Разработка концепций развития одноковшовых экскаваторов

Состояние российской экономики во многом определяется темпами научно-технического прогресса. Не последнюю роль в этом играет наличие перспективных технологий и разработок. Процесс создания последних достаточно сложен и часто непредсказуем. Дело в том, что несмотря на наличие большого опыта и имеющихся уже отработанных технологий часто возникают ошибки в проектировании. В результате этого, обостряются не только экономические проблемы, но и социальные. Не секрет, что Россия сегодня занимает ведущее положение по наличию «грязных» технологий, а стремление западных держав транслировать нам свои устаревшие технологии лишь усугубляет эту тенденцию. Поэтому, выбор темы проекта не случаен. Сегодня на территории России имеется ряд предприятий, которые производят землеройную технику, в том числе и одноковшовые экскаваторы (Костромской экскаваторный завод – ОАО «ЭКСКО», ОАО «Кохановский экскаваторный завод», Златоусовский экскаваторный завод – ОАО «ЗЛАТЭКС», ОАО «Тверской экскаватор», Донецкий экскаваторный завод – ОАО «ДОНЭКС», Воронежский экскаваторный завод – ОАО «ВЭКС», Ковровский экскаватоный завод – ОАО «Экскаваторный завод «Ковровец»).

Однако имеющиеся конструкции экскаваторов существенно уступают по ряду показателей зарубежным аналогам. Прежде всего, по таким параметрам, как надежность, металлоемкость, энергоемкость, стоимость. Для устранения этих недостатков и совершенствования технологии производства экскаваторов нового поколения необходимо выявить источники возникновения скрытых противоречий, заложенных в существующей конструкции одноковшовых экскаваторов и разработать принципиально новые технические решения, направленные на устранение этих противоречий. Подобные задачи не могут быть решены в рамках сложившихся концептуальных решений и для дальнейшего развития экскаваторов и повышения их эффективности необходимо перейти на принципиально иную концептуальную основу.

Для этого в проекте была применена наиболее эффективная технология инновационного проектирования, построенная на отечественных разработках – «Функционально-стоимостной анализ» (ФСА) и «Теория решения изобретательских задач» (ТРИЗ).

Эффективность этой технологии проектирования подтверждена на примерах выполнения концептуальных проектов по заказам крупнейших зарубежных фирм. Применение технологии инновационного проектирования в рамках выполнения дипломных проектов студентов КГТУ – сложившаяся практика обучения студентов СДМ.

Целью проекта является изучение, анализ и разработка предложений по совершенствованию технологии, оборудования, конструкции одноковшовых экскаваторов и технико-экономическое обоснование их эффективности по сравнению с существующими технологиями.

Проект выполнен в соответствии с международными стандартами технологии инновационного проектирования и содержит все его этапы: информационный, аналитический и концептуальный.

Выполненный проект содержит решения направленные на разрешение противоречий в корневых задачах существующих конструкций одноковшовых экскаваторов.

Обобщенная структура работы над проектом представлена на рисунке 1.1.

В соответствии с инновационной технологией проектирования работа над проектом состоит из трех этапов:

- информационного;

- аналитического;

- концептуального.

Целью информационного этапа является сбор информации о возможных путях решения задач, определяемых целями проекта. Сбор информации проводится не только по конструкциям одноковшовых экскаваторов, но и в других областях науки и техники. Эти области, на первый взгляд, могут находиться очень далеко от исходной предметной области. Однако, как показывает практика, именно там часто оказываются технические решения и технологии, используемые в дальнейшем при разработке оригинальных концепций на концептуальном этапе.

Целью аналитического этапа является корректная постановка задач по совершенствованию выбранного объекта (в данном случае конструкция одноковшовых экскаваторов) в соответствии с целями проекта. Данная цель достигается путем проведения различных видов анализа объекта исследования. Результатом этого анализа являются научно обоснованные концептуальные направления и ключевые задачи, решение которых позволяет усовершенствовать объект исследования в соответствии с поставленными целями.

Целью концептуального этапа является разработка и ранжирование концепций развития одноковшового экскаватора в соответствии со сформулированными на предыдущем этапе задачами.

Таким образом, указанные этапы отвечают на следующие вопросы:

- информационный этап – что и как делается?

- аналитический этап – что делать?

- концептуальный этап – как делать?

Инструменты исследования: инновационная технология концептуального проектирования на основе ФСА и ТРИЗ.

Объект анализа: конструкция одноковшовых экскаваторов.

Рабочий цикл экскаватора состоит из следующих операций:

1) собственно копание грунта (срезание грунта и заполнение им ковша);

2) выведение ковша с грунтом из забоя, чтобы обеспечить возможность беспрепятственного поворота платформы;

3) перемещение заполненного грунтом ковша к месту разгрузки, для чего или поворачивают платформу с рабочим оборудованием (у полноповоротных), или только рабочее оборудование (у неполноповоротных машин);

4) разгрузка грунта из ковша в отвал или в транспортное средство;

5) перемещение ковша (поворот платформы) к забою;

6) опускание ковша для подготовки к следующей операции копания.

Представленные исходные данные положены в основу дальнейшего анализа.

На рисунке 2.1 приведена типовая конструкция одноковшового экскаватора, которая состоит из: 1 – силовой установки; 2 – гидробака; 3 – капота; 4 – кабины; 5, 6 – нижней и верхней части стрелы; 7, 9, 11 – гидроцилиндров; 8 – рукояти; 10 – ковша; 12 – ходовой тележки; 13 – механизма передвижения; 14 – опорно-поворотного устройства; 15 – механизма поворота платформы; 16 – противовеса.

Целью информационного этапа является сбор информации о возможных путях решения задач, определяемых целями проекта, а также информационное обеспечение проекта. Сбор информации проводится не только по конструкции одноковшовых экскаваторов, но и в других областях науки и техники. Эти области, на первый взгляд, могут находиться очень далеко от исходной предметной области. Однако, как показывает практика, именно там часто оказываются технические решения и технологии, используемые в дальнейшем при разработке оригинальных концепций на концептуальном этапе.

Рис. 2.1 – Экскаваторы с жесткой подвеской рабочего оборудования обратной лопаты (а), прямой лопаты (б):

1 – силовая установка; 2 – гидробак; 3 – капот; 4 – кабина; 5, 6 – нижняя и верхняя части стрелы; 7, 9, 11 – гидроцилиндры; 8 – рукоять; 10 – ковш; 12 – ходовая тележка; 13 – механизм передвижения; 14 – опорно-поворотное устройство; 15 – механизм поворота платформы; 16 – противовес.

Информационная поддержка на различных стадиях выполнения проекта производилась в соответствии со схемой, представленной на рисунке 2.2.

Поиск информации осуществлялся по направлениям, представленным на рисунке 2.3.

Процесс информационного поиска в соответствии с инновационной технологией проектирования основывается на понятиях обобщенного объекта и обобщенной функции.

Обобщенная функция и обобщенный объект определяются путем:

- абстрагирования функции технической системы или ее компонента по объекту;

- абстрагирования по действию функции;

- абстрагирования по ограничивающим условиям.

одноковшовый экскаватор оборудование конструкция

• Выбор ведущих областей науки и техники для поиска информации
• Список патентного поиска по конструкции одноковшовых экскаваторов
• Результаты информационного поиска в различных областях науки и техники
• Результаты информационного этапа
• Компонентно-структурный анализ
• Причинно-следственный анализ
• Результаты аналитического этапа

Рекомендуем также:

Результаты решения тяговой задачи и их анализ
Результаты решения тяговой задачи представлены в виде графиков на рис.3.1., где приведены скорость поезда V, проходимый поездом путь S, потребляемый электровозом ток iэ, расход энергии на движение поезда W и профиль пути, представленный как разность высот между точкой отправления и текущим положен ...

Определение вероятного значения взлетной массы самолета
Определить величину взлетной массы самолета нулевого приближения можно по формуле: , где = 0,3 — относительная масса конструкции; = 0,09 — относительная масса силовой установки; = 0,33— относительная масса топливной системы; = 0,07 — относительная масса оборудования и управления. кг. ...

Тяговый расчет поезда
Исходные данные Масса вагона брутто т; Длина приемоотправочных путей м; Тормозные колодки чугунные; Локомотив: электровоз ВЛ10 (две секции); Расчетная сила тяги Н; Расчетная скорость км/ч; Расчетная масса т; Конструкционная скорость км/ч; Сила тяги при трогании с местаН; Длина локомотива ...