Efektívne riešenia konštrukcií mobilných pracovných strojov

Vo vývoji a konštrukcií mobilných pracovných strojov uprednostňujú dnes poprední výrobcovia riešenia umožňujúce vytvárať tkz. flexibilné zostavy (určené pre rôzne pracovné technológie), teda riešenia založené na spoločnej báze základných stavebných modulov – platforme.

Sú to efektívne a konkurencie schopné riešenia vyznačujúce sa vysokou mierou modulárnosti konštrukcií. Predpokladom takéhoto prístupu k vývoju a konštrukcii je vytvorenie takej skladby základných stavebných modulov, ktorá umožní kreovať na spoločnej platforme čo najviac funkčných riešení.

Pre objasnenie problematiky tvorby flexibilných modulárnych konštrukcií na spoločnej platforme je najvhodnejšie uviesť praktický príklad. Na základe konkrétnych podmienok používateľov bola vyvinutá vo WUSAM, a. s. Zvolen pre firmu CSM, a s. Tisovec nová skupina mobilných pracovných strojov určená na realizáciu širokého rozsahu pracovných technológií. Tieto pracovné stroje sú známe pod typovým označením UPS 112, UPR 112, UPM 112 a UTM 11.34. Ich spoločným znakom je práve maximálna snaha projektanta vyvinúť skupinu pracovných strojov na spoločnej platforme. Vznikli tak konštrukcie strojov vyznačujúce sa flexibilitou a pokrytím pomerne širokého rozsahu pracovných technológií v stavebníctve, poľnohospodárstve, drevospracujúcom priemysle a komunálnej sfére na základe konkrétnych, vopred definovaných požiadaviek používateľov. Jednotlivé riešenia sa líšia kinematikou pracovného zariadenia a tiež zvláštnosťami v skladbe nosiča podmienenými práve určením stroja.

UPS 112 je univerzálny pracovný stroj určený na rozpojovanie zemín alebo na manipulačné práce realizované prostredníctvom nakladacej lopaty, obr. 1. UPR 112 je univerzálny pracovný stroj prispôsobený na rozrušovanie zemín, ťažbu a na manipuláciu so zeminami a sypkými materiálmi prostredníctvom lyžice, obr. 2. UPM 112 je univerzálny čelný teleskopický manipulátor určený pre technológie vykonávané prostredníctvom paletizačných vidiel alebo technologicky príbuzných prídavných pracovných zariadení, obr. 3. UTM 11.34 je terénny teleskopický manipulátor určený pre manipuláciu s kusovým a sypkým materiálom, vybavený rýchloupínačom umožňujúcim adaptáciu širokého sortimentu prídavných pracovných zariadení, ktoré ho predurčujú pre nasadenie v stavebníctve, komunálnej sfére, drevospracujúcom priemysle a podobne, obr. 4.

Obr. 1: UPS 112

Obr. 2: UPR 112

Obr. 3: UPM 112

Obr. 4:. UTM 11.34

Stanovenie platformy na ktorej je postavená určitá skupina súčasne, alebo následne vznikajúcich mobilných pracovných strojov je založené na porovnaní využiteľnosti jednotlivých variánt základných stavebných modulov, teda na metodike určenia miery modulárnosti. Jej základným znakom je rozdelenie posudzovaných strojov na základné stavebné moduly a vytvorenie disponibilných ponukových zoznamov tak, aby dostatočne popisovali jednotlivé typy posudzovaných strojov, ako aj ich vzájomné odlišnosti. Pre uvedenú skupinu mobilných pracovných strojov za účelom ich hodnotenia z pohľadu stupňa, alebo tiež miery modulárnosti bola účelovo zavedená nasledovná štruktúra ponukových zoznamov určujúcich stavebných modulov:

• ponukový zoznam rámov podvozku, PzRp={r_p1,...,r_pα},
• ponukový zoznam rámov otočných nadstavieb, PzRo={r_o1,...,r_oα},
• ponukový zoznam motorov, PzM={m₁,...,m_β},
• ponukový zoznam príslušenstva motora, PzMp={m_p1,...,m_pβ},
• ponukový zoznam hydrogenerátorov pohonu, PzPg={p_g1,...,p_gδ},
• ponukový zoznam hydromotorov pohonu, PzPm={p_m1,...,p_mδ},
• ponukový zoznam prevodoviek pohonu, PzPp={p_p1,...,p_pδ},
• ponukový zoznam rýchloupínačov, PzVr={v_r1,...,v_rφ},
• ponukový zoznam polohových ramien, PzVp={v_p1,...,v_pφ},
• ponukový zoznam výsuvných ramien, PzVv={v_v1,...,v_vφ},
• ponukový zoznam nevýsuvných ramien, PzVn={v_n1,...,v_nφ},
• ponukový zoznam predných náprav, PzNp={n_p1,...,n_pχ},
• ponukový zoznam zadných náprav, PzNz={n_z1,...,n_zχ},
• ponukový zoznam kabín, PnK={k₁,...,k_ψ},
• ponukový zoznam priamočiarych hydromotorov pracovnej hydrauliky, PzHp={h_p1,...,h_pε},
• ponukový zoznam rozvádzačov pracovnej hydrauliky, PzHr={h_r1,...,h_rε},
• ponukový zoznam nádrží oleja pracovnej hydrauliky, PzHn={h_n1,...,h_nε},
• ponukový zoznam chladičov oleja pracovnej hydrauliky, PzHc={h_c1,...,h_ε},
• ponukový zoznam pojazdových kolies. PzC={c₁,...,c_λ},
• ponukový zoznam protizávaží podvozku, PzZp={z_p1,...,z_pι},
• ponukový zoznam protizávaží nadstavby, PzZn={z_n1,...,z_nι},
• ponukový zoznam stabilizačných podpier, PzUZSp={s_p1,...,s_pη},
• ponukový zoznam aretácie zadnej nápravy, PzUZSa={s_a1,...,s_aη}.

Tabuľka 1: Mapa modulárneho problému

Pre takto definované aktuálne (reálne) ponukové zoznamy možno zapísať hodnotené typy strojov do tkz. mapy modulárneho problému, tab. 1. Mapa prehľadne zobrazuje využitie základných stavebných modulov v jednotlivých typových riešeniach, ako aj jednotlivé počty použitých variánt konkrétneho modulu.

Pre modulárne zostavy strojov definované v tabuľke platí:

• celkový počet technologických zostáv strojov i=4,
• celkový počet variánt aktívnych a pasívnych modulov na zostavenie „i” technologických zostáv PVMa₄ = 33,
• celkový počet aktívnych a pasívnych modulov potrebných na zostavenie „i” technologických zostáv PMa₄ = 85,
• maximálny počet aktívnych a pasívnych modulov z ktorých je vytvorená „i-ta” zostava maxPMa_4/19,4 = 23.

Pre takto definované veličiny je hodnota miery modulárnosti (reálne môže nadobudnúť hodnoty od 0 do 1) posudzovanej skupiny technologických zostáv teleskopických manipulátorov daná vzťahom:

(1)

Platformu posudzovaných modulárnych zostáv manipulátorov tvoria len také základné stavebné moduly Ma_ij , ktoré sú použité vo všetkých strojových zostavách a súčasne pre tieto moduly platí, že sa vyskytujú v posudzovaných strojoch len v jednej základnej variante, tab. 1. Stavebný rad mobilných pracovných strojov UPS 112, UPR 112, UPM 112 a UTM 11.34 je vytvorený na platforme „P”, ktorú predstavujú nasledovné základné stavebné moduly:

P ≈ {m₁, m_p1, p_g1, p_m1, p_p1, n_p1, n_z1, k₁, h_p1, c₁, s_a1}      

(2)

Z uvedeného je zrejmé, že práve flexibilné zostavy strojov vytvárané na „určitej” spoločnej platforme dosahujú pomerne vysokú hodnotu miery modulárnosti. Prax a skúsenosti popredných výrobcov v zahraničí potvrdzujú, že takéto riešenia možno označiť ako efektívne a konkurencie schopné. Tieto skutočnosti sú najviac preukázateľné hlavne pri veľkosériovej výrobe umožňujúcej veľký počet variant výrobkov na spoločnej platforme napríklad v automobilovom priemysle. Práve z hľadiska efektívneho prístupu k procesu navrhovania modulárnych strojových zostáv je potrebné, aby vývojoví pracovníci a teda aj výrobcovia vytvárali takú skladbu základných stavebných modulov (tkz. ponukové zoznamy), ktorá poskytne na „určitej” spoločnej platforme čo najviac použiteľných resp. používateľmi požadovaných riešení.

Sdílení článku:
Google
Linkuj
Facebook
Twitter

Kontakty:
Doc. Ing. Ladislav Gulan, Ing. Rastislav Majtán, Katedra častí strojov, Strojnícka fakulta STU v Bra
,
Tel.: 421 257 296 460
E-mail: ladislav.gulanstuba.sk