ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие ... 3

Глава 1. Научно-технический прогресс в области строительного и дорожного машиностроения ... 5

1.1. Основные направления развития конструкций и совершенствования структуры парка машин ... 5

1.1.1. Общие тенденции развития конструкций машин ... 5

1.1.2. Совершенствование структуры парка машин ... 12

1.2 Автоматизация рабочих процессов строительных и дорожных машин на базе применения микропроцессорной техники ... 14

1.2.1. Цели и задачи автоматизации рабочих процессов ... 14
1.2.2. Автоматизация систем управления и контроля за работой машин ... 15
1.2.3. Роботизация рабочего оборудования (строительные роботы) ... 19

Глава 2. Общие методы расчета машин ... 22

2.1.Системный подход к анализу и расчету машин ... 22

2.1.1. Цели и задачи расчета машин ... 22

2.1.2. Общие понятия системы. Классификация систем ... 23

2.2.Определение сил, действующих в механизмах машин ... 27

2.2.1. Классификация сил ... 27

2.2.2. Силы трения скольжения и качения ... 29

2.2.3. Силы упругости и демпфирующие сопротивления ... 32

2.2.4. Массовые силы ... 34

2.2.5. Ветровые нагрузки и сопротивления воздушной среды ... 36

2.3. Определение сил, нагружающих рабочие органы дорожностроительных машин при их взаимодействии со средой ... 38

2.3.1. Основные физико-механические свойства и характеристики грунтов ... 38

2.3.2. Резание и копание грунтов ... 41

2.3.3. Разрушение мерзлых грунтов и скальных пород ... 48

2.3.4. Дробление каменных материалов ... 49

2.3.5. Уплотнение грунтов и материалов ... 51

2.4. Построение расчетных схем статических систем и общие принципы их расчета ... 54

2.4.1. Построение расчетных схем статических систем ... 54

2.4.2. Общие принципы расчета статических систем ... 55

2.4.3. Примеры расчета ... 61

2.5. Построение расчетных схем динамических систем и общиепринципы их расчета ... 66

2.5.1. Параметры, характеризующие динамические свойствамашин ... 66

2.5.2. Инерциальная и неинерциальная системы отсчета ... 68

2.5.3. Основные задачи динамики и способы их решения ... 69

2.5.4. Способы изображения расчетных схем ... 72

2.5.5. Приведение масс и моментов инерции ... 72

2.5.6. Приведение сил и моментов сил ... 81

2.5.7. Приведение жесткостей ... 85

2.5.8. Примеры расчета ... 91

2.6.Решение динамических задач с использованием метода кинетостатики ... 96

2.6.1. Общий порядок решения задач ... 96

2.6.2. Определение нормальных реакций на колесах дорожно-строительных машин при неустановившемся движении ... 96

2.6.3. Примеры расчета ... 103

2.7. Решение динамических задач с использованием дифференциальных уравнений движения ... 104

2.7.1. Общий порядок решения задач ... 104

2.7.2. Составление дифференциальных уравнений движения ... 106

2.7.3. Примеры расчета ... 114

Контрольные вопросы ... 116

Глава 3. Основы теории и расчета рабочего оборудования машин циклического действия ... 118

3.1. Кинематика рабочего оборудования ... 118

3.1.1. Кинематические схемы рабочего оборудования и траектории движения рабочих органов ... 118

3.1.2. Определение скоростей и ускорений рабочего оборудования ... 125

3.2. Определение расчетных нагрузок, действующих на рабочие органы ... 127

3.2.1. Нагрузки, действующие на рабочие органы бульдозеров и погрузчиков при копании ... 127

3.2.2. Нагрузки, действующие при копании грунтов рабочим оборудованием типа обратной лопаты ... 133

3.2.3. Нагрузки, действующие на стреловое рабочее оборудование при подъеме и опускании груза ... 134

3.4. Силовой и прочностной расчет рабочего оборудования ... 140

3.4.1. Метод силового расчета, основанный на законе приведения сил ... 140

3.4.2. Графоаналитический метод силового расчета, основанный на разложении сил ... 143

3.4.3. Аналитический метод силового расчета ... 152

3.4.4. Графический метод силового расчета, основанный на построении плана сил ... 156

3.4.5. Расчет элементов рабочего оборудования на прочность ... 160

Контрольные вопросы ... 164

Глава 4. Основы теории и расчета машин и оборудования непрерывного и вибрационного действия ... 165

4.1. Машины и оборудование непрерывного действия ... 165

4.1.1. Области применения ... 165

4.1.2. Теория ленточных, канатных и цепных конвейеров ... 166

4.1.3. Определение сопротивлений движению гибкого тягового элемента ... 170

4.1.4. Определение натяжений гибкого тягового элемента ... 173

4.1.5. Определение мощности привода ... 174

4.1.6. Силовой расчет вспомогательных механизмов управления рабочим оборудованием ... 176

4.2. Машины и оборудование вибрационного действия ... 178

4.2.1. Классификация приводов вибрационного действия и области его применения ... 178

4.2.2. Принцип действия инерционных вибраторов ... 180

4.2.3. Расчет вибрационного транспортно-технологического оборудования ... 183

4.2.4. Расчет качающегося транспортно-технологического оборудования ... 188

4.2.5. Расчет вибрационного уплотняющего оборудования ... 190

Контрольные вопросы ... 191

Глава 5. Основы теории и расчета приводов и механизмов общего назначения ... 192

5.1. Механические и гидромеханические приводы ... 192

5.1.1. Классификация и назначение приводов ... 192

5.1.2. Механические приводы ... 194

5.1.3. Гидромеханические приводы ... 201

5.2. Объемные гидроприводы ... 209

5.2.1. Принцип действия объемного гидропривода ... 209

5.2.2. Объемные гидромашины ... 210

5.2.3. Основные параметры гидромашин ... 215

5.2.4. Расчет и выбор основных параметров гидроприводов ... 216

5.3. Переходные процессы приводов. Муфты приводов и тормозные системы ... 219

5.3.1. Переходные процессы приводов ... 219

5.3.2. Муфты приводов ... 223

5.3.4. Тормозные системы ... 229

5.4. Статика и динамика механизмов подъема и изменения вылетастрелы ... 240

5.4.1. Статический расчет механизмов подъема и изменения вылета стрелы с канатно-блочной системой подъема ... 240

5.4.2. Динамика механизмов подъема и изменения вылета стрелы при разгоне. Выбор двигателя привода ... 244

5.4.3. Динамика механизмов подъема и изменения вылета стрелы при торможении ... 249

5.4.4. Особенности динамики механизмов подъема и изменения вылета стрелы с объемным гидроприводом ... 253

5.4.5. Примеры расчета ... 255

5.5. Статика и динамика лифтовых подъемников ... 257

5.5.1. Статический расчет механизмов подъема лифтов с канатоведущим приводом ... 257

5.5.21. Динамический расчет механизмов лифтовых подъемников ... 258

5.6. Статика и динамика механизмов вращения ... 261

5.6.1. Статический расчет механизмов вращения ... 261

5.6.2. Динамический расчет механизмов вращения при разгоне ... 272

5.6.3. Динамический расчет механизмов вращения при торможении ... 274

5.6.4. Особенности динамического расчета механизмов вращения с объемным гидроприводом ... 277

5.6.5. Примеры расчета ... 277

5.7. Динамика механизмов передвижения ... 282

5.7.1. Динамика механических трансмиссий при разгоне ... 282

5.7.2. Динамика механических трансмиссий при торможении ... 284

5.7.3. Особенности динамики гидромеханических трансмиссий ... 286

5.7.4. Примеры расчета ... 288

Контрольные вопросы ... 290

Глава 6. Основы тягового расчета дорожно-строительных машин ... 292

6.1. Взаимодействие колеса с пневматической шиной с поверхностью качения ... 292

6.1.1. Кинематика качения колеса ... 292

6.1.2. Сопротивление качению колеса. Касательные реакции поверхности качения ... 296

6.1.3. Сцепление пневматической шины с поверхностью качения ... 299

6.1.4. КПД ведущего и тормозящего колес. Тяговые характеристики колесного движителя ... 302

6.2. Взаимодействие гусеничного движителя с поверхностью качения ... 303

6.2.1. Кинематика гусеничного движителя ... 303
6.2.2. Давление гусеницы на основание и сопротивление качению ... 305

6.2.3. Определение тягового усилия гусеничного движителя ... 309

6.2.4. Сцепление гусеницы с поверхностью качения. КПД гусеничного движителя ... 312

6.3. Тяговая динамика машин ... 313

6.3.1. Основные составляющие сопротивления движению ... 313

6.3.2. Тяговое усилие машины ... 315

6.3.3. Уравнения тягового и мощностного балансов ... 317

6.3.4. Удельные (безразмерные) тяговые показатели машин ... 319

6.3.5. Влияние колесной формулы и схемы соединения движителей на тяговые свойства машины ... 320

6.3.6. Применение уравнений тягового и мощностного балансов для решения практических задач ... 323

6.3.7. Особенности тягового расчета машин с гидрообъемнойтрансмиссией ... 326

6.3.8. Торможение машины ... 328

Контрольные вопросы ... 330

Глава 7. Основы теории и расчета устойчивости машин против опрокидывания ... 331

7.1. Статическая устойчивость машин против опрокидывания ... 331

7.1.1. Общие понятия. Опорные контуры машин ... 331

7.1.2. Оценка устойчивости машин по нормальным реакциям на колесах машины и по углу устойчивости ... 334

7.1.3. Оценка устойчивости машин по моменту запаса устойчивости ... 339

7.1.4. Оценка устойчивости машин по относительным (безразмерным) показателям ... 340

7.1.5. Оценка устойчивости по критической скорости движения машины на повороте ... 343

7.1.6. Особенности расчета предельной устойчивости шарнирно-сочлененных машин ... 345

7.2. Динамическая устойчивость машин против опрокидывания ... 349

7.2.1. Особенности поведения машины при динамическом нагружении ... 349

7.2.2. Условия граничного динамического равновесия ... 350

7.2.3. Оценка динамической устойчивости машин по критерию ... 352

Контрольные вопросы ... 354

Глава 8. Обеспечение качественных показателей и технического уровня создаваемой техники ... 355

8.1. Технический уровень, качество и надежность машин и оборудования ... 355

8.1.1. Технический уровень, потребительские свойства и качество машин и оборудования ... 355

8.1.2. Основные показатели надежности машин и оборудования ... 355

8.1.3. Основные причины отказов дорожно-строительных машин и пути их устранения ... 360

8.2. Обеспечение технологичности конструкций ... 362

8.2.1. Основные факторы, влияющие на технологичность конструкции ... 362

8.2.2. Рекомендации по выбору конструкционных материалов ... 364

8.2.3. Оценка уровня стандартизации и унификации ... 368

8.2.4. Показатели удельной материало- и энергоемкости машин и оборудования ... 369

8.3. Пассивная безопасность машины и средства защиты оператора при ее опрокидывании и от падающих предметов ... 370

8.3.1. Поведение машины при опрокидывании ... 370

8.3.2. Основные характеристики систем пассивной безопасности дорожно-строительных машин ... 372

8.4. Обеспечение требований эргономики и технической эстетики ... 375

8.4.1. Основные эргономические показатели машин и оборудования ... 375

8.4.2. Снижение уровня колебаний рабочего места оператора и его защита от шумов и вибраций ... 379

8.4.3 Требования технической эстетики при проектировании машин и оборудования ... 384

Контрольные вопросы ... 385

Глава 9. Технико-экономические основы проектирования машин и оборудования ... 387

9.1. Расчет производительности машин и оборудования ... 387

9.1.1. Виды производительности машин ... 387

9.1.2. Теоретическая производительность машин циклического действия ... 389

9.1.3. Теоретическая производительность машин и оборудования непрерывного действия ... 391

9.1.4. Годовая эксплуатационная производительность ... 392

9.2. Определение затрат на создание и эксплуатацию машин и оборудования ... 394

9.2.1. Затраты на выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) ... 394

9.2.2. Затраты на изготовление, монтаж и доставку машины ... 396

9.2.3. Текущие затраты на эксплуатацию машин ... 398

9.3. Оценка экономической эффективности новой техники ... 403

9.3.1. Показатели экономической эффективности ... 403

9.3.2. Срок окупаемости капитальных вложений в созданиеновой техники. Коэффициент эффективности ... 404

9.3.3. Приведенные затраты и прибыль ... 405

9.3.4. Сравнительные показатели экономической эффективности и их определение ... 409

9.3.5. Определение экономического эффекта от экономиитруда и материалов. Определение срока окупаемости дополнительных капитальных вложений ... 410

9.3.6. Экономическая эффективность повышения надежности и безопасности техники ... 411

9.3.7. Экономическая эффективность стандартизации ... 413

9.3.8. Экономическая эффективность стандартизации методов испытаний ... 415

9.3.9. Пример расчета экономической эффективности новой машины ... 416

Контрольные вопросы ... 425

Глава 10. Организационно-методологические основы проектирования машин и оборудования ... 426

10.1. Современные методы и основные стадии проектирования машин и оборудования ... 426

10.1.1. Основные стадии проектирования машин и оборудования ... 426

10.1.2. Прогнозирование изменений основных параметров машин на стадиях разработки технического задания и эскизного проекта ... 429

10.1.3. Применение ЭВМ для выполнения вычислительных работ ... 433

10.1.4. Система автоматизированного проектирования машин (САПР-конструкция) ... 436

10.2. Оптимизационные задачи и методы поиска новых технических идей и решений ... 439

10.2.1. Задачи оптимального проектирования ... 439

10.2.2. Алгоритмические методы поиска оптимальных решений ... 442

10.2.3. Эвристические методы поиска оптимальных решений 446

10.2.4. Функционально-стоимостной анализ проектируемых конструкций ... 448

10.2.5. Применение метода экспертных оценок для выбора оптимального варианта изделия ... 450

Список литературы ... 454
Предметный указатель ... 455

Назад, на страницу описания