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:

Построение и корректировка графика координации сигнала светофора
График координации представляет собой графическую интерпретацию зависимости «путь-время», изображённую в прямоугольной системе координат. По горизонтальной оси откладывают время движения, по вертикальной - пройденный автомобилем путь при расчётной скорости координации. При построении графика берё ...

Букса
Буксовый узел тепловоза 2ТЭ10Л имеет значительные конструктивные отличия от буксового узла тепловоза ТЭ3. Благодаря арочной нагрузке корпуса буксы тепловоза 2ТЭ10 в отличии от точеного нагружения применяемого на тепловозах ТЭ3 роликовые подшипники имеют значительно меньшие габариты. Для смазки р ...

Неразрушающий контроль при ремонте и техническом обслуживании подвижного состава
В.А. Смирнов, заместитель генерального директора — главный инженер ОАО «Научно-исследовательский институт технологии, контроля и диагностики железнодорожного транспорта», кандидат технических наук В.Л. Лазарев, главный конструктор Проектно-конструкторского бюро локомотивного хозяйства ОАО «РЖД» Н ...