ЕФЕКТИВНІСТЬ ТРАНСФОРМЕРНОЇ АДАПТАЦІЇ СТІЙКОСТІ ГІДРАВЛІЧНОГО ЕКСКАВАТОРА - Scientific conference
Main page
UA RU EN

Congratulation from Internet Conference!

Hello

Рік заснування видання - 2011

ЕФЕКТИВНІСТЬ ТРАНСФОРМЕРНОЇ АДАПТАЦІЇ СТІЙКОСТІ ГІДРАВЛІЧНОГО ЕКСКАВАТОРА

12.09.2022 13:48

[3. Technical sciences]

Author: Сліденко Віктор Михайлович, доктор технічних наук, доцент, Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського; Поліщук Валентина Омелянівна, Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського; Марчук Любов Романівна, Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського, м. Київ, Україна


Вступ

Одним із ефективних напрямків адаптації гідравлічних екскаваторів до умов виконання технологічного процесу є застосування трансформерних елементів конструкцій. В більшості випадків - це застосування телескопічних робочих органів для збільшення робочої зони копання, виносних опор з адаптивною зміною опорного контуру, а також зміною положення противаги екскаватора для забезпечення його необхідної стійкості в реальному масштабі часу [1].

Так під час роботи гідравлічних екскаваторів виникають перекидні моменти, які зумовлюються: силами протидії робочому органу при копанні; зміщенням центра мас при завантаженості робочого органу; відцентровими силами при повороті платформи екскаватора та силами коріоліса, що виникають в перехідних динамічних процесах.  При цьому дія перекидних факторів, перш за все моментів сил, можуть досягати критичних значень, що може призвести до порушення технологічного процесу або навіть і до виникнення аварійної ситуації. Отже пошук раціональних технічних рішень з застосуванням трансформерних елементів, що впливають на підвищення стійкості екскаватора, є актуальною задачею.

Мета роботи.

Аналіз впливу розширення опорного контуру та зміни положення противаги екскаватора, які реалізуються застосуванням телескопічних трансформерних елементів,  на стійкість гідравлічного екскаватора четвертої розмірної групи, на прикладі повноповоротного екскаватора з технічними характеристиками екскаватора  ЕО-4321 А (Україна). Модернізовані трансформерні елементи для адаптивної формозміни противаги та виносних опор розроблені в Київському політехнічному інституті ім. Ігоря Сікорського (Україна) [2].

Матеріали та методи.

При виконанні роботи були використані методи математичного моделювання та структурно-логічного аналізу, які  характерні для дослідження  умов забезпечення статичної стійкості.

Результати та обговорення.

Ефективна робота екскаватора при проведенні робіт можлива лише за умови надійного забезпечення точності позиціонування кінематичної системи його робочого обладнання, що повинно забезпечуватись достатнім рівнем стійкості базової машини.  При орієнтованих розрахунках (на стадії технічного проекту) рекомендують просту залежність для оцінки стійкості, яка отримана на основі рекомендації ISO (міжнародної системи стандартизації) [2]:





де  η  - коефіцієнт запасу стійкості; My - момент від утримуючих навантажень, які направлені на відновлення стійкості, Mn - момент від зовнішніх навантажень, дія яких направлена на втрату стійкості. 



Аналогічні за структурою показники стійкості для гідравлічних екскаваторів використані, наприклад, в стандартах ČSN 277014 (Чехія) і DIN 24087 (Німеччина).



Для визначення впливу геометричних параметрів розглянуто розрахункову схему (рис.1), яка відповідає випадку  повороту платформи екскаватора  з робочим  обладнанням та ковшом, наповненим гірською масою. 








Рис.1. Розрахункова схема для визначення впливу змінних параметрів: 



x - опорного контуру; z - положення противаги екскаватора



Математична модель, яка відповідає розрахунковій схемі (рис.1), без врахування незначної, для цього випадку, дії сил коріоліса,  описується рівняннями:








де Rро=mро·ω2·rро - відцентрова сила, яка виникає при обертанні поворотної платформи екскаватора з кутовою швидкістю ω, ω=1,2 1/c; mро - маса   робочого   обладнання з ковшом ємністю 0,5 м3 наповненого грунтом,  mро= 3070  кг;  rро -  радіус обертання центра мас робочого обладнання, rро = 4,49 м;   тоді   Rро= 16,712 кН; xро, yро - відповідно координати центра мас робочого  обладнання  відносно можливого  ребра перекидання, яке на площині проектується в точку О (рис.1),  xро = 2,826 м;  yро = 4,937 м; Qро= 30,086 кН – вага робочого обладнання.  За аналогією, для поворотної платформи: R1=m1·ω2·r1;   m1= 5310 кг;  r1 = 1,083  м; R1=6,958  кН;  x1 = -2,826 м;  y1= 4,937 м; Q1= 52,038 кН.  Для  противаги: R2(z)=m2·ω2·(r2+z);  m2=1500 кг;    r2 = 2,548 м;  x2 = -5,456 м;  y2= 1,62 м;  Q2=14,709 кН.  Для  ходової частини:  x3 = -2,295 м;  y3= 1,158 м;  Q2=112,677 кН.

Зміна контуру обпирання екскаватора    ЕО-4321 А розглядалася в межах x = 0,..., 0,5 м,  що відповідає параметрам, раніше впровадженої в конструкцію екскаватора  ЕО -4321 А,  рами ходового пристрою з розсувними, за допомогою гідроприводу, виносними опорами [3]. Зміна положення противаги забезпечена телескопічним механізмом з гідроприводом  в межах z = 0,...,2 м. 



Розрахунки впливу на коефіцієнт запасу стійкості комплексної дії від зміни параметрів x та  z  за залежностями (2),...,(3) відображені поверхнею взаємодії (рис. 2). 



Встановлені початкове та максимальні значення коефіцієнта стійкості в залежності від комбінації параметрів : η(0,0) = 1,425;  η(0.5,0) = 1,78;   η(0,2) = 1,53;    η(0.5,2) = 1,9.  



Тоді ефективність впливу кожного фактора на стійкість екскаватора визначається залежностями:








де  K1 – коефіцієнт ефективності впливу висування опор зі збільшенням опорного контуру на 0,5 м,  K1 = 1,29; K2 – коефіцієнт ефективності впливу висування противаги на відстань 2 м,  K2 = 1,1; Kmax – коефіцієнт максимальної ефективності впливу від висування виносних опор та противаги на відстані 0,5 та 2 м  відповідно,  Kmax = 1,33.  







Рис.1. Графік залежності коефіцієнта запасу стійкості η від зміни параметрів:  x – збільшення опорного контуру,  z – висування противаги; K1, K2, Kmax – коефіцієнти ефективності впливу від збільшення опорного контуру, висування противаги та їх комбінованої дії, відповідно


Як випливає з наведених характеристик,  ефективність зміни положення виносних опор з розширенням контуру обnирання значно ефективніше ніж переміщення противаги екскаватора. Проте, з технічної точки зору, висування противаги екскаватора конструктивно простіше і, що головне, положення противаги може регулюватись в реальному масштабі часу засобами автоматики,  в залежності від ситуаційного положення екскаватора та його навантаження.  


Висновки


1. Встановлені параметри факторів впливу на стійкість гідравлічного екскаватора можливого застосуванням трансформерних елементів телескопічного типу, для зміни опорного контуру та зміни положення противаги. 


2. Коефіцієнт запасу стійкості залежить: від збільшення опорного контуру на величину 0,5 м і змінюється від 1,425 до 1,78; від висування противаги на 2 м він змінюється від 1,425 до 1,53; від комплексної дії – від 1,425 до  1,9. 


3. Коефіцієнти ефективності застосування трансформерних елементів складають: 1,29 – коефіцієнт ефективності впливу висування опор зі збільшенням опорного контуру на 0,5 м; 1,1 – коефіцієнт ефективності впливу висування противаги на відстань 2 м; 1,33 – коефіцієнт максимальної ефективності впливу від висування виносних опор та противаги на відстані 0,5 та 2 м,  відповідно.  


Список літератури


1. Сліденко В.М., Шевчук С.П., Замараєва О.В. Лістовщик Л.К. Адаптивне функціонування імпульсних виконавчих органів гірничих машин: монографія.-К.: НТУУ ”КПІ”, 2013. 180 с.


2. Сліденко В.М.  Шевчук С.П. Стабілізація функціонування гірничої машини з імпульсним виконавчим органом: монографія. Київ: НТУУ ”КПІ”, 2010. 192 с. 


3. А.с. 1229274 (СССР).  Рама экскаватора./ В.М.  Слиденко, О.Н. Карпенко, В.М. Захарченко; Опубл. 15.09.86, Бюл. №38.





Creative Commons Attribution Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
допомога Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter

Another articles in this section

Сonferences

Conference 2024

Conference 2023

Conference 2022

Conference 2021



Міжнародна інтернет-конференція з економіки, інформаційних систем і технологій, психології та педагогіки

Наукова спільнота - інтернет конференції

:: LEX-LINE :: Юридична лінія

Інформаційне суспільство: технологічні, економічні та технічні аспекти становлення