Кинематический анализ технологического оборудования фронтальных погрузчиков

КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ФРОНТАЛЬНЫХ ПОГРУЗЧИКОВ

Колесников П.Г.

Рассматриваются возможности кинематического анализа технологического оборудования фронтальных погрузчиков

Discusses the possibility of kinematic analysis of process equipment front-end loaders

Ключевые слова: фронтальный погрузчик, кинематический анализ

Keywords: front loader, kinematic analysis

Погрузчик представляет собой самоходную подъемно-транспортную машину, включающую в себя базовое шасси и технологическое оборудование в виде шарнирно-рычажного механизма с рабочим органом. Привод технологического оборудования в конструкциях современных погрузчиков - гидравлический. Они предназначены для захвата, подъема и перемещения свободно лежащих или насыпных грузов с последующей погрузкой в транспортные средства или укладкой в штабеля. С их помощью можно производить погрузку предварительно взорванных или разрыхленных скальных пород, мелкокусковых и сыпучих грузов, строительных материалов (песок, щебень, гравий), производить очистку различных территорий от строительного мусора, снега, промышленных отходов.

Погрузчики классифицируют по виду рабочего процесса, грузоподъемности, по типу ходовой системы базового шасси, по типу технологического оборудования и рабочего органа.

По грузоподъемности погрузчики разделяют на малогабаритные (менее 5 кН), легкие (6 - 20 кН), средние (21 - 40 кН), тяжелые (41 - 100 кН), большегрузные (свыше 100 кН).

По типу технологического оборудования погрузчики делятся на фронтально-радиальные, фронтально-вертикальные, поворотные и перекидные.

Кинематика фронтально-радиальных погрузчиков обеспечивает поворот

стрелы на угол до 90°. При этом механизм стабилизации сохраняет при повороте стрелы заданное оператором положение рабочего органа.

Общий вид фронтального лесопогрузчика показан на рисунке 1.

Рисунок 1 - Фронтальный лесопогрузчик: 1 - базовый трактор; 2 - гидроцилиндр привода поворота рабочего органа; 3 - гидроцилиндр привода поворота стрелы; 4 - гидроцилиндр челюстного захвата; 5 - челюстной захват; 6 - стрела; 7 - тяга; 8 - коромысло

Рассматриваем движение стрелы погрузчика от крайнего нижнего (положения набора груза) до крайнего верхнего (транспортного) положения стрелы с грузом.

Математическая модель движения стрелы имеет вид:

I • ¥2 + О • Ь • со8

Р =

Ь

11

(у + Б2 - С 2 • Б • Ь

где 11 - момент инерции масс М1, М2 относительно оси вращения стрелы; Ь - длина стрелы;

С - сила тяжести груза и подвижных частей рабочего оборудования, приведенная к оси рабочего органа;

Ь - расстояние от оси вращения стрелы до точки крепления штока гидроцилиндра к стреле;

Г2 - угловое ускорение вращения стрелы; Г - угол поворота стрелы, град; Р - усилие на штоке гидроцилиндра.

.

I =-

1000

где М1 - масса подвижных частей рабочего оборудования, приведенная к концу стрелы;

М2 - масса груза.

Сила тяжести груза и подвижных частей рабочего оборудования:

,(М1 +1^) • g

О = -

1000

g = 9.81 м/с - гравитационная константа.

Вычисление размера С при начальных значениях G1, L1, S1:

2

2

1

C = V(L1)2 + (S1)2 - 2L1 • S1 • cos(G1). Вычисление угла G3 по заданным значениям параметров L1, S1 и вычисленному С:

G = arccos[c2 + (L)2 -(S)2]/(2C• L). Вычисление угла В1:

B = F +

Вычисление промежуточных размеров гидроцилиндра привода стрелы, соответствующих углу В1:

S = yl(L)2 + c2 -2L • c• cos(B) Решение задачи на min max - выбор из максимальных значений РС минимального (оптимального) и соответствующих ему значений варьируемых параметров C, Li , Gi .

По результатам математического моделирования определяются оптимальные кинематические параметры технологического оборудования и строятся кинематические схемы функционирования погрузчика (рисунок 2, 3).

Рисунок 2 - Кинематическая схема Рисунок 3 - Кинематическая схема ме-механизма поворота рабочего органа ханизма поворота стрела

Список использованных источников

1. Полетайкин В.Ф., Авдеева Е.В. Погрузочные машины. - Красноярск: СибГТУ, 2001.

2. Полетайкин В.Ф. Проектирование лесопромышленного оборудования. - Красноярск: КГТА, 1988.