Введение к работе
Актуальность теш. Широкое применение для осукэстшэния трудоёмких лесозаготовительных рзбот нашли лесные машины (ЛМ) с манипуляторами. Несмотря на большоа опыт их проектирования и эксплуатации, задачи повышения их функциональных свойств, производительности и снижения металлоемкости остаются по-прежнему актуальньми. До сих пор существенными проблемами проектирования манипуляторов является низкое качество методической базы проектно-конструкторскиг работ и,как следствие, устойчивая тенденция увеличения сроков подготовки проектов. Так при.разработке компоновочно-кинематической схемы (ККС) манипулятора, компоновке его гидроприводов (ГП) используется трудоёмкий графо-аналитический кетод, требующий неоправданно больших затрат времени. При этом совершенство проекта в значительной степени зависит от опыта и интуиции проектировщика.
Повышение эффективности и качества проектно-конструкторских работ наилучшим образом достигается использованием методоз оптимального проектирования <0П) с применением ЭВМ. В этой связи, исследования по обоснованию паракетров компоновки манипулятора ЛН на основе методов ОП являются актуальными.
Цель работы. Разработка методов ОП манипуляторов ЛМ, обеспечивающих снижение их металлоемкости и повышение быстродэйствия с учётом ограничения по динамике рабочего процесса и получение технико-экономического эффекта на этапе технического проектирования.
В соответствии с целью исследований разработаны и предложены следующие научные положения, которые выносятся на защиту:
кетод оптимизации манипулятора на этапе технического проектирования по косвенным показателям металлоёмкости и быстродействия!
синтез закона гидроуправлэния манипулятора в переходных процессах движения его звеньев и обоснование критерия оптимальности ГП с учётом ограничения по динамической нагрузкеі
формализация функциональных ограничений при решении задачи ОП манипулятора Ліг
результаты теоретического и экспериментального исследований динамических нагрузок на манипулятор с пропорциональным гидроуправлением при подъёме дерева стрелой)
анализ решений и рекомендации по снижению металлоёмкости и повышению быстродэйствия манипуляторов ЛМ на базе трактора ТДТ-ББА.
Научная новизна работы. Разработана католика оптимизации паракетров кокпоновки манипулятора ЛМ по косвенный показателям металло-
емкости и быстродействия с учетом динамики рабочего процесса. Процедура минимизации суммы длин звеньев манипулятора, как показателя их металлоемкости, сведена к задаче ограничения высоты поворотной колонны по условиям функционирования. В качестве косвенного показателя металлоемкости ГП предложено использование величины полезного объема гидроцилиндров (ГЦ) привода звеньев. Разработан координатный катод компоновки ГП шарнирно-сочлененного звена. Определена зависимость быстродействия ГП от полезного объема ГЦ, параметров гидроуправления и обоснован критерий выбора последних. Формализованы функциональные ограничения на выбор проектных параметров манипулятора и типоразмеров длин ГЦ его привода с учетом технологического фактора. Представлен способ экспериментального исследования динамических нагрузок на манипулятор с пропорциональным гидроуправлением в зависимости от продолжительности пуско-тормозного режима ГП.
Практическая ценность работы. Разработанная на основе данных исследований методика оптимизации компоновки манипулятора реализована в виде объектных программных модулей. Методика позволяет:
обосновать высоту поворотной колонны и определить длины звеньев манипулятора и предельные углы их поворотаі
произвести рациональный выбор типоразмера длины и хода штока ГЦ привода шарнирно-сочлененного звена, определить параметры размещения шарнирных опор ГЦ)
обосновать для питания ГП выбор насоса и в соответствии с его характеристикой определить оптимальную продолжительность пуско-тормозного рекжма ГП и необходимый диаметр ГЦ привода звена.
Результаты анализа оптимальных решений по компоновке манипуляторов ЛМ на базе трактора ТДГ-55А положены в основу рекомендаций по снижению металлоемкости и повышения быстродействия для вновь проектируемых манипуляторов.
Реализация работы. Методика оптимизации компоновки с примене-неэм ЭВМ и рекомендации для обоснования проектных параметров манипулятора ЛМ используются в конструкторском бюро Великолукского завода "Лосхозмаш" при разработке экспериментальных образцов манипу-ляторных машин. Часть результатов исследований и разработанные програєш расчетов внедрены в учебный процесс по дисциплине "Проектирование лесопромышленного оборудования" (специальность 17.04).
Апробация работы. Результаты исследований отражены в отчетах о НИР кафедры проектирования специальных лесных машин ЛТА ( №ї ГР 0І83004І679 - ГЄ87 г., 0І9І005І68І - 1982 г.). Основные результаты
работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях В ЛТА В 1987, I989-I99I г.Г.
Публикации. По теме диссертации опубликованы шесть работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных выводов и рекомендаций, списка литературы и семи приложений. Общий объём работы составляет 246 с, включая 151 с. машиноописного текста, 32 рис.,8 табл., список литературы -60 наименований и приложения - 70 с.