О влиянии податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на динамическую нагруженность гидроманипулятора при совмещении движений звеньев



Скачать 59.67 Kb.
НазваниеО влиянии податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на динамическую нагруженность гидроманипулятора при совмещении движений звеньев
Дата28.03.2013
Размер59.67 Kb.
ТипДокументы
источник
1. /13.DOCО влиянии податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на динамическую нагруженность гидроманипулятора при совмещении движений звеньев

2000 г. №5

Труды ФОРА

О влиянии податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на динамическую нагруженность гидроманипулятора при совмещении движений звеньев


З.К. Емтыль, А.П.Татаренко

Майкопский государственный технологический институт, г. Майкоп

В работе рассматривается влияние податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на динамическую нагруженность гидроманипулятора при совместном движении его звеньев. Рассматривается вопрос об эффективности совмещения движения звеньев гидроманипулятора.


Принятие наибольших динамических нагрузок при работе нескольких механизмов в виде суммы наибольших динамических нагрузок, возникающих при работе каждого из механизмов, будет завышать действительные напряжения в конструкциях [4].

Динамические нагрузки у стреловых кранов, определяемые суммированием нагрузок при раздельной работе механизмов поворота и передвижения, в 1,5-2 раза больше, чем, если рассматривать сложное движение крана и груза при совместном действии нагрузок [3].

В работе [1] показано, что при совмещении движений подъема стрелы и вращения рукояти, в зависимости от схемы совмещения, усилия, преодолеваемые гидроцилиндрами, снижается до 2-х раз, а производительность повышается до 2-х раз. Однако в работе не учтено влияние податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на динамическую нагруженность манипулятора.

С учетом выводов, сделанных в работе [1, 2] запишем дифференциальные уравнения движения системы стрела-рукоять с удлинителем и расхода рабочей жидкости, подаваемой к гидроцилиндрам подъема стрелы и вращения рукояти в виде:



где - момент инерции и масса стрелы и рукояти, соответственно;

- длина стрелы и рукояти, соответственно;

- диаметры поршней и штоков гидроцилиндров подъема стрелы и поворота рукояти, соответственно;

- коэффициенты утечек в гидросистемах подъема стрелы и привода рукояти;

- давление в поршневой полости гидроцилиндра (ГЦ) подъема стрелы и поворота рукояти, соответственно;

- давление в штоковой полости ГЦ поворота рукояти;

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

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

- коэффициенты нарастания нагрузок;

- независимые обобщенные координаты для стрелы и рукояти, соответственно (рис. 1);

- параметры механизма подъема стрелы;


- параметры механизма привода рукояти.


Систему уравнений (1), описывающую совместное движение звеньев манипулятора, кинематическая схема которого представлена на рис. 1, решаем методом Эйлера. Параметры движения механизма подъема стрелы определяются следующим образом:

При рассмотрении совмещения движений стрелы и рукояти принимаем, что делитель расхода делит поток рабочей жидкости пополам, то есть:

, (2)

где Qn – номинальная подача насоса, м3/с;

Определяем параметры движения механизма подъема стрелы:

а) на каждом временном интервале цикла работы гидроманипулятора определяем угловое ускорение, и угловую скорость подъема стрелы, из второго уравнения системы (1);

б) мгновенное значение скорости штока ГЦ подъема стрелы

, (3)

где ;

в) на каждом временном интервале определяем значение давления в поршневой полости ГЦ подъема стрелы из первого уравнения системы (1).

Определяем параметры движения механизма привода рукояти:

а) на каждом временном интервале цикла работы гидроманипулятора определяем угловое ускорение, и угловую скорость поворота рукояти, из четвертого уравнения системы (1), используя следующие соотношения

; (4)

; (5)

; (6)

; (7)

; (8)

б) мгновенное значение скорости штока ГЦ привода рукояти

, (9)

где .

в) давление в поршневой полости ГЦ привода рукояти, определяется следующим образом

, (10)

где – диаметр отверстия дросселя в поршневой полости ГЦ привода рукояти, м; – коэффициент расхода рабочей жидкости через отверстие дросселя; – плотность рабочей жидкости, кг/м3.

г) на каждом временном интервале определяем значение давления в штоковой полости ГЦ привода рукояти из третьего уравнения системы (1).

В первом случае в ходе расчета использовались следующие расчетные зависимости, а также начальные и граничные условия: ; начальный угол подъема стрелы , начальный угол поворота рукояти ; максимальный угол подъема стрелы , максимальный угол поворота рукояти ; после достижения максимального значения угла поворота рукояти рассчитываются только изменяющиеся параметры механизма подъема стрелы; закон нарастания рабочей жидкости линейный, до м3/с за время, с. Расчетные зависимости представлены на рис. 2.






Были проведены аналогичные расчеты для раздельного движения стрелы и рукояти манипулятора с теми же параметрами и расчетными зависимостями, которые были использованы при описании совместного движения звеньев манипулятора. Результаты этих расчетов приведены на рис. 3. Для расчета использовались уравнения системы (1). При этом в первом и втором уравнениях системы (1) угловые скорости и ускорения поворота рукояти принимались равными нулю. Во втором и третьем уравнениях системы (1) угловые скорости и ускорения подъема стрелы принимались равными нулю. Значение подачи рабочей жидкости, в этом случае линейно растет на временном интервале от 0 до и достигает номинального значения . Процесс подъема стрелы рассматривался при максимальном угле поворота рукояти.

В
лияние изменения коэффициента податливости рабочей жидкости на динамическую нагруженность гидроманипулятора можно оценить, увеличив коэффициент податливости вдвое по сравнению с принятым ранее. Результаты расчетов при совместном движении стрелы и рукояти с большим коэффициентом податливости приведены на рис. 4.


Н
а основе проведенных теоретических исследований можно сделать следующие выводы:

При совместном движении с использованием делителя расхода время цикла не изменяется.

Давление в поршневой полости ГЦ подъема стрелы при совместном движении звеньев меньше, чем при раздельном движении (рис. 2а, 3а):

а) пиковое значение давления - в 2 раза;

б) в переходном режиме - в 1,3 – 1,7 раза;

Давление в поршневой полости ГЦ привода рукояти при совместном движении меньше, чем при раздельном движении (рис. 2б, 3б):

а) пиковое значение – в 3,7 раза;

в) в переходном режиме – до 2- х раз.

После завершения переходного процесса скорость движения штоков гидроцилиндров является постоянной (рис. 2с, 2д, 3с, 3д), что подтверждает корректность сделанных в работе /1/ допущений.

После завершения переходного процесса изменение коэффициента податливости не влияет на характер изменения давления в гидроцилиндрах (рис. 2а, 2б, 4а, 4б).

Увеличение коэффициента податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода в 2 раза (рис. 2, 4) приводит к увеличению участков нестабильности давления рабочей жидкости в ГЦ подъема стрелы и ГЦ привода рукояти. Это явление, при совместном движении звеньев манипулятора, может привести к резонансным всплескам давления (второй пик давления рис. 4а, 4б) в период переходного процесса.


Литература

1. Емтыль З.К. Повышение технического уровня гидравлических манипуляторов лесозаготовительных и лесохозяйственных машин. Дис. канд. наук. Воронеж. – 1997. – 260 с.

2. Емтыль З.К. О влиянии податливости рабочей жидкости, элементов гидропривода и звеньев манипулятора на динамическую нагруженность механизма подъема стрелы гидроманипулятора. /Научно-технические проблемы в развитии ресурсосберегающих технологий и оборудования лесного комплекса/ :Материалы международной научно-практической конференции. – Воронеж: ВГЛТА., 1998. – С. 102-103.

3. Зарецкий А.А. О динамике стреловых кранов при одновременной работе двух механизмов. М.: Вестник машиностроения. 1966. – №10.

4. Справочник по кранам: в 2-х томах /Под общей редакцией Гохберга М.М./ М. Машиностроение. 1988. – Т.1. – 536 с., Т.2. – 540 с.


Influence compliance of working fluid and elements of hydro-drive by dynamics loading of hydro manipulators


Z.K. Emtyl, A.P. Tatarenko


The problem of efficiency of the motion of sections of hydro manipulators is considered


© З.К. Емтыль, А.П.Татаренко

Добавить документ в свой блог или на сайт


Похожие:



Если Вам понравился наш сайт, Вы можеть разместить кнопку на своём сайте или блоге:
refdt.ru


©refdt.ru 2000-2013
условием копирования является указание активной ссылки
обратиться к администрации
refdt.ru