Технические науки/4. Транспорт

Д.т.н. Нилов В.А., к.т.н. Иванищев, инж. Гаврилов А.В.

Воронежский государственный технический университет, Россия

Влияние конструкции седельно-сцепного

устройства полуприцепного скрепера на его

технико-экономические показатели

^{В настоящее время сочленение колесных тягачей и скреперного оборудования осуществляют с помощью гребневых [1] или шарнирно-рычажных [2, 3] седельно-сцепных устройств (ССУ). Эти устройства в первую очередь должны обеспечивать надежную передачу части массы скреперного оборудования на тягач и все необходимые взаимные перемещения тягача и скреперного оборудования при выполнении технологического цикла. Они обеспечивают поворот тягача в плане на угол ± 90°, качание скреперного оборудования относительно горизонтальных продольной и поперечной осей на угол ± 12…15°. Конструкция ССУ должна иметь небольшую собственную массу, высокую технологичность изготовления, малую трудоёмкость монтажа, а также отличаться высокой надежностью при эксплуатации.}

^{Гребневое ССУ (рис. 1), применяемое главным образом на одноосных тягачах, имеет значительную массу и высоко расположено над грунтом, что на тяговом режиме способствует уменьшению сцепного веса тягача (в том числе и одноосного).}

^{Рычажное ССУ фирмы Катерпиллар (рис. 2) обладает всеми недостатками, характерными для гребневых ССУ и дополнительно имеет повышенную трудоемкость изготовления из-за большого числа шарнирных соединений, которая, однако, компенсируется наличием гидравлического амортизатора, обеспечивающего повышенные транспортные скорости скрепера.}

^Рис. 1 Гребневое седельно-сцепное устройство	^Рис. 2 Седельно-сцепное устройство фирмы^Caterpillar

^{Для преодоления этих недостатков специально для полуприцепных скреперов разработано оригинальное рычажное ССУ [3] (рис. 3, 4). Рычаги 2 установлены под углом друг к другу, так что точка пересечения их продольных осей расположена в зоне контакта тягача с грунтом (рис. 3) и является местом приложения вертикальной GC и горизонтальной RT реакций скреперного оборудования. В результате значительно улучшается распределение седельной нагрузки по опорному периметру тягача и исключается её изменение на тяговом режиме.}

^Рис.^3 Шарнирно-рычажное ССУ	^Рис.^4 Подвеска тяговой рамы

^{Однако, несмотря на сделанные конструктивные усовершенствования шарнирно-рычажные ССУ из-за наличия значительного числа шарниров остаются очень трудоемкими в изготовлении и требуют постоянного внимания в период эксплуатации из-за большого числа шарнирных соединений.}

^{Проведенный анализ, а также многочисленные замечания со стороны эксплуатирующих организаций на шарнирно-рычажное устройство, установленное на скрепер Д3–87 [3], послужили основанием для применения шарового опорного устройства в качестве ССУ полуприцепного скрепера Д3–87-1 (рис. 5). Шаровое опорное устройство отличается простотой, высокой надежностью в эксплуатации, малыми габаритами и широко применяется в конструкциях прицепных скреперов для соединения тяговой рамы ковша с передним мостом. Установка шарового ССУ приведена в работе [4].}

^{Рис. 5 Опытный образец скрепера ДЗ-87-1 с шаровым ССУ}

^{Шаровое ССУ очень компактно, занимает мало места. Саму шаровую опору можно установить внутри лонжеронов задней полурамы тягача, что позволяет существенно понизить точку приложения к тягачу тяговой нагрузки.}

^{Эксплуатационные показатели полуприцепного СА существенно зависят от надежности и технологичности ССУ. Шаровое ССУ обеспечивает уменьшение стоимости СА и исключает раскачивание навесного скреперного оборудования при транспортировании грунта, характерного для рычажного ССУ, что снижает среднюю транспортную скорость агрегата.}

Используя методику работы [5], на кафедре «Проектирование механизмов и подъемно-транспортных машин» ВГТУ разработана экономико-математическая модель полуприцепного СА [6], которая позволяет моделировать процессы копания и транспортирования грунта и определять текущие значения технико-экономических показателей СА уже на стадии проектирования. На рис. 6 показано изменение технико-экономических показателей полуприцепного СА на базе трактора Т-150К с рычажным 1 и шаровым 2 ССУ при работе без толкача (сила тяги трактора не превышает 45 кН). Рациональная вместимость ковша (q) в обоих случаях оказалась одинаковой и при дальности транспортирования грунта 300 м составляет 3,2…3,7 м³.

Рис. 6 Технико-экономические показатели полуприцепного СА

(дальность транспортирования 300 м)

1 – с рычажным ССУ, сила тяги 45 кН; 2 – с шаровым ССУ, сила тяги 45 кН;

3 – с шаровым ССУ, сила тяги 52 кН

Полуприцепные скреперы имеют повышенный сцепной вес за счет части массы скреперного оборудования. Этот увеличенный сцепной вес необходимо реализовать при копании грунта. Расчеты показывают, что для скрепера ДЗ-87-1 повышенный сцепной вес полностью реализуется при копании грунта при силе тяги трактора 52 кН (рис. 6, зависимость 3). Из этого следует вывод о том, что тягачи для полуприцепных СА должны развивать более высокую силу тяги по сравнению тягачами, используемыми для транспортных работ.

Проведенные расчеты показали, что шаровое ССУ обеспечивает полуприцепному скреперу более высокую на 9,6 % производительность (Пэ) и на 8,3 % меньшие приведенные удельные затраты (Z_у). На рис. 7 показано заполнение ковша полуприцепного скрепера ДЗ-87-1 во время полевых испытаниях.

Рис. 7 Заполнение ковша скрепера ДЗ-87-1 с шаровым ССУ при самонаборе грунта в ходе полевых испытаний

^{Дальнейшее увеличение технико-экономических показателей полуприцепных СА с шаровым ССУ возможно за счет применения интенсификаторов заполнения ковша (например, совкового режущего органа) или организацией их работы в составе временного скреперного поезда.}

^Выводы

^{1. Создана конструкция и проведены инструментальные испытания надежного и высокотехнологичного шарового седельно-сцепного устройства для агрегатирования полуприцепных скреперов с колесным тягачом (Д3-87-1).}

^{2. Экспериментально показана возможность эксплуатации полуприцепного скреперного агрегата Д3-87-1 с шаровым седельно-сцепным устройством.}

^{3. Создана экономико-математическая модель полуприцепного СА, которая позволяет исследовать влияние его конструктивных особенностей на технико-экономические показатели.}

^{4. Увеличение сцепного веса тягача СА обязательно должно сопровождаться соответствующим увеличением реализуемой им силы тяги в длительном режиме.}

5. Шаровое ССУ способствует увеличению технико-экономических показателей СА за счет уменьшения стоимости скреперного оборудования и повышения средней транспортной скорости передвижения.

^{Литература:}

1. Войнич Л.К., Прикащиков Р.Г. Справочник молодого машиниста бульдозера, скрепера, грейдера: 2-е изд., перераб. М.: Высш. школа, 1979, 119 с.

2. Ульянов Н.А., Ронинсон Э.Г., Соловьев В.Г. Самоходные колесные землеройно-транспортные машины. Под ред. Н.А. Ульянова. М. «Машиностроение», 1976, 359 с.

3. А.С. 507478 СССР, МКИ² В62D 53/08. Сцепное устройство для буксировки полуприцепных строительно-дорожных машин / А.Г. Мервель, Э.Г. Ронинсон, П.Л. Иванов и др. (СССР). № 1664896/27-11; Заявлено 31.05.71; опубл.25.03.76. Бюл. № 11. 4 с.

4. А.С. 1684436 СССР, МКИ²Е02F 3/64. Скреперный агрегат / В.А. Борисенков, А.В. Гаврилов, В.А. Гаязов и др. (СССР). № 4648377/03; Заявлено 13.02.89; Опубл. 15.10.91. Бюл. № 38. 3 с.

5. Борисенков В.А. Оптимизация скреперных агрегатов. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1990. – 248 с.

6. Нилов В.А., Иванищев П.И. «Экономико-математическое моделирование скреперных агрегатов». Свидетельство № 2010612814, заяв. № 2009617251. Дата поступл. 18.12.2009, регистация 23.04 2010 ГОУВПО ВГТУ.