Расчет усилий на штоках гидроцилиндров привода поворота ковша
Усилия на штоках гидроцилиндров привода поворота ковша определяются при установившемся режиме работы технологического оборудования по наибольшему выглубляющему усилию NВ , приложенному на режущей кромке ковша в положении набора груза с учетом веса ковша и груза (Рис.2.4) по формуле
, 
(2.4)
где k = 1. 25 — коэффициент запаса,учитывающий потери на трение в шарнирах рычажного механизма поворота ковша, гидроцилиндрах, потери давления в гидроприводе и другие потери; NB — выглубляющее усилие; GK — вес ковша с грузом; zk — число гидроцилиндров поворота ковша; 
мгновенное передаточное отношение механизма поворота для выглубляющего усилия NB ; 
то же для веса ковша GK .
П = 
, (2.5)
где 
размеры элементов рычажного механизм поворота ковша (Рис.2.4.).
Расчет параметров кинематики механизма подъема стрелы
Модель движения стрелы погрузчика
Упрощенно структура математической модели имеет вид
Рис.2.4. Схема к расчету усилий в механизме поворота ковша
где 
— параметр эффективности;
— параметры состояния (заданные величины) ;
— параметры управления (переменные величины, которые могут изменяться в процессе проектирования);
— функциональная зависимость между параметрами состояния и управления ( 
и 
).
Рассматриваем движение стрелы погрузчика от крайнего нижнего (положения набора груза) до крайнего верхнего (транспортного) положения стрелы с грузом. Использование математической модели дает возможность определения оптимальных параметров кинематической схемы и гидропередачи рабочего оборудования погрузчика.
Рассмотрим алгоритм расчета и схему движения стрелы. Расчетная схема приведена на Рис.2.5.
 |
Рис.2.5. Расчетная схема движения стрелы с грузом
Условные обозначения величин и соответствие их Хi - параметрам состояния, Yi - параметрам управления, Е - параметру эффективности:
M1 -масса подвижных частей рабочего оборудования, приведенная к концу стрелы (точке D), кг — Х1;
M2 -масса груза, кг — Х2;
L -длина стрелы, м — Х3;
G -сила тяжести груза и подвижных частей рабочего оборудования, приведенная к точке D, H — X4;
L1 -расстояние от оси вращения стрелы до точки крепления штока гидроцилиндра к стреле, м — Y1;
F2 -угловое ускорение вращения стрелы, 1/с2 — Y2;
F -угол поворота стрелы, град — Y3;
G1 = g -угол между осью гидроцилиндра и линией О1 - О3 (см. расчетную схему) — Y4;
PС -усилие на штоке гидроцилиндра привода стрелы, Н — Е
V1 —скорость движения штока гидроцилиндра;
PНОМ — номинальное давление в гидросистеме погрузчика.
АлгОРИТМ РАСЧЕТА
Математическая модель движения стрелы в плоскости XO1Z имеет вид:
(2.6)
где I1 - момент инерции масс М1, М2 относительно оси вращения стрелы, т.О1 .
, 
(2.7)
Cила тяжести груза и подвижных частей рабочего оборудования
, Н (2.8)
g = 9.81 м/с2 - гравитационная константа.
2.Вычисление размера С при начальных значениях G1, L1, S1
(2.9)
3. Вычисление угла G3 по заданным значениям параметров L1, S1
и вычисленному С
(2.10)
4.Вычисление угла В1
(2.11)
5.Вычисление промежуточных размеров гидроцилиндра привода стрелы, соответствующих углу В1
(2.12)
6.Проверка условия S³ S2. С момента достижения расчетной длины гидроцилиндра S конечной его длине S2 расчеты прекращаются.
7.Расчет усилий на штоках гидроцилиндров привода стрелы - PС по формуле (2.6).
8.Решение задачи на min max - выбор из максимальных значений РС минимального (оптимального) и соответствующих ему значений варьируемых параметров C, L1 , G1 .
9.По результатам расчетов построить график зависимости усилия PС от угла поворота стрелы F (циклограмму нагрузок).
10.По заданным параметрам состояния и расчетным значениям параметров управления системы построить принципиальную кинематическую схему технологического оборудования.
При построении кинематичской схемы следует руководствоваться следующими стандартами:
ГОСТ2.701-76 Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению
ГОСТ2.703-68 Правила выполнения кинематических схем.
ГОСТ2.770-68 Обозначения условные графические в схемах. Элементы кинематики.