Методология проектирования ресурсосберегающих технологий рабочих процессов фронтальных погрузчиков
На правах рукописи
Лукин Александр Михайлович МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ ФРОНТАЛЬНЫХ ПОГРУЗЧИКОВ 05.05.04 – Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Омск – 2003 3
Работа выполнена в Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ)
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Абраменков Эдуард Александрович;
доктор технических наук, профессор Кабаков Анатолий Никитович;
доктор технических наук, профессор Смоляницкий Борис Николаевич.
Ведущая организация – ЗАО «Челябинские строительно-дорожные машины».
Защита состоится 30 октября 2003 г. в 10 часов на заседании диссер тационного совета ВАК РФ Д 212.250.02 при Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии по адресу: 644080, г. Омск, проспект Мира, 5, зал заседаний.
Телефон для справок (3812) 65-01-45;
факс (3812) 65-03- Автореферат разослан 30 сентября 2003 г.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СибАДИ.
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор Щербаков В.С.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность решаемой проблемы. Во многих областях производст ва широкое распространение имеют разнообразные машины, предназна ченные для погрузки, выгрузки и переработки сыпучих материалов. Затра ты на их погрузку и разгрузку, включая перегрузки при транспортирова нии, составляют в среднем 25-30% общей стоимости материалов. Исполь зуемые для этих работ фронтальные погрузчики (ФП) наряду с преимуще ствами (маневренность, возможность получения больших удельных уси лий, масса и стоимость по сравнению с экскаваторами) имеют ряд недос татков. А именно: частые поломки из-за больших динамических нагрузок;
трудоемкость управления операциями рабочего цикла (до 1200 движений в час должен делать человек-оператор (ЧО), управляя машиной);
интенсив ный износ пневматических шин (до 20-30% себестоимости доставки);
от сутствие автоматизированного управления рабочим процессом.
Анализ информации, посвященной исследованию конструктивных и эксплуатационных характеристик ФП на различных элементах его цикла, показывает, что повышение эффективности использования этого типа ма шин осуществляют по двум направлениям.
1. Совершенствование рабочего процесса машин, находящихся в экс плуатации.
2. Совершенствование конструкции и создание принципиально новых рабочих органов.
Наибольший эффект достигается за счет автоматизации ресурсосбере гающих режимов работы находящихся в эксплуатации агрегатов. При ус тойчивой тенденции подорожания цен на энергоносители разработка ме тодологии проектирования ресурсосберегающих режимов и технологий работы машин, находящихся в эксплуатации, является актуальной пробле мой.
Решение такой проблемы обусловило необходимость научного иссле дования, рассматривающего работу ФП по ресурсосберегающим техноло гиям как динамическую систему «внешняя среда – фронтальный погруз чик» («ВС – ФП»).
Актуальность диссертационной работы состоит в научном обобще нии и дальнейшем развитии теоретических положений и инженерных ре шений в области погрузочных машин и их систем управления.
Исследования выполнены в соответствии с научным направлением Си бАДИ «Теория управления и конструирования землеройных, дорожных и строительных машин с целью повышения их эффективности».
В данной работе использован термин – эффективность динамической системы «ВС – ФП», который представляет собой нормированный по за тратам ресурсов результат работы этой системы на определенном интерва ле времени в заданных условиях эксплуатации.
Основная идея работы заключается в определении совокупности кри териев эффективности и их иерархии на каждом элементе рабочего цикла ФП, которая обеспечивает в целом работу машины по ресурсосберегаю щей технологии.
Объектом исследования настоящей работы является рабочий цикл динамической системы «ВС – ФП».
Предметом исследования являются закономерности изменения вы ходных параметров динамической системы «ВС – ФП» на элементах ее ра бочего цикла.
Целью исследования является разработка научных и практических рекомендаций по повышению эффективности работы ФП за счет примене ния ресурсосберегающих технологий элементов его цикла.
Для достижения поставленной цели необходимо на основе системного подхода к исследованию закономерностей изменения выходных парамет ров динамической системы «ВС – ФП» в ее рабочем цикле решить сле дующие основные задачи.
1. Разработать структурную схему динамической системы «ВС – ФП».
2. Разработать методологию определения нагрузок, приведенных к ре жущей кромке ковша, на элементах рабочего цикла ФП.
3. Разработать математическую модель функционирования динамиче ской системы «ВС – ФП» на всех элементах ее цикла.
4. Обосновать выбор совокупности критериев эффективности и их ие рархию для каждого из элементов рабочего цикла ФП и по этим крите риям выявить ресурсосберегающую технологию выполнения рабочего процесса в целом.
5. Разработать новые технические решения, обеспечивающие ресур сосберегающие технологии работы ФП.
Методологической базой исследований являются математическое мо делирование и системный подход к анализу причинно-следственных свя зей в технологических процессах элементов рабочего цикла ФП.
Научная новизна работы заключается в следующем.
1. В разработке методологии проектирования ресурсосберегающих технологий рабочих процессов ФП.
2. В создании теории силового взаимодействия ковша погрузчика со штабелем сыпучего материала в динамике процесса черпания.
3. В разработке методики определения нагрузок, приведенных к режу щей кромке ковша ФП, на элементах его рабочего цикла.
4. В создании математической модели функционирования динамиче ской системы «ВС – ФП» на элементах ее рабочего цикла, учитываю щей физико-механические свойства разрабатываемого материала и конструктивные, режимные и эксплуатационные параметры ФП.
5. В обосновании выбора совокупности критериев эффективности и их иерархии в рабочем цикле ФП.
6. В оценке эффективности различных принципов управления работой ФП с использованием автоматизированных систем управления (АСУ) по ресурсосберегающим технологиям.
7. В разработке новых технических решений, обеспечивающих работу ФП по ресурсосберегающим технологиям.
Практическая ценность работы заключается в решении научно технической проблемы, имеющей народнохозяйственное значение. Сово купность результатов теоретических и экспериментальных исследований открывает новые направления повышения эффективности работы ФП и их систем управления по ресурсосберегающим технологиям.
Реализация работы в промышленности. Практические рекоменда ции и выводы, полученные в процессе исследований, позволили опреде лить режимные и конструктивные параметры погрузчиков ТО-18, ТО-27, ТО-27-1 и внедрить их в Минском НПО «Дормаш». На Орловском заводе погрузчиков использована АСУ ковшом погрузчика ТО-25 и внедрена энергосберегающая гидросистема на погрузчике ТО-30. Испытана и реко мендована к внедрению в производство система автоматики управления рабочим оборудованием погрузчика ТО-10А.
Автор защищает:
1. Методологию проектирования ресурсосберегающих технологий ра бочих процессов ФП.
2. Теорию силового взаимодействия ковша ФП со штабелем сыпучего материала в динамике процесса черпания.
3. Математическую модель ФП, позволяющую находить совокупности режимных, конструктивных и эксплуатационных параметров, обеспе чивающих ресурсосберегающие технологии рабочего процесса.
4. Варианты совмещенного способа черпания сыпучих материалов с минимально необходимыми энергозатратами на этот процесс.
5. Технические решения, обеспечивающие рабочий процесс ФП по ре сурсосберегающим технологиям.
Личный вклад автора заключается: в формулировании идеи и цели работы;
в создании теории силового взаимодействия ковша ФП со штабе лем сыпучего материала в динамике процесса;
в разработке математиче ской модели рабочего цикла ФП;
в выполнении теоретических и экспери ментальных исследований, в анализе и обобщении их результатов;
в разра ботке новых технических решений, их испытании и внедрении в производ ство.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций под тверждается: методологической базой исследования, основанной на фун даментальных теориях;
соблюдением принципов математического моде лирования;
достаточным объемом экспериментальных и лабораторных ис следований;
подтверждением адекватности математических моделей рабо чего цикла ФП реальному процессу.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на на учных конференциях СибАДИ (1975-1998 гг.), на технических совещаниях Минского НПО «Дормаш» (1979-1988 гг.), Орловского завода погрузчиков (1975-1984 гг.), Бердянского завода дорожных машин (1975-1984 гг.), Минского завода «Ударник» (1986-1988 гг.), ЗАО «Челябинские строи тельно-дорожные машины» (2003 г.), ФГУП КБТМ (Омск, 2003 г.), Инсти тута горного дела АН РФ (Новосибирск, 2002 г.), Региональной научно методической конференции НГАСУ (Новосибирск, 2002 г.), II Междуна родной научно-технической конференции «Автомобильные дороги Сиби ри» (Омск, 1998 г.), IV Международной научно-технической конференции “Динамика систем, механизмов и машин” (Омск, 2002 г.), Международной научно-практической конференции «Дорожно-транспортный комплекс, экология, строительство и архитектура» (Омск, 2003 г.), 43 Международ ной научно-технической конференции «Проблемы создания и эксплуата ции автомобилей, специальных и технологических машин в условиях Си бири и Крайнего Севера» (Омск, 2003 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы монография, 22 научные работы, получено 37 авторских свидетельств на изобретения.
Общий объем публикаций составляет 66 п. л.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 7 глав, списка литературы и приложений. Результаты исследований изложены на 313 страницах основного текста, включающего 136 рисунков, 6 таблиц.
Список литературы содержит 206 наименований. Приложений 5 на страницах.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность проблемы повышения эф фективности работы ФП за счет применения ресурсосберегающих техно логий.
В первой главе проведен критический анализ существующих техноло гий элементов рабочего цикла ФП с точки зрения снижения энергозатрат, топливной экономичности и производительности, который позволил уста новить следующее.
1. Наибольшее повышение производительности следует ожидать за счет автоматизации процесса черпания сыпучего материала и разработ ки энергосберегающих гидросистем погрузочного оборудования при подъеме ковша с грузом в положение разгрузки.
2. Для создания АСУ черпанием и разработки энергосберегающих гид росистем необходимо иметь полное представление не только о взаимо действии ковша погрузчика с разрабатываемым материалом, но и о ди намических свойствах объекта регулирования – ФП на всех элементах его рабочего цикла.
Вопросы силового взаимодействия ковша погрузчика со штабелем сы пучего материала рассмотрены рядом исследователей: Абрамов С.В., Аги енко Д.М., Алабужев П.М., Алексеенко В.Г., Анкудинов Д.Т., Артемьев К.А., Базанов А.Ф., Бауман В.А., Гоберман Л.А., Гурков К.С., Иванов О.П., Именитов В.Р., Казаринов В.М., Калмыков С.Г., Кальницкий Я.Б., Калюж ный О.К., Костылев А.Д., Кривцов И.П., Липовой И.А., Лурье Г.К., Меще ряков В.И., Михирев П.А., Музгин С.С., Муриков Д.В., Резникова И.П., Родионов Г.В., Саблин Р.Ф., Семко Б.П., Сильня И.Г., Соболь А.В., Со ловьев А.А., Стогов В.Н., Сытник В.Ф., Тарасов В.Н., Тихонов Н.В., Том лянович Д.К., Трубецкой К.Н., Фабричный Ю.Ф., Хиневич В.Н. и др. Ана лиз результатов этих исследований позволил сделать следующие выводы.
1. Для описания процесса черпания предлагаются в основном эмпири ческие закономерности изменения сил сопротивления внедрению, ко торые не учитывают большинства взаимозависимых факторов, влияю щих на этот процесс, а именно: уплотненного ядра;
геометрических, кинематических и динамических параметров рабочего органа;
траекто рии движения режущей кромки ковша в штабеле и пр.
2. Для раздельного и совмещенного способов черпания предлагаются различные группы формул, которые не имеют общего решения из-за различия подходов к построению физических моделей рассматривае мых процессов.
Рассмотрение известных способов управления процессом черпания по казало, что предпринимаемые ранее попытки автоматизации этого основ ного элемента рабочего цикла ФП не удавались из-за недостаточной изу ченности взаимодействия ковша со штабелем сыпучего материала.
Все изложенное выше указывает на необходимость системного подхо да к разработке физической модели процесса черпания, который позволяет уточнить и дополнить, обобщить и согласовать принципы и допущения, применяемые в известных теориях.
Критический анализ проведенных ранее исследований позволил сфор мулировать следующие требования к созданию теории процесса черпания сыпучего материала ковшом погрузочной машины.
1. Гипотезы, принципы, терминология, определения и допущения, применяемые при разработке новой теории, должны быть общеприня тыми в технических науках и подтверждены инженерной практикой.
2. Методология определения нагрузок на режущей кромке ковша должна быть общей и для раздельного и для совмещенного способов черпания.
3. Разрабатываемая теория должна включать известные теории как ча стные случаи для определенных граничных условий и исходных дан ных.
4. Расчетные величины, определяемые по новой теории, должны каче ственно подтверждать экспериментальные данные других исследовате лей процессов черпания.
5. Создаваемая теория должна способствовать повышению оценки ка чества конструкторского решения на этапе проектирования ресурсос берегающих технологий работы и модернизации ФП.
В первой главе приведен также обзор и критический анализ исследова ний выходных параметров рабочих процессов машин непрерывного и циклического действия (Абрамов С.В., Алексеева Т.В., Агиенко Д.М., Амельченко В.Ф., Анкудинов Д.Т., Аскользина С.С., Гоберман Л.А., Дом бровский Н.Г., Завьялов А.М., Зеленин А.Н., Калюжный О.К., Кирпикин Ф.И., Липовой И.А., Лурье Г.К., Тарасов В.Н., Холодов А.М. и др.). Об щим недостатком этих исследований по динамике рабочего процесса ма шин является отсутствие взаимосвязи нагрузок на оборудовании с динами кой двигателя, динамикой поступательно движущихся масс машины, ха рактеристиками движителя и системой управления. Указанные факторы оказывают решающее влияние на результаты рабочего процесса.
Проведенный анализ известных работ позволил установить, что вопро сы динамики рабочего процесса ФП освещены еще не достаточно полно и требуют более подробного исследования с целью определения выходных параметров функционирования динамических систем «внешняя среда – машина» по ресурсосберегающим технологиям.
Вопросам прогнозирования и оптимизации параметров и режимов ра боты машин посвящены исследования Баловнева В.И., Бондаровича Б.Д., Домбровского Н.Г., Зеленина Д.Н., Керова И.П., Козлова М.В., Лурье Г.К., Недорезова И.А., Подсвирова А.Н., Тарасова В.Н., Федорова Д.И., Фисен ко Н.И. и др. авторов.
Из анализа этих работ следует, что, наряду с известными частными ме тодами оптимизации отдельных параметров землеройно-транспортных и строительных машин, очевидна необходимость создания метода оценки эффективности принятого на стадии проектирования конструктивного ре шения и технологии работы, который учитывает динамику рабочего про цесса, запаздывания, нелинейности и основан на использовании совокуп ности критериев эффективности, наиболее полно отражающих рабочий процесс.
Во второй главе сформулированы и обоснованы принципы построе ния создаваемой математической модели работы ФП с типовой гидроме ханической трансмиссией. Эта модель позволяет получать выходные па раметры рабочего процесса погрузчика на каждом элементе его цикла.
При проектировании и разработке современных ресурсосберегающих технологий рабочих процессов требуется количественная и качественная оценка выходных параметров машин. Для решения задач этого вида необ ходимо сравнение по основным критериям эффективности значительного числа вариантов вновь разработанных технических решений и выбор из них такого решения, который обеспечивает минимум материальных и вре менных затрат. В данной работе сокращение затрат при разработке новых конструкций и ресурсосберегающих технологий осуществлено на основе системного подхода к исследованию рабочих процессов машин. При этом подходе к исследованию функционирования динамической системы «ВС– ФП» определены выходные параметры на каждом элементе ее рабочего цикла.
Типовой рабочий цикл ФП содержит восемь элементов (рис. 1).
6 Вход Выход 2 1 i n Рис. 1. Блок-схема типового рабочего цикла ФП В блок-схеме приняты условные обозначения: 1, i, n – элементы рабо чего цикла;
2 – канал ввода исходной информации и возмущающих воз действий;
3 – канал вывода информации и возмущающих воздействий из элемента рабочего цикла на i-м шаге функционирования ФП;
4 – канал ввода информации и возмущающих воздействий на элемент рабочего цик ла для определения выходных параметров ФП на i+1 шаге функциониро вания;
5 – канал вывода текущих значений выходных параметров ФП для их последующего анализа по выбранному критерию эффективности;
6 – каналы ввода, вывода информации и возмущающих воздействий;
7, 8 – пе реключатели каналов. Различные сочетания положений переключателей позволяют получать такие совокупности связей каналов ввода и вывода информации и возмущающих воздействий, которые наиболее полно отра жают выходные параметры i-го элемента рабочего цикла.
На рис. 2 представлена расчетная схема ФП в типовом рабочем цикле.
Согласно этой схеме на ФП действуют следующие нагрузки: Go – сила тя жести спецшасси погрузчика;
Pg, Pv, Mp – приведенные к режущей кромке ковша горизонтальная, вертикальная силы и присоединенная пара сил на i-м элементе рабочего цикла;
Tpm, Tsm – силы тяги соответственно на пе реднем и заднем мостах;
Fpm, Fsm – силы сопротивления перекатыванию переднего и заднего мостов;
Npm, Nsm – нормальные реакции опорной по верхности ФП на передний и задний мосты.
На расчетной схеме кроме перечисленных нагрузок использованы и другие условные обозначения: Vn – скорость поступательного движения спецшасси ФП;
Vks – скорость движения штоков ковшовых цилиндров;
Vss – скорость движения штоков стреловых цилиндров.
Задавая различные G0 сочетания нагрузок Pg, V n Pv, Mp, приложенных к V ks Mp режущей кромке ковша, Pv и скоростей Vn, Vks, Vss движения соответст венно спецшасси и штоков ковшовых и Pg стреловых цилиндров, исследователь может V ss моделировать любой Tpm F Tsm sm Fpm элемент рабочего цикла N pm ФП.
Nsm Нагрузки, прило женные к режущей кромке ковша на i-м Рис. 2. Расчетная схема ФП на i-м элементе элементе рабочего цик рабочего цикла ла ФП, определяют по формулам:
Исходное положение черпания сыпучего материала.
Pg = Fig +ex;
(1) Pv = Fiv + Gno;
(2) Mp = Mif + MGno + Mex. (3) Черпание.
Pg = Fig +ex + rkx + rsx;
(4) Pv = Fiv + Gno + rkz + rsz;
(5) Mp = Mif + MGno + Mex +Mrk + Mrs. (6) Подъем ковша в транспортное положение.
Pg = ex + rsx;
(7) Pv = Gno + G17 + rsz;
(8) Mp = MGno + MG17 + Mex + Mrs. (9) Движение ФП к месту выгрузки материала.
Pg = ex;
(10) Pv = Gno + G17;
(11) Mp = MGno + MG17 + Mex. (12) Подъем ковша до разгрузочного положения.
Pg = ex + rsx;
(13) Pv = Gno + G17 + rsz;
(14) Mp = MGno + MG17 + Mex + Mrs. (15) Разгрузка ковша.
Pg = ex + rkx,;
(16) Pv = Gno + G17 + rkz;
(17) Mp = MGno + MG17 + Mex +Mrk. (18) Установка ковша в транспортное положение.
Pg = ex;
(19) Pv = Gno + rsz;
(20) Mp = MGno + Mex + Mrs. (21) Обратное движение ФП к месту набора материала.
Pg = ex;
(22) Pv = Gno;
(23) Mp = MGno + Mex, (24) где Gno – вес погрузочного оборудования;
G17 – вес сыпучего материала в ковше;
MGno, MG17 – главные моменты силы тяжести погрузочного обору дования и силы тяжести сыпучего материала относительно режущей кром ки ковша;
rkx, rkz, Mrk - соответственно горизонтальная, вертикальная составляющие главного вектора и главный момент сил инерции погрузоч ного оборудования при работе ковшовых цилиндров относительно режу щей кромки ковша;
rsx, rsz, Mrs - соответственно горизонтальная, верти кальная составляющие главного вектора и главный момент сил инерции погрузочного оборудования при работе стреловых цилиндров относитель но режущей кромки ковша;
ex, Mex – главный вектор и главный момент сил инерции в переносном движении погрузочного оборудования.
Преодоление приведенных к режущей кромке ковша нагрузок Pg, Pv, Mp в рабочем процессе осуществляется двигательной установкой погруз чика, поток мощности которой распределяется на гидромеханизмы пово рота ковша и подъема стрелы, трансмиссию и другие механизмы, задейст вованные на элементах рабочего цикла.
Применительно к рабочему циклу ФП его динамическая система S раз бита на две подсистемы: S1 – подсистема, моделирующая внешнюю среду;
S2 – подсистема, моделирующая работу объекта управления (ФП).
На рис. 3 представлена структурная схема подсистемы S1 внешней сре ды.
Подсистема S1-1 описывает физико-механические свойства разрабаты ваемого ФП сыпучего материала, который характеризуют следующие па раметры: угол естественного откоса штабеля;
угол внутреннего трения при движении частиц материала относительно друг друга;
насыпная плот ность материала в состоянии его залегания в штабеле;
средний диаметр dsr куска;
угол 1n внешнего трения при движении уплотненного ядра по опорной поверхности штабеля;
угол внешнего трения при движении час тиц сыпучего материала по ножу и плоскому днищу ковша;
коэффициент Ksi сжатия сыпучего материала в призмах скольжения.
ВЫХОД Рис. 3. Структурная схема подсистемы S S1-2 S1-n S1-1 S1-3 (подсистема внешней среды) ВХОД Подсистема S1-2 описывает атмосферные воздействия внешней среды (температура, влажность и т. д.).
Подсистема S1-3 описывает свойства опорной поверхности ФП. Эта по верхность характеризуется следующими параметрами: коэффициентом fss сцепления движителя с опорной поверхностью;
коэффициентом fsp сопро тивления перекатыванию движителя по опорной поверхности.
Подсистема S1-n описывает комплекс требований при работе ФП в со ставе с другими машинами.
Подсистема S2, моделирующая работу объекта управления (ФП) на элементах рабочего цикла, разбита на две подсистемы S2-1, S2-2 (рис. 4).
S2- S2-1 S2 Рис. 4. Структурная схема подсистемы S Каналы прямых и обратных связей с подсистемой S Применительно к ФП подсистемы названы следующим образом: S2-1 – подсистема управления объектом на i-м элементе его рабочего цикла;
S2-2 – подсистема технических характеристик и конструкции объекта управле ния.
Подсистема S2-1 состоит из четырех подсистем (рис. 5). При этом под системы нижнего уровня S2-1-i носят следующие названия: S2-1-1 – подсис тема информации;
S2-1-2 – подсистема рабочего цикла;
S2-1-3 – подсистема критериев эффективности;
S2-1-4 – подсистема управления и конструктив ного усовершенствования.
В зависимости от задач, решаемых исследователем, в подсистеме S2-1- может содержаться информация: по гидроприводу погрузочного оборудо вания (Р23, Р45- соответственно давления рабочей жидкости в поршневых и штоковых полостях стреловых и ковшовых цилиндров);
по двигательной установке (Ме - крутящий момент;
ne - частота вращения коленчатого вала;
Gt - расход топлива;
другие параметры);
по кинематическим и динамиче ским характеристикам ФП (Vn - скорость движения спецшасси;
другие па раметры).
Подсистема рабочего цикла S2-1-2 состоит из элементов рабочего цикла 1n.
Вход S2- S2-1- P23 P45 Me ne Gt Vn n...
S2-1- 1 2 3 4 n...
S2-1- kd $Y EY $ n E...
S2-1- ЧК АСУ ЧО Выход Рис. 5. Структурная схема подсистемы S2- Подсистема критериев эффективности S2-1-3 содержит критерии, по ко торым оценивается эффективность работы ФП на i-м элементе его цикла.
В зависимости от поставленной задачи эффективность рабочего процесса ФП оценивают по критериям: E, Ey- общие, удельные энергозатраты;
$, $ y – приведенные, удельные приведенные затраты;
Gt- расход топлива;
критерий безопасности проведения работ и т. д. По задачам, решаемым ис следователем, могут вводиться и другие критерии эффективности.
Подсистема управления и конструктивного усовершенствования S2-1- содержит три подсистемы низшего уровня: S2-1-4-1, S2-1-4-2, S2-1-4-3, где S2-1-4-1 – подсистема автоматизированного управления рабочим процессом (АСУ);
S2-1-4-2 – подсистема, описывающая действия человека-оператора (ЧО) в рабочем цикле;
S2-1-4-3 – подсистема, описывающая действия чело века-конструктора (ЧК) при усовершенствовании погрузчика.
Действия ЧО и АСУ распространяются только на подсистему S2-1 и ее подсистемы низших уровней. Действия ЧК могут распространяться на подсистемы всех уровней.
Согласно рис. 5 подсистема S2-1 по каналам связи («Вход») получает возмущающие воздействия не только из подсистем рассматриваемой ди намической системы, но и из других динамических систем, в комплексе с которыми она работает. Подсистема S2-1, получив возмущающие воздейст вия по каналу «Вход», отрабатывает их и в измененном виде направляет на «Выход». Подсистема S2-1 позволяет пройти по любому сочетанию связей на любом из элементов рабочего цикла и по выбранному критерию эффек тивности оценить действия ЧО, АСУ, ЧК, влияющие на работу подсистем динамической системы S.
Подсистема S2-2 (рис. 4) разбита на подсистемы S2-2-1, S2-2-2, детально описывающие технические характеристики и связи соответственно задней и передней полурам ФП.
По сравнению с традиционными методами исследований использова ние системного подхода для проектирования ресурсосберегающих техно логий имеет следующие преимущества.
1. Изложенный подход позволяет рассматривать работу машины в тех нологическом процессе как замкнутую динамическую систему, со стоящую из двух подсистем. Совокупность связей подсистем дает воз можность вести детализацию элементов рабочего цикла и исследовать выходные параметры машины.
2. Разработанная структурная схема динамической системы «ВС – ФП» позволяет установить, какие из механизмов погрузчика находятся в ра боте на различных элементах рабочего цикла, и по связям этих меха низмов оценить их взаимовлияние по соответствующему критерию эффективности.
Для эффективного управления рабочим процессом с помощью АСУ или при конструктивном усовершенствовании машин необходимо опреде лить количественные закономерности функционирования различных соче таний механизмов, входящих в динамическую систему. Изучение динами ческих характеристик ФП в рабочем процессе проведено по математиче ской модели этих подсистем и технологических операций рабочего цикла.
Входными параметрами в математическую модель работы ФП на i-м элементе его цикла являются нагрузки Pg, Pv, Mp, приложенные к режущей кромке ковша (см. рис. 2).
Выходными параметрами разработанной математической модели яв ляются: Vn – скорость движения спецшасси погрузчика;
an – ускорение движения спецшасси погрузчика;
Vks, aks – скорость и ускорение движения штоков ковшовых цилиндров;
Vss, ass – скорость и ускорение движения штоков стреловых цилиндров;
t – время элемента рабочего цикла;
Gtt – масса топлива, потребляемая двигателем ФП за время t.
По разработанной модели решается ряд задач: оценка эффективности различных принципов управления;
оценка вариантов структуры динамиче ской системы «ВС - ФП»;
оценка влияния изменений различных парамет ров динамической системы или ее отдельных элементов, а также началь ных условий ее функционирования.
В третьей главе рассматривается силовое взаимодействие ковша с сы пучим материалом при поступательном движении ФП на штабель. В дис сертации разработаны расчетные схемы взаимодействия элементов конст рукции ковша со штабелем разрабатываемого материала. На рис. 6 приве дена расчетная схема внедрения ножа и плоского днища ковша в штабель сыпучего материала.
Z 3L 2L X O 1L Рис. 6. Схема внедрения ножа и плоского днища ковша в штабель сыпучего материала: 1 – уплотненное ядро (первая призма сколь жения);
2, 3 – вторая и третья призмы скольжения Согласно этой схеме в штабеле формируются три призмы скольжения.
Лобовые грани призм скольжения наклонены к опорной поверхности шта беля под соответствующими углами 1L, 2L, 3L.
В расчетной схеме сделаны следующие допущения.
1. Штабель сыпучего материала располагается на предварительно спланированной горизонтальной опорной поверхности.
2. Перед началом внедрения погрузочное оборудование установлено в исходное положение, при котором днище ковша наклонено к опорной поверхности штабеля под углом 72о.
3. Режущая кромка ножа днища ковша перемещается параллельно опорной поверхности штабеля, не соприкасаясь с ней.
4. Перед началом процесса черпания сыпучего материала ФП переме щается по опорной поверхности равномерно и прямолинейно.
5. При движении ФП в исходном положении черпания на лобовой гра ни ножа днища ковша формируется уплотненное ядро из частиц сыпу чего материала, рассыпанного на опорной поверхности штабеля.
6. Частицы сыпучего материала в призмах скольжения совершают по ступательные движения.
Для определения сил, действующих на ковш, совместно решены урав нения динамического равновесия призм скольжения.
На рис. 7 представлена расчетная схема сил, действующих на уплот ненное ядро при его движении в штабеле сыпучего материала.
G R21nn R1z Рис. 7. Схема сил, дей R21n С1 1z ствующих на уплотнен Z ное ядро R1n 1L X O 1n Согласно этой схеме уравнения динамического равновесия уплотнен ного ядра имеют вид:
m1(d2Xc1dt2) = - R1nsin1n + R1zsin1z – R21nnsin1L – R21ncos1L;
(25) 2 m1(d Zc1dt ) = R1ncos1n + R1zcos1z - R21nncos1L + R21nsin1L – G1, (26) 2 2 2 где m1 – масса уплотненного ядра;
(d Xс1dt ), (d Zc1dt ) – проекции уско рения центра С1 масс уплотненного ядра на координатные оси;
R1n – реак ция опорной поверхности штабеля;
R1z – реакция лобовой поверхности ножа;
1n – угол внешнего трения между уплотненным ядром и опорной поверхностью штабеля;
1z – угол наклона лобовой грани ножа к опорной поверхности штабеля;
1L – угол наклона лобовой грани уплотненного яд ра к опорной поверхности штабеля;
R21n, R21nn – соответственно касатель ная и нормальная составляющие реакции нижней грани второй призмы скольжения;
G1 – вес уплотненного ядра.
Так как вторая призма скольжения совершает поступательное движе ние, масса m2 ее переменна, абсолютная скорость присоединяющейся мас сы dm2p равна нулю и абсолютная скорость отделяющейся массы dm2y не равна нулю, то для составления уравнений динамического равновесия этой призмы скольжения правомерно применение уравнения И.В. Мещер ского, используемого для поступательно движущихся тел с переменной массой.
На рис. 8 представлена расчетная схема сил, действующих на вторую призму скольжения.
P 2v P31 G R2Ls R32Ln Рис. 8. Схема сил, R2L действующих на R32L Z вторую призму R2Ln C скольжения 3L P 2L R12n R12nn X O 1L XP Уравнения динамического равновесия второй призмы скольжения при ведены к виду:
m2(d2Xc2/dt2)+(dm2p/dt)(dXc2/dt)+(dm2y/dt)(dXc2/dt – dXc3/dt) = = -R2Lscos2L+ R12ncos2L + R12nnsin1L – R2Lcos2L – -R2Lnsin2L -R32Lcos3L–R32Ln sin2L;
(27) 2 m2(d Zc2/dt )+(dm2p/dt)(dZc2/dt)+(dm2p/dt)(dZc2/dt – dZc3/dt) = =R2Lssin2L –R12nsin1L+R12nncos1L – R2Lsin2L + +R2Lncos2L -R32Lsin3L – R32Lncos3L – G2. (28) Обозначения величин, входящих в уравнения (27), (28), приведены на рис.8.
На рис. 9 приведена расчетная схема сил, действующих на третью призму скольжения при ее движении относительно второй призмы сколь жения и верхней поверхности ножа.
Так как третья призма сколь- P жения совершает поступательное G R23L движение, масса m3 ее переменна 3v и абсолютная скорость присоеди- R23Ln няющейся массы не равна нулю, P nn то поступательное движение этой 3 O C призмы скольжения, как и преж R3n де, описано уравнением И.В. Ме X щерского. O Для третьей призмы скольже- ния абсолютная скорость присое Рис. 9. Схема сил, действующих диняющейся элементарной массы на третью призму скольжения dm3p равна скорости центра масс второй призмы скольжения. Кроме этого, элементарная масса dm3p, при соединяющаяся к третьей призме скольжения, равна элементарной массе dm2y, отделяющейся от второй призмы скольжения.
dm3p = dm3y. (29) Уравнения динамического равновесия третьей призмы скольжения приведены к виду:
m3(d2Xc3/dt2) +(dm3p/dt)(dXc3/dt – dXc2/dt) = = R23Lcos3L – R23Lnsin3L +R3nsin(+nn);
(30) 2 m3(d Zc3/dt ) + (dm3p/dt)(dZc3/dt – dZc2/dt) = = R23Lsin3L +R23Lncos3L+ R3ncos( +nn –G3). (31) Обозначения величин, входящих в выражения (30), (31), не расшифро ваны. Они достаточно полно приведены на рис. 9.
Уравнения динамического равновесия уплотненного ядра, второй и третьей призм скольжения преобразованы в систему линейных уравнений, в которой необходимо определить силы: R1n, R1z, R12nn, R2Ln, R32Ln, R3n.
В системе этих уравнений приняты условные обозначения неизвест ных: x1=R1n;
x2 =R1z;
x3=R12nn;
x4=R2Ln;
x5=R32Ln;
x6=R3n.
После численного решения на ЭВМ системы линейных уравнений на ходят силы R1z и R3n, действующие на грани уплотненного ядра и третьей призмы скольжения со стороны ковша.
Горизонтальную Fig, вертикальную Fiv составляющие сопротивления внедрению ковша погрузчика в штабель сыпучего материала и присоеди ненную пару сил с моментом Mif находят по формулам:
Fig = R1zsin1z +R3nsin(+nn);
(32) Fiv = R1zcos1z +R3ncos(+nn);
(33) Mif = M1f +R3ncos(a1/tg1 + a3n/3) +R3nsin(a1). (34) Суммарные энергозатраты Еi на рассматриваемом этапе процесса чер пания находят по формуле Xp F3g dx p11, Ei = Ei-1 + (35) Xp11( 2) где Еi-1 – энергозатраты на внедрение уплотненного ядра в штабель;
Хр11(2) – значение координаты Хр11 точки Р11 уплотненного ядра в момент начала взаимодействия штабеля с верхней плоскостью ножа днища ковша.
Для определения горизонтальной Fig, вертикальной Fiv составляющих сопротивления внедрению на режущей кромке ножа днища ковша и при соединенной пары сил с моментом Mif разработана математическая мо дель.
В четвертой главе рассмотрено силовое взаимодействие ковша с сы пучим материалом при поступательном движении ФП на штабель и одно временной работе гидромеханизмов поворота ковша и подъема стрелы.
Разработаны расчетные схемы взаимодействия элементов конструкции ковша со штабелем разрабатываемого материала при работе гидромеха низмов погрузочного оборудования. На рис. 10 приведена расчетная схема силового взаимодействия ковша погрузчика со штабелем сыпучего мате риала на заключительном этапе процесса черпания совмещенным спосо бом при одновременном включении гидромеханизмов поворота ковша и подъема стрелы и поступательном перемещении спецшасси ФП.
P P 3L P33 T6k C C 2L P T5k P 4L 1L C1 C P P Z X O Ln P11n Рис. 10. Расчетная схема взаимодействия ковша погрузчика со штабелем сыпучего материала на заключительном этапе процесса черпания совмещенным способом Согласно расчетной схеме в штабеле и ковше формируются четыре призмы скольжения: 1) уплотненное ядро, сформированное на лобовой грани ножа днища ковша;
2) вторая призма скольжения, поперечное сече ние которой ограничено прямыми линиями, проходящими через точки Р11, Р21, Р31, Р12;
3) третья призма скольжения, поперечное сечение которой имеет форму треугольника с вершинами в точках Р12, Р31, Р32;
4) четвертая призма скольжения, поперечное сечение которой ограничено верхней по верхностью ножа, плоским днищем, радиусной и плоской частями задней стенки ковша и прямой линией, проходящей через точки Р12, Р32. Лобовые грани призм скольжения наклонены к опорной поверхности штабеля под углами 1L, 2L, 3L, 4L.
Для определения горизонтальной Fig, вертикальной Fiv составляющих сопротивления внедрению и повороту ковша в штабеле сыпучего материа ла и присоединенной пары сил с моментом Mif на режущей кромке ковша в процессе черпания совмещенным способом совместно решены уравнения динамического равновесия призм скольжения.
Все зависимости, полученные для расчетной схемы на рис. 10, спра ведливы при выполнении двух условий:
a5k32 a5;
(36) nn+2-k td, (37) где a5k32 – расстояние между точками T5k, P32;
а5 – ширина задней стенки ковша;
nn+2-k – угол наклона плоского днища ковша к опорной по верхности штабеля;
td – острый угол, составленный касательной к траек тории движения режущей кромки ножа днища ковша в штабеле сыпучего материала и опорной поверхностью.
Нарушение первого условия (a5k32a5) соответствует следующему фи зическому процессу. Сыпучий материал из третьей призмы скольжения осыпается за заднюю стенку ковша, то есть происходит его переполнение, что крайне невыгодно с точки зрения минимизации энергозатрат на про цесс черпания, так как энергозатраты растут, а объем сыпучего материала в ковше уменьшается.
Нарушение второго условия (nn+2-k td) описывает следующий физический процесс. Плоское днище ковша опирается своей нижней по верхностью на сыпучий материал штабеля, и, следовательно, поступа тельное движение спецшасси погрузчика на штабель прекращается из-за буксования в гидротрансформаторе.
При движении режущей кромки ножа днища ковша по траектории, ко торая более полога, чем линия естественного откоса штабеля, осыпания частиц сыпучего материала под днище ковша не происходит. Если же эта траектория крутая (угол td больше угла естественного откоса штабеля), сыпучий материал из призм скольжения осыпается под днище ковша.
Минимально необходимые энергозатраты на процесс черпания сыпу чего материала достигаются в том случае, когда траектория движения ре жущей кромки ковша параллельна линии естественного откоса штабеля (td ). При этом в конце черпания точка Р32 третьей призмы скольжения совпадает с точкой T6k ковша (см. рис. 10).
По окончании процесса черпания ковш, неподвижный относительно погрузчика, поступательным движением спецшасси на задней передаче выводится из штабеля. При этом призма сыпучего материала (призма осы пания), поперечное сечение которой ограничено прямыми линиями, про ходящими через точки Р13, Р11, Р21, Р31, Р33, Р12, осыпается на опорную по верхность штабеля. В ковше остается призма сыпучего материала, попе речное сечение которой ограничено внутренней геометрией ковша и пря мыми линиями, проходящими через точки Р12, Р33, Р32.
Площадь Sv поперечного сечения призмы сыпучего материала, остаю щегося в ковше, находят по формуле Sv = S4b+Ss, (38) где S4b – площадь поперечного сечения заклиненной в ковше призмы сы пучего материала;
Sv - площадь поперечного сечения призмы сыпучего материала, ограниченная линиями, проходящими через точки Р12, Р33, Р32.
Для качественной оценки процесса черпания сыпучего материала вве ден коэффициент Kdv, равный отношению площади Sd поперечного сече ния деформируемой ковшом погрузчика призмы сыпучего материала в процессе черпания к площади Sv поперечного сечения призмы сыпучего материала, остающегося в ковше.
Kdv = Sd/Sv. (39) Для эффективного процесса черпания сыпучего материала необходимо минимизировать величину коэффициента Kdv, так как при этом обеспечи вается наибольшее заполнение ковша сыпучим материалом.
Для численного решения на ЭВМ уравнения динамического равнове сия призм скольжения представлены в виде системы линейных уравнений.
Суммарные энергозатраты на рассматриваемом этапе процесса черпа ния находят по формуле X p13 Zp13 r F11g dz p13 + M11f d k, F11g dx p13 + Ei=Ei-1+ (40) k (10 ) X p13 (10 ) Z p13 (10 ) где Xp13(10), Zp13(10), k(10) – координаты точки Р13 и угол поворота ковша в начале расчета по данной математической модели.
Расчет нагрузок Fig, Fiv, Mif, приведенных к точке Р13 ножа днища ков ша погрузчика, ведут по математической модели с использованием ЭВМ.
В главе 5 изложено математическое описание функционирования по грузочного оборудования на различных элементах рабочего цикла ФП.
На рис. 11 приведена расчетная схема кинематики типового погрузоч ного оборудования. В этой схеме приняты следующие условные обозначе ния: ПСО – подвижная система отсчета X1O1Z1;
НСО – неподвижная сис тема отсчета XOZ;
110 – характерные точки погрузочного оборудования;
Xr1, Xr2, Zr2, Xr4, Zr4 – постоянные координаты точек 1, 2, 4 погрузочного оборудования в подвижной системе отсчета X1O1Z1;
X10, Z10 – координаты режущей кромки ковша в неподвижной системе отсчета XOZ.
В этой главе получены аналитические зависимости по определению текущих значений координат характерных точек и центров масс звеньев погрузочного оборудования и центра масс сыпучего материала в ковше.
Кроме этого получены зависимости по определению активных сил и сил инерции звеньев погрузочного оборудования при работе гидромеханизмов управления ковшом и стрелой. Эти силы приведены к режущей кромке ножа днища ковша.
Портал Z1 ПСО X r V ks Z V ss Vn НСО Z r Z r Z Xr Zr X O O X X Рис. 11. Расчетная схема кинематики типового погрузочного оборудования ФП По известным активным силам и силам инерции погрузочного обору дования и груза в ковше найдены аналитические зависимости по опреде лению нагрузок на элементах конструкции погрузочного оборудования, а также определены давления рабочей жидкости в поршневых и штоковых полостях ковшовых и стреловых цилиндров на всех элементах рабочего цикла ФП.
Разработана математическая модель функционирования погрузочного оборудования. Выходными параметрами этой модели являются: Fgno, Fvno, Mpno – нагрузки на режущей кромке ковша на любом элементе рабочего цикла ФП;
Pn23, Ps23 – давления рабочей жидкости в поршневых и штоко вых полостях стреловых цилиндров на любом элементе рабочего цикла ФП;
Pn45, Ps45 – давления рабочей жидкости в поршневых и штоковых по лостях ковшовых цилиндров на любом из исследуемых элементов рабоче го цикла ФП.
При различных сочетаниях скорости Vn поступательного движения спецшасси погрузчика, скорости Vss движения штоков стреловых цилинд ров, скорости Vks движения штоков ковшовых цилиндров возможно описа ние любого из элементов рабочего цикла ФП.
В главе 6 приведены экспериментальные исследования элементов ра бочего цикла ФП. Разработана методика проведения испытаний. Сущность этой методики поясняется на рис. 12. Структурная схема сравнения вы ходных параметров ФП в модели и эксперименте содержит восемь блоков.
Так как прямое измерение величин нагрузок Fig, Fiv, Mif, приложенных к режущей кромке ножа днища ковша, в процессе черпания сыпучего ма териала невозможно, то сравнение теоретических и экспериментальных за висимостей произведено опосредованно по давлениям рабочей жидкости в поршневых полостях ковшовых и стреловых цилиндров гидромеханизма погрузочного оборудования, крутящим моментам на ведущих мостах ФП и поступательному перемещению его спецшасси. Предлагаемая методика позволяет производить сравнение теоретических и экспериментальных за висимостей одновременно по четырем параметрам, что повышает надеж ность результатов исследований.
Исходные данные процесса Параметры сыпучего материала Параметры опорной поверхности Конструктивные параметры ФП Режимные параметры процесса 2 Процесс-оригинал Процесс-модель Выходные Сравнение Выходные параметры параметров параметры (Э)/(Т) Mkd(э) Mkd(T) (Э)/(Т) Pn23(э) Pn23(T) (Э)/(Т) Pn45(э) Pn45(T) (Э)/(Т) Lss(T) Lss(э) 6 Критерий сравнения 4 Выводы Рис. 12. Структурная схема сравнения выходных параметров ФП в математической модели и эксперименте Сравнение данных эксперимента и теории произведено по следующим выходным параметрам функционирования динамической системы «ВС – ФП»: Mkd(э), Mkd(т) – крутящие моменты на движителе;
Pn23(э), Pn23(т) – давле ния рабочей жидкости в поршневых полостях стреловых цилиндров;
Pn45(э), Pn45(т) – давления рабочей жидкости в поршневых полостях ковшовых ци линдров;
Lss(э), Lss(т) – поступательное перемещение спецшасси ФП.
Для проверки теоретических положений, изложенных в данной работе, проведены испытания погрузчика ТО-18 в процессе черпания и погрузчика ТО-30А в процессах подъема и опускания погрузочного оборудования Сравнительный анализ теоретических и экспериментальных зависимо стей показал, что математическая модель описывает реальный процесс черпания сыпучего материала с максимальным расхождением до 14 %, а процесс подъема погрузочного оборудования - с расхождением до 8 %.
В главе 7 рассмотрена методология проектирования ресурсосбере гающих технологий рабочих процессов ФП. Разработана блок-схема алго ритма функционирования имитационной модели работы ФП, которая по зволяет по принятому критерию эффективности определить для базовой техники (БТ) ресурсосберегающую технологию i-го элемента рабочего цикла и оценить влияние конструктивных изменений на этот критерий при модернизации погрузчика (рис. 13).
В блоке 1 задают номер i-го элемента рабочего цикла. В блоке 2 задают исходные данные (ИД) функционирования динамической системы на i-м элементе рабочего цикла. В блок 3 закладывают информацию, описываю щую конструктивные особенности БТ. В блоке 4 описывают технологию базовой техники (ТБТ) i-го элемента рабочего цикла. В блоке 5 вычисляют выходные параметры БТ на i-м элементе рабочего цикла ФП. В блоке определяют критерий эффективности Kbt(i) базовой техники на i-м элементе рабочего цикла ФП. Критерии эффективности на различных элементах ра бочего цикла могут отличаться. Так, например, если i = 2 (черпание сыпу чего материала), то в качестве критерия эффективности применяют удель ные энергозатраты Еу, кДжм3. Если i = 5 (подъем погрузочного оборудо вания на высоту выгрузки сыпучего материала в транспортное средство), то в качестве определяющего критерия эффективности используют угол наклона плоского днища ковша к опорной поверхности штабеля.
Блоки 7-10, описывающие новую технику (НТ) или усовершенствован ную технологию БТ, несут такие же функции, как и блоки 3-6. Обозначены эти блоки следующим образом. 7 – блок конструктивного описания новой техники (НТ(j)).В этот блок закладывают информацию, описывающую конструкцию j-го варианта технического решения по модернизации БТ. 8 – блок описания усовершенствованной технологии, который обозначен (ТНТ(i, j)) – технология новой техники;
i-й элемент рабочего цикла;
j-й вариант технологии. В блоке 9 (ВПНТ(i, j)) определяют выходные пара метры j-го варианта новой техники (НТ(j)) на i-м элементе рабочего цик ла. В блоке 10 вычисляют критерий эффективности Knt(i, j) на i-м элементе рабочего цикла j-го варианта НТ.
Вычисленные одноименные критерии Knt(i, j), Kbt(i) новой и базовой тех ники сравнивают в блоке 11. По результатам сравнения в блоке 12 (блок принятия решения о целесообразности модернизации) ведущие специали сты производят научно обоснованную оценку j-го варианта технического решения и определяют возможность его практической реализации. В слу чае, когда положительное решение не принято, производят расчет нового варианта при включении блока 14 переключателем 16 с теми же ИД. Если изменение j-го варианта нового решения нецелесообразно по какой-либо причине, то, включив блок 15 переключателем 17, производят вычисление критерия эффективности Knt(i, j) при новом варианте технологии исследуе мого элемента рабочего цикла.
i=? ИД НТ(i) БТ ТБТ ТНТ(i,j) ВПН(i,j) ВПБ(i) 10 Knt(i,j) Kbt(i) Knt(i,j)/Kbt(i) 17 НЕТ i=?
J=? j=?
14 16 ДА i=? ТРР Рис. 13. Блок-схема функционирования имитаци онной модели работы ФП на i-м элементе цикла Преимущество предложенной блок-схемы функционирования имита ционной модели работы динамической системы «ВС – ФП» перед сущест вующими традиционными методами и средствами проектирования заклю чается в следующем.
1. При разработке НТ или модернизации БТ конструктор может твор чески проанализировать не 1, 2, как это обычно делалось, а большее количество вариантов проектируемых объектов, учитывая в каждом случае их взаимодействие с внешней средой и со смежными объектами.
Это позволяет количественно обосновать выбор окончательного вари анта технического решения.
2. Разработчик может количественно оценить качество вариантов тех нологических процессов по соответствующему i-му элементу рабочего цикла критерию эффективности и выбрать такой вариант технологии работы, который наиболее полно соответствует эксплуатационным ха рактеристикам исследуемой модели ФП.
3. Впервые разработчик может количественно оценить, каким образом техническое решение, эффективное для одного из элементов рабочего цикла, влияет на критерии эффективности остальных элементов этого цикла. В случае, когда критерии эффективности противоречат друг другу, разработчик должен найти такие совокупности технических ре шений, которые устраняют эти противоречия и обеспечивают энерго сберегающую технологию рабочего процесса ФП в целом.
Такой подход применен при выборе эффективного варианта совме щенного способа черпания сыпучего материала ФП и соответствующего этому варианту технического решения.
В главе 7 также исследованы выходные параметры ФП при черпании сыпучего материала различными вариантами совмещенного способа. На базе автоматизированного управления работой машины дано обоснование ресурсосберегающей технологии черпания сыпучего материала, которая обеспечивает наилучшее заполнение ковша при минимально необходимых энергозатратах на этот процесс.
Математическая модель процесса черпания сыпучего материала связы вает в единый комплекс любые вариации входных, внутренних и выход ных параметров и позволяет оценить их влияние на критерий эффективно сти. В качестве этого критерия приняты удельные энергозатраты E y (кДжм3), определяемые по формуле Ey=E/Vm=Ey() min, (41) где Е – общие энергозатраты;
Vm – объем сыпучего материала в ковше по окончании черпания;
- совокупность режимных и конструктивных пара метров.
Аналитические исследования совмещенного способа черпания осуще ствлены следующими вариантами: 1) совмещение поступательного движе ния спецшасси ФП (Vn0) и поворота ковша (Vks0) при однократном включении гидромеханизма погрузочного оборудования;
2) совмещение поступательного движения спецшасси ФП (Vn0) и подъема стрелы (Vss0) при однократном включении гидромеханизма погрузочного оборудования;
3) при поступательном движении спецшасси ФП (Vn0) однократными включениями гидромеханизма погрузочного оборудования производится подъем стрелы (Vss0) до транспортного положения, затем поворот ковша (Vks0) до полного запрокидывания;
4) при поступательном движении спецшасси ФП (Vn0) производятся многократные попеременные включе ния гидромеханизмов поворота ковша (Vks0) и подъема стрелы (Vss0).
Расчеты выполнены для погрузчика ТО-18, в конструкцию которого не вносились изменения. В качестве сыпучего материала использовался гра нитный щебень со средним диаметром куска dsr=0,5 м (рис. 14).
Mkd, кНм Mkd с-1 150 45 tk Е, кДж 100 Е 100 50 0 0 Внедрение без поворота ковша Pij, МПа P23n 12, 9,0 P45n 6, Vn, мс Vn 1,0 3, 0 Внедрение и поворот ковша Fig, кН Fig 60, 45, Vm, м d 30, dij, м Vm 1, 0,06 d 15, 0 0 t1, c 0 0,4 0,8 1,2 1,6 2, Рис. 14. Графики зависимостей выходных параметров процесса черпания от времени (первый вариант, Xp13n=0,4 м;
=70) В исследованных вариантах совмещенного способа черпания сыпучего материала изучалось влияние на выходные параметры этого процесса глу бины Xp13n начального внедрения режущей кромки ножа днища ковша в штабель, величины угла наклона плоского днища ковша к опорной по верхности штабеля и временных шагов t1s, t1k включения гидромеханиз мов подъема стрелы и поворота ковша. Параметры Xp13n,, t1s, t1k отно сятся к режимным параметрам.
К выходным параметрам процесса черпания сыпучего материала отно сятся следующие параметры: Mkd – крутящий момент на движителе;
tk – угловая скорость турбинного колеса гидротрансформатора;
Е – общие энергозатраты;
P23n, P45n – давления рабочей жидкости в поршневых полос тях стреловых и ковшовых цилиндров;
Vn – скорость движения спецшасси ФП;
Fig – горизонтальная составляющая сопротивления внедрению, приве денная к режущей кромке ножа днища ковша;
d45 – ход штока ковшового цилиндра;
d23 – ход штока стрелового цилиндра;
Vm – объем сыпучего материала в ковше;
t1 – время черпания.
Черпание производилось первым вариантом (Vn0, Vks0) совмещенно го способа при начальной глубине внедрения режущей кромки ножа дни ща ковша в штабель Xp13n=0,4 м и угле наклона плоского днища к опорной поверхности =70 (рис. 14).
Аналогичные графики зависимостей выходных параметров модели руемого процесса от его времени получены и для остальных вариантов со вмещенного способа черпания.
Проведенные исследования позволили сформулировать выводы:
1. Траектории движения режущей кромки ковша в штабеле сыпучего материала зависят от глубины Xp13n начального внедрения, по достиже нии которой производится включение гидромеханизмов погрузочного оборудования, и угла наклона плоского днища ковша к опорной по верхности штабеля. При уменьшении величины угла на 20 удельные энергозатраты Еу во всех вариантах черпания снижаются в среднем на 3 %.
2. Необходимо в первую очередь разрабатывать АСУ черпанием, обес печивающие установку плоского днища ковша с заданным углом вне дрения к опорной поверхности штабеля.
3. Наилучшее заполнение ковша сыпучим материалом происходит при определенной глубине Xp13n режущей кромки ковша в штабель: для первого варианта черпания (Vn0, Vks0) Xp13n= 0,4 м;
для второго ва рианта (Vn0, Vss0) Xp13n=0,2 м;
для третьего варианта (Vn0, Vss0;
Vn0, Vks0) Xp13n=0,2 м;
для четвертого варианта (Vn0, t1s=0,1 c;
Vn0, t1k=0,1 c) Xp13n=0,25 м.
4. Необходимо разрабатывать АСУ черпанием, которые производят включение гидромеханизмов погрузочного оборудования на оптималь ной глубине начального внедрения.
По критерию оптимальности (41) проведен сравнительный анализ рас смотренных вариантов совмещенного способа черпания при наилучшем заполнении ковша сыпучим материалом (рис. 15, 16).
Z, м 1, Рис. 15. Рациональные траектории движения 1, режущей кромки ковша при черпании гранит- я л бе 1, ного щебня: 1 – первый та сш вариант;
2 – второй ва- ко 0, риант;
3 – третий вари- от ант;
4 – четвертый ва 0, риант 0, vp 0, 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 Х,м Еу, кДжм 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 t1,c Рис. 16. Графики зависимостей удельных энергозатрат от времени черпания гранитного щебня: 1 – первый вариант;
2 – второй вариант;
3 – третий вариант;
4 – четвертый вариант Величина угла наклона плоского днища ковша к опорной поверхно сти штабеля во всех вариантах черпания равнялась 70. На рис. 15 представ лены рациональные траектории движения режущей кромки ножа днища ковша в штабеле гранитного щебня при черпании исследуемыми вариан тами совмещенного способа черпания, а на рис. 16 - соответствующие этим траекториям графики удельных энергозатрат от времени черпания.
Рациональными траекториями принято называть такие траектории, при ко торых происходит наибольшее заполнение ковша сыпучим материалом.
Анализ результатов исследований (см. рис. 15, 16) процесса черпания различными вариантами совмещенного способа по удельным энергозатра там Еу позволил сформулировать следующие общие закономерности:
1. Из исследованных вариантов черпания сыпучего материала совме щенным способом наименее энергоемким является первый вариант (Vn0, Vks0, график 1). Удельные энергозатраты при этом варианте не превышают 85 кДжм3.
2. Однако первый вариант черпания сыпучего материала имеет сущест венный недостаток: при черпании тяжелых и крупнокусковых сыпучих материалов скорость Vn движения спецшасси погрузчика снижается до малых величин из-за буксования в гидротрансформаторе. В результате этого совмещенный способ черпания по энергозатратам вырождается в раздельный способ черпания. Техническая реализация первого вариан та может быть рекомендована для ФП с механической трансмиссией, так как только этот тип трансмиссии может обеспечить жесткое кине матическое согласование поступательного движения спецшасси и по ворота ковша.
3. Удельные энергозатраты при четвертом варианте совмещенного спо соба (Vn0, Vss0, Vks0, t1s0, t1k0, попеременная работа гидроме ханизмов подъема стрелы и поворота ковша) превышает удельные энергозатраты при черпании первым вариантом на 25 %, однако черпа ние четвертым вариантом более предпочтительно, так как время рабо чего цикла ФП сокращается на 2-3 с за счет установки погрузочного оборудования в транспортное положение. Это составляет 10-15 % от общего времени рабочего цикла ФП.
4. Для технической реализации совмещенного способа черпания по четвертому варианту требуется АСУ, так как человек-оператор не мо жет обеспечить своевременное включение гидромеханизмов погрузоч ного оборудования. За время черпания t1=2 - 3 с требуется от 20 до включений гидроаппаратуры управления. Кроме этого, четвертый ва риант совмещенного способа черпания имеет и другие недостатки.
Кратковременные попеременные включения гидромеханизмов погру зочного оборудования приводят к ухудшению динамических характе ристик ФП и к повышенному износу гидроаппаратуры управления.
При черпании тяжелых и крупнокусковых сыпучих материалов невоз можно обеспечить жесткое кинематическое согласование движения спецшасси ФП с подъемом стрелы и поворотом ковша из-за буксования в гидротрансформаторе.
На основе проведенных исследований для ФП с гидромеханической трансмиссией разработана технология процесса черпания сыпучего мате риала совмещенным способом, которая устраняет вышеперечисленные не достатки. Технологический процесс включает в себя последовательность выполнения следующих этапов работы.
1. Установка погрузочного оборудования в исходное положение чер пания с заданным углом = 720 наклона плоского днища ковша к опорной поверхности штабеля.
2. Внедрение кромки ковша на глубину Xp13n = 0,2 - 0,3a3, где а3 - ши рина плоского днища ковша.
3. Одновременное отключение муфты сцепления ФП и установка его на тормоза (скорость Vn движения спецшасси ФП равна нулю).
4. Одновременное включение гидромеханизмов подъема стрелы и по ворота ковша (Vss 0;
Vks 0).
5. Движение режущей кромки ножа днища ковша по траектории, па раллельной линии естественного откоса штабеля разрабатываемого ма териала.
6. По окончании процесса черпания погрузочное оборудование должно быть установлено в транспортное положение.
Предложенная технология черпа ния сыпучего ма териала этим ва риантом совме щенного способа требует жесткого кинематического согласования ско ростей Vss, Vks движения штоков стреловых и ков шовых цилиндров Рис. 17. Графики зависимости скоростей Vks, Vss выдви в зависимости от жения штоков ковшовых и стреловых цилиндров по величины угла грузчика ТО-18 от времени t1 черпания гранитного щеб естественного от- ня: 1 - Vss = f1(t1);
2 - Vks = f2(t1) коса штабеля (рис.
17).
Следует отметить, что для каждой модели ФП выражения Vss = f1(t1), Vks = f2(t1) будут оригинальны, так как они зависят от конструктивных и режимных параметров машины и от физико-механических свойств разра батываемого материала.
На рис. 18 приведена рекомендуемая (выделенная жирной линией) тра ектория движения кромки ножа днища ковша в штабеле сыпучего мате риала с углом естественного откоса = 400.
Рис. 18. Траектория движения режущей Z кромки ножа днища ковша в штабеле при черпании сыпучего ма териала рекомендуе мым вариантом со O вмещенного способа X Zp13max Xp13n При оформлении рисунка использовано условное обозначение Zp13max – координата режущей кромки ковша по окончании процесса черпания, ко гда погрузочное оборудование находится в транспортном положении.
Типовая схема гидропривода погрузочного оборудования ФП не обес печивает движение режущей кромки ножа днища ковша по требуемой тра ектории в процессе черпания. Поэтому необходимо ее конструктивное усовершенствование – введение корректирующего звена.
Для осуществления черпания сыпучего материала этим вариантом со вмещенного способа в кинематическую схему ФП дополнительно вводится гидронасос, подключенный к редуктору отбора мощности.
Разработано техническое решение, реализующее рекомендуемую тех нологию процесса черпания. По сравнению с известными разработками это решение имеет следующие преимущества.
1. При одноразовом включении гидромеханизмов погрузочного обо рудования обеспечивается плавное, бесступенчатое регулирование движения ковша по рациональной траектории.
2. Доработка типового гидропривода погрузочного оборудования про изводится стандартными гидроэлементами, которые широко рас пространены в строительном и дорожном машиностроении и соот ветствуют условиям эксплуатации ФП.
3. Простота и надежность работы из-за небольшого количества под вижных элементов.
4. Устраняются потери энергии в гидротрансмиссии ФП.
5. Сокращается время рабочего цикла на 10-15 % за счет совмещения черпания сыпучего материала и установки погрузочного оборудова ния в транспортное положение.
6. Выдерживается одна и та же траектория движения режущей кромки ножа днища ковша в штабелях сыпучего материала с различными физико-механическими свойствами.
Рассмотрен вопрос совершенствования кинематических параметров погрузочного оборудования ФП, решение которого позволило обеспечить выполнение требований техники безопасности при подъеме ковша с сыпу чим материалом на высоту его выгрузки в транспортное средство.
При подъеме погрузочного оборудования на высоту выгрузки сыпуче го материала в транспортное средство за определяющий критерий эффек тивности принят угол запрокидывания ковша, так как при постоянном значении величины этого угла обеспечиваются требования техники безо пасности при проведении погрузочных работ.
На основе математической модели проведены исследования с целью проверки соответствия кинематических характеристик погрузочного обо рудования погрузчиков ТО-18А, ТО-18НП, ТО-28, ТО-30, ТО-27-1-10 при нятому критерию эффективности ( const). Результаты исследований иллюстрируются графиками зависимостей = f(v12), где v12 – угол на клона стрелы к вертикали (рис. 19).
, рад ТО-18-А ТО-18-НП 1, 0,9 ТО-30 ТО- ТО-27-1- 0, v12, рад 0,7 1,1 1,5 1,9 2, Рис. 19. Графики зависимостей = f(v12) при подъеме погрузочного оборудования с запрокинутым ковшом на высоту выгрузки сыпучего материала в транспортное средство Анализ этих зависимостей показывает, что у всех исследуемых погруз чиков при подъеме погрузочного оборудования с грузом в ковше углы за прокидывания увеличиваются с разной интенсивностью. Разность ме жду максимальными и минимальными значениями углов запрокидывания ковша составляет от 18 до 220, что не соответствует принятому критерию const.
Известные кинематические схемы погрузочного оборудования не по зволяют непрерывно и плавно корректировать положение ковша при подъ еме погрузочного оборудования.
Для исключения высыпания сыпучего материала из ковша при его подъеме на высоту выгрузки в транспортное средство ЧО, управляющий работой ФП с типовым гидроприводом погрузочного оборудования, про изводит многократные попеременные включения гидромеханизмов подъе ма стрелы и поворота ковша. Такая технология работы приводит к ухуд шению динамических характеристик ФП, снижению надежности элемен тов гидропривода из-за частого их включения-выключения, повышенной утомляемости ЧО, возрастанию времени рабочего цикла и к снижению производительности и эксплуатационных характеристик.
Выявленный недостаток свидетельствует о необходимости конструк тивных изменений кинематической схемы погрузочного оборудования ФП. Предложена доработка типового гидропривода ФП, позволяющая осуществить поступательное движение ковша и груза в нем при подъеме погрузочного оборудования на высоту выгрузки сыпучего материала в транспортное средство, обеспечить требования по технике безопасности при проведении работ, снизить нагрузки на элементы конструкции и, в ко нечном счете, повысить производительность процесса на 6 % за счет уст ранения осыпания сыпучего материала из ковша.
При подъеме погрузочного оборудования с грузом в ковше на высоту разгрузки за критерий эффективности принят энергетический коэффици ент полезного действия Gpo, величина которого в идеальном варианте рав на единице. Это выражается формулой Gpo = Epol / Esum 1, где Epol – полезные энергозатраты на подъем только сыпучего материала;
Esum – общие энергозатраты на подъем погрузочного оборудования и сы пучего материала.
Проведены теоретические исследования этого элемента рабочего цикла ФП. Установлено, что погрузчики ТО-30А, ТО-18А, ТО-28, ТО-27 от 30 до 35 % энергозатрат используют на подъем погрузочного оборудования с пустым ковшом. Разработан ряд технических решений по повышению ве личины Gpo, сущность которых поясняется на рис. 20.
ПСО Z1 Портал X ПГА НСО Pv Mp Vssd 31 ДГА Pg 8 3 Vn 9 Vss X X O O Рис. 20. Схема доработки погрузочного оборудования и типового гидропривода ФП Кроме приведенных ранее, на рис. 20 приняты условные обозначения:
2, 3 - точки крепления дополнительного стрелового цилиндра соответст венно к порталу ФП и стреле;
Vssd – скорость движения штока дополни тельного стрелового цилиндра;
ПГА – пневмогидроаккумулятор;
ДГА – дополнительная гидроаппаратура.
Сущность работы усовершенствованного гидропривода заключается в следующем. При подъеме погрузочного оборудования рабочая жидкость из жидкостной полости ПГА поступает в поршневую полость дополни тельного стрелового цилиндра 2-3. В результате этого основные стрело вые цилиндры 2-3 частично разгружаются, т.е. энергозатраты на подъем погрузочного оборудования с грузом в ковше уменьшаются. При опуска нии погрузочного оборудования рабочая жидкость из поршневой полости дополнительного стрелового цилиндра вытесняется в жидкостную полость ПГА. Таким образом, осуществляется рекуперация энергии на рассматри ваемом элементе рабочего цикла ФП. В идеальном варианте энергия, вы рабатываемая двигателем погрузчика, должна расходоваться только на подъем сыпучего материала в ковше.
Энергосберегающая гидросистема с дополнительным стреловым ци линдром смонтирована на экспериментальном погрузчике ТО-30А и испы тана на Орловском заводе погрузчиков. Испытания показали, что оборудо вание ФП энергосберегающей гидросистемой снижает энергозатраты дви гательной установки на исследованном элементе рабочего цикла на 17% по сравнению с ФП, имеющим типовую гидросистему. В сравнении с БТ но вое техническое решение сокращает время на операцию «подъем – опуска ние» погрузочного оборудования с грузом в ковше на 29%. Снижен расход топлива на одну операцию «подъем – опускание» погрузочного оборудо вания на 12,26 мл. Годовая экономия топлива на один погрузчик составля ет 2500 л.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 1. Решена научно-техническая проблема, имеющая народнохозяйст венное значение, заключающаяся в разработке методологии проектирова ния ресурсосберегающих технологий рабочих процессов фронтальных по грузчиков. Совокупность результатов теоретических и экспериментальных исследований открывает новые направления дальнейшего совершенство вания конструкции и систем управления работой машин циклического действия.
2. Построена структурная схема динамической системы «ВС – ФП», отражающая устойчивые варианты совокупности связей подсистем на всех элементах ее рабочего цикла.
3. Разработана теория силового взаимодействия ковша погрузочной машины со штабелем сыпучего материала в динамике процесса черпания.
4. Разработана методика определения нагрузок, приведенных к режу щей кромке ножа днища ковша на всех элементах рабочего цикла ФП в динамике исследуемых процессов.
5. Создана математическая модель динамической системы «ВС – ФП», позволяющая определять выходные параметры рабочего процесса погруз чика на любом элементе его цикла.
6. Экспериментальными исследованиями подтверждена адекватность моделируемого и реального процессов работы ФП на различных элементах его цикла.
7. Предложенная в данной работе методология исследований носит комплексный характер и дает возможность детального изучения влияния конструктивных, режимных и управляющих параметров динамической системы «ВС – ФП» на совершенствование конструкции машины и техно логию ее работы.
8. Определена совокупность критериев эффективности и их иерархия, характерные для каждого элемента рабочего цикла, которая обеспечивает в целом работу ФП по ресурсосберегающей технологии.
9. Предложены варианты технологии процесса черпания совмещенным способом, обеспечивающие минимально необходимые энергозатраты на этот процесс. Разработаны технические решения, реализующие эти техно логии.
10. Выявлены закономерности изменения выходных параметров ФП в его рабочем процессе по ресурсосберегающей технологии. Проведе на оценка различных принципов эффективности управления оптимальным рабочим процессом ФП.
11. Разработаны технические решения, новизна которых подтвер ждена авторскими свидетельствами на изобретения. Испытаны и внедрены в производство инженерные разработки, некоторые из которых имеют тех ническую новизну, подтвержденную авторскими свидетельствами на изо бретения: а. с. СССР 670696, 960397, 964070.
12. Результаты теоретических исследований и методологические основы теории черпания сыпучего материала ковшом погрузочной маши ны, а также разработанные на их основе алгоритмы рекомендованы для использования сотрудниками научных и проектных организаций, инже нерно-техническими работниками заводов и КБ горного, строительного и дорожного машиностроения, аспирантами и студентами высших учебных заведений, обучающимися по специальностям: 170900 – «Подъемно транспортные машины, строительные, дорожные машины и оборудова ние», 170100 – «Горные машины и оборудование» и 291300 – «Механиза ция и автоматизация строительства».
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
1. Лукин А.М. Основы проектирования ресурсосберегающих техноло гий сложных динамических систем циклического действия. Часть 1. Мето дологические основы теории черпания сыпучего материала ковшом погру зочной машины: Монография. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2002. – 319 с.
2. Лукин А.М. Методика определения нагрузок в механизмах управ ления рабочим оборудованием фронтального погрузчика при черпании Омск, 1979. – 30 с. Деп. в ЦНИИТЭстроймаше, № 159.
3. Лукин А.М. Определение скоростей выдвижения штоков ковшовых и стреловых цилиндров и поступательного перемещения погрузчика при черпании материала Омск, 1982. – 24 с. Деп. в ЦНИИТЭстроймаше, № 402.
4. Лукин А.М. Динамика взаимодействия ковша погрузчика со штабе лем сыпучего материала при совмещенном способе черпания Омск, 1983.
– 63 с. Деп. в ЦНИИТЭстроймаше, № 411.
5. Лукин А.М. Математическая модель процесса черпания сыпучего материала Омск, 1983. – 62 с. Деп. в ЦНИИТЭстроймаше, № 71сд-Д83.
6. Лукин А.М. Математическая модель и программа для определения кинематических и силовых параметров погрузочного оборудования фрон тальных погрузчиков Омск, 1986. – 62 с. Деп. в ЦНИИТЭстроймаше, № 411.
7. Лукин А.М. Анализ параметров погрузочного оборудования одно ковшовых фронтальных погрузчиков Омск, 1988.-36 с. Деп. в ЦНИИТЭ строймаше, № 11сд-88.
8. Лукин А.М. Исследование энергосберегающей гидросистемы по грузочного оборудования фронтального погрузчика ТО-30А Омск, 1989. – 29 с. Деп. в ЦНИИТЭстроймаше, № 411.
9. Лукин А.М. Снижение энергозатрат рабочего процесса одноковшо вого фронтального погрузчика Тезисы докладов II Международной науч но-технической конференции «Автомобильные дороги Сибири», 20-24 ап реля 1998 г. – Омск: Изд-во СибАДИ, 1998. – С. 237-239.
10. Лукин А.М. Формирование уплотненного ядра на лобовой грани ножа в процессе черпания сыпучего материала ковшом погрузчика Труды СибАДИ. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2001. – Вып. 4. –Ч. 4. Дорожные и строительные машины (исследования, испытания и расчет).- С. 85-92.
11. Лукин А.М. Оптимизация режимных параметров фронтального по грузчика при исследовании динамики процесса черпания сыпучего мате риала Омский научный вестник. – 2002. - Вып. 19. - С. 101-104.
12. Лукин А.М., Калачевский Б.А. Совершенствование технологии черпания сыпучего материала по удельным энергозатратам Омский науч ный вестник.– 2002. - Вып. 19. - С. 104-106.
13. Лукин А.М. Оптимизация выходных параметров рабочего цикла фронтального погрузчика при системном подходе к исследованию слож ных динамических процессов Динамика систем, механизмов и машин. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2002. - Кн. 1. - С. 74-77.
14. Лукин А.М., Калачевский Б.А. Совершенствование кинематических параметров погрузочного оборудования фронтального погрузчика Ом ский научный вестник. – 2002. - Вып. 21. - С. 62-64.
15. Лукин А.М. Управление оптимальным вариантом совмещенного способа черпания сыпучего материала Омский научный вестник.– 2002. Вып. 21. - С. 64-66.
16. Лукин А.М. Блок-схема алгоритма функционирования имитаци онной модели работы фронтального погрузчика на элементах его цикла Омский научный вестник. –2003. - Вып 22. - С. 55-57.
17. Лукин А.М. Методология проектирования ресурсосберегающей технологии рабочего процесса фронтального погрузчика Дорожно транспортный комплекс, экономика, экология, строительство и архитекту ра: Материалы Международной научно-практической конференции. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2003. – Кн. 2. – С. 148-150.
18. Лукин А.М. Математическое моделирование работы фронтально го погрузчика на элементах его цикла Дорожно-транспортный комплекс, экономика, экология, строительство и архитектура: Материалы Междуна родной научно-практической конференции. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2003.
– Кн. 2. – С. 215-218.
19. Тарасов В.Н., Казарина Е.С., Лукин А.М. Влияние стохастических колебаний колесного погрузчика на гидропривод управления стрелой Гидропривод и системы управления строительных, тяговых и дорожных машин. - Новосибирск, 1978.- С. 145-152.
20. Тарасов В.Н., Фисенко Н.И., Задворнов Ф.Г., Лукин А.М. Одно ковшовый фронтальный погрузчик на базе трактора Т-4АП1 Механиза ция строительства. – 1978. - №1. - С. 20-21.
21. Тарасов В.Н., Фисенко Н.И., Лукин А.М. Способ формирования сигнала управления черпанием фронтального погрузчика Гидропривод и системы управления строительных, тяговых и дорожных машин. - Омск, 1980. - С. 68-73.
22. 58. А. с. СССР №: 573442;
608758;
613039;
618498;
640001;
670696;
691391;
699114;
708018;
746056;
757644;
768894;
608758;
785437;
789377;
831911;
874901;
876878;
878869;
892019;
926166;
960397;
964070;
1071713;
1071714;
1270240;
1320353;
1330276;
1331969;
1333749;
1373589;
1395774;
1409732;
1460147;
1516582;
1728327.
Подписано в печать 22.08.2003 г. Формат 6090 Уч.- изд. л. 2,3. Тираж 100 экз. Заказ № Отпечатано в ПЦ издательства СибАДИ 644099, г. Омск, ул. П. Некрасова,