автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Совершенствование конструкции лесопромышленных манипуляторов на основе математического моделирования рабочих процессов

На правах рукописи

РГ6 од

? Г р'-'н : б

с/

Татаренко Александр Петрович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЛЕСОПРОМЫШЛЕННЫХ МАНИПУЛЯТОРОВ НА ОСНОВЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ

05.21.01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 2000

Работа выполнена в Воронежской государственной лесотехнической

академии

Научный руководитель -Научный консультант -

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Бартенев И.М. кандидат технических наук Емтыль З.К.

доктор технических наук, профессор Белокуров В.П. кандидат технических наук, доцент Гиевский А.М.

Ведущая организация -

ОАО «Майкопский машзавод»

Защита диссертации состоится 15 декабря 2000 г. в 13-00 часов на заседании диссертационного совета Д.064.06.01 в Воронежской государственной лесотехнической академии по адресу: 394613 г. Воронеж, ул. Тимирязева, д. 8, ВГЛТА, зал заседаний-ауд. 118.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Воронежской государственной лесотехнической академии.

Автореферат разослан " ноября 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор, Заслуженный

работник высшей школы РФ ^^ В.К. Курьянов

/75^ (Р? аЯ^ О

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Разработка и внедрение в производство новых технических решений, обеспечивающих повышение производительности, снижение материалоемкости, уменьшение вредного воздействия на окружающую среду лесозаготовительных и лесохозяйственных машин является приоритетным направлением научно-технического прогресса.

Применение машин манипуляторного типа позволило перевести лесную отрасль на промышленную основу, заменить ручной труд машинным, повысить производительность и улучшить условия труда. Манипуляторы нашли широкое применение в составе валочно-пакетирующих, ва-лочно-трелевочных, валочно-сучкорезно-раскряжевочных, погрузочно-транспортных, передвижных и стационарных рубильных и других лесных машинах.

Учет влияющих факторов при проектировании манипуляторов, в том числе и податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода, позволяет на стадии проектирования обеспечить высокий технический уровень, сократить объем испытаний за счет повышения достоверности расчетов.

Созданию манипуляторов высокого технического уровня препятствует то, что недостаточно исследованы величины влияния податливости рабочей жидкости, элементов гидропривода и звеньев манипулятора на его динамическую нагруженность. Не учтено влияние податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на оптимальные значения параметров механизмов подъема стрелы и привода рукояти.

Разработка более точных математических моделей рабочих процессов гидроманипуляторов с учетом утечек в гидросистеме, работы предохранительных устройств, податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода позволит наиболее полно и объективно определять нагрузки, преодолеваемые манипулятором в процессе работы, а значит оценить напряженное состояние звеньев, в том числе и в переходных режимах.

Поэтому тема диссертационной работы актуальна. Научные исследования проводились в рамках комплексной программы повышения технического уровня лесозаготовительной техники ОАО «Концерн Лесмаш» и плана по совершенствованию техники ОАО «Майкопский машзавод».

Цель работы: Совершенствование конструкции гидравлических манипуляторов на основе моделирования рабочих процессов при различных режимах работы манипулятора с учетом влияния податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на выбор значений параметров гидравлических и кинематических схем механизмов манипуляторов.

Объекты и методы исследования. Объектом исследований являются погрузочно-разгрузочные манипуляторы отечественного производства, серийно изготовляемые ОАО «Майкопский машиностроительный завод». Теоретические исследования процессов, протекающих при работе манипу-

ляторов, проводятся аналитическим методом с применением ЭВМ, что позволяет многократно сократить время расчетов и повысить точность. Системы дифференциальных уравнений, описывающих работу механизмов манипулятора, решаются с применением численных методов.

Экспериментальные исследования с целью подтверждения результатов теоретических исследований проводились на натурных образцах гидроманипуляторов путем тензометрирования в испытательном центре «Испытатель», аккредитованном Госстандартом России.

Научная новизна работы Разработаны математические модели механизмов манипулятора, позволяющие учитывать влияние коэффициента податливости рабочей жидкости, элементов гидропривода и утечек на динамическую нагруженность гидроманипулятора при различных режимах работы. Обоснованны параметры манипулятора с переменным грузовым моментом.

Исследовано влияние податливости рабочей жидкости, элементов гидропривода и утечек в гидросистеме на синхронность работы двух гидроцилиндров подъема стрелы.

Результаты теоретических исследований подтверждены серией экспериментов по исследованию динамической нагруженности гидроманипуляторов при различных режимах работы.

Практическая ценность работы. Предложенные методики позволяют: определить динамическую нагруженность механизмов манипулятора в переходных режимах работы; сократить время инженерных расчетов конструкционных параметров новых гидроманипуляторов и повысить их точность; обосновать целесообразность разработки и применения манипулятора с автоматической подстройкой момента приложения усилия, развиваемого гидроцилиндром подъема стрелы; сделать вывод о целесообразности применения двух гидроцилиндров механизма подъема стрелы; учитывать влияние податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на динамическую нагруженность механизмов; обосновать возможность повышения производительности и снижения динамической нагруженности манипулятора при совмещении движений подъема стрелы и вращения рукояти.

Научные положения, выносимые на защиту:

- математические модели работы механизмов манипуляторов, позволяющие учитывать влияние утечек в гидросистеме, работы предохранительных устройств, коэффициента податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на их динамическую нагруженность;

- влияние податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на динамическую нагруженность наиболее распространенных механизмов подъема стрелы и привода рукояти в переходных режимах при совместной и раздельной работе механизмов;

- влияние податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на выбор значений параметров кинематических схем механизмов подъема стрелы и привода рукояти при установившемся движении;

- динамическая нагруженность манипулятора с переменным грузовым моментом с учетом утечек в гидросистеме, работы предохранительных устройств, податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода;

- закономерность в нагруженности 2-х гидроцилиндров, одновременно работающих на привод механизма подъема стрелы, с учетом утечек и податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода;

- методика определения динамической нагруженности манипулятора при различных режимах работы.

Реализация работы. Разработанные методы расчетов внедрены в ОАО «Майкопский машиностроительный завод» на стадии проектирования и производства манипуляторов.

Апробация работы. Предлагаемые методики апробированы на манипуляторах ЛВ-184А, ЛВ-185-03, ЛВ-185-07, серийно изготовляемых ОАО «Майкопский машиностроительный завод», а также на опытном образце манипулятора с переменным грузовым моментом. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях «Перспектива 98» в Кабардино-Балкарском государственном университете (1998 г.), Майкопском государственном технологическом институте (1998 г.) и ВГЛТА (1998-2000 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано семь печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, содержит 140 страниц машинописного текста, 5 таблиц, иллюстрирована 73 рисунками. Список литературы включает 106 наименований. Приложение содержит 29 страниц машинописного текста.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулированы цель работы и положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведен обзор литературы по вопросам исследования кинематических схем гидроманипуляторов, определения их оптимальных параметров, влияния различных факторов на динамическую нагруженность механизмов и их оптимальные параметры. Дан краткий аналитический обзор работ авторов, исследовавших проблемы в области оптимизации параметров механизмов манипуляторов и исследования податливости рабочей жидкости: В.А. Александрова, В.Н. Андреева, И.М. Бартенева,

К.Н. Баринова, З.К. Емтьшя, Г.В. Каршева, М.В. Кондакова, П.И. Попико-ва, Г. А. Рахманина, Л.М. Тарко и некоторых других.

На основе проведенного анализа состояния вопроса установлено следующее:

- недостаточно исследовано влияние процессов, протекающих при работе гидроманипуляторов, таких как нарастание подачи рабочей жидкости и динамические нагрузки;

- не исследовано влияние податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на выбор значений параметров механизма подъема стрелы и вращения рукояти;

- недостаточно исследовано влияние податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на динамические нагрузки манипулятора при совмещении движений механизмов подъема стрелы и привода рукояти, а также при их раздельном движении;

- нет достаточных теоретических обоснований параметров манипулятора с переменным грузовым моментом;

- недостаточно исследовано влияние утечек и различных значений номинальной подачи на синхронность работы двух гидроцилиндров подъема стрелы.

В соответствии с целью работы и исходя из проведенного анализа состояния вопроса поставлены следующие основные задачи:

разработать математические модели работы механизмов манипуляторов, позволяющие учитывать влияние утечек в гидросистеме, работу предохранительных устройств, коэффициент податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на их динамическую нагруженность;

установить влияние податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на динамическую нагруженность наиболее распространенных механизмов подъема стрелы и привода рукояти в переходных режимах при совместной и раздельной работе механизмов;

выявить влияние податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на выбор значений параметров кинематических схем механизмов подъема стрелы и привода рукояти при установившемся движении;

определить динамическую нагруженность манипулятора с переменным грузовым моментом с учетом утечек в гидросистеме, работы предохранительных устройств, податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода;

исследовать закономерность в нагруженности 2-х гидроцилиндров, одновременно работающих на привод механизма подъема стрелы, с учетом утечек и податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода;

- разработать методику определения динамической нагруженности

манипулятора при различных режимах работы. Вторая глава содержит постановку и решение задач математического моделирования процессов подъема (опускания), поворота рукояти, совместного и раздельного движения стрелы и рукояти, работы механизма подъема стрелы манипулятора с двумя гидроцилиндрами (ГЦ) и манипулятора с переменным грузовым моментом с автоматической системой поддержания давления в ГЦ подъема стрелы, с учетом податливости рабочей жидкости. Оценивается влияние податливости рабочей жидкости на параметры кинематической схемы и гидросхемы рассматриваемых манипуляторов.

В частности, система уравнений для описания процессов подъема стрелы манипулятора кинематическая схема, которого представлена на рис. 1, записана в виде:

Рис. 1. Кинематическая схема механизма подъема стрелы где (¿ц - номинальная производительность насоса, м3/с; I - время, с;

- момент инерции стреловой группы относительно шарнира 0, кг-м2; Кр - коэффициент податливости рабочей жидкости, м3/Па-с; Рпс - давление в поршневой полости ГЦ стрелы, Па; / - вылет манипулятора, м; ау - коэффициент утечек, м3/Па;

1цмс - расстояния от шарнира 0 до центра масс стреловой группы, м;

, (1)

У

р1 - текущее значение угла между осями звеньев ОА и АВ (рис. 1), град.

К, = — при К1 = 1 при

¡и

- время нарастания расхода рабочей жидкости от 0 до номинального значения <2н,

Кн - коэффициент, характеризующий изменение нагрузки в процессе подъема груза.

Коэффициент податливости рабочей жидкости, находящейся в напорной магистрали, при моделировании процесса подъема стрелы манипулятора ЛВ-185-07 представим в виде:

кр +ВД,+К^р11рХ (2)

где Еж - модуль объемной упругости рабочей жидкости (минерального масла), принимаем 1750 МПа;

Б„[ - текущая высота поршневой полости гидроцилиндра;

с!р1, с}р2 - диаметр рукавов, м;

1т, 1Р12 - длина трубопровода и рукава соответственно, м;

1рк - длина рукавов напорной магистрали, м;

с!р - внутренний диаметр рукавов, м;

SJ -текущее расстояние от поршня до крышки гидроцилиндра, м;

К\ - коэффициент характеризующий деформацию стального трубопровода;

К2 - коэффициент характеризующий деформацию гидроцилиндра;

К3 - коэффициент характеризующий деформацию РВД 016 мм с двухслойной металлической оплеткой;

- коэффициент, характеризующий деформацию РВД 012 мм с двухслойной металлической оплеткой.

В случае применения первичного и вторичного предохранительных клапанов, настроенных на 21 МПа и 19 МПа соответственно, эффективно ограничивающих давление в напорной магистрали только в случае совместной работы, расчетные зависимости будут выглядеть так, как показано на рис. 2.

При моделировании процесса опускания и торможения стрелы используется система дифференциальных уравнений расходов рабочей жидкости и подъема стрелы:

а А-К-а,{Р„

б, к (3)

(У, +т1г\фи -^шс]Ршс)-Ь^т/31+8{т1 + те1тс)с0в(1р1с +3)

0,08 0.06 Vi, м/с 0,040,020

I /

/ I

L h—- -

10

t,c.

а)

5

t,C. б)

Рис. 2. Изменения параметров: а) давления в поршневой полости ГЦ подъема стрелы; б) скорости штока ГЦ подъема стрелы, при моделировании процесса подъема стрелы манипулятора ЛВ-185-07 с грузом 1250 кг с начального угла подъема стрелы -15° до 83° где <2!,- расход рабочей жидкости из поршневой полости ГЦ подъема стрелы, м3/с;

02 - подача рабочей жидкости в штоковую полость ГЦ подъема стрелы, м3/с;

Ршс - давление в штоковой полости ГЦ подъема стрелы, Па;

КР2 - коэффициенты податливости рабочей жидкости, находящейся в сливной и напорной магистрали соответственно, м3/Па; ау - коэффициент перетечек, м3/(Па-с); б/шс - диаметр штока ГЦ стрелы, м.

Пренебрегая подпором на сливе, расход рабочей жидкости 0\ можно определить по известной формуле

(4)

где Цо - коэффициент расхода дроссельного отверстия;

W- площадь поперечного сечения отверстия, м2;

р - плотность рабочей жидкости, кг/м3.

При торможении расход рабочей жидкости Q¡ линейно снижается до нуля за время tT.

При опускании и торможении стрелы с грузом податливость элементов гидросистемы не учитывается т.к. в сливной магистрали ГЦ подъема стрелы установлен дроссель, ограничивающий расход рабочей жидкости из поршневой полости, значения и колебания давления в которой наиболее велики. Таким образом, коэффициенты податливости можно записать в виде:

7Г'

4Ея ' " 4 Еж

где /;, - длина рукавов от поршневой полости ГЦ подъема стрелы до

дросселя, ограничивающего расход рабочей жидкости; м;

¡2 - длина рукавов напорной магистрали, м;

с1р - внутренний диаметр рукавов, м;

¿о, я - максимальное и текущее расстояние от поршня до крышки гидроцилиндра, м.

В ходе расчета учитываем наличие предохранительного клапана, настроенного на 10 МПа в штоковой полости ГЦ подъема стрелы, диаметр дроссельного отверстия Змм, <2„ =1,33-10'3 м3/с.

Систему уравнений (3) решаем методом Эйлера. Результаты решения представлены на рис. 3.

0,08

VI, м/с

".'■>'"1.....

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9: 10

г, с

п т м Г| 1 и Г'"1 "■ 1" Д Г': '1 0 1 2. 3 4 5 6 7 8 В 10

1, С

а) б)

Рис. 3. Изменения параметров: а) давления в поршневой полости ГЦ подъема стрелы; б) скорости пггока, при моделировании процесса опускания и торможения стрелы манипулятора ЛВ-185-07; груз 1250 кг, начальный угол подъема 83°, угол начала торможения 0°

Для моделирования процесса поворота рукояти, кинематическая схема которого представлена на рис. 4, записываем систему уравнений:

п ■ о 51пО;-<?з) ■ , я (Р р ч , г аррш У ГШ ----2 31П Рг -Г ■(Р2+ау -Г-

4 51П(р1 - Ш

\ , р ТГг рш\ „ „п гр'4 2

- КЛт1р + «Ллф) • ^(Рг - Рг)

(5)

где /„ - время переходного процесса, с; / - текущее значение времени, с;

Qp.ii - подача рабочей жидкости насосом в пггоковую полость, м3/с; Ррш - давление в штоковой полости ГЦ привода рукояти, Па; Рр„ - давление в поршневой полости ГЦ привода рукояти, Па;

Р. =

Угр

' (11 *

где - диаметр отверстия дросселя в поршневой полости ГЦ привода рукояти, м;

/л - коэффициент расхода рабочей жидкости через отверстие дросселя; р - плотность рабочей жидкости, кг/м3;

йпр дшр - диаметры поршня и штока ГЦ привода рукояти соответственно, м;

. ^ - момент инерции рукояти с выдвинутым удлинителем относительно точки Д, кг-м2;

<Р2 - текущее значение угла между прямой СД и осью X; р2 - текущее значение угла между элементами ЕВ и АВ. Результаты решения системы (5), показывают, что характер изменения давления в полостях гидроцилиндра рукояти зависят от начального угла поджима рукояти, наличия дросселей и настройки предохранительных устройств. Так, в случае (рис. 5а, б) предохранительный клапан настроен на давление 16МПа в штоковой полости ГЦ рукояти, дросселей в гидросистеме нет.

а) б)

Рис. 5. Зависимости давления в пггоковой полости ГЦ рукояти: а) при начальных углах поджима 0; б) при начальных углах поджима -30° при отсутствии дросселя, ограничивающего расход рабочей жидкости из поршневой полости ГЦ рукояти (манипулятор ЛВ-185-07)

Рассматривается динамическая нагруженность элементов манипулятора при совместном движении стрелы и рукояти из начальных положений, представленных на рис. 6 при различных параметрах гидросистемы.

а) б)

Рис. 6. Схемы начальных положений стрелы и рукояти манипулятора

Процесс совместного движения рукояти и стрелы, а также расхода рабочей жидкости, подводимой к гидроцилиндрам, описывается системой дифференциальных уравнений:

а Кл = ^апД^+^.Р +КПР„,

+ (0,5т„ +т)1с1р{2<ри+<р2)^(ар -<р2) + (0,5тР + т)1г.1р(2<р^+<р2)<р2ат(ар-<рг) = ж/2

= ып Л ~ с81с со<<Рп +8)- тр%[1с со+ £) +

+0,5/рсо5(^2 +<ри +8-аг)]-Ктт£{!с со^и + 3) + 1рсоя((р2 +<ри +ё-ар)];

■1Л<Р, с+<Рг) + (°>25тр +г")12Р(<р1е+<рг) + ф,5тР +т)1с!р<ри со${ар-<рг)--(0,5/ир +т),с1р^Нар-<р2) = ^Ор , зш-

4

ж/1

вт($>2 -<р3)

,(6)

4 втС-р.-й)

где , Jр, тс, т, - момент инерции и масса стрелы и рукояти, соответственно;

1С,1Р - длина стрелы и рукояти соответственно;

^„с^шр^шр " Диаметры поршней и штоков гидроцилиндров подъема стрелы и поворота рукояти соответственно;

аУ1,аУ1 - коэффициенты утечек в гидросистемах подъема стрелы и привода рукояти;

Р} - давление в поршневой полости гидроцилиндра (ГЦ) поворота рукояти;

Кп,Кп - коэффициенты податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода механизмов подъема стрелы и привода рукояти;

Кп,К1г - коэффициенты изменения подачи рабочей жидкости к гидроцилиндрам подъема стрелы и привода рукояти;

Кт, К,п - коэффициенты нарастания нагрузок;

<ри, <рг - независимые обобщенные координаты для стрелы и рукояти соответственно.

Система уравнений (6) решается методом Эйлера. Результаты решения для совместного и раздельного движений стрелы и рукояти из начального положения (рис. 6 а) представлены на рис. 7.

20 15

Рпс, МПа ю

5 О

■ '

Л'Н' :

! :

Ррш, МПа

2 3 1. С

а)

Рпс, МПа

---- И , 1 1 1 ' Г ■ ■ ■. I ■■ ■

Ррш, МПа ,

1.С

в) г)

Рис. 7. Расчетные зависимости для манипулятора ЛВ-185-07 при одинаковой подаче в гидроцилиндр подъема стрелы и поворота рукояти (<2« = 1,0-10"3 м3/с, поворот рукояти с вертикального положения до упора, подъем стрелы с 15° до 62°, ау= 2,0-10"12 м3/(Па-с), Г„=0,8с:

а) давления в поршневой полости ГЦ подъема стрелы при совмещении движений;

б) давление в штоковой полоти ГЦ привода рукояти при совмещении движений;

в) давления в поршневой полости ГЦ подъема стрелы при раздельном движении;

г) давление в штоковой полоти ГЦ привода рукояти при раздельном движении

Как видно (рис. 7), при совмещении движения звеньев с установкой делителя расхода и неизменном значении номинальной подачи рабочей жидкости (Он = 1,33-10"3 м3/с) давление в гидроцилиндре подъема стрелы снижается до 9%, в гидроцилиндре рукояти - снижается до 2-х раз.

Для моделирования процесса подъема стрелы манипулятора ЛВ-185-03 с двумя гидроцилиндрами записываем систему уравнений в виде:

ж/2 с1<р с1Р

-Ь8тв — + а.Р. +Кр,—1

4 Л Л

^ „ да?2 , . _ й<р (1Р2

' 4 н ф > л

(■Л = ^№ + рг)ь ~К» ■8(т1+тс1с)соз(<р+д)

аI 4

, (У)

где и 02 - подачи рабочей жидкости к гидроцилиндрам 1 и 2 соответственно, м/с.

Отмечается, что даже при незначительной разнице в перетечках (ау\ и ау2) разница давлений в гидроцилиндрах весьма значительна. Существенная разница давлений наблюдается и при наличии разницы в подаче рабочей жидкости.

Процесс подъема стрелы манипулятора с переменным грузовым моментом и автоматической подстройкой давления в ГЦ подъема стрелы (рис. 8) описывается системой уравнений:

4г 1 И1 ж ' к Рс а

_ яг/2 , М. _ ' йР

2,=—-со&б—^+а.Р+К, —+0.

? 4 г Л /2 * " ¿1

(^+т1>)±^ = ^РЛ8т&-Кн8{т1+т;1т)со5(<р1с+б) . (8) (Л=| *со5б&р -«-

\т1 + т},,,,)

-КЛ8 , с^т(Д-£)со з(<р +5)

01 С05 О

Решение системы (8) показывает (рис. 9), что в случае деления номинальной подачи (0„ = 1,33-10"3 м3/с), 2/ЪQн в гидроцилиндр подъема стрелы и 1/3 2„ в гидроцшшндр изменения грузового момента и при наличии дросселя с обратным клапаном 02,5мм, ограничивающим расход рабочей жидкости из штоковой полости ГЦ изменения грузового момента, система автоматизированного поддержания давления в поршневой полости гидроцилиндра подъема стрелы позволяет эффективно использовать возможности гидросистемы, а также облегчить работу оператора.

В главе 3 приводятся программа и методика экспериментальных исследований динамической нагруженности манипулятора при различных режимах работы. Разработана методика по проведению испытаний по определению динамической нагруженности манипуляторов, результаты которых представлены в главе 4. Приведена методика определения податливости гибких рукавов высокого давления РВД.

В главе 4 приводятся результаты экспериментальных исследований

Рис. 8. Кинематическая схема гидроманипулятора с переменным грузовым моментом: 1 - стреловая группа; 2 - гидроцилиндр подъема стрелы; 3 - гидроцилиндр изменения грузового момента; 4 - кронштейн гидроцилиндра подъема стрелы

процессов, протекающих в гидросистеме манипулятора при исследовании процессов подъема (опускания) стрелы, поворота рукояти, совмещения движений стрелы и рукояти, подъема стрелы манипулятора с двумя ГЦ стрелы. Приводятся результаты проведенных исследований по определению податливости гибких РВД.

В результате экспериментальных исследований сделаны следующие выводы:

- предложенная в настоящей работе методика позволяет, при учете всех значимых факторов, с достаточной для инженерных расчетов точностью определял» динамическую нагруженностъ гидроманипуляторов при различных режимах работы и конструктивных особенностях гидросистемы, расхождения расчетных и экспериментальных зависимостей составляет 3°/(Н-5% (рис. 10, 11);

- для повышения производительности манипулятора, увеличения его КПД необходимо применять предохранительные клапана, обеспечивающие отсутствие утечек через них при давлении в гидросистеме на 0,5+1 МПа меньше давления настройки;

- при работе гидроманипулятора с двумя гидроцилиндрами подъема стрелы (ЛВ-185-03), несмотря на значительную разницу в износе уплотнений гид-

а) б)

Рис. 9. Изменение параметров при подъеме стрелы манипулятора

ЛВ-184Б при наличии предохранительного устройства, масса груза

1250 кг: а) давления в поршневой полости ГЦ подъема стрелы;

б) давления в поршневой полости ГЦ изменения грузового момента

Р,МШ

п-1-1-1-г

О ю «.с

Рис. 10. Зависимости давления от времени в поршневой полости ГЦ подъема стрелы манипулятора ЛВ-185-07 с вылетом 7,3м при подъеме груза массой 1250кг с -15° до 62° при настройке первичного предохранительного клапана на 21 МПа, вторичного на 19МПа: 1 - экспериментальная; 2 - теоретическая

5 Ю и с

Рис. 11. Зависимости давления от времени в ГЦ подъема стрелы манипулятора ЛВ-185-07 с вылетом 7,3м при опускании груза массой 1250кг с 83° до 0° при наличии дросселя 2мм, ограничивающего подачу в штоковую полость ГЦ стрелы: 1 - экспериментальная в поршневой полости; 2 - теоретическая в поршневой полости; 3 -экспериментальная в штоковой полости ГЦ стрелы

роцилиндров, разница давлений не превышает 10%, однако это является основным препятствием к синхронизации работы тормозных клапанов;

- при большой интенсивности изменения подачи необходимо учитывать податливость элементов гидросистемы манипулятора. Основное влияние на величину податливости гидросистемы оказывает деформация гибких РВД под действием внутреннего избыточного давления;

- для дальнейшего приближения результатов теоретических расчетов к экспериментальным зависимостям давления необходимо учитывать характеристику насоса, особенности работы предохранительных клапанов, возможность колебания груза в плоскости поворота рукояти и подъема стрелы, наличие трения в шарнирах манипулятора, деформацию металлоконструкции манипулятора под действием инерционных сил и сил тяжести.

В главе 5 приведен расчет технико-экономической эффективности от внедрения результатов исследований, которая заключается в экономической эффективности от внедрения в производство манипулятора с переменным грузовым моментом с автоматической установкой кронштейна ГЦ подъема стрелы и экономической эффективности от использования результатов моделирования на стадии проектирования. При этом годовой экономический эффект от внедрения в производство результатов исследо-

ваний составит 4805,3 тыс. руб. Наибольший экономический эффект получен от внедрения манипулятора с переменным грузовым моментом с системой автоматического регулирования давления в ГЦ подъема стрелы.

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработаны методы совершенствования гидравлических манипуляторов, применяемых на погрузочно-разгрузочных работах в составе лесозаготовительных и лесохозяйственных машин. Совершенствование конструкции достигается посредством выбора параметров гидравлической схемы манипулятора, наиболее выгодных режимов его работы, что позволяет увеличить КПД изделия, снизить динамическую нагруженность его элементов и снизить массу манипулятора.

Выводы и рекомендации:

1. Применение предложенной методики определения динамической нагруженности манипуляторов различной конструкции при различных режимах работы позволяет снизить трудозатраты и повысить точность расчетов при определении параметров гидросхемы манипуляторов на этапе проектирования;

2. Снижение трудозатрат и повышение точности расчетов достигается путем применения ЭВМ, учета влияния наиболее значимых факторов на процесс работы манипулятора, а также сокращения числа испытаний проектируемого изделия;

3. Расхождение теоретических и экспериментальных зависимостей при условии учета в расчете всех наиболее значимых факторов составляет 4,5+5%.

4. Выбор параметров кинематической схемы манипулятора практически не зависят от податливости применяемой рабочей жидкости и элементов гидропривода в реальном диапазоне температур рабочей жидкости, возникающих при работе манипулятора.

5. Податливость рабочей жидкости и элементов гидропривода необходимо учитывать при определении динамической нагруженности элементов манипулятора и проектировании гидросхемы манипулятора.

6. Применение манипуляторов с двухконтурной гидросистемой, с независимой подачей на каждый контур позволяет эффективно совмещать операции подъема стрелы и поворота рукояти и сократить время цикла работы манипулятора в 1,5-5-1,8 раз.

7. Использование манипулятора с переменным грузовым моментом значительно более выгодно по сравнению с манипуляторами с фиксированным грузовым моментом, т.к. это позволяет уменьшить номенклатуру манипуляторов в 1,5+2 раза и снизить удельную металлоемкость на 20+25%.

8. Эффективность применения манипулятора с переменным грузо-

вым моментом особенно возрастает при использовании системы автоматического перемещения кронштейна ГЦ изменения грузового момента, что позволяет поддерживать постоянным давление в ГЦ подъема стрелы, снизить загруженность оператора и повысить производительность.

9. При работе гидроманипулятора с двумя ГЦ подъема стрелы (ЛВ-185-03), несмотря на значительное различие в износе уплотнений, разница давлений не превышает 10%, однако это является основным препятствием к синхронизации работы тормозных клапанов.

10. Для дальнейшего приближения результатов теоретических расчетов к экспериментальным зависимостям необходимо учитывать характеристику насоса, предохранительных клапанов, возможность колебания груза в плоскости поворота рукояти и подъема стрелы, наличие трения в шарнирах манипулятора, деформацию металлоконструкции манипулятора под действием инерционных сил тяжести.

11. Разработанная методика определения динамической нагруженно-сти манипулятора при различных режимах работы может быть использована на машиностроительных предприятиях изготавливающих погрузочно-разгрузочные манипуляторы.

Предложенные в настоящей работе математические модели рабочих процессов манипуляторов применяются для определения динамической нагруженности и выбора оптимальных параметров гидросхемы манипуляторов, производимых ОАО "Майкопский машиностроительный завод".

Основные статьи

1. Емтыль З.К., Татаренко А.П. Влияние параметров механизма подъема стрелы гидравлического манипулятора с переменным грузовым моментом на его динамическую нагруженность. //Тезисы докладов СевероКавказской региональной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспекгива-98». - Нальчик КБГУ. 1998. с. 16-17.

2. Бартенев И.М., Емтыль З.К., Татаренко А.П. О необходимости учета податливости рабочей жидкости и утечек в гидросистеме при проектировании манипуляторов. Вестник Центрально-Черноземного региона отделения наук о лесе Академии естественных наук. Воронеж. 1999. №2. с. 108-114.

3. Бартенев И.М., Емтыль З.К., Татаренко А.П. Теоретические и экспериментальные исследования изменения давления в двух гидроцилиндрах подъема стрелы гидроманипулятора с учетом инерционных сил. Природопользование. Межвуз. сб. научн. трудов. Воронеж 2000. с. 68-71.

4. Емтыль З.К. Татаренко А.П. Исследование динамики двух гидроцилиндров механизма подъема стрелы пщроманипулягора. Труды ФОРА (Труды Физического Общества Республики Адыгея). Майкоп. Изд-во АГУ. 1997. №2. с.90-93.

5. Емтыль З.К., Татаренко А.П. Влияние податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на кинематические параметры механизма подъема стрелы гидравлического манипулятора. //Технология, химия, экологические проблемы Северного Кавказа. Сборник научных трудов по материалам региональной научно-практической конференции "Неделя науки МГТИ.-Майкоп. 2000. с.22-23.

6. Емтыль З.К., Татаренко А.П. Анализ влияния диаметров дроссельных отверстий на динамическую нагруженность манипулятора при опускании стрелы. //Технология, химия, экологические проблемы Северного Кавказа. Сборник научных трудов по материалам региональной научно-практической конференции "Неделя науки МГТИ"-Майкоп.2000.с.23-24.

7. Татаренко А.П. Влияние упругой деформации стреловой группы на динамичекую нагруженность гидравлического манипулятора // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления лесного комплекса. Межвузовский сборник науч. тр./ под ред. проф. B.C. Петровского. Воронеж: ВГЛТА, 1999. с. 91-93.

Просим ваши отзывы по автореферату в двух экземплярах с заверенными подписями направлять по адресу: 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, ВГЛТА, Факс 0732-53-84-61, Ученому секретарю.

Татаренко Александр Петрович

Совершенствование конструкции лесопромышленных манипуляторов на основе математического моделирования рабочих процессов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 3.11.2000. Формат 60x84 Х1Х6. Усл. печ. лист. 1,25. Тираж 100 экз. Майкопский государственный технологический институт, г. Майкоп, ул. Первомайская, 191.

введение лава 1. Состояние вопроса. Цели и задачи исследования

1.1. Сущность и степень значимости податливости элементов гидропривода

1.2. О необходимости учета податливости жидкости при анализе коэффициента динамичности различных кинематических схем

1.3. Перспективные направления совершенствования кинематических схем манипуляторов

1.4. Выводы

1.5. Цели и задачи исследования 30 лава 2. Теоретическое обоснование выбора параметров конструкции гидроманипулятора

2.1. Исследование влияния податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на динамическую нагруженность и параметры механизма подъема стрелы.

2.2. Влияние податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на динамическую нагруженность и параметры типовых механизмов привода рукояти

2.3. Исследование влияния коэффициента податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода и обоснование целесообразности совмещения работы механизмов подъема стрелы и поворота рукояти

2.4. Влияние податливости и утечек рабочей жидкости на синхронность работы 2-х гидроцилиндров подъема стрелы

2.5. Обоснование выбора параметров кинематической схемы и параметров гидросхемы манипулятора с переменным грузовым моментом с учетом податливости рабочей жидкости

Выводы

Глава 3. Программа и методика экспериментальных исследований

3.1. Программа исследований

3.2. Методика исследований 109 3.2. Измерительные средства

Глава 4. Результаты экспериментальных исследований

4.1. исследование динамических процессов в гидроприводе манипуляторов ЛВ-185-07 и ЛВ-185

4.2. Исследование податливости гибких рукавов высокого давления (РВ Д) 130 Выводы

Глава 5. Технико-экономическая эффективность

5.1. Расчет экономической эффективности от внедрения в производство манипулятора с переменным грузовым моментом с автоматической установкой кронштейна подъема стрелы

5.2. Расчет экономической эффективности от внедрения результатов моделирования на этапе проектирования 137 Выводы

Актуальность темы. Разработка и внедрение в производство новых технических решений, обеспечивающих повышение производительности, снижение материалоемкости, уменьшение вредного воздействия на окружающую среду лесозаготовительных и лесохозяйственных машин является приоритетным направлением научно-технического прогресса.

Применение машин манипуляторного типа позволило перевести лесную отрасль на промышленную основу, заменить ручной труд машинным, повысить производительность и улучшить условия труда. Манипуляторы нашли широкое применение в составе валочно-пакетирующих, валочно-трелевочных, валочно-сучкорезно-раскряжевочных, погрузочно-транспортных, передвижных и стационарных рубильных и других лесных машинах.

Учет всех факторов, при проектировании манипуляторов, в том числе и податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода, позволяет на стадии проектирования обеспечить высокий технический уровень, сократить объем испытаний за счет повышения достоверности расчетов.

Созданию манипуляторов высокого технического уровня препятствует то, что недостаточно исследованы величины влияния податливости рабочей жидкости, элементов гидропривода и звеньев манипулятора на его динамическую нагруженность. Не учтено влияние податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на оптимальные значения параметров механизмов подъема стрелы и привода рукояти.

Разработка математической модели гидроманипулятора с учетом подат-иивости рабочей жидкости, элементов гидропривода и звеньев позволит наибо-1ее полно и объективно определять нагрузки, преодолеваемые манипуляторами $ процессе работы, а значит оценить напряженное состояние звеньев, в том [исле и в переходных режимах.

Поэтому тема диссертационной работы актуальна. Научные исследования проводились в рамках комплексной программы повышения технического уровня лесозаготовительной техники ОАО «Концерн Лесмаш» и планом по совершенствованию техники ОАО «Майкопский машзавод».

Цель работы: Совершенствование конструкции гидравлических манипуляторов на основе моделирования рабочих процессов при различных режимах работы манипулятора с учетом влияния податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на выбор значений параметров гидравлических и кинематических схем механизмов манипуляторов.

Основные научные положения, выносимые на защиту. В соответствии с целью работы разработаны и выносятся на защиту следующие научные положения:

- математические модели работы механизмов манипуляторов, позволяющие учитывать влияние утечек в гидросистеме, работу предохранительных устройств, коэффициент податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на их динамическую нагружен ность;

- влияние податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на динамическую нагруженность наиболее распространенных механизмов подъема стрелы и привода рукояти в переходных режимах при совместной и раздельной работе механизмов;

- влияние податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на выбор значений параметров кинематических схем механизмов подъема стрелы и привода рукояти при установившемся движении;

- динамическая нагруженность манипулятора с переменным грузовым моментом с учетом утечек в гидросистеме, работы предохранительных устройств, податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода;

- закономерность в нагруженности 2-х гидроцилиндров, одновременно работающих на привод механизма подъема стрелы, с учетом утечек и податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода;

- методика определения динамической нагруженности манипулятора при различных режимах работы.

Объекты и методы исследования. Объектом исследований являются по-фузочно-разгрузочные манипуляторы отечественного производства серийного изготовления ОАО «Майкопский машиностроительный завод». Теоретические «^следования процессов, протекающих при работе манипуляторов, проводятся шалитическим методом с применением ЭВМ, что позволяет многократно сократить время расчетов и повысить точность. Системы дифференциальных /равнений, описывающих работу механизмов манипулятора решаются с применением численных методов.

Экспериментальные исследования с целью подтверждения результатов георетических исследований проводились на натурных образцах гидроманипу-шторов путем тензометрирования в испытательном центре «Испытатель», ак-средитованном Госстандартом России.

Научная новизна работы. Разработаны математические модели механиз

I манипулятора, позволяющие учитывать влияние коэффициента податливо-рабочей жидкости и элементов гидропривода на динамическую нагружен-гь гидроманипулятора, при различных режимах работы. Обоснованны па-етрьг манипулятора с переменным грузовым моментом.

Исследовано влияние податливости рабочей жидкости, элементов гид-ривода и утечек в гидросистеме на синхронность работы двух гидроцилин-в подъема стрелы.

Результаты теоретических исследований подтверждены серией экспери-тов по исследованию динамической нагруженности гидроманипуляторов различных режимах работы .

Практическая ценность работы. Предложенная методика позволяет:

- определить динамическую нагруженность механизмов манипулятора в переходных режимах работы;

- сократить время инженерных расчетов конструкционных параметров новых гидроманипуляторов и повысить их точность;

- обосновать целесообразность разработки и применения манипулятора с автоматической подстройкой момента приложения усилия, развиваемого гидроцилиндром подъема стрелы;

- сделать вывод о целесообразности применения двух гидроцилиндров механизма подъема стрелы;

- учитывать влияние податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на динамическую нагруженность механизмов;

- обосновать возможность повышения производительности и снижения динамической нагруженности манипулятора при совмещении движений подъема стрелы и вращения рукояти.

Реализация работы. Разработанные методы расчетов внедрены в ОАО (Майкопский машиностроительный завод» на стадии проектирования и произ-юдства манипуляторов.

Апробация работы. Предлагаемые методики апробированы на манипу-яторах Л В-184 А, ЛВ-185, ЛВ-190, ЛВ-185-07, серийно изготовляемых ОАО Майкопский машиностроительный завод», а также на опытном образце мани-улятора с переменным грузовым моментом. Основные результаты исследовали докладывались и обсуждались на научно практических конференциях «Пер-¡ектива 98» Кабардино-Балкарском государственном университете (1998 г.), айкопском государственном технологическом институте (1998 г.) и ВГЛТА 998-2000 гг.).

Выводы:

1. Предложенная в настоящей работе методика позволяет с достаточной для инженерных расчетов точностью определять динамическую на-груженность гидроманипуляторов при различных режимах работы и конструктивных особенностях гидросистемы;

2. Для повышения производительности манипулятора, увеличения его КПД необходимо применять насосы с более жесткой характеристикой в диапазоне давлений до 20 МПа;

3. При работе гидроманипулятора с двумя гидроцилиндрами подъема стрелы (ЛВ-185-03), несмотря на значительную разницу в износе уплотнений гидроцилиндров разница давлений не превышает 10%, однако это является основным препятствием к синхронизации работы тормозных клапанов;

4. При большой интенсивности изменения подачи необходимо учитывать податливость элементов гидросистемы манипулятора. Основной вклад в величину податливости гидросистемы вносит деформация гибких РВД под действием внутреннего избыточного давления;

5. Для дальнейшего приближения результатов теоретических расчетов к экспериментальным зависимостям давления необходимо учитывать характеристику насоса, возможность колебания груза в плоскости поворота рукояти и подъема стрелы, наличие трения в шарнирах манипулятора, деформацию металлоконструкции манипулятора под действием инерционных сил и сил тяжести.

Глава 5. Технико-экономическая эффективность

5.1 Расчет экономической эффективности от внедрения в производство манипулятора с переменным грузовым моментом с автоматической установкой кронштейна подъема стрелы

Ожидаемый экономический эффект от использования манипулятора ЛВ-184Б (ЛВ-184-06) будет обеспечиваться за счет повышения производительности труда на погрузочно-разгрузочных работах, выполняемых с применением манипулятором с переменным грузовым моментом по сравнению с производительностью труда при использовании базового манипулятора ЛВ-184А.

Повышение производительности обеспечивается за счет увеличения грузоподъемности и сокращения времени цикла при автоматической установке кронштейна грузового момента, позволяющего выравнивать давление в ГЦ подъема стрелы.

При расчете годового экономического эффекта от внедрения в эксплуатацию новой техники необходимо рассчитать суммарную экономию всех производственных ресурсов (живого труда, материалов, капитальных вложений), которую получают производитель и потребитель в результате производства и использования новой техники.

Для оценки годового экономического эффекта сопоставим приведенные затраты по базовой и новой технике. Приведенные затраты представляют собой сумму себестоимости и нормативной прибыли /77/:

3 = С+ЕК (5.1) н 4 7 где 3 - приведенные затраты на единицу продукции, тыс. руб.;

С - себестоимость единицы продукции, тыс. руб.;

К - удельные капитальные вложения в производственные фонды, тыс. руб.;

Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений; рекомендуемое значение /77/ равно 0,15.

Для расчета годового экономического эффекта от производства и использования новых средств труда долговременного применения (машины, эборудование и т.п.) с улучшенными качественными характеристиками (производительность, долговечность, издержки эксплуатации и т.д.) воспользуемся методикой, приведенной в работе /77/. В этом случае годовой экономический эффект определяется по формуле: где Зх и Зг - приведенные затраты на единицу соответственно базового и нового средства труда, определяемые по формуле (5.1), тыс .руб.;

А - коэффициент учета роста производительности единицы нового средства труда по сравнению с базовым;

В1 и В2 - годовые объемы продукции (работы), производимой при использовании единицы соответственно базового и нового средства труда в натуральных единицах;

- коэффициент учета изменения срока службы нового средства труда по сравнению с базовым;

Р1 и Рг - доли отчислений от балансовой стоимости на полное восстановление (реновацию) базового и нового средства труда. Расчитываются как величины, обратные срокам службы средства труда, определяемым с учетом их морального износа;

Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений

5.2)

Р2+Е,

0,15);

Рг+Ен

- экономия потребителя на текущих издержках эксплуатации и отчислениях от сопутствующих капитальных вложений за весь :рок службы нового средства труда по сравнению с базовым, тыс. руб.;

К},К2~ сопутствующие капитальные вложения потребителя (капитальные вложения без учета стоимости рассматриваемых средств труда) при использовании базового и нового средства труда в расчете на объем продукции (работы), производимой с помощью нового средства труда тыс. руб.;

ИХ,И2 - годовые эксплуатационные издержки потребителя при использовании им базового и нового средства труда в расчете на объем продукции (работы), производимой с помощью нового средства труда, тыс.руб. В рассмотренных издержках учитывается только часть амортизационных отчислений, предназначенных на капитальный ремонт средств труда, т.е. Щ,И2 представляют собой издержки без учета средств на их реновацию, а также амортизационные отчисления по сопутствующим капитальным вложениям потребителя. А2 - годовой объем производства новых средств труда в расчетном году в натуральных единицах, А2=80 штук

Приведенные затраты по формуле (5.1) с учетом, что капитальных вложений на разработку, изготовление, испытания и внедрения нового манипулятора составляют Ао=152 тыс. руб., а с учетом объема, выпуска

К - ^ - = 19 тыс. руб.

80 80

Приведенные затраты труда будут равны

3] =С! = 137 тыс. руб.

32=С2+0,15К=139+0,15-1,9=139,3 тыс. руб. Годовой объем выработки базового и нового манипуляторов

В1=пгЧ1

В2=пгч2 где пг - эффективное число часов работы в год;

Ч] и 42 - часовая производительность базового и нового манипулятора. Считаем, что срок службы базового и нового манипуляторов одинаковы, эавны 6 годам, поэтому

Р!=Р2=0,1296 и коэффициент учета изменения срока службы р2+Еи

Сравнительные характеристики базового и нового манипуляторов приведены в табл.5.1.

Заключение

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследо-¡аний выработаны методы совершенствования гидравлических манипуляторов, грименяемых на погрузочно-разгрузочных работах в составе лесозаготовитель-[ых и лесохозяйственных машин. Совершенствование конструкции достигается юсредством выбора наиболее выгодных режимов работы манипулятора, эле-«ентов его гидравлической схемы, что позволяет увеличить КПД изделия, сни-;ить динамическую нагруженность его элементов и снизить массу манипулятора

1. Применение предложенной методики определения динамической на-руженности манипуляторов различной конструкции при различных режимах >аботы позволяет снизить трудозатраты и повысить точность расчетов при оп-»еделении параметров гидросхемы манипуляторов на этапе проектирования;

2. Снижение трудозатрат и повышение точности расчетов достигается путем [рименения ЭВМ, учета влияния наиболее значимых факторов на процесс работы манипулятора, а также сокращения числа испытаний проектируемого изделия;

3. Расхождение теоретических и экспериментальных зависимостей при словии учета в расчете всех наиболее значимых факторов составляет 4,5ч-5%.

4. Выбор параметров кинематической схемы манипулятора практически [е зависят от податливости применяемой рабочей жидкости и элементов гид-юпривода в реальном диапазоне температур рабочей жидкости, возникающих гри работе манипулятора.

5. Сжимаемость рабочей жидкости и податливость элементов гидропри-ода необходимо учитывать при определении динамической нагруженности цементов манипулятора и проектировании гидросхемы манипулятора.

6. Применение манипуляторов с двухконтурной гидросистемой, с незави-амой подачей на каждый контур позволяет эффективно совмещать операции эдъема стрелы и поворота рукояти и сократить время цикла работы манипуля->рав 1,5^1,8 раз.

7: Использование манипулятора с переменным грузовым моментом зна-штельно более выгодно по сравнению с манипуляторами с фиксированным грузовым моментом, т.к. это позволяет уменьшить номенклатуру манипуляторов в 1,5-5-2 раза и снизить удельную металлоемкость на 20-г25%.

8. Эффективность применения манипулятора с переменным грузовым моментом особенно возрастает при использовании системы автоматического геремещения кронштейна ГЦ изменения грузового момента, что позволяет зоддерживать постоянным давление в ГЦ подъема стрелы, снизить загруженность оператора и повысить производительность.

9. При работе гидроманипулятора с двумя ГЦ подъема стрелы (ЛВ-185-)3), несмотря на значительное различие в износе уплотнений разница давлений не превышает 10%, однако это является основным препятствием к синхронизации работы тормозных клапанов.

10. Для дальнейшего приближения результатов теоретических расчетов к жспериментальным зависимостям необходимо учитывать характеристику накоса, предохранительных клапанов, возможность колебания груза в плоскости поворота рукояти и подъема стрелы, наличие трения в шарнирах манипулятора, реформацию металлоконструкции манипулятора под действием инерционных жл тяжести.

Разработанная методика определения динамической нагруженности манипуляторов при различных режимах работы может быть использована на ма-пиностроительных предприятиях, изготавливающих погрузочно-разгрузочные 1анипуляторы. Незначительные изменения могут адаптировать предложенную «етодику расчета для всех типов манипуляторов.

Предложенные в настоящей работе математические модели рабочих роцессов применяются для определения динамической нагруженности и вы-ора значений параметров гидросхемы манипуляторов, производимых ОАО Майкопский машиностроительный завод».

1. Александров В.А. Динамические нагрузки в лесосечных машинах. Л.: ЛГУ. 1984. 152с.

2. Александров В.А. Аналитическое и экспериментальное исследование процесса подтаскивания груза дерева рукоятью гидроманипулятора //Машины и орудия для механизации лесозаготовок. Межвуз. сб. научн. тр. Л.: 1974. Вып. 2.

3. Александров В.А. Исследование динамики гидроманипулятора бесчокер-ного трактора типа ТБ-1: Автореф. канд. дис. Л.: 1971. 16с.

4. Александров В.А. Проектирование специальных лесных машин. Л. 1977.

5. Александров В.А. Моделирование технологических процессов лесных машин. М.: Экология. 1995. 257с.

6. Александров В.А. и др. Построение программы движения робота-манипулятора лесосечной машины. //Лесной журнал. 1987. №6. с.38-43.

7. Александров В.А. Исследование нагруженности лесосечных машин в режиме разгона груза «с веса». //Лесной журнал. 1984. №1. с.42-46.

8. Андреев В.Н., Гусейнов Э.М. Выбор и обоснование критериев и показателей эффективности при оптимальном проектировании лесных машин

9. Машины и орудия для механизации лесозаготовок и лесного хозяйства: Межвуз. сб. науч. тр. Л.: Изд-во ЛТА. 1981. с.12-15.

10. Артоболевский И.М. Теория механизмов и машин. М. Наука 640с.

11. Анспоккс Я.И. Повышение эффективности управления лесозаготовитель^ ными машинами для рубок ухода на этапе проектирования. Автореф. дис.к.т.н. Л.: ЛТА.1988.

12. Астахов А.И. Автомобильные краны. М.: «Высшая школа». 1969. 320с.

13. Баринов К.Н. Каршев Г.В. Оптимизация компоновки манипуляторов лесных машин по косвенному показателю металлоемкости // Обоснование параметров машин и механизмов для лесозаготовок и лесного хозяйства: Межвуз, сб. научн. тр. Л.: Изд-во ЛТА. 1990. с.22-25.

14. Баринов К.Н., Милютников В.Ю. Синтез согласующего устройства для манипуляторов трелевочных и валочно-трелевочных машин. //Лесной журнал 1985. №4. с.33-35.

15. Бартенев И.М., Емтыль З.К. Некоторые направления повышения технического уровня гидравлических манипуляторов. Изд-во Майкопского государственного технологического института. Майкоп 1996. 52с.

16. Бартенев И.М:, Емтыль З.К. Влияние основных параметров механизма подъема стрелы гидроманипулятора на его массу. Лесное хозяйство Поволжья. Межвуз. сб. научн. работ. Выпуск 4. Саратов. 1999. с.123-136.

17. Бартенев И.М., Попиков П.И., Емтыль З.К. Разработка рекомендаций по повышению надежности гидроманипуляторов. /Отчет о научно-исследовательской работе. Воронеж. 1996. 52с.

18. Башкиров В.А., Церлюк М.Д. Оптимизация стрелоподъемного механизма одноковшовых экскаваторов с гидравлическим приводом переменной производительности //Строительные и дорожные машины. 1979. №10 с.8-10.

19. Башкиров В.А. Выбор параметров стрелоподъемного механизма с гидроприводом //Строительные и дорожные машины. 1982. №4. с. 14-16.

20. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика //Справочное пособие М.: Машиностроение. 1971. 472с.

21. Балагула В.Я. и др. Применение манипуляторов в строительстве. ВНИИст-роймаш. М. 1988. 45с.

22. Бахвалов Н.С. Численные методы. Анализ. Алгебра. Обыкновенные дифференциальные уравнения. М. Наука. 1973. 631с.

23. Бойков С.П., Меньшиков В.Н., Бит Ю.А., Сотонин С.Н., Демин К.К. О работоспособности манипуляторных машин на несплошных рубках // Лесной журнал. 1987. №5.

24. Ботук Б.О. Гидравлика М. Высшая школа. 1962. 450с.

25. Васильев Г.М., Есюнин Е.Г. Условия применения манипулятора на сортировке сортиментов // Лесной журнал. 1988. №3 с. 45-48.

26. Васильченко В.А., Житкова С.А., Акользина Л.С. Гидравлическое оборудование для гидроприводов строительных дорожных и коммунальных машин. М. ЦНИИТЭ строймаш. 1978. 470с.

27. Виноградов В.К. Машины и подрост //Лесная промышленность. 1987.12. с. 10-11.

28. Гончаренко Н.Т. и др. Навесные манипуляторы. // Строительные и дорожные машины. 1986. № 8 с. 17-18.

29. Демидович Б.П., Марон H.A. Основы вычислительной математики. М.: Наука. 1970. 664с.

30. Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалов Э.З. Численные методы анализа. М.: Наука. 1973. 368с.

31. Дорохов С.П. Поиск оптимальной по минимуму времени пространственной траектории перемещения груза хлыста в раскряжевочной установке поворотным манипулятором //Лесной журнал. 1988. №6 с.41-46.

32. Дорохов С.П. Оптимизация по быстродействию траектории переноса груза манипулятором в раскряжевочной установке //Лесной журнал. 1988 №4. с.48-53.

33. Дмитриченко С.С. Анализ нагруженности элементов машин. М.: Машиностроение. 1977. 34с.

34. Дварнаускас Э.А. и др. Оценка динамической нагруженности манипулятора МТТ-10. // Лесной журнал. 1988. 5. с.37-42.

35. Емтыль З.К. Основы повышения технического уровня гидроманипуляторов. Майкоп. МГТИ. 2000. - 234 с.

36. Емтыль З.К. Высокая надежность и производительность гидроманипуляторов залог успеха. // Лесная промышленность. 1998. №2. с. 14.

37. Емтыль З.К., Татаренко А.П. Исследование динамики двух гидроцилиндров механизма подъема стрелы гидроманипулятора. Труды ФОРА (Физического Общества Республики Адыгея). Изд-во АТУ. Майкоп. 1999. №4. с.90-93.

38. Емтыль З.К., Татаренко А.П. О влиянии податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода механизма вращения рукояти гидравлического манипулятора на его динамическую нагруженность.

39. Емтыль З.К., Татаренко А.П. Исследование влияния прекращения подачи рабочей жидкости вследствие ее сжимаемости и утечек на динамическую нагруженность гидроманипулятора при совмещении движений звеньев.

40. Труды ФОРА (Физического общества Республики Адыгея) Изд-во АГУ. Майкоп. 2000 №6 с.

41. Ермошин A.A., Нагаев Р.Ф. Низкочастотные гидравлические системы позиционирования // Вибрационные машины и технологии: Сб. науч. тр. Курского политехнического института Вып. 2 Курск, 1993. - С. 74-83

42. Жавнер B.JL, Крамской Э.И. Погрузочные манипуляторы. JL: Машиностроение. 1975. 158с.

43. Зарецкий A.A. О динамике стреловых кранов при одновременной работе двух механизмов. М.: Вестник машиностроения. 1966. №10.

44. Кашуба С.М., Турулай И.В. Оптимизация элементов манипулятора для лесоматериалов //Механизация лесоразработок и транспорт леса. Минск: Вышэйша школа. 1985. с.39-41.

45. Каршев Г.В. Обоснование параметров манипуляторов лесных машин по металлоемкости и быстродействию: Автореф. дис. канд. техн. наук. СПб.: Изд. ЛТА. 1994. 20с.

46. Комаров М.С. Динамика грузоподъемных машин. М.: Машгиз, 1962. 267с.

47. Крылов В.В. Исследование характеристик гидропривода неполноповорот-ного ротатора. //Лесной журнал. 1986. №2 с.37-41.

48. Кондаков М.В. К расчету динамического нагружения конструкции манипулятора при переходных процессах. //Лесной журнал. 1989. №2. с. 38-43.

49. Кондаков М.В. К оценке точности динамической модели упругого манипулятора//Лесной журнал. 1989. №4. с. 48-51.

50. Кузнецов В.М. Динамика механизма подъема стреловых кранов-манипуляторов //Строительные и дорожные машины. 1984. №4. с. 20-22.

51. Кудрявцев И.В., Наумченко Н.Е. Усталость сварных конструкций. М.: Машиностроение. 1976. 271с.

52. Коцаньда С. Усталостное разрушение металлов. М.: Металлургия. 1975. 456 с.

53. Ле Тан Куинь. Прогнозирование нагруженности лесосечных машин с манипуляторами в условиях лесозаготовок Вьетнама: Автореф. дне.канд. техн. наук. Л.: Изд-во ЛТА. 1989. 20с.

54. Лео И. Снижение динамических нагрузок на вал очно-трелевочную машину валкой деревьев на пачку: Автореф. дис.канд. тех. наук. СПб.: Изд-во ЛТА. 1994. 20 с.

55. Манипуляторы гидравлические автомобильные МГА-40, ГЛГА-65, МГА-95 //Наиболее важные отечеств, и зарубеж. достижения в обл. науки, техники и пр-ва по лесн. хоз-ву. М.: ВНИИЦлесресурс. 1995. с.68-69.

56. Манипулятор универсальным гидравлический МУГ-70 //Наиболее важные отечеств, и зарубеж. достижения в обл. науки, техники и пр-в по лесн. хоз-ву. М.: ВНИИЦлесресурс. 1995. с. 67-68.

57. Манипуляторы стреловые гидравлические лесохозяйственных машин. JL: ЦБНТИлесхоз, 1984.

58. Нестеров А.П. Графическая оптимизация гидропривода манипулятора лесной машины по передаточному отношению //Машины и орудия для механизации лесозаготовок и лесного хозяйства: Межвуз. сб. научн. тр. Л.: Изд-во ЛТА, 1979. Вып.8. с.43-47.

59. Нестеров В.А. Теория синтеза механизмов авиационных робототехниче-ских систем. -М.: Издательство МАИ, 1998. -588с.

60. Пискунов A.C. Попиков П.И. Влияние кинематических параметров механизма подъема на динамическую нагруженность манипулятора //Лесной журнал. 1985. №5. с.52-56.

61. Питеев В.Г. Совершенствование машин манипуляторного типа для сорти-ментной заготовки древесины: Дис. в виде н. докл. на соиск. учен. степ, канд. техн. наук//Воронеж, гос. лесотехн. акад. Воронеж. 1995. 23 с.

62. Поляк Б.Т. Введение в оптимизацию. М.: Наука. 1983. 384с.

63. Правила расчета подъемных устройств Европейской Федерации по погру-зочно-разгрузочным машинам. М.: ВНИИ стройдормаш. 1965. Перевод с французского.

64. Патент РФ №2128994. Мобильная установка для первичных лесотранс-портных работ при рубках ухода в горных условиях. /Емтыль З.К., Питеев В.Г.

65. Рахманин Г. А. Исследование динамики погрузочного устройства манипуляторного типа с гидравлическим приводом. Химки: Тр. ЦНИИМЭ. 1968 №91.

66. Ройтман В. А. Исследование процесса торможения поршня гидроцилиндрав конце хода //СДМ 1992. №12. с.16-18.

67. Ройтенберг В.Я. и др. О критериях установки гидроцилиндров в манипуляторах //Машины и орудия для механизации лесозаготовок и лесного хозяйства. Л.: Изд-во ЛТА. 1986. с.92-96.

68. Руководящий нормативный документ. РД-22-36-15-81. Манипуляторы стреловые гидравлические лесозаготовительные. Типы и основные параметры. Химки: Изд-во ЦНИИМЭ. 1982. 10 с.

69. Руководящий документ. РД-22-25.220-80. Цилиндры гидравлические. Расчет на прочность. М.: ВНИИстройдормаш. 1989. 27 с.

70. Сиротский В.Ф. Критерии оптимизации параметров кранов //Вести машиностроения. 1976. №7. с.45-46.

71. Справочник по кранам: в 2-х томах /Под общей редакцией Гохберга М.М./ М.: Машиностроение. 1988. т.1, 536 с. т.П, 540 с.

72. Справочник металлиста. I том /Под общей редакцией Чернавского С.А./ М.: Машиностроение. 1976.

73. Система машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 1986-1995 годы. Нормативный документ. Часть IV. Лесное хозяйство и защитное лесоразведение. М.: АгроНИИТЭНИТО, 1987.

74. Система машин для комплексной механизации лесозаготовительного производства на 1986-1990 г. Нормативный документ. М.: Химки. 1986 г.

75. Тарко Л.М. Переходные процессы в гидравлических механизмах. М.: Машиностроение. 1973. 168 с.

76. Труфяков В.И. Усталость сварных соединений. Киев: Наукова думка. 1973.1.216с.

77. Тузов A.A. К расчету манипуляторов лесозаготовительных машин //Автоматизация и комплексная механизация процессов деревообработки: Межвуз. сб. науч. тр. М.: Изд-во МЛТИ. 1990. Вып.228.

78. Тюкавин В.П., Попов Ф.П. Повышение надежности лесозаготовительной техники. М.: Лесная промышленность. 1978. 167с.151

79. Тимошенко В.И. Выборы рациональных параметров механизма привода рукояти гидравлического экскаватора //СДМ. 1988. №12.

80. Тимошенко В.К. Расчет рациональных параметров стрелоподъемного механизма гидравлического экскаватора. //Строительные и дорожные машины. 1986. №3. с. 18-20.

81. Тимошенко В.К., Дубовник С.А. К выбору параметров стрелоподъемного механизма. //Строительные и дорожные машины. 1984. №1. с.27-29.

82. Чайка O.P. Моделирование работы манипуляторной машины на несплошных рубках в естественных лесах //Лесосечные, лесоскладские работы и транспорт леса: Межвуз. сб. науч. тр. Л.: Изд-во ЛТА. 1991. с.56-60.

83. Чайка О. Р. Моделирование работы манипуляторной машины на рубках ухода в искусственных насаждениях //Лесосечные, лесоскладские работы и транспорт леса: Межвуз. сб. науч. тр. Л.: Изд-во ЛТА с. 16-19.

84. Чугаев P.P. Гидравлика Л-М. «Энергия». 1975. 598с.

85. Шахов А.Д., Маланов А.К. Бортовой манипулятор МКС-4531. //Строительные и дорожные машины. 1988 №10. с. 11-12.