модульный подход компоновки при Реализации принципа «парк из одной машины»

Севрюгина Надежда Савельевна

канд. техн. наук., доцент БГТУ им. В.Г. Шухова, г. Белгород

Прохорова Елена Викторовна

магистр, аспирант БГТУ им. В.Г. Шухова, г. Белгород

E-mail: nssevr@yandex.ru

Эффективность функционирования технологических машин напрямую связана с их конструктивным совершенством. В настоящее время совершенствование технологических машин идет по пути унификации основных узлов и агрегатов, конструирование машин по принципу многофункциональности.

Технологические машины – это сложные и дорогостоящие технические системы. Фирмы производители в своем стремлении привлечь покупателя ищут различные пути повышения их эффективности.

В качестве примера можно сказать, что фирма Caterpillar за более чем 30-летний период своего существования выпускает практически весь спектр дорожной техники.

В частности, конструкция погрузчиков предусматривает встроенное быстродействующее соединительное устройство для быстрой смены навесного оборудования, предлагая широкий его выбор, а также дополнительные опции для работы несколькими навесными органами. Взаимозаменяемость рабочего оборудования классифицируется для отдельного модельного ряда, например IT14G – IT 28 F; IT 38 F и специально модифицированный погрузчик модели 950 серии II Custom Toolcarrier.

Примерное применение рабочего оборудования представлено в табл.1, но оно не является исчерпывающим, фирма предлагает приобретать специальное оборудование по индивидуальным заказам.

Таблица 1. Применение рабочего оборудования [2, с. 13.4]

Данный подход фирмы Caterpillar позволяет предложить покупателю технологические машины, скомпонованные по принципу «парк из одной машины». При покупке подобного класса машин эксплуатанту предлагается выполнить предварительный анализ сферы применения, уточнить рабочие требования, параметры погрузо-разгрузочных и транспортных операций, а также существующие методы выполнения планируемых работ.

Предложена блок-схема, по которой детально прорабатывается каждый элемент, обобщается полученная информация и предлагается требуемая система машины на основе базовой [2, с. 13.14].

Рис. 1 Блок-схема метода анализа работ [2, с. 13.14]

Вначале определяются все технологические операции, вид работ, уровень их механизации и условия среды (внешние факторы).

Исследование перемещаемых материалов поможет определить необходимое навесное оборудование, особое внимание следует уделять маршруту перемещения материала, его виду, а также геометрическим и весовым параметрам.

На действующих эксплуатационных предприятиях при периодическом обновлении парка следует вести учет уже имеющегося навесного оборудования и его технического состояния.

Отдельные исследования с предварительными расчетами следует выполнить при оценке использования предполагаемого навесного оборудования, коэффициент использования с отдельно взятой единицей, что позволит определить рентабельность закупки выбранного комплекта.

Хотя стандартное оборудование, поставляемое фирмой Caterpillar, может без затруднений использоваться на любой машине, следует выполнять дополнительные поверочные расчеты, связанные с мощностными требованиями к гидросистеме и определением статических нагрузок опрокидывания.

Одним из путей упрощения реализации системы компоновки по принципу «парк из одной машины» является конструирование с сокращением номенклатуры исходных компонентов, т. е. по модульному принципу их унификации.

Сущность модульного проектирования заключается в методологии проектирования технических объектов как сложных систем с формализованным поэлементным описанием функциональных и метрологических свойств отдельных составляющих и системы в целом.

Необходимо отметить, что проектирование машины проводится из функционально независимых элементов.

Анализируя иерархическую структуру модульного проектирования технологической системы строительного и дорожного назначения предложенную Кириченко И.Г. [1, с. 16] можно выделить:

·Уровень машин – многовариантность машин различных по функциональному назначению.

·Уровень функциональных и конструктивных модулей – многовариантность машин различных по конструктивному решению, способу агрегатирования и комплектования, формирующих уровень машин.

·Уровень деталей, сборочных единиц, узлов – многовариантность унифицированных деталей, сборочных единиц, узлов, формирующих уровень функциональных и конструктивных модулей.

Теоретические исследования эффективности модернизации машины в целом следует начинать с проработки иерархической структуры составляющих ее элементов.

В общем случае, иерархическая структура машины позволяет провести вычисления коэффициента унификации конструктивных элементов

,                                                         (1)

где  - число унифицированных конструктивных элементов;

          - число типоразмеров конструктивных элементов.

Немаловажное значение в формировании унифицированных модульных блоков оказывает показатель сборности, количественное выражение которого представляет коэффициент сборности

,                                                       (2)

где  – число сборочных единиц в изделии;

      – число деталей, являющихся составными частями изделия.

Применение модульного подхода технологически обеспечивается общей сборкой модулей (изделий) в целом, а унификация позволяет осуществлять узловую сборку, т. е. использование унифицированных сборочных единиц или узлов.

Для реализации модульного подхода компоновки машин необходимо решить следующие задачи:

·выполнить анализ технического состояния техники с определением остаточного ресурса;

·разработка альтернативных подходов по модернизации машин, имеющих приемлемый остаточный ресурс несущих элементов с заменой отработавших конструктивных элементов на унифицированные модульные блоки;

·разработка методики оценки технологической совместимости модульных блоков для различных конструктивных решений машин;

·оценка технических возможностей модернизированной машины с унифицированными модульными блоками.

Конечно, наиболее эффективное использование модульного подхода возможно при реализации его принципов на стадии проектирования машины, но в настоящее время рынок перенасыщен строительными и дорожными машинами, снятыми с производства, а эксплуатирующие организации зачастую не имеют средств для покупки высокоэффективной, но крайне дорогой новой техники.

Все вышеизложенное позволяет считать актуальным проведение теоретических исследований в сфере многоэтапной модернизации машин находящихся в эксплуатации с применением модульного подхода и разработка научно обоснованных рекомендаций компоновки технологических машин по принципу «парк из одной машины».

Список литературы:

1.Кириченко И.Г. Модульная концепция проектирования технологических машин для строительного производства. – Харьков: Изд-во ХНАДУ, 2002. – 119 с.

2.Технико-эксплуатационные характеристики машин фирмы Caterpillar. Справочник. – Перия, Иллинойс, США: Изд-во CAT^@ Caterpillar Inc., 1996. – 469 с.