досить значною та досягає 0,4 КВт·год./м3. Дослідження, проведені О.В. Биковим [24], показали, що 50 % опору тертя, що виникає при роботі жорстко направлених ланцюгів, складає опір тертя ланцюгів у направляючих або об раму. Дослідження безковшових ланцюгових робочих органів, проведені В.Ф. Рязановим і співавторами, показали переваги безковшових ланцюгових робочих органів над ковшовими. Невдовзі було запропоновано ланцюг однобічного вигину [25] і, зрештою, ланцюгово-балочний робочий орган землерийної машини [26]. Встановлення такого робочого органа на машині ПЗМ-2 дозволило зменшити енергоємність розробки ґрунту робочим органом до 0,17-0,29 кВт·год./м3, поліпшити розвантаження розробленого ґрунту, підвищити продуктивність машини. Із застосуванням ланцюгово-балочного робочого органа на УЗМ стала можливою розробка мерзлого ґрунту з енергоємністю на приводі робочого органа порядку 0,8-0,9 кВт·год./м3 . Траншейно-котлованні машини ПЗМ-2 і ПЗМ-3 випускаються і в наш час серійно. Крім існуючих патентних рішень, існують також конструкції УЗМ як ланцюгових ковшових [27] і безковшових , так і роторних ковшових і безковшових [28].

При однаковій встановленій потужності та місткості ковшів маса ланцюгових машин перевищує масу роторних на 12-15 %, а продуктивність є в 1,7-2 рази нижчою [29]. Зусилля копання,що реалізуються на робочих органах однакових за потужністю машин у роторних також є вищими, ніж у ланцюгових, отже, роторними машинами можливо розробляти міцніші ґрунти. Порівнюючи особливості ланцюгових і роторних траншейних машин, слід також брати до уваги, що роторні мають менші втрати продуктивності від просипання ґрунту на дні виїмки.

Основними напрямками досліджень екскаваторів безперервної дії останнім часом стають дослідження з удосконалення безковшових ланцюгових робочих органів [30] та обґрунтування вибору їх конструктивних і кінематичних параметрів, визначення раціональних режимів роботи траншейних екскаваторів із фрезерно-роторними робочими органами [31]. Удосконалюється обладнання для розробки мерзлих ґрунтів [32]. Обґрунтуванню конструкції фрезерної машини для зняття забрудненого шару ґрунту присвячено працю [33]. Дослідження закономірностей формування потоку ґрунту при застосуванні високошвидкісних робочих органів [34] стосуються лише робочих органів із торцевою фрезою та співвісним із нею метальником. Водночас немає досліджень зі створення УЗМ із роторним робочим органом, який працює у режимі віяльно-поступальної подачі.

Виявлені недоліки відомих конструкцій універсальних землерийних машини, на наш погляд, пов’язано з таким:

-    недосконалість конструктивних рішень механізму бічного переміщення робочого органа;

-       відсутність наукових передумов вибору й обґрунтування компонувальних схем, конструктивних параметрів і механізмів керування складним переміщенням робочого органа в забої та забезпечення курсової стійкості машини;

-       дослідження УЗМ мали неповний та фрагментарний характер і не дозволили науково обґрунтувати передумови створення УЗМ.

Сказане вище й обумовлює напрям подальших досліджень шляхів створення УЗМ.

Висновки до розділу 1

Слід відмітити, що розглянутий комплекс досліджень присвячений перед усім, силового навантаження робочого обладнання УЗМ, пошуку шляхів зниження величини та динаміки цих навантажень. Однак практично відсутні опубліковані результати досліджень курсової стійкості УЗМ, не зважаючи на те, що вирішення цього питання є визначальним при створенні землерийних машин, що працюють в режимі віяльно- поступальної подачі робочого обладнання на забій.

Пошуку та обґрунтуванню шляхів забезпечення курсової стійкості універсальних землерийних машин присвячена ця робота.

РОЗДІЛ 2. ТЕОРЕТИЧНІ ПЕРЕДУМОВИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ КУРСОВОЇ СТІЙКОСТІ УЗМ З ВІЯЛЬНО-ПОСТУПАЛЬНОЮ ПОДАЧЕЮ РОБОЧОГО ОРГАНА НА ЗАБІЙ

2.1    Обґрунтування розрахункової схеми силового навантаження корми тягача УЗМ при копанні ґрунту

Відповідно до прийнятої схеми компонування УЗМ (рис. 2.1) ґрунторозробний ківшевий ротор навішується на машину з допомогою дволанкового важільного механізму. Ланками механізму є: рама, на якій встановлено ротор та проміжна рама кріплення робочого органа на кормі машини. Кожна з цих ланок має індивідуальний привід від пари гідроциліндрів.

З допомогою цих пар г/ц здійснюється зворотно-поступальне бічне переміщення ґрунторозробного ротора в забої заданої ширини. Розроблений ґрунт ковшами ротора переміщується з забою в роторний метальник та транспортується в відвал.

Розробка забою забезпечується суміщенням трьох його рухів: різання ґрунту зі швидкістю Vр, поздовжньої подачі зі швидкістю Vп та коливального руху робочого органа зі швидкістю Vбп. При двошарнірній схемі компонування механізму, коливання робочого органа, тобто його бокове переміщення в забої зі швидкістю Vбп забезпечується одночасним кутовим переміщенням проміжної рами і рами ротора відносно своїх шарнірів А і Б (рис. 2.2). За допомогою метальника розроблений ґрунт транспортується в відвал. Розвантаження ковшів забезпечується завдяки дії на ґрунт відцентрових сил. Вказану конструктивну схему УЗМ приймаємо як базову для подальших досліджень.

В процесі розробки ґрунту в забої на робоче обладнання УЗМ діють сили різні по своїй природі, величині, напрямку дії та координатах точок прикладання. Це, перше за все, вагові навантаження на проміжній рамі G1 і рамі робочого органа G2; сумарні складові сил копання ґрунту ковшами ротора Р01, Р02, Р03 - відповідно дотична, нормальна і бокова; горизонтальна Ргм і вертикальна Рвм складові реакції від викидання ґрунту у відвал роторним метальником.

На зачисний башмак зі сторони підошви забою діє нормальна сила Рн, а також сили опору переміщенню башмака по підошві забою у напрямку поздовжньої вісі рами ротора Рбн та боковому переміщенню башмака Рбб. На ланки конструкції діють також інерційні сили прямо пропорційні масам і прискоренням цих ланок.

Навантаження від робочого обладнання передаються на корму базового тягача через шарнір кріплення робочого обладнання, в якому, в результаті дії вказаних сил виникають відповідні реакції - Rx, Ry, Rz.

За рахунок коливального переміщення ланок конструкції робочого обладнання щодо поздовжньої вісі тягача в процесі розробки ґрунту, моменти цих сил відносно шарніра кріплення робочого обладнання до корми базової машини будуть змінними як за рахунок зміни абсолютних значень самих сил, так і плеч їх прикладання. При цьому координати точок прикладання вагових навантажень, зовнішніх сил (їх реакцій), відносно металоконструкцій рам робочого обладнання є фіксованими.

Під час роботи у режимі віяльно-поступальної подачі робочого органа на забій значення моментів, що розвертають машину, та опору розвороту машини будуть змінюватися циклічно за величиною та за знаком:

,

Величина моменту Мр, що розвертає машину, визначається величиною складових сил копання ґрунту ковшами робочого органа, реактивних та інерційних сил які діють на робочий орган в процесі копання ґрунту, силами взаємодії опорного башмака з підошвою забою та розмірами плеч прикладання цих сил відносно шарніра кріплення робочого обладнання на кормі тягача.

Момент опору розвороту машини Мор обумовлюється силовою взаємодією ходового обладнання тягача з опорною поверхнею з урахуванням величини зовнішніх навантажень прикладених до тягача з боку робочого обладнання машини.

Розглянемо процес переміщення робочого органа по забою у режимі копання ґрунту. Крайні положення робочого органа в забої щодо поздовжньої вісі машини наведено на рисунку 2.3. З урахуванням циклічності переміщення робочого органа одно з його положень - К приймаємо за початкове (вихідне), друге - К' - за кінцеве для одного робочого напівциклу.

Вихідними параметрами досліджень приймаємо лінійні розміри всіх ланок робочого обладнання, ширину розроблюваної виїмки В, швидкості висування штоків гідроциліндрів Vш і V'ш, поздовжньої подачі машини Vп, різання ґрунту Vр, тривалість напівциклів бокового переміщення проміжної рами t1 (ланка 1) та рами ротора t2 (ланка 2).

Доворот проміжної рами- бічні переміщення однієї з ланок при вимкненому приводі переміщення іншої ланки. Це можливо завдяки використанню дволанкової компонувальної схеми з індивідуальним приводом кожної ланки.

Визначаючи силове навантаження робочого обладнання УЗМ, розглянемо рух проміжної рами (ланка 1) в системі координат XOY, за умови, що центр координат (точка О) нерухома відносно корми машини (рис. 2.4). Рух рами ротора (ланка 2) розглянемо в системі координат X1O1Y1, нерухомої відносно проміжної рами, коли центр координат проходить через шарнір повороту рами ротора відносно проміжної рами (точка О1), (рис. 2.4).

При переміщенні робочого органа по забою, ланка 1 повертається на шарнірі О, нерухомому відносно корми базової машини, з одного крайнього положення в інше за час напівциклу t1:

,

де tц - тривалість циклу бокового переміщення робочого обладнання в забої.

Циклічний поворот ланки (див. рис.2.5) 1 забезпечується парою гідроциліндрів, з допомогою яких ланка відхиляється на кут β в обидві сторони від поздовжньої вісі машини. Ланка 2 здійснює циклічний поворот навколо шарніру О1 на кут φ в обидві сторони відносно поздовжньої вісі ланки 1, за допомогою другої пари гідроциліндрів за час t2:

,

- тривалість затримки повороту рами ротора відносно проміжної рами за час напівциклу.

Визначення сил і моментів, що діють на робоче обладнання УЗМ під час копання ґрунту після приведення їх до шарніра кріплення робочого обладнання на кормі тягача, дозволяє при розгляді питання роботоздатності машини, розглядати стійкість тягача навантаженого на кормі відповідними силами і моментами сил.

2.2 Визначення кінематичних параметрів робочого процесу універсальної землерийної машини

2.2.1 Проміжна рама

Для бічного переміщення проміжної рами робочого органа (ланка 1) у системі координат XOY (див. рис. 2.4) приводною ланкою вважаємо один із гідроциліндрів пари, закон зміни довжини якої Si:

,

де Sо - відстань між шарнірами циліндра та штока у крайньому положенні проміжної рами робочого органа в забої;ш - швидкість висування штока гідроциліндра проміжної рами;- поточний час, який пройшов із початку напівциклу повороту проміжної рами.

Поточне значення проміжного кута αi (див. рис. 2.4 а), який визначає положення проміжної рами у заданій системі координат, визначається за формулою:

,

де ; ;, r2 - конструктивні параметри, що характеризують положення гідроциліндра.

Поточний кут повороту проміжної рами щодо поздовжньої вісі машини:

,

де ; ;, l1, h2, R3 - конструктивні параметри, що характеризують положення гідроциліндра.

,

Положення точки О1 (шарнір з’єднання проміжної рами та рами ротора) у заданій системі координат XOY визначається за формулами:

де R1 - відстань між осями шарнірів.

Визначивши поточне значення кута γi (див. рис. 2.4 б) і позначивши , отримаємо формулу для визначення кутової швидкості ω1 проміжної рами робочого органа відносно точки О:

,

де V4 - швидкість точки 4.

Абсолютне значення лінійної швидкості переміщення точки О1 у заданій системі координат визначиться:

.

 

.2.2 Рама ротора

Приводною ланкою для бічного переміщення рами ротора у заданій системі координат X1O1Y1 (див. рис. 2.5а) є, як і у попередньому випадку, один із гідроциліндрів пари, що забезпечує поворот рами ротора відносно проміжної рами. Положення точки К (див. рис.2.5а) визначає положення ріжучих кромок зубів ковша ротора, розташованих по горизонталі на рівні вісі його обертання відносно точки О1 (шарніра з’єднання проміжної рами та рами ротора).

Закон зміни довжини S'i гідроциліндра:

,

де S'о- відстань між шарнірами циліндра та його штока у крайньому положенні проміжної рами ротора в забої;ш - швидкість висування штока гідроциліндра повороту рами робочого органа.

Значення поточного кута φi між рамою ротора та проміжною рамою:

,

де ; ;, l2, h4, l3 - конструктивні параметри, що характеризують положення шарнірів кріплення гідроциліндра.

Поточне значення проміжного кута δi, визначається з трикутника 056 (див. рис.2.5 б):

,

де ; ;, r6 - конструктивні розміри, що характеризують положення гідроциліндра.

Поточні координати точки К у системі координат X1O1Y1 визначаються системою рівнянь:

;

,

де R2 - відстань від осі шарніра О1 до точки К.

В іншій системі координат XOY положення точки К буде визначено формулами:

;

.

Визначивши поточні значення кута ψ (див. рис. 2.5 б) і позначивши , отримуємо вираз для визначення кутової швидкості ω2 рами ротора робочого органа відносно точки О1:

Абсолютне значення лінійної швидкості переміщення точки К у заданій системі координат відносно точки О1:

Абсолютне значення лінійної швидкості VK ріжучих периметрів ковшів ротора, що знаходяться на рівні вісі його обертання (точка К) відносно шарніра, розташованого на кормі машини (рис. 2.6а), визначається рівнянням:

.

Кут між векторами швидкостей VK та V01K дорівнює:

.

Абсолютна швидкість точки К відносно ґрунту (рис. 2.6 б) з урахуванням швидкості переміщення Vп базового тягача вздовж забою визначається:

.

Проекції абсолютної лінійної швидкості точки К ротора робочого органа УЗМ на горизонталь, що проходить через вісь обертання ротора та співпадає за напрямком із поздовжньою віссю рами ротора, а також на пряму, перпендикулярну площині диска ротора, визначаються формулами:

;

,

де η - кут між векторами швидкостей V і VК:

.

Суть процесу утворення стружки при переміщенні робочого органа по дузі забою така. Весь напівцикл при переміщенні робочого органа з одного крайнього положення в інше характеризується двома ділянками. На першій ділянці працюють обидва механізми бічного переміщення, причому рама ротора за цей проміжок часу повертається відносно проміжної рами на кут 2φ. На другій ділянці працює лише механізм повороту проміжної рами, а раму ротора заблоковано, і вона складає з проміжною рамою одно ціле. Час, за який відбувається переміщення ротора на другій ділянці, є часом затримки tз повороту рами ротора (час довороту проміжної рами).

При копанні ґрунту ротор розробляє стружку лобовою та бічною гранями ріжучого периметра кожного ковша. Необхідною умовою роботи лобової грані є наявність швидкості Vτ, направленої по осі координат O2X2 вздовж поздовжньої вісі ротора у бік забою. Ця умова записується так:

,

Так як V > 0, то умова лобового різання записується:

sin(ρ - η) < 0.

або

2.3 Визначення зовнішніх сил, що діють на робочий орган

Зовнішні сили, що діють на робочий орган УЗМ у процесі копання ґрунту, визначаються передусім як складові опору ґрунту копанню. Загальновизнаним є розкладання сумарного опору копанню ґрунту на три складові: дотичну, бічну та нормальну. Робочий орган здійснює складний рух при віяльно-поступальній подачі його на забій, тому необхідно розглянути копання ґрунту як передньою лобовою гранню і-того ковша робочого органа (лобове різання), так і бічною (бічне різання). Під час роботи зазвичай мають місце обидва випадки різання ґрунту, проте за певних умов можлива відсутність одного з них. Так, при довороті робочого органа наприкінці кожного напівциклу, під час затримки переміщення рами робочого органа бічне різання відсутнє. Водночас за невеликої швидкості поздовжньої подачі, коли умова (2.26) не виконується, на деяких ділянках траєкторії руху робочого органа лобове різання ґрунту також буде відсутнім.

Розглянемо випадок лобового різання (рис. 2.7).

Подача на ківш, що знаходиться на рівні вісі обертання ротора, визначається:

,

де T = 2πR / N - крок розташування ковшів;- кількість ковшів на роторі;- радіус ротора по кромках ріжучих зубів ковшів.

Одночасно у забої може знаходитися кількість ковшів, що визначається згідно із залежністю:

,

де σ = arcsin(H/R - 1);

ξ = 2π/N - кутовий крок установки ковшів.

Подача на i-тий ківш, що знаходиться у забої, визначається за формулою:

.

Дотична складова опору копанню i-тим ковшем визначається:

,

де bр - ширина ротора;- питомий опір копанню ґрунту i-тим ковшем [35].

Сумарна дотична складова:

.

Нормальна складова опору копанню кожним ковшем визначається за формулою:

,

де ψ = 0,5 - коефіцієнт пропорційності.

Розглянемо випадок копання ґрунту бічними гранями ковшів ротора (рис.2.8).

Подібно до (2.29) визначаємо подачу на один ківш hі:

.

При бічному переміщенні робочого органа за один цикл подача на всі ковші ротора є однаковою, проте ширина стружки Lo - непостійна та змінюється від величини початкового зарізання до свого максимального значення. Закон зміни ширини стружки на рівні вісі обертання ротора описується рівнянням:

,

де ti - поточний час з початку напівциклу.

Дотична складова опору копанню при боковій подачі на i-тому ковші ротора дорівнює:

.

Сумарна дотична складова визначається:

.

Сумарна бічна складова визначається:

,

де ψ3 - поправочний коефіцієнт (згідно з даними експериментальних досліджень у рамках цієї роботи ψ3 = 1,3-4,8;).

Сумарна дотична сила на i-тому ковші визначається:

,

на роторі:

,

Розкладемо рівнодіючу силу копання не на дотичну та нормальну, а на горизонтальну та вертикальну складові.

Горизонтальну складову Р*'02 можна визначити згідно із залежністю:

,

вертикальну Р*'01:

.

Координати точки прикладання рівнодіючої сили копання у системі координат X2OрZ2, що пов’язана з віссю обертання ротора (точка П) (див. рис.2.7) визначаються таким чином:

;

.

Крім сил копання ґрунту, на ротор діють сили тертя транспортованого ґрунту по поверхні забою та по поверхні захисного кожуха, а також відцентрова сила ґрунту, що діє на елементи конструкції робочого органа.

Відцентрову силу, яка діє на ґрунт у ковші, спрямовано від центру ротора по радіусу, і вона визначається:

,

де mі - маса ґрунту в ковші.

Одночасно під захисним кожухом може знаходитися кількість ковшів, яка дорівнює:

,

за умови, що в забої у цей час знаходиться кількість ковшів, рівна:

.

Тоді горизонтальна та вертикальна складові відцентрової сили визначаться:

;

,

де m'i - маса ґрунту у ковші, який знаходиться у зоні ріжучого периметра ковша.

Силу тертя ґрунту, що транспортується, спрямовано по дотичній до траєкторії переміщення його, і визначається вона як Ртр i = f2·Fi для ковшів, що знаходяться в забої, та Ртр i = f1·Fi для ковшів, що знаходяться під захисним кожухом, f1 і f2 - коефіцієнти зовнішнього та внутрішнього тертя ґрунту відповідно. Отже, горизонтальна та вертикальна складові сил тертя визначаться:

;

,

де m"i - маса ґрунту, що знаходиться у відкритому просторі i-того ковша.

Сумарні вертикальні та горизонтальні навантаження на ротор у процесі копання й транспортування ґрунту в забої визначаються:

;

,

де ψ1 та ψ2 - емпіричні поправочні коефіцієнти фактичного збільшення вертикальних і горизонтальних навантажень на ротор порівняно з розрахунковими, значення яких встановлено за результатами експериментальних досліджень.

Сумарна площа стружки, що зрізується ковшами, дорівнює:

.

Об’єм ґрунту, що розробляється за одиницю часу - W = S·Vp·t. Закон зміни продуктивності робочого органа впродовж напівциклу (по довжині дуги забою) записується таким чином:

.

Цей об’єм ґрунту транспортується на розвантаження та поступає на метальник. Маса ґрунту:

,

де γ - об’ємна маса ґрунту, що розробляється;р - коефіцієнт розрихлення.

Отже, закон зміни маси ґрунту, який подається в метальник, записується:

.

При роботі роторного метальника на нього діє реактивна сила Rм від ґрунту, що викидається, спрямована дотично до траєкторії метання (рис. 2.9).

Величину цієї сили можна визначити у відповідності до закону збереження кількості руху системи "метальник - частка ґрунту". У диференційній формі реактивна сила визначається:

.

Переходячи до інтегрального запису та враховуючи (2.58), отримуємо:

.

Величину та напрям швидкості ґрунту, що сходить із метальника, визначаємо за відомими залежностями [36] як геометричну суму відносної та переносної швидкостей:

,

де Ve - переносна швидкість ґрунту;- відносна швидкість ґрунту.

Переносна швидкість ґрунту визначається:

,

де ωм - розрахункова частота обертання ротора метальника;- радіус ротора.

Відносна швидкість ґрунту Vr розраховується за формулою:

,

де hл - висота лопаті ротора метальника;, K2 - корні характеристичного рівняння руху ґрунту по лопаті;- час сходу ґрунту з лопаті.

Вектор швидкості ґрунту направлено під кутом до горизонту:

,

де  - кут між абсолютною та переносною швидкостями.

Приведемо реактивну силу до вісі ротора метальника, попередньо розклавши її на горизонтальну Rмг і вертикальну Rмв складові:

;

.

Крім цього, на вісі ротора виникає момент:

,

або

.

Розглянемо силове навантаження зачисного башмака. При віяльно-поступальній подачі робочого органа на забій на нього діють нормальна сила з боку підошви забою Рн і сила опору переміщенню башмака по забою, яку розкладемо на дві складові: силу опору переміщенню башмака вздовж вісі ротора Рбк і силу опору бічному його переміщенню Рбб (рис. 2.10).

Силу Рбк можна визначити за формулою:

,

де f1 - коефіцієнт зовнішнього тертя ґрунту.

Приймаємо, що перед опорною поверхнею башмака відсутня призма волочіння, та має місце чисте ковзання опорної поверхні по дну забою. Тому у розрахунку Рбк опір зминання ґрунту відсутній. Тобто:

,

де Кбп - коефіцієнт бічного підпору, який враховує зминання ґрунту башмаком і тертя ґрунту по ґрунту в призмі волочіння (визначається експериментально).

Зачисний башмак здійснює не плоско паралельний рух, а повертається навколо вісі О1, яка не проходить через центр його опорної поверхні. Внаслідок цього виникає момент опору повороту, який визначається:

,

де hб - відстань між віссю обертання О1 і центром опорної поверхні башмака.

Викладене вище характеризує сталий рух робочого органа вздовж забою. У крайніх точках траєкторії свого горизонтального переміщення робочий орган змінює напрямок руху на протилежний, і відбувається це за малий проміжок часу, тривалість якого дорівнює часу спрацювання гідророзподільників (τср = 0,15 с). Це явище слід вважати ударом. У розгляді питання курсової стійкості машини ударні навантаження можемо не враховувати [37] з причини короткочасності їх дії. Оцінку величини інерційних навантажень та шляхи їх зниження розглянуто у роботі далі.

Для зручності подальшого розгляду приведемо всі сили, що діють на робочий орган у горизонтальній площині XOY, до точки О, що розташована на кормі тягача на вісі повороту проміжної рами (рис. 2.11). Проекція всіх сил на вісь ОХ:

.

Проекція цих сил на вісь ОY:

.

Момент сил відносно осі OZ:

У разі довороту проміжної рами проекції сил і моментів цих сил визначаються аналогічно, але сила бічного різання відсутня.

Сили, що діють на робочий орган у вертикальній площині YOZ, наведено на рис. 2.12.

Проекція всіх сил на вісь OZ:

.

Момент дії цих сил:

Спроектуємо всі сили на вертикальну площину ХOZ (рис. 2.13).

Момент дії цих сил МOY:

Отже, систему активних і реактивних сил, що діють на робоче обладнання машини в процесі розробки ґрунту, приведено до трьох сил і трьох моментів сил, що їх прикладено у точці кріплення проміжної рами робочого органа до корми тягача.

2.4    Визначення умов збереження прямолінійності руху машини та її курсової стійкості

При розгляді динаміки повороту гусеничних машин В.В. Гуськов і О.Ф. Опейко [38] довели, що необхідною і достатньою умовою переходу машини до криволінійного руху є наявність додатнього значення кутового прискорення. Рівняння рівноваги машини в плані визначається:

 ,

де mo - маса машини,- радіус інерції машини відносно вертикальної вісі, яка проходить через центр мас,

 - кутове прискорення машини,, Mf02 - моменти сил тертя, приведені до полюсів тертя опорних частин гусениць,

РfY1, PfY2 - сили тертя вздовж гусениць.

Якщо права частина рівняння (2.88) буде від'ємною, то кутове прискорення .

У випадку, коли гусенична машина під час прямолінійного руху отримає у певний момент в результаті збурення деяку кутову швидкість, то з урахуванням від’ємного кутового прискорення кутова швидкість за деякий проміжок часу зменшиться до нуля, тобто відновиться прямолінійних рух машини.

Проте прямі траєкторій руху машини до збурення та після нього будуть розташовані під якимось кутом одна до іншої. Таким чином, не зважаючи на те, що прямолінійний рух відновлено, можна вважати що курсову стійкість машини втрачено. З цього випливає, що для збереження курсової стійкості кутова швидкість машини повинна бути відсутньою, тобто дорівнювати нулю. Ця умова виконується за відсутності ковзання крайніх точок опорної поверхні навколо миттєвого центру повороту, коли зчеплення гусениць з ґрунтом в поперечному напрямку не порушено, тобто при умові: момент активних сил, що розвертають машину в плані менше сумарного моменту опору розвороту машини в тій же площині:

 ,

При визначенні моменту опору розвороту зазвичай приймають наступні припущення.

¾      Опорні котки гусениць в поздовжньому напрямку перекочуються по гусеничному ланцюгу, а ланки гусениць відносно ґрунту в тому ж поздовжньому напрямку руху не здійснюють.

¾      В поперечному напрямку ланки гусениць сприймають опір ковзанню по ґрунту, який складається з сил тертя ланок об ґрунт, опір сколюванню ґрунту просівшими в нього ланками, опір переміщенню валика ґрунту, що нагрібається боковими кромками ланок гусениці.

¾      Сумарний опір переміщенню ланок гусениці при повороті приймається по величині пропорційним вертикальному навантаженню та коефіцієнту опору повороту m, який враховує весь опір повороту.

¾      По спрямуванню сумарний опір протилежний напрямку ковзання відповідних ланок гусениці, тобто направлений перпендикулярно поздовжньої вісі гусениці.

¾      Ширина гусениці приймається рівною нулю.

При вказаних припущеннях епюра поперечних сил, які діють на гусениці, має форму трапеції.

Сумарний момент опору розвороту гусеничної машини складається з моментів опору розвороту кожної гусениці.

При трапецієвидній епюрі поперечних сил, що діють на гусениці, (рис. 2.15) момент опору кожної гусениці має вигляд:

 ,

де  - погонне навантаження від відповідних гусениць на ґрунт.

Якщо відомий тиск на ґрунт p, то погонне навантаження в загальному випадку визначається:

 .

Наступним кроком аналогічно (2.81) підставляємо рівняння (2.82) - (2.85) в (2.92)

 ,

 ,

Позначивши

 ,

,

маємо:

 ,

За наявності бокової сили Рб величини зміщення центрів поворотів гусениць a і d (див. рис. 2.15) можна визначити з умови рівноваги гусениці в поперечному направленні. Бокова сила Рб розподіляється між гусеницями пропорційно їх вертикальним навантаженням. При цьому сумарна вертикальне навантаження на гусеницях буде:

.

На ліву гусеницю діє бокова сила:

 ,

аналогічно на праву:

 ,

або:

 .

Отже, умова рівноваги машини в поперечному напрямку визначається системою рівнянь:

 ;

 ,

де р' - погонне навантаження у відповідних точках, згідно (2.98) і (2.99):

      

      

        

Підставивши ці значення у рівняння (2.105) та (2.106), отримаємо

;

.

Знаходимо корені цих рівнянь:

 ;

 .

Величини , які входять під знаки інтегралів, визначені. Моменти опору розвороту кожної гусениці знаходимо шляхом рішення (2.90) і (2.91). Перші члени рівнянь:

;

 .

Другі члени рівнянь:

 ;

 .

 ;

 .

Сумарний момент опору розвороту визначається як сума моментів опору розвороту лівої і правої сторін, тобто

.

Враховуючі (2.111) … 2.116), маємо:

.

Якщо епюра поперечних сил має трикутну форму, то момент опору повороту визначається аналогічно першому випадку:

,

де c, e - довжини опорних поверхонь гусениць на ділянках "передня крайня точка опорної поверхні гусениці - центр її опорної поверхні".

 ;

 .

В цьому випадку величини зміщення центрів поворотів гусениць a і d визначаються аналогічно (2.109), (2.110)

 ;

 .

Таким чином, знаючи в кожний момент часу момент, що розвертає машину і момент опору розвороту, можливо перевірити умову збереження курсової стійкості, та визначити коефіцієнт запасу, який для забезпечення нормальної роботи машини повинен буту більше одиниці.

 

 

Висновок до розділу 2

Виконані в розділі аналітичні дослідження дозволили, на наш погляд, більш глибоко і чітко зрозуміти суть формування силового навантаження УЗМ у процесі її роботи, знайти шляхи визначення параметрів силового навантаження машини та відпрацювати умови забезпечення курсової стійкості УЗМ.

Розроблено та обґрунтовано розрахункову схему силового навантаження УЗМ при спорудженні широких виїмок змінної ширини у ґрунті.

Аналітичним шляхом одержано залежності для визначення робочих опорів у цілому та їх складових, що діють на елементи робочого обладнання УЗМ і базовий тягач.

Отримано залежності для визначення моменту опору розвороту базового тягача УЗМ із робочим обладнанням, що працює у режимі віяльно-поступальної подачі робочого органа на забій.

Створено математичну модель оцінювання умов збереження курсової стійкості УЗМ у режимі копання ґрунту при максимальній продуктивності машин.

 

РОЗДІЛ 3. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ НАВАНТАЖЕНЬ НА РОБОЧИХ ОРГАНАХ УНІВЕРСАЛЬНОЇ ЗЕМЛЕРИЙНОЇ МАШИНИ

3.1    Дослідження працездатності вихідної конструкції робочого органа універсальної землерийної машини

Дані дослідження проводилися при відпрацюванні забою шириною до 4,5 м, в ґрунті першої категорії. В результаті встановлено, що робочим органом, який працює в режимі віяльно-поступальної подачі на забій і який має відцентрове розвантаження ковшів, можна розробляти виїмки в ґрунті, ширина яких більше ширини робочого органа, причому, глибина споруджуваної виїмки може досягати 3,0 м, якщо машина працюватиме в два проходи. Максимальна продуктивність робочого органа, яка була досягнена, не перевищувала 200...250 м3/год, крутний момент на валу приводу ротора, наприклад, в цьому випадку складав 115 кН*м. Випробування вихідної конструкції робочого органа універсальної землерийної машини виявили ряд її недоліків.

Перш за все, це значне утворення призми ґрунту перед ротором при його бічній подачі на забій (рис. 3. 1). Наявність перед ротором призми великого об'єму приводить до різкого збільшення бічної сили на ротор, особливо у момент підходу робочого органа до стінки забою. Великий об'єм призми ґрунту біля підошви забою приводить також до неможливості забору його ковшами при їх бічному переміщенні і підпору ґрунту призми до стінок забою бічними стінками центрального барабана. Це викликає значне збільшення крутного моменту на валу привода ротора, а в деяких випадках і до його стопоріння в забої. Причиною цього, на нашу думку, є перш за все нераціональна форма ріжучих периметрів ковшів ротора. Аналізуючи схему взаємодії ковшів ротора із забоєм (рис. 3. 2) можна відзначити, що копання ґрунту здійснюється як лобовою, так і бічною гранню ковшів. При цьому нормальна складова сил копання ґрунту бічними гранями ковшів направлена паралельно відкритій поверхні грудей забою.

Це визначає руйнування ґрунту забою при бічному переміщенні ротора в основному за рахунок ефекту скола по випереджаючих тріщинах, що утворюються в масиві ґрунту при копанні його бічними гранями ріжучих периметрів ковшів. Внаслідок вищевикладеного, ґрунт забою в значній мірі обсипається перед ротором, не потрапляючи при цьому в ківш.

Має місце значне завантаження ковшів ґрунтом, особливо щільна зона виникає між ріжучим периметром ковша і задньою стінкою попереду того, що стоїть на роторі (рис. 3. 3). Це вкрай негативне явище приводить до збільшення сил копання, тобто крутного моменту на приводі ротора і забезпечує лише часткове розвантаження ґрунту з ковшів в метальник. Можливості для його усунення полягає в установці на роторі меншої кількості ковшів (наприклад 9 замість 10) або в зменшенні висоти задньої стінки кожного ковша, що збільшить відстань між передніми гранями зубів одного ковша і задньою стінкою того ковша що знаходиться попереду. Це в свою чергу полегшить подачу ґрунту із забою в ковші.

Копання ґрунту робочим органом універсального типа супроводжується також значним перенесенням ковшами розробленого ґрунту назад в забій, а також утворенням просипів від ґрунту, що транспортується на розвантаження, на дні котловану. Кількість просипів залежить від режиму роботи машини і із збільшенням швидкості різання ґрунту, наприклад, від 6 до 9 м/с кількість просипів зменшується в 2 рази. Максимальний об'єм просипів на дні забою досягає 20% об'єму котлована ( Vр = 6 м/с, Vб.п. = 0,8 м/с).

Шляхом візуальних спостережень встановлено, що при відцентровому розвантаженні робочого органа (Vр = 6 м/с) потік ґрунту з ковшів не потрапляє в приймальне вікно метальника, а розташовується трохи нижче за нього. З цієї причини спостерігається неповне завантаження метальника (рис. 3. 4) і, тому має місце значне перенесення ґрунту знову в забій. Це є причиною значного зменшення продуктивності робочого органа по виносній здатності.

При збільшенні швидкості різання до 9 м/с розвантаження ґрунту їх ковшів забезпечується досить ефективно.

Вказане явище пояснюється наступними причинами. По-перше, приймальне вікно метальника розташоване на великій відстані від ротора, по-друге, відцентрова сила, що діє на ґрунт в ковшах і сприяюча його розвантаженню, не достатньо велика, щоб забезпечити ефективне переміщення ґрунту з ковшів в метальник. Отже, з метою забезпечення якісного розвантаження ковшів необхідно розташувати ротор як можна ближче до приймального вікна метальника і забезпечити прикладання до ґрунту в ковшах відцентрової сили, достатньої для ефективного їх спорожнення.

Слід зазначити також, що має місце посипання ґрунту на дно забою через вікна в рамі ротора, а також по сторонам від зачисного башмака. У момент зміни напряму руху ротора робочого органа від однієї стінки забою до іншої має місце затримка зміни напряму викиду ґрунту з метальника у відвал. Це приводить також до збільшення просипів на дні забою.

Наявність просипів на дні забою котловану, який розробляється, приводить до збільшення навантажень на елементи конструкції робочого органа, особливо при бічному його переміщенні, збільшує крутний момент на валу привода ротора, і приводить до "спливання" робочого органа в забої біля бічних стінок розроблюваного котлована.

Ефект "спливання" робочого органа пояснюється перш за все взаємодією днища зачисного башмака із залишковими просипами в забої. Днище башмака має тарілчасту форму із заломленими вгору кромками. Тому при підході універсального робочого органа до бічних стінок забою днище зачисного башмака взаємодіє з ґрунтом залишкових просипів як площина похилої, яку переміщають на відсипаний ґрунт, розташований біля стінки забою (рис. 3. 5).

Внаслідок цього ґрунт під зачисним башмаком частково зминається, ущільнюється, що кінець кінцем приводить до підйому днища його над рівнем підошви забою, тобто до "спливання" робочого органа в забої в цілому. Негативні наслідки взаємодії зачисного башмака з ґрунтом залишкових просипів, можуть бути усунені шляхом виключення просипів на дні забою, або шляхом зміни конструкції днища зачисного башмака. Слід зазначити також, що у зв'язку з дальнім розташуванням зачисного башмака відносно шарніра коливання проміжної рами робочого органа, значні бічні навантаження на башмаку істотно збільшуватимуть момент розвороту, що діє на машину в плані, а це вкрай небажано. У результаті можна зробити висновок, що вихідна конструкція універсального робочого органа не є досконалою і вимагає істотного доопрацювання з метою усунення недоліків, виявлених в ході проведення випробувань.

3.2    Фізичні особливості формування навантажень на робочих органах універсальних землерийних машин

Відмінно характеристикою робочого процесу універсальної землерийної машини у при спорудженні траншей шириною значно більшою за ширину робочого органа є зміна товщини стружки залежно від положення робочого органа в плані. Мінімальною товщина стружки є у початковий момент руху робочого органа від одного з крайніх положень, а максимальною - у момент його протилежного крайнього положення (рис.3.6). Це призводить до значної пульсації величини навантажень на робочому органі, а також до врати майже половини потужності та зниження продуктивності виконаних робіт. Досконалість робочого процесу машини оцінюється шляхом аналізу експериментально отриманих даних про характер зміни потужності привода робочого органа, сили тяги та сили опору поперечному переміщенню його за час робочого циклу (одного поворотного руху робочого органа).

Встановлено, що під час спорудженя широкої виїмки (котловану) робочим органом, оснащеним різцями, розміщеними за ромбоподібно-універсальною схемою, на номінальному режимі його роботи (швидкість ланцюга Vл = 2,05 м/с, швидкість подачі машини Vп = 56 м/год.) біля стінок котловану потужність, що витрачається на його привод, різко зростає (рис. 3.7 [24]). Найменшою вона є, коли торцеві фрези відходять від бічних стінок виїмки і робочий орган знаходиться приблизно по центру відкопуваної виїмки. Відношення максимального значення потужності до середньої складає 1,7-2,5.

Сила опору бічному переміщенню робочого органа Рб плавно збільшується від мінімального значення на початку циклу поворотного руху до певного значення, що відповідає розробці забою стружками найбільшої товщини, та досягає максимуму при включенні у роботу торцевих фрез. Відношення максимального значення цієї сили до її середнього значення складає 3-3,2. Сила тяги Рx для забезпечення поздовжнього переміщення робочого органа уповільнено зростає протягом циклу поворотного руху від мінімального значення на початку циклу до максимуму при включенні в роботу торцевих фрез. Відношення максимального значення сили тяги до її середнього значення складає 1-1,5. Отже, можна стверджувати, що головною причиною зміни навантажень на робочому органі є коливання сумарної площі стружок, що розробляються всіма різцями робочого органа, які знаходяться у забої, за час напівциклу

Колективом кафедри дорожніх машин НТУ під керівництвом професора В.Д. Мусійка виконано комплекс наукових робіт зі створення універсальних роторних землерийних машин .У ролі об’єктів експериментальних досліджень використовувались переважно фізичні моделі робочого обладнання (конструкція приведена на рис. 3.8) УЗМ як із безковшовими роторами, так і з ковшовими робочими органами з відцентровим розвантаженням (рис. 3.9) .Як ґрунторозробний агрегат використовувався ковшевий ротор, а як евакуатор розробленого ґрунту - роторний лопатевий метальник.

Результатами досліджень О.В. Бикова [24], В.Д. Мусійка, Ю.Б. Лейченка [39], Коваля А.Б. підтверджено можливість створення високопродуктивної УЗМ із роторним або ланцюговим робочим органом, яка ефективно розробляє як траншеї, так і широкі виїмки типу котлованів у режимі віяльно-поступальної подачі робочого органа на забій.

При виконанні досліджень розробка широких виїмок роторним робочим органом УЗМ забезпечувалась поєднанням обертання робочого органа з певною швидкістю wр, поздовжнього переміщення його зі швидкістю Vп і бічної подачі на забій зі швидкістю Vбп. Потрібний профіль виїмки розроблявся послідовними проходами машини (рис. 3.10).

Експериментально встановлено, що за бічної подачі перед робочим органом утворюється призма волочіння ґрунту. Наприкінці напівциклу бічного переміщення, коли робочий орган підходить до бічної стінки виїмки, ґрунт поступає у ковші робочого органа як із цілика забою стружкою максимальної товщини, так і з призми волочіння, що притискається ротором до бічної стінки забою. Утворення призми волочіння є негативним моментом, адже призводить до значного збільшення силового навантаження робочого органа, причому величину цього збільшення (порівняно з розрахунковим) можна встановити лише експериментально. Має місце збільшення кількості залишкового ґрунту на дні відкопаної виїмки, максимальний об’єм якого може досягати 15-17 % її об’єму.

У дослідженні УЗМ із ковшовими роторами, що мають відцентрове розвантаження (з роторним лопатевим евакуатором ґрунту) та двошарнірний механізм поперечного переміщення робочого органа (див. рис. 3.9), встановлено, що характер змін, наприклад, крутного моменту Мкр на роторі за час циклу, залишається однаковим на різних режимах роботи. Найбільш навантаженим (рис. 3.11) є режим максимальної продуктивності при розробці ґрунту ротором на швидкостях Vр = 6 м/с і Vбп = 0,7 м/с; максимальне значення Мкр= 74 кН·м, мінімальне - 14 кН·м [40]. Коефіцієнт зміни крутного моменту за напівцикл складає kМкр= 5,3, причому у момент зміни напрямку бічного переміщення робочого органа зменшення значень крутного моменту від максимального до мінімального відбувається протягом 0,8-1,1 с.

Аналогічний характер мають графіки зміни опорів бічному переміщенню робочого органа у забої, причому зміна величини бічної сили від максимальної до нуля відбувається за ті ж 0,8-1,1 с. А це удар, що є абсолютно неприпустимим. Така різка зміна навантажень на роторі під час роботи за кожний напівцикл є вкрай негативним явищем, яке суттєво знижує надійність привода робочого органа та може призвести до втрати курсової стійкості машини.

Збільшення швидкості різання ґрунту до 9 м/с (порівняно з Vр = 6 м/с) обумовлює зменшення крутного моменту на роторі. Так, максимальне значення Мкр зменшується до 52-56 кН·м, тобто на 24-30 %, мінімальне - збільшується до 12 кН·м, тобто на 14 % [40]. Зменшення швидкості поздовжньої подачі робочого органа на забій із 104 м/год. до 27 м/год. (за інших рівних умов) забезпечує зниження як максимальних значень крутного моменту на роторі до 22-23 кН·м, тобто у середньому на 70 %, так і коефіцієнта зміни крутного моменту до значень kМкр = 2,8.

Домогтися вирівнювання та мінімізації значень параметрів силового навантаження, у тому числі величини сили опору бічному переміщенню робочого органа в забої та крутного моменту на його приводі, було б можливо за умови надання робочому органу необхідної кінематики переміщення в забої, за реалізації якої ґрунт буде розроблятися ротором стружками постійної товщини при різних швидкостях поздовжньої подачі машини на забій. Це дозволить забезпечити роботоздатність машини та підвищити продуктивность УЗМ.

Можна зробити висновок що для створення високопродуктивної УЗМ раціональної конструкції необхідно як вихідні позиції подальших досліджень прийняти таке (рис.3.12):як робочий орган УЗМ приймаєм ковшевий ротор із відцентровим розвантаженням ковшів, як евакуатор ґрунту - лопатевий роторний метальник, а підвіска робочого обладнання на тягачі має бути двошарнірною, дволанковою, з гідравлічним приводом бічного переміщення кожної ланки.

Завдяки використанню такої конструкції універсальної землерийної машини з’являється можливість зміни кінематики руху робочого обладнання, а саме:

         можливість довороту проміжної рами.

Коректність викладеного вище підтверджується і тим, що у роторних траншейних машин, за даними досліджень МІБІ [41], розподіл потужності двигуна між роботою копання, підняття ґрунту та переміщення машини є сприятливішим, ніж у ланцюгових. За даними М.Г. Домбровського [29], на роботу копання у них витрачається від 67 % до 81 % потужності проти 31-66 % у ланцюгових машин, що є меншим приблизно на 20 % для малих моделей і на 40 % - для великих.

 

3.3    Аналіз силового навантаження робочого обладнання

Силове навантаження універсальної роторної землерийної машини під час копання широких траншей (котлованів) у ґрунті є досить складним і визначається комбінованою дією багатьох чинників, величина кожного з яких змінюється у процесі розробки ґрунту.

На наш погляд, об'єктивну картину силового навантаження робочого обладнання УЗМ можна встановити на даному етапі дослідження експериментальним шляхом, що дозволить не лише визначити картину навантажень і динаміку зміни цієї картини, а й відпрацювати технічні пропозиції зі зменшення величини навантажень.

Дослідження фізичних особливостей формування навантажень на робочому обладнанні УЗМ виконували за умов його роботи як у траншейному режимі так і в режимі віяльно-поступальної подачі на забій під час спорудження широких траншей.

Профіль розробленої УЗМ траншеї наведено на рис. 3.13.

Процес спорудження широких виїмок (котлованів) у ґрунті виконується робочим обладнанням машини за один (рис. 3.14), або два (рис. 3.15) проходи в ґрунті.

Залишкові просипи в траншеї мінімальної ширини, яка дорівнює ширині ротора В = 0,6 м, практично відсутні, а в траншеї максимальної ширини (В = 4,5 м) досягають 7-10 % від її об'єму.

3.3.1 Крутний момент на вісі ротора

Крутний момент на вісі ротора є одним із головних параметрів силового навантаження робочого обладнання УЗМ. На особливу увагу заслуговує визначення характеру зміни його величини за час робочого циклу (напівциклу) на різних режимах роботи, у різних ґрунтових умовах, за наявності довороту проміжної рами наприкінці кожного напівциклу та без нього.

За результатами виконаних експериментальних досліджень встановлено, що характер зміни Мкр за час циклу (напівциклу) залишається однаковим на різних режимах роботи, якщо доворот проміжної рами відсутній, а абсолютні значення крутного моменту змінюються. На рис.3.16 наведено графічні залежності зміни Мкр за час циклу на різних режимах роботи.

Найбільш навантаженим є режим максимальної продуктивності при розробці ґрунту ротором зі швидкістю різання Vp = 6 м/с, Vб.п. = 0,7 м/с. Максимальне значення складає Мкр = 74 кН·м, мінімальне - 14 кН·м, тобто коефіцієнт зміни крутного моменту за напівцикл - kМкр = 5,28. У момент зміни напрямку бічного переміщення ротора зменшення крутного моменту від максимального до мінімального відбувається протягом 1,1-1,5 с. Таку різку зміну навантаження привода ротора за кожен напівцикл слід вважати вкрай негативним явищем, що істотно знижує надійність привода робочого органа.

Збільшення швидкості різання ґрунту до 9 м/с приводить до зменшення крутного моменту на приводі ротора, надто його пікових значень. Так, максимальне значення Мкр зменшується до 52-56 кН·м, тобто на 24-30 %, мінімальне - до 12 кН·м - на 14 %.

Зменшення швидкості поздовжньої подачі робочого органа на забій зі 104 м/год. до 27 м/год. за інших рівних умов забезпечує зниження як максимальних значень крутного моменту до 22-23 кН·м (у середньому на 70 %), так і коефіцієнта зміни крутного моменту до 2,8, тобто на 47 %.

Суть залежностей зміни крутного моменту на вісі ротора за напівцикл пояснюється такими причинами.

При наближенні ротора до бічної стінки забою ковші як бічними, так і лобовими гранями своїх ріжучих кромок відокремлюють від масиву стружку максимальної товщини (рис. 3.17).

Сили копання ґрунту ковшами при цьому є максимальними. Ковші ротора максимально заповнено ґрунтом, сили тертя ґрунту, що транспортується із забою на розвантаження у ковшах і притискується при цьому до поверхні забою відцентровими силами, теж є максимальними, як і вага ґрунту, що піднімається у ковшах із забою на розвантаження. Максимальною є також сила притискання ротора до бічної стінки виїмки, причому у цей момент між ними знаходиться призма ґрунту, що утворилася внаслідок бічного переміщення ротора в забої. Максимальні значення перерахованих вище сил визначають максимальну величину крутного моменту на вісі ротора.

У момент початку зворотного бічного переміщення ротора від бічної стінки траншеї копання ґрунту ріжучими кромками ковшів відсутнє (див. рис. 3.17). Ковші залишаються заповненими ґрунтом, підбирається ґрунт з призми, що залишилася між ротором і бічною стінкою забою. У цьому випадку крутний момент на роторі визначається вагою ґрунту в ковшах і тертям ґрунту, що знаходиться у ковшах, по поверхні забою. У міру розвантаження ковшів значення цих сил різко зменшуються, і протягом 0,8-1,1 с крутний момент на вісі ротора зменшується до мінімальної величини. У ході подальшого переміщення ротора до протилежної бічної стінки забою крутний момент на його вісі збільшується внаслідок монотонного зростання всіх сил, що визначають величину крутного моменту.

Відповідно до експериментальної залежністі 1 (див. рис. 3.16) є зона незначної зміни крутного моменту на вісі ротора при переміщенні робочого органа по забою. Причиною цього є те, що за швидкості поздовжньої подачі робочого органа на забій 27 м/год. ковшами ротора відпрацьовується тонка стружка. Внаслідок цього сили копання ґрунту змінюються мало, як і маса ґрунту в ковшах. У міру наближення ротора до бічної стінки ґрунтової виїмки збільшується заповнення ковшів ґрунтом, у тому числі і з бічної призми, а також величина сил копання ґрунту. Це приводить до різкого збільшення крутного моменту на приводі ротора.

Експериментальні залежності зміни Мкр на роторі за час робочого циклу на тих же режимах, але із затримкою повороту рами ротора, наведено на рис.3.18.

Характер даних залежностей схожий із попередніми, наведеними на рис. 3.11, проте є деякі відмінності. Вони стосуються абсолютних величин досліджуваного параметра. Максимальні значення Мкр на вісі ротора складають 58-60 кН·м (крива 1), тобто на 20 % менше, ніж під час роботи на тому ж режимі без затримки довороту проміжної рами. Мінімальне значення крутного моменту при цьому складає 33 кН·м, тобто на 35 % більше, ніж при роботі без затримки. З цього можна зробити висновок, що при роботі з доворотом проміжної рами відбувається вирівнювання значень крутного моменту на приводі ротора за час напівциклу (kМкр = 1,8), пікові абсолютні значення крутного моменту при цьому є істотно меншими.

Отримані результати дають можливість стверджувати про раціональність і доцільність роботи машини у режимах із доворотом проміжної рами протягом певного проміжку часу наприкінці кожного напівциклу. Цей час на графіках позначено як час затримки tз повороту рами ротора. Під час розробки ґрунту з доворотом проміжної рами природа сил, що визначають силове навантаження ротора УЗМ за крутним моментом, залишається незмінною. Ступінь впливу кожної з цих сил на величину крутного моменту на роторі у кожен момент часу інший порівняно з роботою машини без довороту проміжної рами. Значно зростає ступінь впливу сили копання ґрунту (див. рис. 3.13), меншим є вплив призми волочіння перед ротором.

Порівнюючи криві 2, 3 із кривою 1 (див. рис. 3.18) можна відзначити, що через 1,1-1,3 с від початку переміщення ротора від бічної стінки траншеї в одних випадках (криві 2, 3) значення Мкр на вісі ротора збільшуються, а потім при довороті залишаються практично незмінними. В іншому випадку (крива 1) крутний момент на роторі зменшується та збільшується лише при довороті проміжної рами. Це свідчить, що на режимах 2 і 3 час затримки повороту проміжної рами є недостатнім порівняно з необхідним для повного вирівнювання товщини стружки. Внаслідок цього при переміщенні ротора по забою відбувається збільшення товщини стружки, а не її вирівнювання. Це обумовлює зростання величин всіх сил, що визначають величину крутного моменту на вісі ротора. Геометрична інтерпретація зміни Мкр за час напівциклу (див. рис. 3.18) у режимі 1 демонструє, що для розробки ґрунту зі швидкістю поздовжньої подачі машини Vп = 27 м/год. час затримки tз = 1,1 с, навпаки, є надто великим, тому при бічному переміщенні робочого органа в забої відбувається зменшення товщини стружки, що зрізується ковшами, зі всіма наслідками цього процесу.

Результатом виконаних досліджень є важливий висновок: для кожної швидкості подачі робочого органа на забій Vп необхідний свій час довороту проміжної рами (тобто свій tз), що дозволить вирівняти значення крутного моменту на вісі ротора протягом напівциклу та максимально зменшити його абсолютні значення. Оскільки на реальних машинах закон зміни Vп носить випадковий характер навіть при роботі на одній передачі (різна щільність ґрунту, пробуксовування рушіїв тягача), забезпечення рівномірності навантажень на роторі (Мкр) можливо шляхом автоматичного регулювання тривалості довороту проміжної рами залежно від реальної швидкості поздовжньої подачі робочого органа на забій.

3.3.2 Вертикальні навантаження на роторі під час копання ґрунту

Експериментальним шляхом встановлено, що величина вертикальних сил на роторі за час напівциклу змінюється за параболічним законом, причому мінімальним значення вертикальної сили є на початку напівциклу, максимальним - наприкінці. Отриману закономірність зміни вертикальних сил обумовлено комплексною зміною сил копання, тертя ґрунту об поверхню забою, ваги ґрунту в ковшах ротора залежно від кінематичних параметрів робочого процесу.

На режимах роботи без довороту проміжної рами (рис. 3.19а) вертикальні сили на початку напівциклу збільшуються рівномірно, що обумовлено як рівномірним збільшенням ширини стружки, що зрізається ріжучими кромками ковшів, так і збільшенням у першій половині напівциклу швидкості бічної подачі ротора на забій VN.

Крім того, це пояснюється наявністю призми ґрунту, що формується перед ротором при його бічному переміщенні. Об'єм призми збільшується при підході ротора до стінки забою, де врешті решт весь ґрунт забирається ковшами, збільшуючи навантаження на приводі ротора.

Формування призми розробленого ґрунту перед ротором у першій половині напівциклу за рахунок його сколювання та осипання при бічному переміщенні та її підбирання наприкінці напівциклу обумовлює той факт, що розрахункові значення сил опору бічному переміщенню робочого органа перевищують експериментальні (у середньому на 29-30 %) у першому випадку та експериментальні значення перевищують теоретичні (у середньому на 20-35%) - у другому. Причини фактичного збільшення вертикальних навантажень на роторі порівняно з розрахунковими є тими ж, що і для крутного моменту на вісі ротора за час напівциклу.

Найбільш навантаженим є режим максимальної продуктивності при швидкості різання Vр = 6 м/с (рис. 3.19а), максимальне значення - Рв = 45 кН.

Емпіричний коефіцієнт збільшення реальної вертикальної сили порівняно з розрахунковою ψ2 (див. розділ 2.3) не є постійним впродовж напівциклу та змінюється від значень 0,65-0,75 у другій і третій чвертях напівциклу до 1,7-1,8 у четвертій (рис. 3.20).

Збільшення швидкості різання на 33 %, до Vр = 9 м/с дозволяє зменшити максимальне значення вертикальної сили до Рв = 27 кН, тобто на 40 %. Коефіцієнт ψ2 на цьому режимі змінюється від 0,7-0,8 у другій і третій чвертях напівциклу до 1,3-1,6 у четвертій.При роботі з доворотом проміжної рами (час затримки tз = 1,1 с) на режимі максимальної продуктивності при Vр = 6 м/с і Vб.п = 0,7 м/с максимальне значення вертикальної сили на роторі досягає Рв = 39 кН (див. рис. 3.16 б). Значення поправочного коефіцієнта на цьому режимі коливається від 1,5-1,8 у третій чверті напівциклу до 1,9-2,25 під час затримки повороту рами ротора.

3.3.3 Сила тяги на переміщення ротора в забої

Сила тяги на переміщення ротора в забої визначається силами копання, тертя ґрунту, що транспортується, об поверхню забою та інерційними навантаженнями робочого обладнання. У початковий момент напівциклу, коли поздовжню швидкість переміщення робочого обладнання направлено від забою, відсутнє лобове різання (умова (2.26) не виконується).

У цей час сили копання ґрунту відсутні, і ковші ротора, що знаходяться у забої, заповнено ґрунтом. Навантаження на роторі визначається силами інерції ґрунту в ковшах і, меншою мірою, силами тертя ґрунту об стінки забою. Значна колова швидкість транспортування ґрунту зумовлює великі інерційні навантаження на роторі, оскільки вектор швидкості його поздовжнього переміщення направлено від забою. Наявність значних інерційних навантажень призводить до виникнення на роторі негативної сили тяги, величина якої досягає Рτ = 20 кН (рис.3.21а).

При віддаленні ротора від бічної стінки ґрунтової виїмки у першій половині циклу бічного переміщення робочого органа копання ґрунту відбувається лише бічними гранями ковшів. При цьому Vτ направлено від забою, і, як наслідок, складову сил копання від поздовжнього переміщення ротора направлено у бік забою, тобто проти напрямку руху машини. З початком бічного різання ґрунту сила тяги на роторі набуває позитивних значень. При цьому в режимі максимальної продуктивності (Vр = 6 м/с, Vб.п = 0,7 м/с) без довороту проміжної рами максимальне значення сили тяги наприкінці напівциклу складає Рτ = 48 кН. При довороті проміжної рами, tз = 1,1 с, за всіх інших рівних умов, максимальне значення сили тяги на переміщення ротора має місце біля бічної стінки забою перед доворотом проміжної рами та досягає величини Рτ = 35 кН (рис. 3.21б). Це на 36 % менше, ніж у режимі роботи без довороту. Коефіцієнт варіації величини сили тяги за час напівциклу за цих умов складає 4,3. Порівняння результатів експериментальних і теоретичних досліджень сили тяги на робочому органі засвідчило, що дані експериментальних досліджень перевищують розрахункові.

Це пояснюється тим, що розрахунки сил копання проводили за загальноприйнятою методикою М.Г. Домбровського [42]. При відцентровому розвантаженні ротора інерційні сили, що діють на ґрунт у ковшах, створюють додаткове привантаження на забій, збільшуючи величину питомого опору копанню ґрунту. Збільшення питомого опору копанню за рахунок привантаження забою буде тим більше, що більше ґрунту в ковшах. Для визначення функціональної залежності зміни коефіцієнта питомого опору копанню ґрунту від величини інерційних навантажень на ґрунт у зоні забою необхідно проведення додаткових досліджень. На даному етапі досліджень збільшення розрахункових значень сили тяги порівняно з експериментальними можна врахувати поправочним коефіцієнтом ψ1 (див. 2.3) (рис.3.22).

Значення цього коефіцієнта не є постійне впродовж циклу. Так, для режиму без довороту проміжної рами (див. рис. 3.21), його значення змінюється від 0,9-1,1 у перших двох третинах напівциклу до 1,3-1,5 наприкінці напівциклу. Для режиму з доворотом проміжної рами (див. рис.3.20 б) коефіцієнт ψ1 змінюється від ψ1 = 2,6 на початку напівциклу до ψ1 = 4,8 наприкінці.

3.3.4 Бічні навантаження на роторі під час копання ґрунту

Бічні навантаження на роторі визначаються переважно величиною нормальних складових сили копання ґрунту бічними гранями ріжучих елементів ковшів. У визначенні бічних сил із використанням відомих методик бічна сила розраховується як частина дотичної складової сили копання та характеризується величиною коефіцієнта ψ3, що залежить як від величини кінематичних параметрів процесу копання ґрунту (швидкостей різання та бічної подачі), так і від конструкції ріжучих елементів ковшів. У загальному випадку цей коефіцієнт є емпіричним. Формули його визначення наведено у відомих літературних джерелах [35, 43, 44, 45].

Відома інформація про величину коефіцієнта ψ3 не може бути застосованою у даному випадку для розрахунку сил опору бічному переміщенню робочого органа УЗМ, оскільки результати відомих досліджень стосуються кар'єрних екскаваторів, робочі органи яких працюють у принципово інших умовах. Зокрема, бічна стінка забою при роботі кар'єрних екскаваторів завжди залишається відкритою, просипи розроблюваної породи на дні забою впливають на формування навантажень на роторі несуттєво.

Експериментально визначені величини сил опору бічному переміщенню ротора УЗМ у забої для режиму роботи зі швидкістю різання Vр = 9 м/с суттєво відрізняються від розрахункових, проте впродовж напівциклу характер зміни розрахункових та експериментальних даних є однаковим (рис. 3.23 а).

На рис. 3.23 розрахункові залежності зміни Рб за час напівциклу наведено для ψ3 = 1. Величину ψ3 рекомендується приймати для кар'єрних роторних екскаваторів рівною 0,6-1 [35, 43, 44, 45].

За результатами виконаних досліджень з урахуванням особливостей робочих процесів УЗМ можна рекомендувати для виконання розрахунків користуватися емпіричним коефіцієнтом ψ3, величина якого враховує реальні розходження даних теоретичних та експериментальних досліджень (рис. 3.24). Рекомендована величина - ψ3 = 4,7-5,9.

У режимі роботи з доворотом проміжної рами (див. рис. 3.14б) значення коефіцієнта ψ3, за якого розрахункові та експериментальні значення бічної сили будуть співпадати, коливається у межах 3,0-4,5 (див. рис. 3.23).

Реальну величину поправочного коефіцієнта опору бічному переміщенню ротора УЗМ у забої ψ3 (див. рис. 3.24) необхідно завжди враховувати в інженерних розрахунках силового навантаження робочого обладнання УЗМ під час копання ґрунту в режимах із доворотом або без довороту робочого органа.

Емпіричні поправочні коефіцієнти ψ1, ψ2 та ψ3, значення яких встановлено за результатами експериментальних досліджень, дозволяють визначити сумарні горизонтальні, вертикальні та бічні навантаження на роторі у процесі копання й транспортування ґрунту в забої.

Висновок до розділу 3

Експериментально підтверджено можливість вирівнювання та зниження абсолютних значень навантажень на робочому обладнанні УЗМ шляхом удосконалення робочого процесу машини, а саме забезпечення довороту проміжної рами наприкінці кожного напівциклу робочого процесу. Необхідна тривалість довороту проміжної рами має функціональну залежність від реальної швидкості переміщення машини.

Встановлено, що доворот проміжної рами та зміна його тривалості дозволяють зменшити величину коефіцієнтів варіації навантажень робочого обладнання (відношення максимального значення відповідного навантаження до його мінімального значення за час напівциклу)

Встановлено величину поправочних коефіцієнтів для розрахунку складових головного вектора сил копання ґрунту робочим органом УЗМ.

Отримані результати дозволяють виконати всебічну інженерну оцінку максимального силового навантаження робочого обладнання УЗМ в умовах зміни величин чинників, від якого воно залежить.

 

РОЗДІЛ 4. РОЗРАХУНКИ КУРСОВОЇ СТІЙКОСТІ УНІВЕРСАЛЬНИХ ЗЕМЛЕРИЙНИХ МАШИН ТА ОБҐРУНТУВАННЯ ТЕХНІЧНИХ ПРОПОЗИЦІЙ ЇЇ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

4.1    Розрахунок курсової стійкості універсальної землерийної машини

Розрахунок курсової стійкості виконано для УЗМ, конструкцію якої розроблено "ОКБ БУДШЛЯХМАШ". Робоче обладнання монтується на базі виробу 453 як спеціалізованого базового шасі. Максимальні значення навантажень робочого обладнання при копанні ґрунту визначали аналітично. Навантаження від мас тягача та елементів робочого обладнання визначали додатково. Приведення робочих навантажень до центру опорної поверхні тягача виконано згідно із одержаними залежностями. Визначення силового навантаження тягача та розрахунок моменту опору його повороту проводили у відповідності до розробленої методики. Коефіцієнт опору розвороту гусениць прийнято для суглинків вологістю до 20 % рівним μ = 0,45.

Для розрахунку взято проектний режим роботи машини з максимальною продуктивністю при розробці ґрунту ротором зі швидкістю різання Vp = 6 м/с і швидкостями бічної подачі Vб.п. = 0,7 м/с та поздовжньої подачі Vп = 90 м/год. на суглинистих ґрунтах ІІІ категорії складності розробки (кількість ударів ударника ДорНДІ С = 15) при розробці виїмки шириною В = 4,5 м.

4.1.1 Вихідна конструкція універсальної землерийної машини

За результатами розрахунку для вихідної конструкції УЗМ максимальне значення моменту активних сил, що розвертають машину в плані, дорівнює Мр = 214,21 кН·м наприкінці напівциклу. У цей же час момент опору розвороту машини дорівнює Мор = 247,84 кН·м.

За відомими максимальним моментом, що розвертає машину, і моментом опору розвороту перевірено умову збереження курсової стійкості та визначено величину коефіцієнта запасу курсової стійкості, що дорівнює kкс = 1,157

Якщо на цьому режимі роботи застосовується доворот проміжної рами, то момент розвороту машину в плані та момент опору розвороту машини зменшуються (відповідно Мр = 178,92 кН·м та Мор = 232,52 кН·м), а коефіцієнт запасу курсової стійкості збільшується kкс = 1,300.

З огляду на викладене вище можна стверджувати, що визначені коефіцієнти запасу курсової стійкості дозволять працювати машині лише у досить сприятливих умовах.

4.2    Технічні пропозиції зі зменшення інерційних навантажень

Принципову гідравлічну схему гідрооб'ємного приводу циклічного бічного переміщення робочого органа УЗМ в умовах віяльно-поступальної подачі його на забій приведено на рис. 4.1. Підключення гідроагрегатів для приводу бічного переміщення проміжної рами та рами ротора є аналогічним. Залежно від положення золотника електрогідравлічного розподільника Р1 рідина потрапляє у відповідні порожнини гідроциліндрів Ц1 і Ц2 (див. рис. 4.1). Захист системи від перевантажень забезпечується переливним клапаном КП1. За відсутності сигналу на розподільник Р1 розвантаження гідросистеми відбувається за рахунок розподільника Р3, електрично зв’язаного з Р1.

Зменшення інерційних навантажень гідроприводу та механізму бічного переміщення робочого обладнання в забої у цілому може бути реалізовано способами, наведеними нижче.

 

4.2.1   Встановлення в конструкцію механізму повороту шляхових дроселів

Розроблено варіант встановлення у гідролінії механізму повороту двох шляхових дроселів ШД (рис. 4.2), кожен з яких є дроселюючим гідророзподільником зі зворотним клапаном із керуванням від кулачка К. Кулачок К і фіксатор Ф, який взаємодіє з кінцевим перемикачем ВК, встановлено на панелі П, положення якої дозволяє регулювати ширину розроблюваної виїмки в ґрунті та встановлювати її величину. При підході до бічної стінки кулачок К взаємодіє з дроселюючим гідророзподільником шляхового дроселя ШД, поступово перемикаючи його у верхню за схемою позицію. Відбувається дроселювання рідини у шляховому дроселі, завдяки чому кутова швидкість поворотної частини робочого обладнання машини зменшується. Далі фіксатор Ф діє на кінцевий перемикач ВК, забезпечуючи плавну зупинку та реверс механізму повороту. При реверсі робоча рідина у гідроциліндри Ц1 і Ц2 потрапляє через зворотний клапан шляхового дроселя ШД. Дане рішення також може цілком вирішити завдання плавної зупинки механізму повороту робочого обладнання машини.

4.2.2   Встановлення у механізмі повороту гідроакумуляторів

Для вирішення поставленої задачі у гідролініях механізму повороту паралельно гідроциліндрам Ц1 і Ц2 через гідророзподільники Р2, Р3 з електрокеруванням, що спрацьовують від кінцевих перемикачів ВК, можна під'єднати пневмогідроакумулятори А (рис. 4.3).

Внаслідок дії фіксатора Ф на кінцевий перемикач ВК, крім перемикання гідророзподільника Р1 (див. рис. 4.1), відбувається перемикання гідророзподільників Р2 і Р3 (див. рис. 4.3) у верхню за схемою позицію. У результаті забезпечується стиск газу в пнемогідроакумуляторі А і відбувається плавна зупинка механізму бічної подачі. Реверс механізму бічної подачі реалізується як за рахунок енергії пневмогідроакумулятора А, так і за рахунок перемикання гідророзподільника Р1 (див. рис. 4.1) у крайню позицію.

Це, крім плавного безударного реверсу, дозволяє здійснити рекуперацію енергії при реверсі, що приводить до економії палива, підвищення ККД приводу та зменшення нагріву робочої рідини.

Висновок до розділу 4

З метою забезпечення курсової стійкості УЗМ як визначальної умови робото здатності машини пропонується застосовувати в гідравлічних схемах приводів машини додаткові елементи, а саме пневмогідроакумулятори та дроселюючі гідророзподільники зі зворотними клапанами.

 

РОЗДІЛ 5. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ

5.1    Охорона праці

Закон України "Про охорону праці" визначає, що охорона праці - це система правових, соціально-економічних, організаційно-технічних, санітарно-гігієнічних і лікувально-профілактичних заходів та засобів, спрямованих на збереження життя, здоров'я і працездатності людини у процесі саме трудової діяльності (а не праці, як це було передбачено раніше)[46].

Зміст охорони праці розглядають у соціальному, технічному, медично-біологічному, юридичному, галузевому та вузькоспеціальному аспектах. Кожен аспект охорони праці має свій зміст і є самостійним напрямком у системі заходів щодо безпеки життя та здоров'я у процесі трудової діяльності.

Соціальний аспект охорони праці передбачає забезпечення всебічного соціального розвитку кожної працюючої особи, захист особи. Соціальний аспект охорони праці передбачає визнання пріоритету життя та здоров'я людини у процесі виробничої та трудової діяльності.

Юридичний аспект охорони праці полягає у забезпеченні права працівника на життя, охорону здоров'я, на належні, безпечні і здорові умови праці. Охорона праці в юридичному аспекті являє собою правовий інститут, що має міжгалузевий характер.

Державна політика у сфері охорони праці спрямована на створення належних, безпечних і здорових умов праці, запобігання нещасним випадкам та професійним захворюванням[46]. До основних правових принципів у сфері охорони праці в Україні належать:

• пріоритет охорони життя та здоров'я працівників перед економічними інтересами;

• повна відповідальність роботодавця за створення належних, безпечних і здорових умов праці;

• соціальний захист працівників, повне відшкодування шкоди особам, які потерпіли від нещасних випадків на виробництві та професійних захворювань;

• встановлення та гарантування заходів самозахисту прав працівників на здорові та безпечні умови праці;

• обов'язковість відшкодування шкоди, заподіяної працівникові у зв'язку з виконанням трудових обов'язків;

• соціальне страхування ризику втрати працездатності та трудового доходу у зв'язку з нещасним випадком чи професійним захворюванням.

Загальним об'єктом охорони праці є працездатність як специфічна якість особи, тому для трудового права важливе значення має оцінка професійної працездатності особи. Це дає можливість обмежити для конкретних категорій працівників виконання певних видів трудової діяльності чи знизити трудове навантаження (наприклад, для неповнолітніх, жінок, інвалідів).

5.1.1 Нормативно-правові основи роботи з охорони праці

Підсистема джерел трудового права з охорони праці у цілому відповідає структурі та характеристикам усієї системи джерел трудового права України. Проте вона має певні особливості. Так, поряд з основоположними нормативно-правовими актами, які визначають політику України у сфері правового регулювання охорони праці, питання охорони праці регулюються великою кількістю підзаконних нормативно-правових актів[47].

Законодавство про охорону праці складається з Конституції України, КЗпП, законів України "Про охорону праці", "Про загальнообов'язкове державне соціальне страхування від нещасного випадку на виробництві та професійного захворювання, які спричинили втрату працездатності", інших законів України та прийнятих відповідно до них нормативно-правових актів.

З метою усунення причин, які можуть викликати небезпечні для життя і здоров'я працівника ситуації, нормативно-правові акти з охорони праці визначають, що саме роботодавець має виконувати у сфері безпеки праці. Положення цих вимог стосуються усіх компонентів виробничого процесу: якості обладнання, оснащення робочих місць засобами колективного та індивідуального захисту, прийомів безпечного ведення робіт, методів нейтралізації факторів небезпечного та шкідливого впливу на працівника, порядку та розмірів компенсації за несприятливі умови праці та заподіяну здоров'ю шкоду.

Особливістю норм, що становлять інститут охорони праці, є включення до їх змісту вимог технічного характеру. Вони становлять зміст норм дисципліни праці і норм матеріальної відповідальності. Тому зазначені норми спираються на санкції дисциплінарної та матеріальної відповідальності, а також на санкції адміністративної та кримінальної відповідальності.

Розробка та прийняття нових, перегляд і скасування чинних нормативно-правових актів з охорони праці провадиться спеціально уповноваженим центральним органом виконавчої влади з нагляду за охороною праці за участю професійних спілок і Фонду соціального страхування від нещасних випадків та за погодженням з органами державного нагляду за охороною праці.

Санітарні правила та норми затверджуються спеціально уповноваженим центральним органом виконавчої влади у сфері охорони здоров'я.

Нормативно-правові акти з охорони праці переглядаються в міру впровадження досягнень науки і техніки, що сприяють поліпшенню безпеки, гігієни праці та виробничого середовища, але не рідше одного разу на десять років.

Закон України "Про охорону праці" визначає основні положення щодо реалізації конституційного права громадян на охорону їх життя і здоров'я у процесі трудової діяльності, на належні, безпечні і здорові умови праці, регулює за участю відповідних органів державної влади відносини між роботодавцем і працівником з питань безпеки, гігієни праці та виробничого середовища і встановлює єдиний порядок організації охорони праці в Україні.[47]

5.1.2 Організація та управління охороною праці на підприємстві

Згідно з Законом "Про охорону праці" роботодавець зобов'язаний створювати у кожному структурному підрозділі та на робочому місці умови праці відповідно до вимог нормативних актів, а також забезпечувати дотримання прав працівників, гарантованих законодавством про охорону праці[46].

Із цією метою роботодавець забезпечує функціонування системи управління охороною праці на підприємстві[47], для чого:

• створює відповідні служби і призначає посадових осіб, які вирішують конкретні питання охорони праці;

• розробляє за участі профспілок і реалізує комплексні заходи для дотримання встановлених нормативів з охорони праці, впроваджує прогресивні технології, досягнення науки і техніки;

• забезпечує усунення причин, що викликають нещасні випадки, професійні захворювання;

• організовує проведення аудиту охорони праці, лабораторних досліджень умов праці, атестації робочих місць на відповідність нормативним актам з охорони праці в порядку й у терміни, встановлювані законодавством;

• розробляє і затверджує положення, інструкції, інші нормативні акти про охорону праці, що діють у межах підприємства і встановлюють правила виконання робіт та поведінки працівників на території підприємства, у виробничих приміщеннях;

• здійснює постійний контроль за дотриманням працівниками технологічних процесів, правил роботи на машинах, устаткуванні та з іншими засобами виробництва;

• організовує пропаганду безпечних методів праці.

Роботодавець за свої (підприємства) кошти організовує медичні огляди працівників, зайнятих на важких роботах, роботах зі шкідливими чи небезпечними умовами праці. Медичні огляди проводяться при прийомі на роботу (попередній), протягом трудової діяльності (періодичний), при необхідності проведення професійного відбору, а також щорічно-обов'язковий медичний огляд осіб у віці до 21 року.

На підприємствах із кількістю працівників 50 осіб і більше, роботодавець створює службу охорони праці. На підприємстві з кількістю працівників менше 50 осіб функції служби охорони праці можуть виконувати в порядку сумісництва особи, які мають відповідну підготовку. На підприємстві з кількістю працюючих менше 20 осіб для виконання функцій служби охорони праці можуть залучатися сторонні спеціалісти на договірних засадах, які мають відповідну підготовку. Роботодавець несе безпосередню відповідальність за порушення вимог законодавства.

Координація робіт у галузі охорони праці здійснюється шляхом розподілу обов'язків і порядком взаємодії осіб, структурних підрозділів і служб, що беруть участь у реалізації задач СУОПП, а також прийняття ними рішень і їх реалізацію. До таких рішень належать накази, розпорядження, вказівки тощо.

В управлінні охороною праці, крім штатних посадових осіб і структурних підрозділів, бере участь також і комісія з питань охорони праці, створена рішенням трудового колективу і профспілкової організації, а також уповноважені трудових колективів структурних підрозділів підприємства.

5.1.3 Техніка безпеки при обслуговуванні та ремонті УЗМ

До самостійної роботи слюсарем по ремонту (далі - слюсарем) допускаються особи не молодше 18 років, які мають професійну підготовку і пройшли[47]:

попередній медичний огляд;

вступний інструктаж;

навчання безпечним методам і прийомам праці і перевірку знань з безпеки праці;

первинний інструктаж на робочому місці.

До роботи з електрифікованими інструментом і обладнанням допускаються слюсарі, які пройшли відповідне навчання і інструктаж, а також мають першу кваліфікаційну групу з електробезпеки.

Виконання робіт, не пов`язаних з обов`язками слюсаря, допускається після проведення цільового інструктажу.

Небезпечними і шкідливими виробничими факторами для слюсаря при виконанні робіт з профілактичного обслуговування і ремонту автомобілів є:

падіння вивішених частин машин при обслуговуванні і ремонті підвіски;

падіння кузова машини при обслуговуванні та ремонті гідропідйомника;

падіння деталей, вузлів, агрегатів, інструмента;

падіння працюючих на поверхні, з висоти, в оглядову яму;

рухомі частини вузлів і агрегатів;

наїзди машин: внаслідок самовільного руху, при запуску двигуна, в`їзді (виїзді) в зону ремонту, русі на оглядовій ямі та конвеєрі;

термічні фактори;

осколки металу, що відлітають при випресовуванні та запресовуванні шворнів, пальців, підшипників, валів, вісей, під час рубки металу;

наявність у повітрі робочої зони шкідливих речовин (акролеїну, вуглецю оксиду, вихлопні гази двигуна тощо);

знижена температура повітря в холодний період року;

недостатнє освітлення, ураження електричним струмом, незручна робоча поза, гострі кромки деталей, вузлів, агрегатів, інструмента і пристосування.

Працівник повинен бути забезпечений засобами індивідуального захисту. Згідно з ДНАОП 0.00-3.06-98 «Типові норми безплатної видачі спеціального одягу, спеціального взуття і інших засобів індивідуального захисту працівникам автомобільного транспорту» слюсареві по ремонту автомобілів видаються:

костюм віскозно-лавсановий (термін носіння - 12 місяців);

черевики шкіряні (термін носіння - 12 місяців);

берет (термін носіння - 12 місяців);

рукавиці комбіновані (термін носіння - 2 місяці);

окуляри захисні (до зносу).

При виконанні робіт по технічному обслуговуванню і ремонту на оглядових ямах, підйомниках, естакадах додатково видається:

каска будівельна (чергова).

При виконанні робіт з розбирання двигунів, транспортування, перенесення і промивки деталей двигунів та при роботі з етилованим бензином видаються:

костюм віскозно-лавсановий (термін носіння - 12 місяців);

фартух прогумований (термін носіння - 6 місяців);

чоботи гумові (термін носіння - 12 місяців);

рукавиці гумові (термін носіння - 6 місяців);

рукавиці комбіновані (термін носіння - 2 місяці);

окуляри захисні (до зносу).

При виконанні зовнішніх робіт узимку, а також у приміщеннях при температурі в них, нижчій за допустиму, додатково видаються:

куртка бавовняна на утеплювальній прокладці (термін носіння - 36 місяців);

брюки бавовняні на утеплювальній прокладці (термін носіння - 36 місяців).

Роботодавець зобов`язаний замінити або відремонтувати спецодяг, спецвзуття і інші засоби індивідуального захисту, що прийшли в непридатність, до закінчення встановленого терміну носіння по причинах, які не залежать від працівника[47].

Слюсар зобов`язаний:

         Дотримуватися норм, правил та інструкцій з охорони праці, пожежної безпеки і правил внутрішнього трудового розпорядку.

         Правильно застосовувати колективні і індивідуальні засоби захисту, дбайливо відноситися до виданих в користування спецодягу, спецвзуттю і іншим засобам індивідуального захисту.

         Негайно повідомляти своєму безпосередньому керівнику про будь-який нещасний випадок, що відбувся на виробництві, про ознаки професійного захворювання, а також про ситуацію, яка створює загрозу життю і здоров`ю людей.

         Виконувати тільки доручену роботу. Виконання робіт підвищеної небезпеки проводиться за нарядом-допуском після проходження цільового інструктажу.

         Забороняється вживати спиртні напої, а також приступати до роботи в стані алкогольного або наркотичного сп`яніння. Палити дозволяється тільки в спеціально обладнаних місцях.

         При захворюванні або травмуванні як на роботі, так і поза нею необхідно повідомити про це керівника і звернутися в лікувальний заклад.

         При нещасному випадку потрібно надати допомогу потерпілому відповідно до інструкції по наданню долікарської допомоги, викликати працівника медичної служби. Зберегти до розслідування обстановку на робочому місці такою, якою вона була в момент випадку, якщо це не загрожує життю і здоров`ю присутніх і не призведе до аварії.

         При виявленні несправності обладнання, пристосування, інструмента повідомити про це керівника. Користуватися і застосовувати в роботі несправні обладнання і інструменти забороняється.

Виконуючи трудові обов`язки, слюсар зобов`язаний дотримуватися наступних вимог:

ходити тільки по встановлених проходах, перехідних містках і майданчиках;

не сідати і не спиратися ліктем на випадкові предмети і огорожі;

не підійматися і не спускатися бігом по сходових маршах і перехідних містках;

не торкатися до електричних проводів, кабелів електротехнічних установок;

не усувати несправності в освітлювальній і силовій мережі, а також пускових пристроях;

не знаходитися в зоні дії вантажопідйомних машин.

Звертати увагу на знаки безпеки, сигнали і виконувати їх вимоги. Забороняючий знак безпеки з пояснюючим написом "Не включати - працюють люди!" має право зняти тільки той працівник, який його встановив.

Забороняється включати в роботу обладнання, якщо на пульті управління встановлений забороняючий знак безпеки з пояснюючим написом "Не включати - працюють люди!".

При пересуванні по території необхідно дотримуватися наступних вимог:

ходити по пішохідних доріжках, тротуарах;

переходити залізничні шляхи і дороги у встановлених місцях;

при виході з будівлі пересвідчитися у відсутності транспорту, що рухається.

Виконання робіт підвищеної небезпеки проводиться за нарядом-допуском після проходження цільового інструктажу.

Забороняється:

працювати, лежачи на підлозі (землі) без лежаків;

виконувати будь-які роботи на автомобілі, який вивішений тільки на одних підйомних механізмах (домкратах, талях тощо), крім стаціонарних;

підкладати під вивішений автомобіль (причеп, напівпричіп) замість козелків диски коліс, цеглу та інші випадкові предмети;

установлювати домкрат на випадкові предмети або підкладати їх під плунжер домкрата;

знімати і ставити ресори на автомобілях (причепах, напівпричепах) усіх конструкцій і типів без попереднього їх розвантаження від маси кузова шляхом вивішування кузова з установленням козелків під нього або раму автомобіля:

працювати на несправному обладнанні, а також з несправними інструментами і пристосуванням;

залишати інструмент і деталі на краях оглядової ями;

використовувати випадкові підставки і підкладки замість спеціального додаткового упора;

проводити ремонтні роботи під піднятим кузовом автомобіля-самоскида, самоскидного причепа без попереднього його звільнення від вантажу;

транспортувати агрегати на візках, не обладнаних пристосуванням, яке запобігає їх падінню;

прокручувати карданний вал за допомогою лома або монтажної лопатки;

здувати пил, ошурки, стружку, дрібні обрізки стислим повітрям.

У зоні ТО і ремонту автомобілів забороняється:

виконувати роботи, які не відповідають вимогам безпеки;

протирати автомобіль і мити агрегати, руки тощо легкозаймистими рідинами;

зберігати легкозаймисті рідини і горючі матеріали, кислоти, фарби, карбід кальцію тощо в кількостях більше змінної потреби;

проводити роботи з відкритим вогнем без спеціального дозволу і вжиття заходів протипожежної безпеки;

зберігати чисті обтиральні матеріали разом з використаними;

захаращувати проходи між стелажами і виходи з приміщень матеріалами, обладнанням, тарою, знятими агрегатами тощо;

зберігати відпрацьоване масло, порожню тару з-під палива і мастильних матеріалів;

при установці автомобіля на оглядову яму перекривати їм основний і запасний виходи з неї;

встановлювати автомобілі з відкритою горловиною баків і при наявності течі із паливної системи.

підключати електроінструмент до мережі при відсутності або несправності штепсельного роз’єму;

переносити електричний інструмент, тримаючи його за кабель, а також торкатися рукою частин, що обертаються, до їх зупинки;

встановлювати прокладку між зівом ключа і гранями гайок і болтів, а також нарощувати ключ трубою або іншими важелями, якщо це не передбачено конструкцією ключа.

Для перевірки і випробовування гальм на стенді необхідно вжити заходів, що виключають самовільне скочення автомобіля з валиків стенда.

Робота на діагностичних і інших постах з працюючим двигуном дозволяється при включеній місцевій витяжній вентиляції, яка ефективно видаляє відпрацьовані гази.

На дільницях і в цехах, де ведуться роботи з деталями, забрудненими етилованим бензином, повинні встановлюватися баки з гасом.

Забороняється працювати на обладнанні зі знятим, незакріпленим або несправним обгороджуванням.

5.2    Безпека в надзвичайних ситуаціях

Цивільна оборона України є державною системою органів управління, сил і засобів, що створюється для організації і забезпечення захисту населення від наслідків надзвичайних ситуацій технологічного, екологічного, природного та військового характеру[48].

Керуючись вимогами Женевських документів по захисту людей, об'єктів народного господарства у надзвичайних умовах, на територіях всіх держав світу організована система органів, на яку покладена задача забезпечення вирішення цієї проблеми.

Мета Женевських документів:

. Мирний час: доведення вимог міжнародного гуманітарного права по захисту людей до всього населення, керівників всіх рангів, Збройних сил.

. Військовий час: забезпечення захисту людей, об'єктів народного господарства (радіаційного, хімічно небезпечних об'єктів, а також об'єктів, які мають культурні, наукові, духовні цінності і потрібні для життєзабезпечення аселення та інш.).

В більшості держав така система носить назву "Цивільна оборона". Цивільна оборона на території України існує з 1936р. Спочатку ця система носила назву "Місцева протиповітряна оборона". За роки Великої вітчизняної війни МППО виконала великий об'єм заходів по захисту населення і об'єктів народного господарства від ударів з повітря і забезпеченню активної участі широких мас в заходах оборонного характеру. Але заходи МППО носили місцевий характер (у прифронтових містах, на промислових об'єктах). В 1961р. МППО була перетворена в Цивільну оборону[48].

5.2.1 Роль та призначення цивільної оборони (цивільного захисту) в сучасних умовах

Однією з найголовніших рис планети Земля є існування на ній життя. Із розвитком цивілізації та науково-технічного прогресу, бурхливим зростанням кількості населення на Землі, збільшенням обсягів виробництва та його відходів проблема стосунків між природою та суспільством дедалі загостряються. Внаслідок людської діяльності за останні роки має місце збільшення практично на всій території держав світу кількості дуже небезпечних об'єктів (радіаційні, хімічні та інші об'єкти)[49, 50].

Задачі ЦО:

. Запобігання виникненню надзвичайних ситуацій техногенного походження і запровадження заходів щодо зменшення збитків та втрат у разі аварій, катастроф, використання сучасної зброї, великих пожеж та стихійних лих.

. Оповіщання населення про загрозу і виникнення надзвичайних ситуацій.

. Захист населення від наслідків аварій, катастроф, великих пожеж, стихійного лиха та застосування сучасної зброї.

. Організація і проведення рятувальних та інших невідкладних робіт (РіНР) у районах лиха і осередках ураження.

. Створення систем аналізу, прогнозування управління, оповіщення і зв'язку, спостереження і контролю за обстановкою, підтримання їх в постійній готовності.

. Підготовка і перепідготовка керівного складу ЦО, її органів управління та сил, навчання населення застосовувати засоби індивідуального захисту і діяти в надзвичайних ситуаціях.

. Завчасна підготовка об'єктів народного господарства (ОНГ) до стійкої роботи у надзвичайних ситуаціях.

. Проведення заходів по захисту сільськогосподарських тварин, рослин, продовольства, систем водопостачання та інш. від радіоактивного, хімічного та бактеріального зараження.

. Організація життєзабезпечення населення під час аварій, катастроф, стихійного лиха та у воєнний час.

5.2.2 Організація хімічного контролю стану довкілля в зоні роботи дорожніх машин (дорожньої техніки)

Забезпечення дій Служби надзвичайних ситуацій - це комплекс заходів, організованих з метою створення умов для успішної ліквідації НС, одним з видів, яких є розвідка і хімічний захист[51].

Розвідка - комплекс заходів, що проводиться органами управління та Службою НС зі збору, узагальнення, вивчення даних про стан природного середовища і обстановки в районах аварій, катастроф, стихійних лих, а також на ділянках та об'єктах проведення аварійно-рятувальних та інших невідкладних робіт[51].

За характером вирішуваних завдань і способу отримання розвідувальних даних розвідка ведеться:

. системою спостереження та лабораторного контролю (ССЛК),

. органами загальної та спеціальної розвідки.

Установи ССЛК здійснюють спостереження і контроль за станом природного середовища і потенційно небезпечних об'єктів, роблять оцінку і прогнозування виникнення НС та їх наслідків.

Загальна розвідка ведеться розвідувальними загонами, дозорами, групами та наглядовими постами, відправлені від служби цивільної оборони, а також від невоєнізованих формувань та інших сил, що залучаються до ліквідації НС.

Хімічна розвідка входить до складу спеціальної розвідки.

Вона організовується і проводиться з метою отримання більш повних даних про характер обстановки.

Хімічна розвідка організовується з метою:

. своєчасного виявлення зараженості повітря, води і місцевості небезпечними хімічними речовинами;

. визначення характеру та ступеня зараження;

. відшукання і позначення шляхів і обходів ділянок хімічного зараження;

. введення оптимальних режимів хімічного захисту населення і особового складу підприємства, аварійно-рятувальних та інших формувань.

Хімічна розвідка є одними із головних заходів, що здійснюються в ході ліквідації наслідків хімічно-небезпечної надзвичайної ситуації і спрямовані на виявлення хімічної обстановки в районі аварії (катастрофи).

Виявлення хімічної обстановки досягається:

-       розвідкою району аварії (катастрофи) для визначення меж і зони хімічного зараження радіоактивними речовинами (СДОР), оцінкою щільності зараження місцевості, визначення напрямків розповсюдження хмари рідкої і газопарової фази СДОР;

-       розвідкою маршрутів підходу до району аварії, евакуації населення і сільськогосподарських тварин, шляхів обходу району хімічного зараження;

-       визначенням масштабів і ступеню зараження місцевості (повітря СДОР), контролю за їх змінами за часом;

-       визначенням можливості перебування в районі аварії без засобів захисту після проведення робіт з дезактивації, дегазації;

-       відбором проб повітря, ґрунту, води, продуктів харчування, змивів з обладнання, будинків, споруд і техніки.

Хімічний контроль, що здійснюється в районах аварій (катастроф), включає:

-       визначення ступеню зараження хімічними речовинами (СДОР) обладнання, будинків, споруд, техніки, повітря, ґрунту і джерел води в районі аварії, контроль за його змінами за часом;

-       встановлення можливості безпечного перебування сил ЦО і населення в районі аварії (катастрофи) без засобів захисту;

-       визначення меж забруднених територій;

-       ідентифікація не маркірованих і безгосподарних СДОР.

Враховуючи високі рівні забруднення в районі аварії з викидом хімічних речовин та швидкоплинність попадання СДОР в навколишнє природне середовище при аваріях на хімічно небезпечних об’єктах, а також формування їх концентрацій ураження, часовий фактор в організації і проведенні хімічної розвідки і хімічного контролю має першорядне значення.

Перша інформація про аварії на небезпечних об’єктах та формування небезпечних концентрацій СДОР при хімічних аваріях, напрямку розповсюдження зараженого повітря, як правило, надходить від стаціонарних хімічних датчиків, що встановлюються на територіях господарської діяльності.

На основі цієї інформації і з врахуванням метеорологічної обстановки організовується проведення хімічної розвідки.

Хімічна розвідка в районі аварії починається з розвідки її осередку та в санітарно-захисній зоні. При чому, як правило, вона організовується одночасно з виконанням завдань силами ЦО, що проводять рятувальні і інші невідкладні роботи, в яких раніше всіх приймають участь сили аварійно-рятувальних служб.

Хімічна розвідка на території суб’єктів господарської діяльності групами розвідки, як правило, проводиться на розвідувальних хімічних машинах (автомобілях) або в пішому порядку. При цьому розвідувальні групи, рухаються між цехами (дільницями), через кожні 50-100 м зупиняються і за допомогою приборів виконують заміри, визначають межі зараження і розповсюдження радіоактивних (хімічних) речовин. Межі зараження позначаються знаками огородження.

Як правило, на межах зон хімічного зараження з інтервалом 300-500 м виставляються хімічні пости спостереження, що призначені для контролю за змінами напрямку розповсюдження зараженого повітря і для контролю за змінами концентрації СДОР.

При проведенні хімічної розвідки на території суб’єктів господарської діяльності необхідно враховувати, що рух повітряних мас між цехами (дільницями) може бути іншим від загального напрямку вітру. У зв’язку з цим для контролю за напрямком вітру на території об’єкту доцільно використовувати димові шашки і димові гранати з дотриманням вимог пожежної і вибухової безпеки.

Хімічна розвідка за межами території суб’єктів господарської діяльності, як правило, проводиться на розвідувальних машинах. Виявлення меж зон розповсюдження СДОР здійснюється декількома групами (дозорами) хімічної розвідки, які рухаються з різних сторін розвідувальної території з інтервалом 300-500 м назустріч друг другу, з урахуванням даних загальної розвідки. Вимірювання зараження повітря СДОР здійснюється через 200-300 м. При виявленні хімічного зараження групи (дозори) позначають межі зони зараження, зупиняються і, як правило, починають виконувати роль хімічних постів спостереження, контролюючи зміни напрямку розповсюдження хімічної хмари та її концентрації. Подальший рух дозорів здійснюється лише за командою особи, яка відповідає за проведення хімічної розвідки. Хімічні розвідувальні дозори, у тому числі виконуючі задачі хімічних постів спостереження, дані розвідки доповідаються за допомогою радіозв’язку або мобільними телефонами. Хімічна розвідка і контроль проводяться в ході робіт постійно до повної ліквідації наслідків хімічно-небезпечної надзвичайної ситуації. Після завершення ліквідації наслідків аварії хімічний контроль за станом району аварії (катастрофи) передається санітарно-епідемічним органам.

З метою вирішення задач хімічного контролю аналізи проб, що відібрані розвідувальними дозорами, здійснюється в стаціонарних лабораторіях (об’єктових), лабораторіях санепідемстанцій, лабораторіях МСЛК. Порядок, місця, періодичність відбору проб і способи їх доставки в лабораторії встановлюється штабом керівництва з ліквідації наслідків хімічної небезпечної надзвичайної ситуації.

Для проведення аналізів в лабораторіях повинні використовуватися атестовані методики, які наведені в довідковій літературі з контролю шкідливих речовин в різних середовищах.

У випадку виникнення трудності при встановленні природи СДОР, особливо при транспортуванні їх без супроводжувальних документів, проби цих СДОР відправляються для аналізу в спеціалізовані лабораторії наукових закладів і вузів.

В штабі ліквідації хімічної надзвичайної ситуації на основі даних хімічної розвідки та контролю проводиться оцінка наслідків аварії, приймаються рішення щодо захисту населення, плануються заходи з ліквідації наслідків аварії.

Проведення хімічної розвідки та контролю здійснюється з використанням різних засобів і методів їх проведення, використанням переносних і стаціонарних засобів виявлення концентрації СДОР, у тому числі і експрес-методів, від промислового призначення до побутових.

Мережа спостереження і лабораторного контролю (МСЛК) призначається для проведення спостереження і лабораторного контролю за станом зараженості навколишнього природного, розвідки населених пунктів і територій, що підверглися зараженню, відбору проб і проведення лабораторних досліджень зараженості об’єктів хімічними речовинами та бактеріальними засобами.

Організатором діяльності цієї системи є МНС України, а основними виконавцями Держкомгідромет, МОЗ, Мінагропром та інші центральні органи державної виконавчої влади, а також підприємства, установи і організації, що входять до сфери їхнього управління.

Спеціальні підрозділи зазначених центральних органів державної виконавчої влади щодобово інформують МНС України про наявний стан навколишнього природного середовища та в установлений термін подають відомості про прогноз на найближчий час. Про загрозливі явища МНС України повідомляється негайно.

У разі виникнення надзвичайної ситуації мережа спостереження і контролю зміцнюється за рахунок залучення відповідних підрозділів зі складу сил цивільної оборони.

До складу мережі спостереження і лабораторного контролю (МСЛК) входять: гідрометеостанції, санітарно-епідемічні станції, ветеринарні лабораторії, агрохімічні лабораторії, станції захисту рослин. Крім цього, до мережі МСЛК залучаються галузеві та окремі лабораторії суб’єктів господарської діяльності (хімічно небезпечних підприємств, об’єктів м’ясомолочної та харчової промисловості, комунального господарства та інші).

Всі установи мережі спостереження і лабораторного контролю (МСЛК) в залежності від їх призначення і характеру покладених на них задач оснащуються приборами розвідки, засобами зв’язку, перевезення, технічними засобами фоторозвідки, лабораторним обладнанням, реактивами, засобами індивідуального захисту та іншим майном.

Спостереження і лабораторний контроль установами мережі спостереження і лабораторного контролю (МСЛК) здійснюється постійно. У відповідності з цим на МСЛК покладені наступні завдання:

-       при нормальній діяльності у повсякденних умовах: систематичне спостереження і лабораторний контроль зараження об’єктів навколишнього природного середовища; виявлення рівнів забрудненості (зараження) об’єктів довкілля і її небезпечність для населення, сільськогосподарських рослин і тварин; виявлення і контроль джерел небезпечного підвищення зараження (забруднення); виявлення ознак появи загрози стихійного лиха; проведення експертизи продуктів харчування, сировини, фуражу і води з видачею висновків щодо можливості їх використання;

-       при загрозі виникнення надзвичайної ситуації: посилене спостереження і лабораторний контроль за зараженням (забрудненням) об’єктів довкілля; контроль за санітарно-епідемічною обстановкою в районах розгортання сил цивільної оборони і розселення евакуйованого населення;

-       при виникненні надзвичайної ситуації: виявлення хімічного зараження в районах надзвичайних ситуацій, розташування сил ЦО та евакуйованого населення; оцінка небезпеки для населення і об’єктів довкілля з метою використання режимів захисту населення і тварин; проведення експертизи продуктів харчування, сировини, фуражу і води з видачею висновків щодо можливості їх використання; забезпечення необхідними даними органів управління ЦО.

 

ВИСНОВКИ

У магістерській роботі зроблено спробу вирішення науково-технічної задачі створення універсальної роторної землерийної машини, що працює в умовах віяльно-поступальної подачі робочого обладнання на забій.

Встановлено, що одним з ефективних шляхів розширення технічних і технологічних можливостей екскаваторів поздовжнього копання є створення універсальних землерийних машин за умови компонування їх робочого обладнання як дволанкової системи з індивідуальним приводом бічного переміщення кожної ланки та гарантованого стабільного переміщення без бічних зміщень базового тягача при копанні ґрунту в режимі віяльно-поступальної подачі робочого обладнання на забій.

1. Уточнено розрахункову схему визначення силового навантаження УЗМ із дволанковою системою бічної подачі робочого обладнання на забій у режимі копання ґрунту з максимальною продуктивністю та визначено чинники, зміна яких обумовлює величину навантажень на робочому обладнанні УЗМ у режимі копання ґрунту. До них належать: ширина В і глибина h споруджуваної виїмки, швидкість поздовжнього переміщення машини по забою Vп, бічної подачі на забій кожної з двох ланок робочого обладнання Vб1 і Vб2, міцність ґрунту по ударнику ДержНДІ С, тривалість довороту проміжної рами робочого обладнання tз наприкінці кожного напівциклу робочого процесу

2.      Одержано формули для визначення опорів, що діють на робоче обладнання УЗМ у режимі копання ґрунту та на базовий тягач.

.        Уточнено методику визначення та забезпечення курсової стійкості УЗМ при копанні ґрунту. Встановлено, що максимальний вплив на величину коефіцієнта запасу курсової стійкості УЗМ справляють величина швидкості бічного переміщення ланок робочого обладнання в забої, тривалість довороту проміжної рами робочого обладнання та міцність ґрунту по ударнику ДержНДІ.

.        В режимі максимальної продуктивності з виносної здатності робочого органа при відпрацюванні виїмки шириною 4,5 м, глибиною 1,5 м у суглинистих ґрунтах ІІІ категорії максимальні значення навантажень робочого обладнання складають: крутний момент на вісі ротора Мкр - 74 кН·м, складові головного вектора сил: сила тяги Т - 21 кН, вертикальна сила Рв - 44 кН, бічна сила Рб - 85 кН, складові головного вектора моменту сил, приведених до центру тензопідвіски: момент сил розвороту М3 - 225 кН·м, момент сил у вертикальній площині, що проходить через поздовжню вісь машини М2 - 72 кН·м, момент сил у площині корми машини 150 кН. Вирівнювання та зниження абсолютних значень навантажень на робочому обладнанні УЗМ можливо шляхом забезпечення довороту проміжної рами наприкінці кожного напівциклу робочого процесу. Необхідна тривалість довороту проміжної рами функціонально залежить від реальної швидкості переміщення машини. Доворот проміжної рами, тривалість якого складає 1,1 с у режимі максимальної продуктивності, дозволяє зменшити максимальні значення навантажень робочого обладнання на 19...79 %. Встановлено величину поправочних коефіцієнтів для розрахунку складових головного вектора сил опору копання ґрунту роторним робочим органом УЗМ.

.        Для мінімізації інерційних навантажень УЗМ запропоновано встановлювати у гідроприводи бічного переміщення ланок робочого обладнання пневмогідроакумулятори поруч зі встановленням у гідролініях приводів двох дроселюючих гідророзподільників зі зворотним клапаном.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1.          АО «ЕТ Мыйзакюла» (ранее Мыйзакюласский экскаваторный завод ПО «Таллэкс») [Електронний ресурс]: Все модели. - Електронні данні. - Мыйзакюла: АО «ЕТ Мыйзакюла». - Режим доступу: http://www.etm.ee/ accessory.ru.html. - Заг. з екрану. - мова естонська, рос., англ.

2.      ИРМАШ открытое акционерное общество [Електронний ресурс]: Непрерывная экскавация. - Брянск : ОАО «ИРМАШ», 2006. - Режим доступу: http://www.td-irmash.ru/group3_.html. - Заг. з екрану.

.        Открытое Акционерное Общество «Михневский ремонтно-механический завод» [Електронний ресурс]. - Електронні данні. - Михнево, 2012. - Режим доступу: http://www.mrmz.ru/. - Заг. з екрану.

.        Экскаватор траншейный роторный ЭТР-204. Описание и технические характеристики [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://www.techstory.ru/exco_mn/tex/etr204_tex.htm. - Заг. з екрану.

.        ИРМАШ Производитель дорожно-строительной и землеройной техники [Електронний ресурс]. - Електронні данні. - Брянск, 2012. - Режим доступу: http://irmash.com/Produktsiya/Ekskavatory_transhyejnyye_tsyepnyye_i_ rotornyye/Ekskavatory_transhyejnyye_rotornyye/ETR2. - Заг. з екрану.

.        Vermeer. Траншеекопатели для прокладки трубопроводов. [Електронний ресурс]. - Електронні данні. - Vermeer Corporation, 2011.- Режим доступу: http://www2.vermeer.com/vermeer/EM/ru/Y/equipment/ trenchers_pipeline. - Заг. з екрану.

7.            American Auigers. Trencor. Trencor Trenchers [Електронний ресурс]. - Електронні данні. - The Charles Machine Works, Inc., 2012. - Режим доступу: http://www.americanaugers.com/equipment/trencor-trenchers.html. - Заг. з екрану.

8.      The Cleveland Trencher Company [Електронний ресурс]. - Cleveland, Ohio USA, 2006. - Режим доступу: http://www.cleveland-trencher.com. - Заг. з екрану.

.        А.с. 184732 СССР, МПК 6 E02 F 5/06, E02 F 3/08. Машина для рытья траншей [Текст] / А. И. Михлевский [и др.] (СССР). - № 1002187/29-14 ; заявл. 05.06.1965 ; опубл. 21.07.1966, Бюл. № 15. - 5 с.: ил.

.        А.с. 277631 СССР, МПК 6 E 02 F 3/06, E02 F 5/06. Многоковшовый экскаватор [Текст] / В. И. Царевский (СССР). - № 1224782/29-14 ; заявл. 11.03.1968 ; опубл. 22.07.1970, Бюл. № 24. - 4 с.: ил.

.        А.с. 306230 СССР, МПК 6 E02 F 3/06. Цепной экскаватор [Текст] / А.А. Кавалеров [и др.] (СССР). - № 1365630/29-14 ; заявл. 10.09.1969 ; опубл. 11.06.1971, Бюл. № 19. - 2 с.: ил.

.        А.с. 302438 СССР, МПК 6 E02 F 3/08. Устройство для образования в грунте выемки типа траншеи [Текст] / Н.Г. Бородин (СССР). - № 1368874/29-14 ; заявл. 11.10.1969 ; опубл. 28.04.1971, Бюл. № 15 - 4 с.: ил.

.        А.с. 389070 СССР, МКИ 3 E02 F 3/08. Машина для образования в грунте выемки типа траншеи [Текст] / Н.Г. Бородин (СССР). - № 1693905/29-14 ; заявл. 14.07.1971 ; опубл. 14.06.1973, Бюл. № 26. - 4 с.: ил.

.        А.с. 219448 СССР, МПК E02 F. Многоковшовый экскаватор [Текст] / В.И. Папазов, И.М. Царевский, В.И. Гладкий (СССР). - № 1055121/29-14 ; заявл. 14.02.1966 ; опубл. 30.05.1968, Бюл. № 18 - 2 с. : ил.

.        А.с. 894082 СССР, МПК 6 E02 F 3/18. Рабочий орган универсальной землеройной машины [Текст] / В.Д. Карпов (СССР). - № 2905055/29-03 ; заявл. 04.04.1980 ; опубл. 30.12.1981, Бюл. № 48. - 4 с. : ил.

.        Пат. 2318277 (B1) Франція, Int. Cl2 E 02 F3/78. Dispositif d'oscillation transversale pour excavatrice-chargeuse [Текст] Заявник Unit Rig et Equipment Co ; № 76 21772; заявл. 16.07.1976 ; опубл. 11.02.1977, B.O.P.I. - Listes n. 6. - 14 c.: іл.

.        А.с. 905387 СССР, МПК 6 E02 F 5/08 E02 F 3/18. Роторный рабочий орган универсальной землеройной машины [Текст] / В.М. Бандуров [и др.] (СССР). - № 2816154/22-03 ; заявл. 25.09.1979 ; опубл. 15.02.1982, Бюл. № 6. - 3 с.: ил.

.        А.с. 973730 СССР, МПИ 3 E02 F 5/08. Землеройная машина [Текст] / В.Н. Петров [и др.] (СССР). - № 3290223/29-03 ; заявл. 08.05.1981 ; опубл. 16.11.1982, Бюл. № 42. - 6 с.: ил.

.        А.с. 152432 СССР, МКИ 3 E02 F 3/24. Роторный экскаватор [Текст] / Н.Е. Жижин (СССР). - № 694145/29-14 ; заявл. 23.01.1961 ; опубл. 25.03.1977, Бюл. № 11. - 3 с.: ил.

.        А.с. 1054508 СССР, МКИ 3 E02 F 5/08. Механизм навески рабочего органа землеройной машины [Текст] / А.А. Кавалеров [и др.] (СССР). - № 3457726/29-03 ; заявл. 12.04.1982 ; опубл. 15.11.1983, Бюл. № 42. - 4 с.: ил.

.        Ковалев Е.П. Результаты исследований экскаватора УЭР / Е.П. Ковалев, С.Н. Николаев // Строительство трубопроводов. - М. : «Недра», 1965. - № 2. - С. 14-17.

.        Покровский В.В. Результаты испытаний экскаваторов типа УЭР / В.В. Покровский, В.П. Успенский // Строительство трубопроводов. - М. : «Недра». - 1966. - № 5. - С. 20-23.

.        Николаев В. Трансмиссия землеройной машины / В. Николаев, М. Охапкин // Техника и вооружение. - М., 1971. - № 1. - С. 16-17.

.        Быков А.В. Исследование конструктивно-кинематических параметров цепнобалочного рабочего органа универсальной землеройной машины: дис. … канд. тех. наук / Быков Александр Владимирович. - К., 1986. - 205 с.

.        А.с. 488036 СССР, М Кл F 16g 13/12. Цепь одностороннего перегиба [Текст] / А. А. Кавалеров, А. В. Быков (СССР). - № 1897267/25-27 ; заявл. 09.03.1973 ; опубл. 15.10.1975, Бюл. № 38 - 2 с.: ил.

.        А.с. 613026 СССР, М Кл2 Е02 F 5/06. Рабочий орган землеройной машины [Текст] / А. В. Быков [и др.] (СССР). - № 2367494/29-03 ; заявл. 04.07.1976 ; опубл. 30.06.1978, Бюл. № 24 - 3 с.: ил.

.        Бандуров В. Особенности работы на ПЗМ / В. Бандуров, И. Сыровченко // Техника и вооружение. - 1974. - № 2. - С. 31

.        А.с. 966168 СССР, МПК3 Е02 F 3/18. Землеройная машина [Текст] / А. В. Быков [и др.] (СССР). - № 23722557/29-03 ; заявл. 08.02.1979 ; опубл. 15.10.1982, Бюл. № 38 - 4 с.: ил.

.        Домбровский Н.Г. Экскаваторы. - М. : Машиностроение, 1969. - 174 с.

30.          Устинов А.В. Совершенствование скребкового грунтоуборщика с целью повышения производительности бесковшового цепного траншеекопателя: автореф. дис. … канд. техн. наук: спец. 05.05.04 «Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины» / Устинов Андрей Владимирович ; Том. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Томск, 2006. - 22 с.

31.    Кокоуров Д.В. Определение рациональных режимов работы траншейных экскаваторов с фрезерно-роторным рабочим органом. : автореф. дис. канд. техн. наук: спец. 05.05.04 «Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины» / Кокоуров Дмитрий Владимирович ; Иркутский. гос. техн. ун-т. - Иркутск, 2004. - 22 с.

32.          Иванников П.А. Создание и исследование рабочего оборудования для крупноблочной разработки мерзлых грунтов: автореф. дис. канд. техн. наук: спец. 05.05.04 «Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины» / Иванников Петр Алексеевич ; Томский гос. архитект.-строит. ун-т. - Томск, 2004. - 18 с.

33.    Акинин Р.Б. Обоснование конструкции и расчета параметров машины для снятия загрязненного слоя грунта: автореф. дис. канд. техн. наук: спец. 05.05.04 «Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины» / Акинин Роман Борисович ; Научн.-исслед. ин-т трансп. стр-ва. - М., 2003. - 22 с.

.        Горбатюк Є В. Створення робочого органу землерийної машини з орієнтованими потоками виносу ґрунту. ; автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук за спец. 05.05.04 «Машини для земляних та дорожніх робіт» / Горбатюк Євген Володимирович ; ПДАБА. - Дніпропетровськ, 2006. - 18 с.

.        Домбровский Н.Г. Многоковшовые экскаваторы. Конструкция, теория, расчет. - М. : Машиностроение, 1972. - 432 с.

.        Ветров Ю.А., Баладинский В.П. Машины для специальных земляных работ. - К. : Вища школа, 1980. -192 с.

.        Землеройные машины непрерывного действия. Конструкции и расчеты / З.Е. Гарбузов, В.К. Ильгисонис, Г.А. Мутушев и др.; под общей редакцией Л.Е. Подборского. - М. : Машиностроение, 1965. - 275 с.

38.        Мусійко В.Д. Екскаватори поздовжнього копання: навч. посібник / В.Д. Мусійко. - К. : НТУ; ЗАТ «Віпол». - 2008. - 240 с.

39.          Выбор и обоснование технических решений по определению рациональных типов, основных параметров, возможностей унификации рабочих органов траншейных машин и создание системы автоматического управления ВЗМ. Отчет о НИР (промежуточный) / Киев. автом.-дор. ин-т. - № ГР 01.88.0004646. - К., 1989. - 140 с.

40.    Определение оптимальных кинематических параметров рабочего процесса и компоновочного решения универсальной роторной землеройной машины. Отчет о НИР / Киев. автом.-дор. ин-т. - № ГР 01.86.0017418; Инв. № 02880051223. - К., 1987. - 196 с.

.        Исследования работы экскаваторов и кранов // Сборник трудов МИСИ. - М. : Госгортехиздат, 1960. - Вып. 31. - 184 с.

.        Асатурян В.И. Теория планирования экспериментов. Уч. пос. для ВУЗов. - М. : Радио и связь, 1983. - 248 с.

.        Владимиров В.М., Шендеров А.И., Калашников Ю.Т. и др. Карьерные роторные экскаваторы. - К. : Техніка, 1968. - 282 с.

.        Владимиров В.М. Определение величин бокового усилия резания при расчете роторных экскаваторов. / В.М. Владимиров // Добыча угля открытым способом. - М. : Недра, 1966. - № 11. - С. 14-17.

.        Владимиров В.М., Трофимов В.Н. Повышение производительности карьерных многоковшовых экскаваторов. - М. : Недра, 1980. - 312 с.

46.       Жидецький В.Ц. Основи охорони праці - Львів: Афіша, 2002. - 320с.

47.                   Москальова В.М. Основи охорони праці - К.: ВД"Професіонал",2005. 672с.

48.       Гунський А.І. Цивільна оборона: Підручник для вищих навчальних закладів. - К.: Міністерство освіти, 1995. - 216 с.

.        Шоботов В.М. Цивільна оборона: Навчальний посібник . - Київ "Центр навчальної літератури"2004 р.

.        Методика прогнозування масштабів зараження СДОР при аваріях на хімічно -небезпечних об’єктах на транспорті. - К., Штаб ЦО України, 1992. - 132 с.