Гірничі, будівельні, дорожні та меліоративні машини

Аналіз досліджень стаціонарних баштових кранів при вітрових навантаженнях

Євгеній Горбатюк — 2023-12-25

Навантажувально-розвантажувальні роботи є невід’ємною складовою технологічного процесу будівництва. Для виконання цих робіт здебільшого застосовують крани різних типів.
В сучасному промисловому та цивільному будівництві широко застосовуються баштові крани стаціонарного типу, які використовуються при спорудженні різних типів споруд та будівель.
Сьогодні неможливо уявити собі панораму міста і досить великого сільського селища без спрямованих увись, легких ажурних силуетів баштових кранів. Вони добре помітні на тлі нових житлових забудов, всюди, де відбуваються прогресивні зміни, де йде будівництво. На будівництвах країни сьогодні використовують понад 200 тис. баштових кранів.
Але під час використання баштових кранів особливу увагу необхідно приділяти їх експлуатації в несприятливих умовах, тому що вони є механізмами підвищеної небезпеки.
Одним із важливих факторів несприятливих умов при повномасштабному російському вторгненні в Україну стали ударні хвилі, які виникають в результаті ракетних ударів. Ці ударні хвилі спричиняють, в свою чергу, повітряний тиск та коливання на земній поверхні та зумовлюють певну сейсмічність.
Для забезпечення безаварійної роботи і підвищення надійності баштових кранів при розрахунках конструкцій і комплектуючих елемен-тів їх робочого обладнання важливо враховувати динамічні навантаження, які в декілька разів перевищують статичні навантаження.
Забезпечення стійкості стаціонарних баштових кранів, особливо в умовах воєнного стану, є одним із важливих теоретичних і практичних завдань. Найважливішим аспектом вирішення цього завдання є забезпечення стійкості за умов повітряних ударних хвиль, що зумовлюють дію динамічних навантажень на металоконструкції крану.

Розрахунок горизонтальних збірних дренажних трубопроводів меліоративних систем при наявності похилу рівня ґрунтових вод

Андрій Кравчук — 2023-12-25

Розглянута система з двох диференційних рівнянь за допомогою яких описують рух рідини в дренажній трубі зі змінною витратою, а також умови входу в неї рідини з навколишнього ґрунту через бічні стінки в режимі фільтрації. Вона складається з рівняння гідравліки змінної маси і модифікованого рівняння фільтрації. Даний трубопровід прокладений горизонтально при наявності похилу поверхні рівня ґрунтових вод (РГВ). Показано, що в даному випадку, без суттєвої похибки другим членом в першому рів-нянні можна знехтувати. Шляхом введення нових змінних вихідна система зводиться до безрозмірного вигляду. Представлено розв’язок даної системи рівнянь.
Показано, що в даному випадку розв’язок вихідної системи рівнянь залежить від величи-ни трьох основних факторів: коефіцієнта опору збірного дренажного трубопроводу «ζl»; узага-льненого параметра «A», який комплексно враховує конструктивні і фільтраційні характеристики розглядуваного потоку; похилу рівня ґрунтових вод «І». При аналізі використано поняття нескінченно довгого горизонтального дренажного трубопроводу, який працює при наявності похилу РГВ, або, що теж саме, трубопроводу з нескінченною фільтраційною спроможніс-тю стінок бічної поверхні. Відмічається, що такий трубопровід буде мати максимальну про-пускну спроможність в порівнянні з таким же трубопроводом обмеженої довжини. На основі проведеного аналізу отримано відносно прості і зручні у використанні аналітичні залежності для розрахунку характеру зміни витрати і пере-паду напорів за довжиною даного дренажного трубопроводу.
Для спрощення розрахунків запропоновано відповідні допоміжні графічні залежності. Підтверджено, що величина геометричного похилу РГВ, поряд з коефіцієнтом опору і узагальненим параметром, суттєво впливає на розрахункові параметри таких труб.

Дослідження взаємозв’язків між технічними параметрами промислових маніпуляторів

Ярослав Коробенко — 2023-12-25

Промислові маніпулятори стали невід'ємною частиною сучасного будівельного виробництва, відіграючи ключову роль в автоматизації та оптимізації виробничих процесів. При проектуванні та використанні промислових маніпуляторів важливо знати різні параметри, які взаємодіють між собою та впливають на загальну продуктивність і ефективність виробничої лінії в якій працюють промислові маніпулятори. При проектуванні роботизованих процесів будівельного виробництва необхідно точно знати технічні вимоги, які необхідно забезпечувати роботизованими системами. Тому при конструюванні промислових роботів та маніпуляторів необхідно враховувати форму, габаритні розміри та масу будівельних конструкцій з якими буде працювати промисловий робот, а також їхні фізико-механічні властивості. Ці параметри будуть визначати загальну схему та компонування вузлів робота, конструкцію затискного пристрою та зусилля затискання, тип приводу та принцип його керування. Дана робота присвячена виявленню закономірностей між основними технічними параметрами досяжності та вантажопідйомності промислових маніпуляторів загального призначення закордонного виробництва. Застосовано регресійних аналіз із застосування гіперболічного та кубічного сплайнів. Розв’язок рівнянь регресії виконано на ос-нові мінімізації загального квадратичного відхилення функції кореляції.
Результати роботи будуть корисними для розробників промислових роботів та дослідників, які займаються розробкою роботизованих технологічних ліній та виробництв.

Обґрунтування та статичний рахунок адаптивної рухомої противаги одноківшевого екскаватора

Володимир Рашківський — 2023-12-25

Представлені результати аналітичного дослідження дії навантажень на обладнання одноківшевого екскаватора, виконано аналіз попередніх досліджень.

В роботі висвітлено, що робочий процес універсального одноківшевого екскаватора являється циклічність виконання операцій – копання і транспортування ґрунту.

Універсальні екскаватори можуть виконувати роботу вище та нижче рівня своєї стоянки робочим обладнанням прямої та зворотної лопат чи за допомогою додаткового змінного обладнання.

Під час робочого процесу виникають статичні та динамічні навантаження на машину та механізми, які впливають на стійкість машини та безпеку на робочому майданчику.

Для збільшення стійкості одноківшевих універсальних екскаваторів при роботі на похилій площині та підвищення ККД машини в кар’єрах, будівних майданчиках, при розбиранні завалів після техногенних катастроф, аварій, бойових дій потребується створення врівноважуючого механізму автоматичної дії.

Розроблено розрахунок на стійкість універсального одноківшевого екскаватора з адаптивною рухомою противагою з робочим обладнанням пряма та зворотна лопата в базових розрахункових положеннях, які виконуються при розрахунку універсальних одноківшевих екскаваторів. Для екскаватора з обладнанням зворотна лопата, розрахунок виконаний для двох положень. Розрахунок на стійкість екскаватора з обладнанням пряма лопата, виконаний для чотирьох положень.

За рахунок адаптивної рухомої противаги з’являється додаткове, регульоване, плече, яке в автоматичному режимі зрівноважує систему, коли це необхідно.

Завдяки автоматичній системі, одноківшевим екскаватором можливо працювати та переміщатися на більш похилій площині, рухома противага сама збалансує машину, а також можливо збільшити утримуючий момент та запобігти перекиданню екскаватора.

Описана доцільність використання адаптивної рухомої противаги для одноківшевих екскаваторів. Наведено приклади використання рухомої противаги в інших машинах. Виконано аналіз супутніх досліджень та обґрунтовано доцільність використання адаптивної рухомої противаги в них.

Надані попередні дослідження в розробці рухомої противаги для одноківшевих екскаваторів. Розроблено розрахунок на стійкість одноківшевого екскаватора з адаптивною рухомою противагою в основних розрахункових положеннях.

Інноваційні шляхи вдосконалення машин для підготовчих робіт з огляду на потреби сучасної будівельної індустрії

Микола Пристайло — 2023-12-25

При виконанні підготовчих робіт основною машиною є бульдозер-розпушник. Створення високопродуктивних машин здійснюється за двома напрямками: виробництво принципово нових робочих органів та машин на основі використання досягнень фундаментальних наук і вдосконалення наявних робочих органів, та машин традиційного типу, що знаходяться в експлуатації.
Перспективним напрямом розвитку машин, призначених для розпушування мерзлих та міц-них ґрунтів, є створення робочих органів розпушувачів-кайлувальників, які надавали б можливість значно підвищити продуктивність виконання розпушувальних робіт шляхом раціо-нального використання сили тяги базової ма-шини, застосовуючи принцип суперпозицій впливу на робоче середовище декількох чинників одночасно, таких як статичне та динамічне навантаження, завдяки акумулюванню енергії з подальшим її використанням для створення швидкісного силового імпульсу на різальній кромці для забезпечення попереднього утворення стисненої зони в масиві, що призведе до зменшення енергоємності статичного навантаження для відокремлення елементу ґрунту.

Розробка інформаційної моделі процесу різання ґрунту просторово-орієнтованим ножем динамічної дії

Володимир Рашківський — 2023-12-25

Наведено результати побудови інформаційної моделі процесу різання ґрунтів просторово орієнтованими ножами динамічної дії. Розглянуто бульдозерне обладнання та його основні робочі завдання. Сформовано робочу гіпотезу переміщення відвалу та просторово орієнтованого ножа. Робоча гіпотеза базується на тому, що рух просторово орієнтованого ножа буде здійснюватися поздовжньо - поступальним рухом, який буде комбінований з перпендикулярним до траєкторії руху робочого органу. Динамічний рух ножа буде здійснюватися за допомогою автоколивального гідравлічного вібратора, розробка такого рішення була реалізована на кафедрі будівельних машин КНУБА, передумовами стала робота колективу, зокрема проф. Смирнова В.М. щодо будови робочого органу та проф. Баладінський В.М. щодо закономірностей створення динамічних рухів різальних елементів землерийних машин. А також, за працями Хмари Л.А., канд. у зв'язку з інтенсифікацією механізації земляних робіт у будівництві. Представлено їх векторний рух і визначення кутів прикладання основної сили різання на відповідний кут α. Після побудови векторів переміщень робочого органу та просторово орієнтованого ножа розроблено методику розрахунку напряму сили різання та кута відхилення α. Використання векторних сум і коефіцієнтів швидкості в діапазоні від 10:1, коли просторово орієнтований ніж рухається в десять разів швидше за відвал бульдозера, до 1:10, коли просторово орієнтований ніж рухається в десять разів повільніше. Побудовано графік визначення кута α в залежності від співвідношення швидкостей подачі відвалу та переміщення просторово орієнтованого ножа. Співвідношення швидкостей пораховано і занесено в таблицю співвідношення швидкостей відповідно до кута α та швидкісної передачі бульдозера.

Методика експериментальних досліджень роликової формувальної установки

Вячеслав Ловейкін — 2023-12-25

З метою перевірки адекватності теоретичних досліджень роликової формувальної установки з кривошипно-шатунним приводом проводяться експериментальні дослідження з наступним порівняльним аналізом результатів, отриманих в процесі теоретичних і експериментальних досліджень.
Для роликової формувальної установки з кривошипно-шатунним приводом розроблено програму експериментальних досліджень. Для проведення експериментальних досліджень використано дослідний стенд роликового формування з кривошипно-шатунним приводом. Даний дослідний стенд дозволяє проводити повноцінні експериментальні дослідження з визначення динамічних навантажень без будь-яких обмежень. Програмою експериментальних досліджень передбачено визначення сили взає-модії укочувального ролика з будівельною сумішшю, зусилля в шатуні установки, крутного моменту на привідному валу установки та потужності, необхідної для здійснення процесу формування. Визначення цих навантажень дасть можливість реально оцінити стан формувальної установки і раціонально здійснювати її проєктування та експлуатацію.
Розроблено план, методику проведення та обробки даних експериментальних досліджень. Для проведення експериментальних досліджень підібрано вимірювально-реєструвальне обладнання для визначення силових навантажень дослідного стенда, що трансформує отримані числові дані в пакети програми Microsoft Excel для їхньої обробки. Вимірювання зусилля в шатуні та вертикальної сили взаємодії укочувального ролика з будівельною сумішшю здійснювалося за допомогою тензодатчиків, які за мостовою схемою наклеєні на шатуні та на металевій пластині, що розміщується в формі з будівельною сумішшю під укочувальним роликом. Для вимірювання потужності, що необхідна для здійснення процесу формування, використовуються універсальні кліщі РК 435, які дають змогу вимірювати напругу в мережі, силу струму та потужність одночасно за різних режимів навантаження установки.
Для зчитування сигналів з датчиків застосовується підсилювач-перетворювач SPIDER 8-FO5254 та персональний комп’ютер НР 6100 з програмним продуктом Catman Express 4.5, що трансформує отримані числові дані в пакети програми Microsoft Excel для їхньої обробки. Особливістю даного вимірювального обладнання є те, що підібрані прилади здатні зчитувати з датчиків та перетворювати у числові дані до 1 000 імпульсів в секунду і проводити одночасний запис результатів вимірювання по 6-ти паралельних каналах.

Математичне моделювання кінематики щокової дробарки з простим рухом щоки

Євген Міщук — 2023-12-25

В даній роботі розглянута проблематика моделювання кінематичних параметрів щокової дробарки з простим рухом щоки. Динамічна модель щокової дробарки розглядається, як плоский шарнірно-важільний замкнутий механізм. Механізм дроблення щокової дробарки з простим рухом щоки змодельований, як механізм із п’ятьма рухомими ланками та шістьма поворотними шарнірами п’ятого класу рухомості, причому ексцентриковий вал змодельований, як кривошип, а поворотна щелепа, – як коромисло. Було розглянуто окремо кінематичний ланцюг кривошипа та рухомої щоки. За допомогою векторних рівнянь визначено взаємозалежності між рухомими елементами прийнятої кінематичної схеми моделі щокової дробарки. Так як дана схема має одну ступінь рухомості, було знайдено функції положення всіх рухомих ланок заданої кінематичної схеми в залежності від кута повороту привідного кривошипа. Кути повороту визначено в Декартовій системі координат відносно горизонтальної площини.

В даній роботі із застосування отриманих кінематичних рівнянь було досліджено запропоновану імітаційну модель щокової дробарки та порівняння її з реальною машиною марки СМД-117 з використанням її типових розмірів.

Отримані в процесі дослідження функції зміни кутів повороту ланок кінематичної схеми щокової дробарки та їх кутових швидкостей важливі в подальшому для досліджень динаміки конструкцій таких машин.

З аналізу отриманих кінематичних залежностей для схеми щокової дробарки з простим рухом щоки зазначимо, що механізми руйнування матеріалу в камері дроблення є складним, а тому реальні конструкції машин виконують таким чином, щоб реалізувати режими їхньої роботи з малими динамічними навантаженнями на рухомі робочі органи. Для цього робочі органи створюють значної маси, а механізм руйнування реалізують статичними силами, що створюють приводом.