автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Динамика одноковшового фронтального пневмоколесного погрузчика, оборудованного нелинейным газогидравлическим амортизатором

5 ОД

ХАРЬКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВТОИОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫИ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

АМАШЕХ НАСЕР ЭЛЬ-ШИН ЙОХАЯАД

ДИНАМИКА ОДНОКОВШОВОГО «ЮНТАЛЬНОГО ПНЕВИЖ01ЕСН0Г0 ПОГРУЗЧИКА, ОБОРУДОВАННОГО НЕЛИНЕЙНЫМ ГАЗОГИЦРАВЛИЧЕСКИЯ АМОРТИЗАТОРОМ

05.05.04 - Дорожные и строительныэ машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Харьков 1004 г.

Работа вшолнено на кафедре "Строительные и дорожные машиш Харьковского государственного автомобильнб-дорожного технически университета.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: кандидат технических наук, профессор Назаров Л.В.

КОНСУЛЬТАНТ? кандидат технических наук, доцент Емельянов В.П. ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ: Ювдормаш, г. Бердянск.

0$ициаганыв оппоненты; заслуженный изобретатель Украины доктор технических наук, профессор Хмара Л.А.

кандидат технических наук, доцент Богданов.Н.И.

Защита состоится цоябра 1994г. в час.

на заседании специализированного совета Л 02.17.02 по спещш ности 05.05.04 в Харьковском государственном автомобильно-дорс ном техническом университете по адресу: 310078, г. Харьков, уд. Петровского, 25.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим.прислать на имя ученного секретаря С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университет;

Автореферат разослан "/? "ОбГ^ 1994г.

Ученый секретарь специализированного совета, к.т.н., доцент Подригало М.А.

о

-3-

1.0ЩУ1 ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Основными направлениями экономического и социального развития Украины на будущий период предусматривается дальнейшие повышение уровня комплексной механизации земляных, разгрузочно-погрузочных работ.

Большая доля перечисленных работ в строительстве выполняется одноковшовыми фронтальны®. погрузчиками.

Рабочий процесс одноковшовых фронтальных погрузчиков херак- . теризуется высокой степенью динаюиности, что ведет к чрезмерное нагруженню их узлов и деталей, а в след ст вез этого и к откагам.

Отказы ачеисзтов гздрсягривода однокоехозик й>с:жш>ных погрузчиков составляет более 502 общего их числа.

В результате усталостного разрушения элементов гидропривода происходит потеря рабочей яадкостн, ззгрязненио Шфуващей среды.

Цро&теиз сохранения раЯотгЗ жшсостн особенно актуальна, когда в стреле имеется больпой парк потруэтккоз.

. Существующие методы оценка пиковнк давлений в гидроприводе погрузчиков в ходе черпания материалов и транспортировки грузов построены в основном на рассмотрении линейных динамических моделей машины. Они э своем большенстве не учитывая1 нелинейный ха-

_ » _

рактер изменения движущей силы и внеших сопротивлении, наличие в гидроприводе нелинейных амортизаторов.

Указанные обстоятельства не позволяет с достаточной стелены) точности дать прогностическую опенку нагруженности погрузчика, разработать эффективные средства и способы ограничения динамических усилий.

Цель настоящей работы. Повышение эксплуатационных качеств одноковшового фронтального шегакжолеснсго погрузчика посредством ограничения уровня динамических нагрузок.

■ Научная новизна. Рассмотрена динамическая система адекватная

пневмоколесноод погрузчику, включающая в свой состар нелинейный газогидравлический амортизатор и позволяющая установить его параметры, соответствующие заданному уровню предельных нагрузок. При решении уравнений движения на ЭВМ использован метод многовариантного моделирования процессов.

Публикации. По теме диссертации опубликована 3 печатные работы.

На защиту выносятся«

- динамические нелинейные модели погрузчика и их математическое описание]

- результаты теоретического и экспериментального исследования, динамики процессов внедрения ковша в штабель сыпучего материала и переезда погрузчиком неровностей«

- методика оцределения параметров нелинейного газогвдравли-ческого амортизатора в подвеске рабочего оборудования к остову тягача.

Структура и объем-работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений, содержит ^страниц нзшнописного текста, 13 таблиц, рисунков, список литературы из 68 наименований и приложения на страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В первой глава рассмотрена и проанализированы суиествуюцие кет оды оценки динамической кзгруяешости зеылерайных шпин в об-ееу и одноковшовых погрузчиков в частности.

Исследованию нагруаенности наши для зекяяпвх работ посвяце-iia труды ведущих в этой области ученых»

Т.В. Алексеевой, К.А. Артемьева, В.И. Паяозаоза,' О.Л. Баясь яшского, Б.А. Боцдарозпча, И.П. Бородачева, S.A. Ветров^, Я.П. Brei;;:-.-, :1,Г. Дсыбровского, Н.И. Гсщьперива, Э.Н. Кузша, В.Л.

Картвелишвили, В.П. Ломакина, В.В. Ничке, A.C. Панкратова, В.К. Руднева, Л.А. ХнарЫ, A.M. Холодова и др..

На основе их работ создана теория рассматриваемой группы машин, базирующаяся в основном на линейном представлении характеристик рабочих процессов и взаимодействия движителя с опорной поверхностью.

В работах В.Н. Гольдштейна, Л.В. Наззровз, Б.А. Гречкгникова, В.А. Еевченко и др. сделаны попытки учесть нелинейности джами-ческих моделей ЗТН. • На этсй основе предложены средства и способы ' ■ ограничения нагрузок в гидроприводе бульдозеров, скреперов, ав-тогрэйдероэ, погрузчиков.

Специфика динамического нагружеиия фронтальных погрузчиков нашла отражения в работах В.А. Баумана, О.Д. Гагина, О.П. Иванова, С.Г. Калмыкова, Я.Б. Кальницкого, А.Д., Костылева, Ф.А. Лапи-ра, Г.В. Родионова,- Б.П. Секька, В.И. Стогова, Д.К. Тсшяновича.

Практически все авторы, . исследовавше динамическую нагружен-ность зеулеройно-транспортных машин и одноковшовых погрузчиков в частности, отмечает необходимость ограничения уровня пиковых у синий.

Достичь этого можно установкой на машине защитного амортизи-зуеиего устройства.

Вопросам! предохранения машин от чрезмерных нагрузок и теоретические основы анализа,, расчета и проектирования амортизирующих шстем разработаны совместными усилиями таких ученых, как В.В. ¡олоткн, H.H. Болотник, Э.Н. Болэтевцев, Э.Г. Вольперт, В.В. 'онский, А .Д. Дербарещикер, Б.Г. Келлин, Н.Э. Козловский, В.А. руглов, В.Б. Ларин, Л.Н. Никольский, Р.В. Ротенберг, Ю.А. Тума-ов, К.В. Фролов, Ф.А. Фурман и других.

Вместе с тем. решение задачи об ограничении нагрузок в нели-ейной ее постановке не получено до настоящего времени.

Обзор литературных источников в области динамики и снижения нагруженности землеройных машин, • анализ отказов погрузчиков позволил сформулировать цель и задачи настоящего, исследования, сводящиеся к повышению эксплуатационных качеств одноковшового фронтального пневмоколесного погрузчика посредством оценки его динамических усилий и разработки средств ограничения нагрузок максимального уровня.

Поставленнач цель дост{гается решением следующих основных за-.

дач:

1) разработать и исследовать динамическую модель погрузчика в процессе внедрения ковша в штабель материала с учетом этой нелинейности;

2) разработать и исследовать динамическую модель погрузчика при движении машины с поднятым загруженным ковшом по неровностям' опорной поверхности! оценить эффективность использования нелинейного газогвдравлического амортизатора в подвеске рабочего оборудования;

3) подготовить и провести полевые экспериментальные исследования на реальной машине с целью проверки адекватности разработанных динамических моделей натурному погрузчику, для' процессов внедрения ковша в штабель материала и движения машины по неровностям опорной поверхности;

4) на основе результатов проведенных исследований разработать методику расчетов динамических нагрузок на пневмоколесный погрузчик и его гидропривод с учетом нелинейной характеристики амортизатора, оценить колебания остова машины;

5) разработать рекомендации по определению параметров газогидравлического амортизатора, снижащего нагрузки в гидроприводе и колебания остова машины до заданного уровня;

6) провести сравнительные испытания погрузчика без и с амор-

о

<г*

изирузавям устройством для оцешщ -его -эффективности.

¡Вторая глава посвящена обоснованию и описании динамических и гатематичесюк «смелей погрузчика в щгацессе интенсивного зтглуС-юяия ковш в табель сцпучего материала и в транспортном режиме [вижения. Отмечено, что .режимы экстремального нагружения несообразно рассматривать с -позиции детерминированной динамики.

Для построения динамической ;мод-ези погрузчика в процессе агедрения ковша,в сыпучий „материал лспользозан ряд общепринятых 'прошений, что .дало основание г1ц>едст.адать машину з бкдз двухма-•гасй:нелинейной модели (рис.,1)..

Предложенная .двухмасдая «оазль позволила исследовать про- ~ 1есс внедрения ковиа-вшятериал:лри наличии нелинейной силы соп-ютивления перемещений крвза нелинейной дкиуией силы Т и гпругой силы, формируемой:нелинейным амортизатором.

Сопротивление .-кашза в штабель.сыпучего материала

град ставлено равенству

►^»Ч,(1) где - ' ерцрзтдаяеиие внедрению рэкупеа-кроыки и вертсь-сальных боковых'.стдаркдасста;

•ИТ1 - сила -.трения -днища ковша о разрабатываемую среду ; — даю треви среды о внутреннею поверхность днииа; . 301^. — -шла-трения боковых стенок ковша о материал.

ЗйоЁявиэ - в уравнение (1) слагаемые рассматривались в отладь- ' юсти и после их преобразования получена зависимость (2) ошсыва- \ дая соцротивление внедрению, ковша в перегружаемый материал, в зиде полинома третьей степени

».„= + сх.-э * ^»З1* £^5* (2)

где й1, , е1 - коэффициенты полинома, зависящие от вида зазрабатываемого материала и геометрических параметров ковша. ■< N - вертикальная реакция ш козеэ?

Рис.1. Динамическая схема погрузчика в процессе внедрения.

Б - горизонтальное перемещение ковша. Важной отличительной особенностью пневмоколесного движитет по сравнению с гусеничным является существенное его буксоваш при выполнении машиной рабочих операций. В качестве характерней! ки, учитывающей степень потери скорости мапвшы в результат проскальзывания движителей относительно поверхности качения использован коэффициент буксования. В связи с чем действительга скорость движения погрузчика ид в функции реализуемой им силы тг ги Т описана соотношением!

- «г {1-Ьг* вЬг-П)

•с

сцепная масса мг

С1Д ~сц

. в. котором ит- теоретическая скорость* Бсц шины; А и В- коэффициенты.

Приведенное уравнение не разрешается в явном виде отноа тельно Т. Тем не менее, оно позволяет построить графическую зг висимость движущей силы Т в функции действительной скорости дв> жения машины и использовать ее при решении задач динамики на ЭВ! Условие, ограничивающее значение Т связано со стопроцентш буксованием движителя, когда

Т = о » б ('

*сц сц *

Где 1рсц- коэффициент сцепления движителя с опорной поверз ностью.

При описании упругих сил, действующих в динамической систе-¡е, соответствующей одноковшовому колесному погрузчику, (рис.2), излагалось, что наиболее годатливши злементаш системы являются 'ицропривод управления рабочим органом, с установленным в кем [мортизатором и опорные пневматики.

Анализ характеристик режимов нагружения рабочего оборудовали землеройных машин позволяет сделать вывод, что при срабатывали газогидравлического амортизатора имеет место адиабатическое жатие газовой пружины. Уравнение состояния газа в этом случае шсывается соотношением: .

?0«ч1 - Р*Ч7 ■ (5)

где Р, Рс - текущее и начальное давление газа;

V, У„ - текущий и начальный объем газа;

у - показатель политропы адиабатического процесса

жатия газа.

Если амортизирующее устройство - подсоединено к механизму годьема стрелы, то в процессе внедрения ковша в материал работаю-]ей Судет поршневая полость гидроцюшндра. Поэтому, рассматривая ¡овместную работу газогидравлического амортизатора и гидроцшшнд-

ров, удается выразить силу упругости газовой пружины, через смешение поршня гидрошшшдра X:

I *П <П "V

Л ' П Ц А *о'

Р . р __(6)

где Рп - площадь поршня гидрощливдра; X - смещение ковша; пА - количество амортизаторов; пц - число параллельно работающих гидроцилиндров. Коэффициент упругости определяется как первая производная усилия Рс чп„по смещению X. Тогда для случая подсоединения амортизатора к гидроцшшндрам подъема стрелы

ар

1 СЧПР

С --- р (п »V

САМ . ' О А

<1X

Р »П

г ' П "Ц 4

у_

а приведенный к режущей кромке ковша коэффициент упругости в момент срабатывания амортизирующего устройства будет нелинейным р зависит от величины горизонтального смещения ковша с учетом , податливости гидропривода:

Саг* Сс.аМ

^-"-ТТс-5- <?

"ПР "С. АМ

где Спг- приведенная к режущей кромке ковша жесткость систем подвески ковша без амортизатора.

Анализ аналитической формы движущих сил и сия сопротивленй позволяет выделить следующие особенности математической модел] погрузчика при выполнении операции внедрения ковша в штабель материала.

Во-первых, практически все силы, действующие в данной динамической системе, нелинейны .относительно смещения X либо относительно скорости X. Во-вторых, при срабатывании защитной систем можно выделить два этапа в работе устройства. На начальном этапе

когда давление лкдкости в гидроприводе не превывает начального давления газа Р0 в амортизаторе, происходит, в основном, деформирование элементов системы управления и опорных пнзвмзтиков. Как только давление жидкости в системе превысит уровень давления газа Р0-, совместно с гидроприводом и пневматиками начинает деформироваться газовая пружина пщроамортизатора. Упругая характеристика системы в целом при отом существенно изменяется» Каш на первом этапе работы упругая сила описывается линейной ззвиагмостью от ■ смещения, то на втором этапе зз счет включения в работу газовой прувины она становится-нелинейной. В-третьнзг, в соответствии с изложенным вьяоэ, демпфирукзие силы появляется только ка втором этапе срабатывания защитной системы и списываются квадратичными зависимостями линейной скорости леремеяения названы. Дкиуяая сипа системы изменяется в пределах от номинального тягового усилия Тн до 0 и описывается полиномом шестой степень

Все указанные замечания позволили ошеагь изтематетеадго модель процесса внедрения ковша . в штабель материала и оговорить условия, ограничивающие ее применение?

1 этап работы амортизатора (Р < Р0)

—*

Т<Х;> - нг -

(8)

И, - Ц,- г ' / 5 Х,<«о

2 этап работы амортизатора (Р?Р0)

- * Р„ -Ц-Х » Т(Х.) - м, - Ркп, - Р.

Р

МПР

«а-».)"1. 1 «.-

ТУ

Н"а "1' « 1 ^а «.''-'О

—^Н"——}-•

■"-^Н т ]*4——} }-•

Область действия предложенной математической модели ограничивается рассмотрением смещения рабочего оборудования толькс вдоль горизонтальной оси. Модель описывает только пневмоколесшк машины.

Вторая часть рассматриваемой главы посвящена обоснованию динамической модели погрузчика в процессе движения по неровной опорной поверхности.

В работах других исследователей доказано, что пневмоколесная машина в транспортном режиме может быть формально представлена в виде сосредоточенных масс, соединенных невесомыми упругими элементами. Цри этом выделяются две группы масс г подрессоренные (кузов, рама, двигатель, кабина и т.д.) и непадрессоренные (мосты, колеса), В качестве упругих и диссипативннх элементов выступают, как правило,, шины и элементы подвески* рессоры, амортизаторы и т.д.

В поднятом состоянии стрела фронтальные погрузчики, шарнирно присоединенная к порталу» опирается на гицроциливдры подъема рабочего оборудования. Учитывая, что рамные конструкции машины являются очень жесткими, а элементы гидропривода и ходового оборудования в сравнении с ними обладают существенной податливостью, в динамической схеме в качестве упругих элементов выделены? шины и

гтропщвоп подъема стрела.'

При исследовании колебаний в продольной вертикальной плоскости рассматриваемая система представлена в виде двухмассной модели с тремя степенями свободы (рис.3).

Первая масса М1 включает в себя базовую малину, С с частью1 £ £

Рис.3. Динамическая схема погрузчика в транспортном режиме.

погрузочного оборудования, жестко закрепленной на ней. Вторая масса М3 является приведенной и включает в себя подвижные элементы рабочего оборудования.

Приведенные к массе Н„ силы упругого сопротивления со стороны защитного устройства и силы трения, возникающие при его сработы-. вании выражаются зависимостями

р0(пд-ув)*» рп-пц-г. •

К {"л^о- [г - гчг*>]} г«/в }г

для ламинарного регииа движения жидкости

{¿гК*ф(г+1?)]> г,-,» {г:К*ф(гН?)3> г.

♦ в

1? ] и

длг турбулентного режима движения жидкости

(10)

АГ"~1-Г0!-!-)т

Воздействие опорной поверхности на погрузчик при его транспортном перемещении определяется профилем этой поверхности.

Случайный характер расположения неровностей на опорной поверхности и разнообразие их форм заставляет исследователей формализовать подход к изучений динамики машин, и в частности погрузчиков, ъ транспортном режиме. Поскольку в данном исследовании стоит задача разработки математической модели погрузчика в

транспортном режиме и проверка ее адекватности реальной машине, то вполне достаточно рассмотреть процесс переезда погрузчика через единичную неровность. Такой подход позволяет-перейти от стохастической модели нагружения к детерминированной, что существенно упрощает расчеты. С другой стороны, детерминированная модель позволяет достаточно точно оценить качеств&лые возможности амортизирующего устройства по снижению нагруженности узлов и обеспечению плавности передвижения машины в забое. Подобный подход широко, используется в авто- и тракторостроения.

Вместе с тем отметим, что в случае адекватности динамической модели натурной машине, в последующем возможно ее использование для анышза случайных колебаний погрузчика в транспортном режиме движения.

Наиболее часто применяема! в исследованиях нелинейных моделей машин профилем неровности является единичная синусоида, характеризуемая длиной I и высотой 2п

о

" М 1" ---] <12)

О

Формула (12) определяет аналитическое . выражение возмущения, действующего на передние колеса машины. Задние колеса наедут на неровность позже, так как конструктивно они отстоят от передних

колес на расстоянии 1- , соответствующем Сазе напили. Исходя из. этого, возмущающее воздействие на задние колеса аналитически можно записать в виде равенства

ь « н

г о

1- „5 -.- ] (13)

На основании уравнений Латрангка второго рода математическая модель двухмассной динамической системы в транспортном релимз движения погрузчика (рис.3) описывается выражениями:

1-ый этап работы амортизатора (Р < Р0)

н^г + с,(2 + «р»!,)* сга - <г»2) - с,(г,- [2 + ♦

* \ (2 * ф»«,)+ Аг(2 - ф-О -

Г1,) -С2*»г(2 - ф*12)- С,(г*К){2,-[2 + ф»(г+1?)]} *

^«"2, ♦ с,[г,- [2 + ф»<гН?)]} - 0 (14)

2-ой этап работы амортизатора (Р > Рп)

м-2 ♦ с,(2 ♦Ф-»,) + сга -Ф*1Я) - \а * 9*1,)+

+ ^(2 - ф-0 -Рт, - О»*,

^»¿+0,4,(2+ ф-1,) -Сг*12(2-ф-1,) - Рот(г+Ю ♦ V"»«* V* - ^"»(2 - ф*ф - Р„ (г*Ю - С,*^*"» - С,-!,-^ ♦

* Рап, * Р„ - 0 ' (15)

Решение уравнений движения погрузчика в обоих рассмотренных случаях выполнено на ЭВМ типа ШМ ат 383/38? ОХ* Йсполъзуешз программы решения поставленных задач, покиио результатов оценки адекватности математической тодёлй натурной калине, позволили провейй фгасторнкй эксперйй'ейт для айализа исследуемых процессов й оформление рёзультат'оз I виде таблиц и графиков. Результаты аналитического исследования приведены в четвертой главе.

N

В третьей гягве на основании анализа предложенных теорети чеашх положений сформулированы цель и задачи экспериментальног исследования, разработаны программа и методика проведения опытов

Пелью экспериментального исследования является:

- получение информации о закономерностях формирования натру женности пневмоколесного фронтального погрузчика с защитной сис темой в виде газового гидроамортизатора и без нее в ситуациях ин тенсивяого заглубления ковша в штабель материала и перемещения транспортном режиме через единичную неровность Синусоидальна формы.

- сопоставление полученных экспериментальных и теоретически данных о динамической нагруженности пневмоколесного одноковшовог погрузчика и оценка адекватности предложенных математических мо делей реальным процессам.

В качестве объекта исследования был шбран серийно выпуск&е мый погрузчик типа ТО—11 Бердянского завода "ЕиогормапГ.

Для достижения доставленной цели и решения задач гксперимен тального исследования выполнен анализ основных параметров, влияю пих на формирование динамической нагруженности погрузчика. Н основании этого были назначены варьируемые факторы эксперимента.

В качестве защитной системы, ограничивающий нагрузки, испаль эовались два опытных образца шарообразных газогвдравлически ааортизатороз объемом 2л каядай в процессе внедрения ковша в шта Сель материала и один амортизатор объемом 10л при транспортиров ке груза.

Для Солее полной оценки описания динамической нагруженност погрузчика в качестве регистрируемых факторов были приняты следу шве:

- напряжения в металлоконструкциях рабочего об<грудования;

- давление рабочей жидкости в гицроцшшндрах системы упрзвле

ния рабочим оборудованием?

- ускорение центра тяжести машины:

- скорость движения погрузчика?

- путь, цройденный погрузчиком.

Процесс внедрения ковша в сыпучую среду осуществлялся на горизонтальной грунтовой площадке. Штабель щебня Формировался из частиц размером 25-50 мм. Скорость движения погрузчика варьировалась в интервале значений 0,94...1,78 у/с.

Экспериментальное исследование процесса переезда погрузчиком обособленной неровности выполнено в производственных условиях в УНР-1 г. Харькова. На пути движения погрузчика из цементно-битон-нных блоков формировалась неровность синусоидального вида длиною 1,7м и высотой 0,2м.

Исходя из целей экспериментального исследования варьировались начальное давление газа в амортизирующем устройство и скорость движения погрузчика, как оказывающие наибольшее влияние на динамическую нагруженности малины.

В четвертой главе приведены результаты аналитического и экспериментального исследования, выполнен их анализ в сопоставления.

Установлено, что сопротивление внедрению ковша в нгабель ще(5-ня йн в функции перемещении 8 описывается' равенством 8„=0,53*5+66,7«Б%1,3»5в, кН

Его использование в качестве входного воздействия на двух-массную динамическую модель дает решение уравнений (8 я 9) по характеру, временным и силовым показателям совпадающее с экспериментальными данными. Расхождение мелщу экспериментальными и расчетными величинами не превышает 5,52 по давлению и 92 по ускорению, что свидетельствует об 'адекватности расчетной модели натурной машине. В процессе внедрения ковша в сыпучий материал со ско-

-18ч

ростами от 0,94 до 1,78 м/с пиковые значения давления раС0Ч( жидкости в запертых пщроцилинцрах подъема стрелы, не оборудовав них амортизатором, изменяются от 11,2 до 15,4 Ша.

Включение нелинейного амортизатора с начальным давлением Ша в гидропривод погрузчика влечет за собой снижение пикон значений давления в 1,7 раз. Вместе с этим снижается и нагруз на рабочем органе. Однако это достегается не столько за сч амортизатора, сколько в результате уменьшения реакций на ведуш шевматиках из-за повышенной эластичности механизма подвес стрелы. По этой причине в стопорном режиме остов машины смешает вперед на стрелу. Последняя приподнимает передок тягача, разгр жая пневматики и снижая тем самым тяговое усилие. Анализ описе ного явления дал основание рекомендовать отключение аморгизатс в процессе внедрения ковша в перегружаемую среду.

Данные опытов и аналитического исследования позволили оцеш динамическую нагруженность погрузчика ТО-11 в. транспортном реж движения, выявить эффективность установки нелинейного газогидрг лическото амортизатора в механизме -подъема стрелы.

Соответствие предлагаемой динамической модели натур® транспортному средству щшзводено сравнением расчетных данных опнгкьйш при переезде машиной единичной неровности синусоидалы Форш.

На всех режимах движения погрузчика через неровность харак колебательных процессов динамической модели в основном отраж процессы, протекающие на натурной машине.

Рассогласвание нелщу опытными и расчетными величинами среднем состовляет 3,81," а в худших случаях не превышает. 13, Это свидетельствует о возможности использования предлагаемой намической модели для анализе транспортного режима дьижения г руэтика.

- -19' В результате проведения полевых опытов, и их обработки, расчетов колебательных процессов предлагаемой динамической модели на ЭВМ установлено следующее. Переезд погрузчиком единичной неровности синусоидальной формы вызывает вертикальные и угловые колебания остова машины на пневматиках и рабочего оборудования относительно тягача.

Увеличению скорости движения погрузчика без амортизатора с 0,94 до 1,78 м/с соответствует рост давления жидкости в гидроцилиндрах в 1,32...1,46 раз. Экспериментально установленный коэффициент динамичности нагрузок на гидроцилиндры без амортизатора меняется в диапазоне значений 1,2...1,76. Подключение нелинейного газогидравлического амортизатора вместимостью 0,010 мЗ к подъемным гидроцшшнцрам снижает динамические нагрузки на гидропривод до 1,32 раз. С повышением транспортной скорости защитные свойства амортизатора проявляется в большей мере. Это свидетельствует об эффективности его установки с целью снижения динамических нагрузок на погрузчик в транспортном режиме.

Увеличение транспортной скорости погрузчика, не оборудованного амортизатором, с 0,94 до 1,78 м/с в случае переезда им неровности ведет к росту вертикальных ускорений Центра тяжести ма~' шины на 0,lg...0,7g.

Установка газогвдравлического амортизатора снижает уровень приращения ускорений до 1,7 раз, это дало основание рекомендовать повышение транспортной скорости движения погрузчика, оборудованного амортизатором, без ухудшения условий труда водителя, до ЗОХ.

При постоянном объеме газовой полости амортизатора изменение начального давления газа в пределах 3...6 МТа влечет за собой относительно небольшое увеличение пиковых давлений в гидроприводе (до 13,8%). В такой же примерно мере на динамические нагрузки гидропривода влияет и объем газовой камеры при неизменном началь-

-20ч

ном давлении. Его увеличение с 0,008 до 0,014 м* влечет за собой снижения максимального давления на 82.

Увеличение объема амортизатора с одновременным снижением начального давления газа в нем способствует повышению эластичности подвески, но и росту амплитуды колебаний рабочего оборудования. В этой связи возникает опасность появления ударов поршней о 1фышку или буксу гицроциливдров. Подобное может привести к нагрузкам аварийного характера. Изложенное дает основание к поиску оптимальных параметров нелинейного газогидравлического амортизатора в механизме подъема рабочего оборудования погрузчика.

В пятой главе в результате выполненного исследования обоснованы практические рекомендации, оценена эффективность их использования на погрузчике типа ТО-11, приведены данные сравнительных испытаний.

На одноковшовых фронтальных пневмоколесшх погрузчиках це-лесообразона установка нелинейных газогидравлических амортизаторов в механизме подъема стрелы с их подключением к поршневым полостям гвдрсшлиндров. В процессе работы амортизатора штоковые

- ^

полости гидроцшшвдров должны сообщаться с гидроемкостью. Снижение длительности колебательных процессов достегается подключением амортизатора к гидроприводу посредством устройства, включающего в себя обратный клапан и дроссель. В процессе заполнения ковша погрузчика перегружаемым материалом рекомендуется амортизатор отключать, включая его в работу лишь в ходе выполнения транспортных операций.

Максимальной энергшоглощаюией способностью, при условии ограничения верхнего уровня давлений в гидроприводе, обладают газогидравлические амортизаторы с параметрами

Ро- Р '

----^г

.7

(19).

1

(у-1) * м-» и2

(20>.

2*Ро*

где Р0, начальное давление- и объем газа в амортизаторе;

V, предельное и статическое значение давления.

Расчета по приведенный зависимостям показывает, что на пог-руэчже ТО-11 для ограничения давлений аацкости в гидроприводе рекомендуется установка амортизатора вместимостью 0,014 м* при начальном давлении газа 6,ЗМПа.

С целью оценки достоверности практических рекомендаций проведены полевые сравнительные испытания погрузчика ТО-11 с амортизатором и без него. В ходе испытаний при прочих равных условиях достигнуто на 1,04...1.32 раз снижение максимального уровня давлений в запертых гидроцилиндрах подъема стреле погрузчика, оборудованного амортизатором, в сравнении с машиной без амортизатора.

В этой же главе приведена методика экспресс-анализа предельных динамические нагрузок на рабочий орган погрузчика в процессе внедрения ковша в штабель сыпучего материала и при его встрече с труднопреодолимым препятствием.

Эффективность использования амортизирующего устройства оценена ростом производительности погрузчика типа ТО-11 на дистанциях движения 10...25м до 202 црк стоимости амортизатора и системы его подключения не выше 0,1% стоимости машины в целом.

Основные результаты и выэоды

1) Предложенные математические модели отражают динамические

\

процессы, сопроводившие работу погрузчика. Рассогласование незд; соответствующим расчетными и экспериментальными данными в сред-:ним составляет '3,8.. .13,32 .и не превышает в худших случаях 18%. ■

2) -Анализ 'суиеетаувпих устройств и способов снижения динамических нагрузок, -действующих -на землеройные машины и транспорт»« средства позволил .црешюииь ¡использование газопидравзшческог< ■амортизатора в подвеске рабояег.о оборудовании -к-остову тягачг :погрушика. "Разработана схема -включения амортизатора в гидропри-¿всш управления рйбояам оборудованием погрузчика, обеспечивающая ■аЕГо работу :-в '"гранспсгртном режиме движения и блокирование -в ходе ¡внедрения ковша в .штабель сыпучего -материала.

3)-Использование-на .покруэшке типа TQ-11 амортизатора с максимальной энергопоглощаюией спасоЭностыо лри ■ заданном предельном давлений ^жидкости .влечет за собой сшжеше 'пиковых значена? усилий^ т?вдрощ»шоде ^в 1...1,32 раз =в'ерашетижс «машиной, не оборудованной ^амортизатором.

4) Для порруэчика ТО-11 рекомендуется. 1гаиш;зевать ношшейньй амортизатор вместимостью О.ОШ^с начальник;давлением газа в Hei 6,ЗНПа.-

5) В транспортам "режиме ..движения погрузчика, -оборудованногс нелинейным амортизатора*, вертикальныеускорения .центраvwacc при прочих равных условиях уменьшается .-на храшеши с оерийнс выпускаемой машиной.

6) Установка нелинейного амортизатора иоэвожяет "Лез .дгвеяаке-ния вертикальных ускорений центра масс повысить траншйиадю ckö-рость погрузчика на 302 а производительность на дистанции около 25м до 20Х.

7) Сравнительные испытания погрузчика с амортизатором и бег него на грунтовой дороге с естественным неровностям подтвердили эффективность применения нелинейного амортизатора в качестве за-

¡даного устройства гидропривода. Величина средномаксимальных давлений при этом снижается на 20%.

8) Выполненный факторный эксперимент на ЭВМ показал, что при увеличении отношения масс рабочего оборудования с ковшом и тягача ;вше 6 и жесткости подвески рабочего оборудования свыше 1200кН/м мечет за собой несущественное изменение динамических нагрузок на совев (не более 7.72). У существующих погрузчиков отношение вели-шн названных масс более 8. Это дает основание для экспресс ана-газа динамических усилий использовать одномассную расчетную мо-[ель.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1) Назаров Л.В., Амашех Насер. Снижение динамических нагрузок | приводе управления фронтальных погрузчиков //Харьков: Тезисы ;окладов: Ресурсосберегающие технологии и' материалы в строи-ельстве и строительной индустрии. -1992. - С.42-43

2) Амашех Насер, Назаров Л.В. Газогидравлический амортизатор подвеске рабочего оборудования одноковшового фронтального пог-

узчика //Кременчуг: Тезисы докладов: Актуальные вопросы охраны кружащей среды от антропогенного воздействия. - 1994.- С.39-41

3) Назаров Л.В., Амашех Насер, Гречишников Б.А., Емельянов .П. Исследование колебаний пневмоколесного погрузчика //Кремен-уг: Тезисы докладов: Актуальные вопросы охраны окружающей среды г антропогенного воздействия. - 1994.- С.41-43

4) Амашех Насер. Доклад на всесоюзной научно-технической онференции во ВНИИГПЩРОПРИВОДе, Харьков, 1991г.

ймавех Насер Эль-Ддин Мухамад. Динамка одноковшового фрон тального навантавувача устаткованого нелШйним газоМдравл1чни амортизатором.

Дисертац1я на здобуття вченого ступени кандидата техн!чни; наук з специальное™ 05.05.04 - доровн! та буд1вельн1 машини Харьмвский дервавний автомоб!льно-дорожн1й техн!чний цн1верси-тет.

Захищаеться робота, яка вм^уе результати досл!джень в галуз: динамки доровн1х та буд1вельних машин.

ВстаноЕлеНо, що найб1лып динаы1чн! навантавення. на одноков-вовий фронтальний пневмоколГсний навантавувач 1 його гЦроприв^ формуаться в' процес1 вмикання ковша в штабель сипучого матерЗал^ 1 при перем1щенн1 вантажу навантаиувачем по нер1вн1й поверх^ до-ровного покриття.

Двомасов1 модел1 навантавувача з - двома. .1 трьома cтyпeням^ в!льного ходу дозволили визначити' ефективнЦть використ.аннж нелШйних газог!дравл1чних амортизатор1в в систем! п!дв!ски ро-бочого обладнання до остова тягача.

Розм;1щення в г!дропривод$ 'мавини амортизатора з параметрами, як! ми рекомендуемо, зменьиуе дтгнаьпчне-навантавення г!дропр!воду в 1,32 раза, а вертикалью прискорення робочого м!сця оператора до 302. '

Опрацьован! методики розрахушпв динаючних навантавень 1 ко-ливальних процвс!в навантавувача з, нелШйкими амортизаторами. Використання, зазначених амортизатор1в на навантавувач ТО-И дозволяв зб!львити його продуктивн!сть за рахунок зростання транспортних ввидкостей до 302.

Клвчев1 слова: навантавувач, амортизатор, динамка гЦроп-риводу, динам1чне навантакення, тиск.

-2 5"-

Anasheh Naser El-Ddin Moh'd. "Dynanic of nschanical loader uith a frontal single - bucket equiped with a aeohar.isa of . protection.

Ph. d. Raserch Work •

Speciality Ho 05.03.04 "Bulding and road aachine". Kharkov State ftutoaobil - Highway Technical Unlvercity.

The author is defending a uork, uhich subs up the results of investigations done on the dynanics of roadbulding nachines. It-has been established that the greatest dynaaic load applied on sechanical loader uith a single - bucket, and on its hydraulic drive lose their shape at the aoaent when the bucket is introduced in a stack of loose friable soil and the load carried up and aoved on rough road surface.

By a aodel of mechanic loader uith a second or third level of freedou, it has been appreciated hou iaportant it was to use non linear hydro - gas shock absorbers in the hanging working part of the aachine.

The introduction in the hydraulic drive of a shock absorber, with recoaaended paraaeters, brings its level of loading down to 1,32 tiae and reduces the vertical acceleration of the drivers place to 302.

Song sethods of calculation of dynaaic loads and process of loader vibration equiped uith non linear shock absorbers have been daternlned.

The use of aenti'onod shock absorbers put on the loader TO -11 allous to perfora its productivity and to ancrease at the sane tiae the engine velocity.

Key words: sechonics loader, dynaaic, shock absorber.

Amasheh Naser El-Ddin Moh'd La dynamique: cl ^haroeur pneumatitiui

y /

«я godet frontal unique équipa d un wecanj utiï defense.

THESE DE Ftt.r.'.

Ss-lon la spécialité o5.05.o-5 - ETnc in;: Voui: t?rs et d»? Gen

Civil. University Technique d Etat d Autoneu оеь pont«? i /

с -s ?u4"içes de .Kharkav.

L/auteur soutient une tr.ese qui ^enferue ocas résultats a- r t

cherche;: menees dan с le domaine du la с? yn атт. л cuit? cfes engin«, i construction routiere.

Il est établi que la charge maximale exerces лиг an ch«irgp pneumatique a godet frontal unique et sur son niecaniçjT"? de zc, mandfc se dfifornienr au moment ou l'on enfance le <jodi*t dans v.\. t ae materiau mouvcinv < au moment ou l'on transporta lé c^rae p un déplacement du chargeur aux prises avec - deu sur'ar.i'ij résistance.

*

Par un modele de chargeur a masse doubXe a degrra

dépendance deux et trois on a pu apprecier le caracterc- ration

'de X'utilisation des amortisseurs non Xineaires hydrogasr-ux m s

râbles -dans Xe système ries pendeloques de l'organe de travail

•te

fixer a Xa charpente du tracteur.

L'insertion dans Xe mecan'isme de commande d un amortisseur oarametres recommandes diminue son degre'de chargement de 1, fois et diminue J acceXc-ration de la place dp l'operateur dans pian vertical de près de ZOV..

Des methodes de calcul des charges dynamiques et des procès

eue de vibration du chargeur équipe d'amortisseurs non Xineair

t « *

ont ete determmees.

L'utilisation des amortisseurs indiques sur le chargeur TQ-permet de croître за productivité et augmente au тэте moment vitesse de déplacement de l'engin.

Mot*, clés: chargeur, dynamique, amortissaur, charge dynawxqu