Исследование динамики устройства для очистки дорожных покрытий от наледи

Работа посвящена исследованию динамики устройства для очистки дорожных покрытий от наледи. В работе представлена классификация механических устройств для очистки дорожных покрытий от наледи. Разработана конструкция устройства для очистки дорожных покрытий от наледи. Предложена кинематическая и гидравлическая схема устройства. Представлена математическая модель описывающая динамику устройства.
В результате исследования предложены оптимальные режимы механической обработки дорожной наледи.

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………………………. 14
1. ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ………………….. 16
1.1 Обзор и классификация методов повышения коэффициента трения
шин с дорожным покрытием ………………………………………………………………. 17
1.2 Классификация и обзор механических устройств для очистки
дорожных покрытий от наледи……………………………………………………………. 20
Выводы по главе…………………………………………………………………………………. 35
3. РАСЧЕТЫ И АНАЛИТИКА ………………………………………………………… 37
3.1 Конструкторская часть…………………………………………………………………. 37
3.2 Расчет кинематических и динамических параметров ……………………. 40
3.2.1 Кинематический расчет …………………………………………………………… 40
3.2.2 Кинематическая связь с динамикой устройства ……………………….. 42
3.3 Расчетная схема устройства с учетом привода гидравлического …… 44
3.3.1 Блок-схема устройства ……………………………………………………………. 44
3.3.2 Структурная схема привода гидравлического ………………………….. 47
3.3.3 Расчетная схема устройства …………………………………………………….. 47
3.4 Разработка математической модели устройства ……………………………. 49
3.4.1 Расчет коэффициентов характеризующих жесткость льда ………. 52
3.4.2 Расчет коэффициентов, характеризующие ТС…………………………. 53
3.4.3 Расчет коэффициентов, характеризующие РВД ………………………. 54
3.5 Математическая модель устройства с приводом …………………………… 55
3.6 Теоретическое исследование математической модели ………………….. 58
3.6.1 Исследование коэффициента жесткости РВД………………………….. 58
3.6.2 Исследование влияния расхода гидронасоса на частоту
возбуждения вибратора колебаний ………………………………………………….. 58
3.6.3 Исследование режимов работы устройства ХХ и под нагрузкой. 59
3.7 Экспериментальное исследование………………………………………………… 61
3.7.1 Проведение эксперимента ………………………………………………………. 64
3.7.2 Подготовка эксперимента для апробации математической
модели………………………………………………………………………65
Выводы по главе …………………………………………………………………………….. 66
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОВЕДЕННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ……………… 68
4.1 Влияние коэффициента жесткости РВД на перемещение КК ………… 68
4.2 Влияние расхода гидронасоса на частоту вибратора колебаний ……. 69
4.3 Характеристика работы устройства при различных режимах………… 70
4.3.1 Характеристика резонансного режима работы устройства на ХХ70
4.3.2 Характеристика резонансного режима работы устройства под
нагрузкой………………………………………………………………………………………… 72
4.4 Апробация математической модели ……………………………………………… 75
Выводы по главе…………………………………………………………………………………. 78
5. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ
И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ …………………………………………………………………… 80
5.1 Общие сведения о научно-техническом исследовании………………….. 80
5.2 Предпроектный анализ ………………………………………………………………… 80
5.2.1 Потенциальные потребители. …………………………………………………. 81
5.2.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения ………………………………….. 82
5.2.3 SWOT-анализ …………………………………………………………………………. 82
5.3 Определение возможных альтернатив проведения научных
исследований ……………………………………………………………………………………… 84
5.4 Планирование научно-исследовательских работ …………………………… 85
5.4.1 Структура работ в рамках научного исследования ………………….. 85
5.4.2 Определение трудоемкости выполнения работ ……………………….. 86
5.4.3 Расчет материальных затрат НТИ …………………………………………… 89
5.4.4 Основная заработная плата исполнителей ………………………………. 90
5.4.5 Дополнительная заработная плата исполнителей темы……………. 92
5.4.6 Отчисления во внебюджетные фонды …………………………………….. 92
5.4.7 Оплата работ, выполняемых сторонними организациями и
предприятиями ……………………………………………………………………………….. 93
5.4.8 Накладные расходы ……………………………………………………………….. 94
5.4.9 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского
проекта …………………………………………………………………………………………… 94
5.5 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и
экономической эффективности исследования ……………………………………… 95
5.6 Выводы по главе ………………………………………………………………………….. 97
6. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ……………………………………… 98
6.1 Производственная безопасность …………………………………………………… 98
6.1.1 Анализ вредных факторов при эксплуатации объекта
исследования……………………………………………………………….98
6.1.2 Анализ выявленных вредных факторов…………………………………… 99
6.1.3 Анализ выявленных опасных факторов при эксплуатации
устройства …………………………………………………………………………………….. 105
6.2 Экологическая безопасность ………………………………………………………. 107
6.2.1 Анализ воздействия объекта на атмосферу ……………………………. 107
6.2.2 Анализ воздействия объекта на литосферу ……………………………. 108
6.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………. 108
6.3.1 Анализ возможных ЧС, которые может инициировать объект
исследования ………………………………………………………………………………… 108
6.3.2 Анализ наиболее типичной ЧС ……………………………………………… 108
6.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 109
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………………… 111
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ………………………………. 113
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ …………………………………………………………………….. 119
ПРИЛОЖЕНИЕ А ………………………………………………………………………………….. 122
ПРИЛОЖЕНИЕ Б ………………………………………………………………………………….. 143
ПРИЛОЖЕНИЕ В ………………………………………………………………………………….. 146
ПРИЛОЖЕНИЕ Г ………………………………………………………………………………….. 147
ПРИЛОЖЕНИЕ Д ………………………………………………………………………………….. 151
ПРИЛОЖЕНИЕ Е ………………………………………………………………………………….. 157

В процессе выполнения выпускной квалификационной работы был
выполнен информационно-аналитический обзор методов и устройств
применяемых для очистки дорожных покрытий от наледи. Рассмотрены и
изучены различные технические решения, на которых будет основываться
новая разработка автора, приведены их достоинства и недостатки. На основе
анализа механических устройств для очистки дорожных покрытий от наледи,
автором разработана их классификация.
Выделено перспективное направление для дальнейшего изучения
комбинированных и ударно-вибрационных устройств, так как они обладают
малой энергозатратностью и хорошей эффективностью процесса скалывания
наледи с дорожного покрытия.
На основе анализа механических устройств для очистки дорожной
наледи предложена конструкция, а также разработана принципиальная схема и
блок-схема устройства для очистки дорожных покрытий от наледи. В
соответствии с блок-схемой составлена расчетная схема и математическая
модель динамического взаимодействия КК и ТС. В соответствии с
принципиальной схемой, блок-схемой а также расчетной схемы разработана
комплексная структурная схема с учетом гидравлического привода. Получено
решение математической модели.
Проведено теоретическое исследование работы устройства при
различных режимах на ХХ и под нагрузкой.
Модернизирован и доработан лабораторный стенд имитирующий
устройство для очистки дорожных покрытий от наледи. Проведен реальный
эксперимент на лабораторном стенде при резонансном режиме, который
подобран экспериментальным путем.
Апробирована математическая модель устройства для очистки
дорожных покрытий от наледи с учетом технических возможностей стенда.
.
В процессе теоретических и практических экспериментов установлена
зависимость амплитуды перемещения КК и ТС от коэффициента жесткости
РВД. Также получена зависимость частоты возбуждения вибратора колебаний
от расхода объемного гидронасоса, которая необходима для оптимизации
режимов работы устройства.
В результате теоретического и эмпирического исследования разработана
зависимость амплитуды перемещения КК от частоты возбуждения вибратора
колебаний. Форма кривой характеризует режим работы устройства в
зависимости от толщины очищаемой наледи.