WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Первая часть ММ позволяет выбрать рациональные кинематические параметры РО МГЭ прямого копания на стадии ПА. Под определяемыми тут параметрами РО имеем в виду: кинематические1 длины элементов РО, экстремальные углы перемещения их относительно друг друга и координаты пяты стрелы.

При этом рассматривается традиционная кинематическая схема РО с независимыми угловыми перемещениями стрелы, рукояти и ковша (рис. 1).

Рис. 1. Кинематическая схема РО МГЭ с независимыми угловыми

перемещениями стрелы, рукояти и ковша

Последовательность выбора кинематических параметров РО при этом такова: выбор длины ковша; выбор координат пяты стрелы; выбор длины стрелы и рукояти и максимального угла между их осями (max); выбор минимальных углов между осями стрелы и рукояти (min) и осью рукояти и кинематической длиной ковша (min); выбор экстремальных значений угла наклона оси стрелы к горизонту (min и max); проверка выполнения ограничения по значению максимального угла между осью рукояти и кинематической длиной ковша (max); проверка возможности реализации требуемой максимальной высоты копания при максимальном угле наклона оси стрелы к горизонту; построение осевого профиля рабочей зоны экскаватора.

На первую часть ММ наложены следующие основные ограничения: отношение (см. рис. 1) а/b = W должно лежать в интервале [1,2 … 1,5]; рациональный вариант РО должен обеспечивать требуемую максимальную высоту копания при максимальном угле подъема стрелы; при варьировании линейными параметрами РО в случае, если масса МГЭ задана неизменяемой, ее диапазон отклонения от основного значения не должен быть выше ±5%; необходимо обеспечить возможность копания на максимальном требуемом радиусе на уровне стоянки экскаватора.

При этом мы ориентируемся на следующее: должен быть учтен опыт проектирования строительных гидравлических экскаваторов; необходимо минимизировать число ИД; требуется учесть особенности обрушаемого забоя.

Вторая часть ММ посвящена выбору силовых и кинематических параметров исполнительных механизмов (ИМ) РО МГЭ прямого копания.

Под определяемыми параметрами ИМ РО имеем в виду максимальную и минимальную длину соответствующих ГЦ и величину их хода; координаты точек привязки ГЦ к элементам РО и к поворотной платформе; уточненные значения дополнительных исходных данных.

К числу последних относятся: активное давление в полостях ГЦ; реактивное давление настройки вторичных предохранительных клапанов; количество ГЦ каждого ИМ; диаметры поршней соответствующих ГЦ; минимально требуемое значение максимального реализуемого усилия на зубьях ковша.

Основными ИД к проектированию по указанной ниже схеме являются результаты поиска рациональных вариантов РО по первой части ММ.

Вторая часть ММ предполагает следующую последовательность выбора силовых и кинематических параметров ИМ РО: выбор параметров механизма привода рукояти; выбор параметров механизма привода ковша; выбор параметров механизма привода стрелы; проверка полученного варианта РО по возможности обеспечения требуемого горизонтального хода ковша на уровне стоянки экскаватора.

Принимаем: для выбора рациональных параметров ИМ РО достаточно рассмотрения раздельного копания рукоятью и ковшом; из всего многообразия возможных направлений вектора усилий на зубьях ковша целесообразен выбор его перпендикуляра к радиусу копания. При выполнении функциональных требований, предъявляемых к каждому ИМ, указанное направление будет характеризовать наибольшую реализуемую полезную нагрузку; на стадии ПА ГЦ МГЭ предполагаются нестандартизированными.

Выбор параметров механизма привода рукояти. При этом будем ориентироваться на реализацию минимального значения требуемой максимальной силы сопротивления копанию Р01 при копании рукоятью и совпадении оси рукояти с ковшом (максимальное плечо при этом – отрезок ВD, см. рис. 1).

Кроме этого, введем требование, что при работе механизма привода рукояти в начале и в конце хода ГЦ его ось занимала бы одно и то же положение (рис. 2). При этом в крайних положениях рукояти будем ориентироваться на равенство углов давления (BL1L2 = BL2L1). Минимальное значение усилия на зубьях ковша в этом случае создается в двух крайних точках хода ГЦ (см. рис. 2).

ИД к этому разделу являются: минимально требуемое значение максимального усилия Р01, диаметр поршня рукояти Dр, максимальное активное давление в системе и число гидроцилиндров рукояти k, длина ковша с, длина рукояти b, параметры привязки ГЦ привода рукояти AF, FK и LN, углы max и min.

Для двух крайних положений рукояти плечо BL, относительно шарнира стрела – рукоять, требуемое для реализации заданного усилия, определим так:

Рис. 2. Расчетная схема № 1

,

(2)

Далее, для указанных двух крайних положений рукояти, значение параметра найдем по формуле (рис. 2):

,

(3)

где – угол полного поворота рукояти, определяемый по формуле:

,

(4)

Теперь определим ход ГЦ рукояти:

,

(5)

В формуле (3) с ростом угла параметр также растет. Это важно учитывать при проектировании, так как этот параметр является одним из определяющих для получения максимального значения усилия на зубьях ковша.

В формуле (5) при выполнении условия ход ГЦ рукояти будет стремиться к своему максимуму. Однако в данном случае строго выполняется неравенство, обусловленное свойствами записанной здесь тригонометрической функции. К тому же у современных МГЭ прямого копания, такое значение угла не встречается. Обычно этот угол значительно меньше.

Дальнейший поиск параметров механизма привода рукояти будем производить по следующей схеме:

;

(6)

;

(7)

;

(8)

;

(9)

;

(10)

;

(11)

.

(12)

После этого выполняются проверки. Первая по полученной длине хода ГЦ привода рукояти:

,

(13)

Вторая проверка, полезная при «ручном» проектировании, по сумме углов треугольника BL1L2:

,

(14)

Максимальное значение усилия на зубьях ковша будет достигнуто в том случае, когда плечо усилия развиваемого ГЦ привода рукояти будет максимальным (равно ). В связи с тем, что конец штока ГЦ в нашем случае движется по дуге окружности (ее центр расположен в шарнире стрела – рукоять), максимальное плечо будет достигнуто тогда, когда прямая, соединяющая точку К (см. рис. 2) с точкой, расположенной на конце штока, станет касательной к этой дуге окружности. Это реализуется в одной точке дуги (степень близости этой точки к точке или к середине хода ГЦ определяется удаленностью точки К от указанной дуги окружности), и она всегда расположена на первой половине хода ГЦ рукояти.

Итак, максимальное значение усилия на зубьях ковша можно определить по формуле

,

(15)

Отсюда определим значение – разницу между максимальным и минимальным усилиями:

.

(16)

С другой стороны, максимальный разброс по реализуемой силе сопротивления грунта копанию

.

(17)

С помощью этого проектировщик может выбирать варианты ИМ привода рукояти с заданной степенью разброса и разницы.

Теперь найдем полную длину дуги - траекторию движения точки (см. рис. 2), и длины дуг, до и после достижения максимального значения усилия на зубьях ковша. Для этого найдем вспомогательные параметры:

;

(18)

;

(19)

;

(20)

Для полной длины дуги запишем:

После этого найдем параметр, как одну из характеристик ИМ привода рукояти:

.

(22)

Далее найдем параметры и и еще две характеристики ИМ привода рукояти (вторая – это площадь сектора ):

;

(23)

;

(24)

;

(25)

.

(26)

Реализация описанного подхода на ЭВМ позволяет варьировать, при желании проектировщика, всеми ИД.

В результате применения описанного процесса проектирования конструктор получает следующие увязанные между собой параметры механизма привода рукояти: диаметр поршня гидроцилиндра рукояти (Dр), м; максимальное активное давление в полостях гидроцилиндра рукояти (), Па; минимальную и максимальную длины гидроцилиндра рукояти (KLmin и KLmax), м; ход поршня гидроцилиндра рукояти (L1L2), м; количество гидроцилиндров рукояти (k), шт.; проекцию отрезка между пятой стрелы и шарниром крепления гидроцилиндра рукояти к стреле на ось стрелы (AF), м; расстояние от шарнира крепления гидроцилиндра рукояти к стреле до оси стрелы (FK), м; проекцию отрезка между шарниром стрела – рукоять и шарниром крепления гидроцилиндра рукояти к рукояти на ось рукояти (BN), м; расстояние от шарнира крепления гидроцилиндра рукояти к рукояти до оси рукояти (LB), м.

В качестве характеристик механизма привода рукояти при их сравнении и оценке можно применять параметры:,,,,.

Выбор параметров привода ковша осуществляется аналогично только что описанной схеме. Изменения в формулах при этом очевидны, однако есть несколько нюансов, на которых мы остановимся подробнее.

Для нормального функционирования механизмов рукояти и ковша необходимо выполнение двух требований (см. рис. 1):

  • отсутствие просадки ГЦ рукояти при копании ковшом описывается следующим неравенством:

,

(27)

где – угол между рукоятью и ковшом;

– минимально допустимое значение момента относительно шарнира стрела – рукоять, удерживаемого ГЦ рукояти, определяемое в начале ее хода следующим образом:

,

(28)

где - максимальное реактивное давление настройки вторичных предохранительных клапанов в магистралях ГЦ рукояти;

;

  • отсутствие просадки ГЦ ковша при копании рукоятью. В этом случае параметры механизма привода ковша должны быть подобраны таким образом, чтобы выполнялось следующее неравенство:

,

(29)

где - максимальное активное давление в системе, (Па);

- максимальное реактивное давление настройки вторичных предохранительных клапанов в магистралях ГЦ ковша.

– максимальный момент, создаваемый ГЦ рукояти относительно шарнира стрела – рукоять, определяемый так:

.

(30)

Из формул (27) – (30) следуют некоторые соотношения.

Во-первых, это связь реактивного и активного давлений (рис. 3):

,

(31)

где - численный коэффициент, характеризующий разницу между максимальным усилием, развиваемым при копании ковшом и максимальным усилием развиваемым при копании рукоятью;

- численный коэффициент, равный:

.

(32)

Во-вторых, это ограничение на значение угла :

;

(33)

.

(34)

Или, иначе,

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»