VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

В практике агропромышленного комплекса страны нашли широкое применение различные по конструкции тракторных самосвальных прицепов предназначенных для транспортировки как сельскохозяйственной продукции, так и различных строительных материалов. Так, например, известна конструкция двухосного тракторного прицепа модели 2ПТС–4М, производства Сердобского машиностроительного завода (рис.1).

Рис.1

Такой прицеп состоит из шасси с подкатной тележкой, с передними и задними подвесками колес, на котором установлен самосвальный кузов. На раме шасси расположен так же гидравлический опрокидывающий механизм, предназначенный для самосвальной выгрузки платформы В качестве силового органа опрокидывающего механизма использован гидроподъемник телескопического типа, выполненный из стальных труб входящих друг в друга. С целью повышения безопасности обслуживания и ремонта труднодоступных мест прицепа опрокидывающий механизм снабжен предохранительной стойкой платформы. В практике также широко применяется и тракторный самосвальный прицеп 2ПТС–4–793–01, конструкция которого в целом аналогична вышеописанной. Несмотря на свое совершенство конструкции и эффективность в эксплуатации такие прицепы обладают весьма существенным недостатком, заключающимся в том, что предохранительная стойка платформы при проведении профилактических или ремонтных работ устанавливается вручную. В практике встречаются случаи, когда тракторист, выполняя какой либо ремонт или регулировку узлов при опрокинутой платформе забывает установить ее на предохранительную стойку и тогда возможно самопроизвольное опускание платформы, что в итоге приводит к травмированию людей, в том числе и со смертельным исходом.

Учитывая это в ЕГУ им. И.А. Бунина на кафедре ПМиИГ на протяжении ряда лет проводится бюджетная НИР на тему «Динамика, прочность и надежность транспортных машин агропромышленного комплекса применительно к Черноземному региону РФ» и одному из её разделов по линии НИРС посвящены исследования направленные на повышение безопасности при обслуживании тракторных самосвальных прицепов.

Анализ многочисленного числа библиографических источников, а также отечественных и зарубежных патентов, позволил разработать на уровне изобретения (RU2463179) техническое решение, позволяющее в автоматическом режиме фиксировать платформу прицепа при наклонённом её состоянии в режиме выгрузки.

На рис.2 показан общий вид гидроподъемника самосвального тракторного прицепа в разрезе.

Рис.2

Самосвальный тракторный прицеп состоит из самосвальной платформы 1(полностью прицеп на рисунке не показан) взаимосвязанной шарнирно с помощью опоры 2 жестко присоединенной к внутренней трубе 3 гидроподъемника. В нижней своей части внутренняя труба 3 снабжена днищем 4, которое на своей круговой образующей имеет выпуклую полусферическую поверхность 5. Внутренняя труба 3 подвижно размещена в наружной трубе 6 гидроподъемника, которая с помощью шарниров 7 закреплена на поперечинах 8 рамы, шасси самосвального транспортного средства. В нижней части наружной трубы 6 расположен патрубок 9 соединенный с гидросистемой трактора. В верхней части наружной трубы 6 выполнен паз 10 и в нем размещен жестко к ней присоединительный корпус 11, в котором подвижно установлен подпружиненный пружиной сжатия 12 сухарь 13 имеющий на своей торцевой части вогнутой полусферическую поверхность 14. Сам сухарь 13 с помощью тяги 15 соединен гибкой связью 16 с рукояткой 17 установленной в торцевой части рамы шасси самосвального транспортного средства.

Работает самосвальное транспортное средство следующим образом. При выгрузке платформы 1 самосвального транспортного средства, широко известным в данной области техники способом, подают под давлением рабочую жидкость по стрелке А (см. рис.2), вследствие чего внутренняя труба 3 перемещается по стрелке В до тех пор, пока выпуклая полусферическая поверхность 5 днища 4 не войдет в контакт с сухарем 13. При этом сухарь 13 начнет перемещаться по стрелке С, упруго деформируя пружину сжатия 12, и тем самым обеспечивая дальнейшее движение внутренней трубы 3. Как только выпуклая полусферическая поверхность 5 днища 4 войдет в контакт с вогнутой полусферической поверхностью 14 сухаря 13, процесс движения внутренней трубы 3 прекращается и, под действием усилия создаваемого пружиной сжатия 12, сухарь 13 надежно удерживает внутреннюю трубу 3. После выгрузки самосвальной платформы 1 оператор вручную перемещает рукоятку 17 по стрелке Е, что способствует движению сухаря 13 в этом же направлении, так он с помощью тяги 15 и гибкой связи 16 соединен с рукояткой 17. Такое действие создает условие по выходу из контакта полусферических поверхностей 5 и 14 и, следовательно, внутренняя труба 3 получает возможность движения в направлении обратном стрелке В, вытесняя при этом рабочую жидкость в патрубок 9. После окончания опуска самосвальной платформы 1, все детали устройства занимают такое положение, как это показано на рис.2. Далее описанный процесс может повторяться неоднократно.

Анализируя вышеуказанную конструкцию гидроподъёмника (рис.2) видно, что ответственным её конструкционным элементом является сухарь 13, который взаимодействуя с днищем 4 и удержания платформы прицепа в наклонном состоянии подвержен срезу. Учитывая последнее, произведём проверку прочности сухаря считая, что он выполнен прямоугольного сечения и известны как его геометрические размеры (высота h= 35,0 мм и ширина b =25,0 мм), так и нагрузка Q = 965 кг = 9650 Н приложенная к нему от собственного веса платформы тракторного самосвального прицепа 2ПТС-4-793А. Для этого воспользуемся следующей известной зависимостью:

,

где, S₀ – статический момент относительно нейтральной оси х части площади сечения, лежащей по одну сторону от уровня у, на котором определяется напряжение и равный S₀ = b/2(h²/4 – y²);

[τ] = 0,7[σ]_в = 0,7∙598 = 418 МПа для Стали 45, из которой выполнен сухарь.

Видно, что условие прочности выполнено и запас её равен 3,1.

Для экономической оценки при возможном внедрении предложенного технического решения использована методика финансово-инвестиционного анализа и аудита при внедрении новой техники [4]. В качестве базового образца примем также серийный тракторный самосвальный прицеп модели 2ПТС-4-793А, у которого на раме шасси смонтирован гидроподъёмник выполненный по указанной выше заявке. Согласно существующих нормативов прицеп ставится на капитальный ремонт после его пробега в 150тыс.км и в это время возможна будет его модернизация. Расчёт экономической эффективности от внедрения предложенной технического решения произведём следующим образом. Для этого используем следующие показатели (см. табл.).

1. Коэффициент сравнительной экономической эффективности, определяемый по зависимости:

.

1. Коэффициент приведения затрат к одинаковому объему производства продукции по серийному прицепу составит:

2. Приведённые затраты по сопоставляемым прицепам:

а) по серийному-

б) по модернизированному-

4. Приведенные затраты с учетом коэффициента приведения к одинаковому объему производства прицепов:

На основании вышеизложенного произведём расчёт прибыли, которую получит предприятие от выпуска одного модернизированного прицепа с учётом использования в его конструкции перспективного гидроподъёмника по зависимости:

Таблица

№ № пп	Показатели	Обозначения	Единица измерения	Серийный прицеп	Модернизированный прицеп
1	Годовой выпуск прицепов	А	тыс. шт.	20,0	20,0
2	Пробег прицепа до капитального ремонта	Д	тыс. км	150,0	150,0
3	Себестоимость производства прицепа	С	тыс. руб.	110,0	95,0
4	Капитальные вложения на один прицеп	У	тыс. руб.	124,0	195,1
5	Нормативный коэффициент эффективности	Ен	-	0,15	0,15

Результаты исследования рекомендуются к использованию отраслевым НИИ автомобильной промышленности, сельскохозяйственного машиностроения и конструкторским подразделениям предприятий серийно изготавливающим, ремонтирующим и эксплуатирующим автомобильные и тракторные самосвальные прицепы, как в нашей стране, так и за рубежом. Библиография:

1. Справочник по эксплуатации транспорта в сельском хозяйстве. М.: Россельхозиздат,1975.-400с.

2. Основы теории и расчёта сельскохозяйственных машин на прочность и надёжность. Под ред. П.М.Волкова. М.: Машиностроение, 1977.-310с.

3. Орлов П.И. Основы конструирования. В 2-х кн. Кн. 2. №-е изд., исправл.- М.: Машиностроение, 1988.-544с.

4. Гиляровская Л.Т., Ендовицкий Д.А. Финансово-инвестиционный анализ и аудит коммерческих организаций. – Воронеж: Издательство Воронежского государственного университета, 1997. – 336с.

Код для цитирования: Скопировать