Введение к работе
Актуальность. Широко применяемы в различных отраслях народного хозяйства колесные погрузчики обладают высокой мобильностью, имеют Широкий спектр технологических операций за счет сменного рабочего оборудования, удобны при выполнении небольших объемов работ на неподготовленных погрузочных площадках, максимально гидрофицированы. В то же время обилие технологических операций с различными видами грузов (единичными, длинномерным!', сыпучими, связными и т.д.) определяют повышенную динамическую нагружешгость навесного оборудования, которая зависит как от технико-эксплуатационных параметров, так и от динамических характеристик конструкции.
Повышение скоростей работ, расширение диапазона технологических операций требуют новых подходов в процессе проектирования и доводки колесных погрузчиков. Основным направлением оптимального проектирования конструкции и ее доводки является достоверная оценка нагрузочных режимов. Применяемые в проектно-конструкторских организациях традиционные методы расчета, не учитывающие реальных нагрузок в условиях эксплуатации, не позволяют получить равнопрочиость элементов конструкции.
В связи с этим стала актуальной задача формирования нагрузочных режимов в навесном оборудовании колесных погрузчиков на стадии проектирования и доводки конструкции.
Настоящая работа посвящена совершенствованию методов оценки нагруженности и выполнена применительно к навесному оборудованию колесных погрузчиков малой грузоподъемности.
Целью диссертационной работы является разработка методики расчета нагрузочных режимов в конструкции навесного оборудования колесного погрузчика на технологических режимах, связанных с повышенной динамичностью в зависимости от динамических параметров груза, навесного оборудования, опорного массива, гидрооборудования и износа сочленений элементов конструкции (выработка зазоров в шарнирах). Экспериментальная проверка основных положений методики расчета.
Основная идея работы заключается в оценке достаточной сходимости теоретической и физической модели погрузчика, выявлении путем проведения экспериментальных исследований и реальных динамических параметров системы жесткостей, демпфирующих сопротивлений, моментов инерции, масс) и рекомендуемых диапазонов их изменения для усовершенствования ;уществующих конструкций погрузчиков.
Задачами исследования являются:
-разработка динамических моделей с учетом динамических характеристик оп орного массива, груза, навесного оборудования, технико-эксплуатационных параметров;
'разработка методики расчета нагрузочных режимов с учетом реальных динамических характеристик и износа элементов конструкции;
проверка адекватности теоретических и реальных динамических систем с учетом экспериментальных исследований конкретного погрузчика в условиях эксплуатации;
разработка рекомендаций для проектно-конструкторских организаций. Методы исследования. Основные результаты получены методами теории
колебаний и теоретической механики с использованием аппарата математической статистики и методов математического моделирования с применением ЭВМ. Эксперименты проводились методом тензометрирования с разработкой методики экспериментального определения динамических характеристик навесного оборудования, жестких опор и груза в условиях эксплуатации. На защиту выносятся: 1. Метод расчета нагрузочных режимов в навесном оборудовании колесных погрузчиков на погрузочно-разгрузочных работах с использованием выносных жестких опор.
- 2. Математическая модель для расчета динамики взаимодействия
различного рода грузов и навесного оборудования с использованием
жестких опор.
-
Математическая модель расчета нагрузочных режимов конструкции колесных погрузчиков с учетом зазоров в сопряжениях элементов конструкции при использовании выносных жестких опор.
-
Методика определения динамических характеристик выносных жестких опор, грузов, навесного оборудования безстендовыми методами, на реальной машине. '
-
Научно обоснованные рекомендации по учету влияния износов в сопряжениях на динамические нагрузки, нагрузочных режимов элементов конструкции и гидрооборудования с учетом экстремальных режимов работы конструкции.
Достоверность результатов и рекомендации диссертации обоснованы: проверкой адекватности математической модели динамической нагруженности конструкции с результатами экспериментальных исследований. Расхождения теоретических и экспериментальных исследований не превышают допустимых пределов. Общая погрешность обработки экспериментального материала согласовывается с практикой оценки погрешностей при исследованиях.
Научная новизна работы состоит в следующем:
J. Установлены закономерности нагружения навесного оборудования колесных погрузчиков на погрузочно-разгрузочных работах с выносными опорами. Дана сравнительная оценка динамической нагруженности при работе с выносными опорами и на шинах.
-
Выявлены закономерности изменения нагруженности конструкции погрузчиков в зависимости от зазора в сочленениях элементов навесного оборудования.
-
Разработаны динами"еские модели, максимально приближенные к реальным, для погрузочно-разгрузочных работ на выносных опорах, с учетом износа элементов конструкции.
-
Определены оптимальные диапазоны изменения динамических характеристик навесного оборудования с оценкой влияния груза и выносных опор.
Практическая значимость работы заключается в выявлении диапазонов изменения динамических характеристик навесного оборудования с учетом влияния выносных опор, технико-эксплуатационных параметров и износа элементов конструкции. Практическая ценность работы подтверждается внедрением разработанных рекомендаций по доводке конструкции погрузчиков для учебного хозяйства «Миндерлинское», в частности, изменены жесткости стрелы, рукояти и рамы навесного оборудования, что позволило снизить количество отказов по причине нарушения прочности элементов конструкции. Разработанные рекомендации используются при проектировании и доводке конструкции навесного оборудования лесных погрузчиков в ОАО «Красноярский завод лесного машиностроения» и использованы в учебном процессе кафедры «Детали машин и технологии металлов» Красноярского государственного аграрного университета.
Апробация. По результатам проведенных исследований сделано 3 доклада на научно-технических конференциях в КрасГАУ (1999), КФ СГУПС (2000), а также неоднократно на заседании кафедры «ДМ и ТМ» КрасГАУ.
Публикации. Автором опубликовано 42 научные работы, в том числе по теме диссертации 7 научных статей.
Структура работы. Диссертация включает введение, четыре раздела, основные выводы, приложение и список литературы. Основной текст содержит 125 страниц машинописного текста, включая список литературы, 31 рисунок, 9 таблиц. Список использованной литературы составляет 123 наименования.