Введение к работе
Актуальность проблемы. Начало XXL века в России характеризуется некоторым оживлением в сельскохозяйственном производстве и в промышленности, перерабатывающей сельхозсырьё. В этих условиях, возрастает объём транспортно-перегрузочных, монтажно-технологиеских вспомоельных и подсобных работ с применением подъёмных операций. Наряду с этим, повышаются требования к номенклатуре, схемно-конструктивным решениям, иэко-логичности грузоподъёмных средств.
Уже недопустимы заезды тракторных и самоходных шасси (с грузоподъёмным оборудованием и без него) в производственные помещения,. Например, согласно ГОСТ в молоке и молочных продуктах не должно быть посторонних запахов и привкусов. Для работы в производственных помещениях требуется специальная экологическая транспортно-энергетическая база.
Доля транспортных и транспортнртехнологических работ в стоимости с-х. продукции достигает 40 % и не имеет тенденции к снижению. В связи с образованием крестьянских (фермерских) хозяйств и малых с. - х. предприятий, серийные автокраны и тракторные погрузчики не в полной мере удовлетворяют сельских товаропроизводителей из-за высоких стоимости, габаритовмассы и необходимости содержать дополнительную рабочую силу.
Задача состоит в том, чтобы создать лёгкие и простые грузоподъёмные устройства, которые можно навешивать на тракторы, шасси, одноосные модули, специальную базу, а также монтировать стационарно в помещениях.
Одним из направлений решения этой актуальной проблемы является разработка лёгкого (ферменного) стрелового типа в сочетании с пространственным приводным механизмом и бесступенчатым электрогидравлическим приводом манипулятора.
Цель исследования.. Усовершенствовать гидроманипуляторы с двух-звенной шарнирно-стержневой стрелой, с помощью пространственного приводного механизма предложить дверками манипулятора тремя и четырьмя
степенями свободы. Разработать экологическую электрогидравлическую систему управления гидроманипулятором с бесступенчатым регулированием параметров движения. Выполнить кинематический и силовой анализ предложенных манипуляторов, определить их зону действия. Экспериментально проверить стабильность в работе новых разработок.
Объект и предмет исследования. Крупномасштабная действующая модель шарнирно-стержневого гидроманипулятора с тремя степенями свободы и с реальной электрогидравлической системой управления. Аналитическое исследование манипуляторов и пространственных приводных механизмов. Экспериментальные исследования манипулятора и работы системы управления. Сельскохозяйственные технологии с применением манипуляторов.
Научная новизна. Разработано перспективное направление в создании гидрофицированных грузоподъёмных средств манипуляторного типа циклического действия, которое включает двухзвенную.шарнирно-стержневую грузовую стрелу и один или два пространственных приводных механизма для подъёма и поворота секций стрелы. Для управления манипулятором предложена электрогидравлическая система с бесступенчатым регулированием параметров электродвигателя переменного тока. Кинематический и силовой, анализ мани-пуляционных систем выполнен с привлечением алгоритмов метода координат для пространственных и плоских стержневых образований. Новизну технических решений подтверждают 3 изобретения.
Достоверность разработанных положений, выводов и рекомендаций подтверждена решением на ЭВМ аналитических задач, привлечением для расчетов проверенных алгоритмов механики машин и механизмов, испытаниями крупномасштабной модели манипулятора с реальной системой управления, а также апробацией на научно-практических конференциях.
Практическая значимость. Осуществлено совершенствование гларнир-но-стержневых гидроманипуляторов с пространственным приводным механизмом, разработана нетрадиционная электрогидравлическая система управления манипулятором, в результате чего обеспечен замкнутый силовой поток в плос-
5 ко - пространственной структуре из стержней и гидроцилиндров, которые подвергаются в основном растяжению или сжатию, расширена зона действия манипулятора, в том числе за счёт дискретного изменения длины верхних стержней, достигнуто бесступенчатое изменение скорости перемещения грузозахватного органа за счёт эффективного и простого тиристорного регулирования частоты вращения приводного электродвигателя. Для манипулятора с четырьмя степенями свободы угол поворота стрелы в горизонтальной плоскости может достигать ± 150. Разработаны рекомендации по применению в сельском хозяйстве предложенных манипуляторов.
Реализация работы. Крупномасштабная блочно - модульная модель манипулятора и электрогидравлическая система управления изготовлены, проверены в действии и используются в научных исследованиях, а также в учебном процессе в Волгоградской ГСХА.
Апробация работы. Основные положения диссертаций доложены, обсуждены и одобрены на 7-й и 8-й Региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области (2002, поощрительная премия; 2003, третье место и диплом); научно-практической конференции Пензенской ГСХА (2002); Международной научно-практической конференции "Основы достижения устойчивого развития сельского хозяйства" (Волгоград, 2004); Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных "Региональные проблемы народного хозяйства" (Ульяновск, 2004); научно-технической конференции Волгоградского ГАСУ (2004).
В полном объёме диссертация доложена и обсуждена на научном семинаре ВГСХА в 2004 году.
Разработанная и изготовленная автором модель шарнирно-стержневого гидроманипулятора демонстрировалась на Международной Агропромышленной выставке "Продэкспо. Фермер Поволжья" (Волгоград,2004) и отмечена дипломом.
Публикации. С участием автора по теме диссертации опубликовано 16 работ, из них в центральных журналах - 2; в число опубликованных работ вхо-
дят 3 изобретения.
