2.2. Расчет усилий на штоках гидроцилиндров привода поворота ковша

Усилия на штоках гидроцилиндров привода поворота ковша определяются при установившемся режиме работы технологического оборудования по наибольшему выглубляющему усилию N_В , приложенному на режущей кромке ковша в положении набора груза с учетом веса ковша и груза (Рис.2.4) по формуле

, (2.4)

где k = 1. 25 — коэффициент запаса,учитывающий потери на трение в шарнирах рычажного механизма поворота ковша, гидроцилиндрах, потери давления в гидроприводе и другие потери; N_B — выглубляющее усилие; G_K — вес ковша с грузом; z_k — число гидроцилиндров поворота ковша; мгновенное передаточное отношение механизма поворота для выглубляющего усилия N_B ; то же для веса ковша G_K .

_П = , (2.5)

где размеры элементов рычажного механизм поворота ковша (Рис.2.4.).

2.3. Расчет параметров кинематики механизма подъема стрелы Модель движения стрелы погрузчика

Упрощенно структура математической модели имеет вид

Рис.2.4. Схема к расчету усилий в механизме поворота ковша

где — параметр эффективности;

— параметры состояния (заданные величины) ;

— параметры управления (переменные величины, которые могут изменяться в процессе проектирования);

— функциональная зависимость между параметрами состояния и управления ( и ).

Рассматриваем движение стрелы погрузчика от крайнего нижнего (положения набора груза) до крайнего верхнего (транспортного) положения стрелы с грузом. Использование математической модели дает возможность определения оптимальных параметров кинематической схемы и гидропередачи рабочего оборудования погрузчика.

Рассмотрим алгоритм расчета и схему движения стрелы. Расчетная схема приведена на Рис.2.5.

Рис.2.5. Расчетная схема движения стрелы с грузом

Условные обозначения величин и соответствие их Х_i - параметрам состояния, Y_i - параметрам управления, Е - параметру эффективности:

M₁ - масса подвижных частей рабочего оборудования, приведенная к концу стрелы (точке D), кг — Х₁;

M₂ - масса груза, кг — Х₂;

L - длина стрелы, м — Х₃;

G - сила тяжести груза и подвижных частей рабочего оборудования, приведенная к точке D, H — X₄;

L₁ - расстояние от оси вращения стрелы до точки крепления штока гидроцилиндра к стреле, м — Y₁;

F₂ - угловое ускорение вращения стрелы, 1/с² — Y₂;

F - угол поворота стрелы, град — Y₃;

G₁ =  - угол между осью гидроцилиндра и линией О₁ - О₃ (см. расчетную схему) — Y₄;

P_С - усилие на штоке гидроцилиндра привода стрелы, Н — Е

V₁ — скорость движения штока гидроцилиндра;

P_НОМ — номинальное давление в гидросистеме погрузчика.

АлгОритм расчета

Математическая модель движения стрелы в плоскости XO1Z имеет вид:

(2.6)

где I₁ - момент инерции масс М₁, М₂ относительно оси вращения стрелы, т.О₁ .

, (2.7)

Cила тяжести груза и подвижных частей рабочего оборудования

, Н (2.8)

g = 9.81 м/с² - гравитационная константа.

2.Вычисление размера С при начальных значениях G1, L1, S1

(2.9)

3. Вычисление угла G3 по заданным значениям параметров L1, S1

и вычисленному С

(2.10)

4.Вычисление угла В₁

(2.11)

5.Вычисление промежуточных размеров гидроцилиндра привода стрелы, соответствующих углу В₁

(2.12)

6.Проверка условия S S₂. С момента достижения расчетной длины гидроцилиндра S конечной его длине S₂ расчеты прекращаются.

7.Расчет усилий на штоках гидроцилиндров привода стрелы - P_С по формуле (2.6).

8.Решение задачи на min max - выбор из максимальных значений Р_С минимального (оптимального) и соответствующих ему значений варьируемых параметров C, L₁ , G₁ .

9.По результатам расчетов построить график зависимости усилия P_С от угла поворота стрелы F (циклограмму нагрузок).

10.По заданным параметрам состояния и расчетным значениям параметров управления системы построить принципиальную кинематическую схему технологического оборудования.

При построении кинематичской схемы следует руководствоваться следующими стандартами:

ГОСТ2.701-76 Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению

ГОСТ2.703-68 Правила выполнения кинематических схем.

ГОСТ2.770-68 Обозначения условные графические в схемах. Элементы кинематики.