CC BY
131
УДК 681.5: 621.22
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ НОЖНИЦЫ КАК ПРЕДМЕТ МОДЕЛИРОВАНИЯ
Н.С. Галдин, Д.С. Архипенко
В статье приведены основные сведения о моделировании гидравлических ножниц - нового вида специального гидравлического оборудования дорожно-строительных машин. Приведены зависимости для определения массы гидравлических ножниц в зависимости от усилия резания.
Ключевые слова: моделирование, гидравлические ножницы, специальное оборудование
В современных условиях для интенсификации производственных процессов в различных отраслях промышленности широко используется гидравлические механизмы. Наибольшее применение они получают в качестве активных рабочих органов дорожностроительных машин, горных и других машин
[1, 2, 4].
Активизация рабочих органов обеспечивает создание высоких усилий, достаточных для эффективной разработки материалов, разрушения негабаритов, бетонных покрытий.
В настоящее время одноковшовые гидравлические экскаваторы, являющиеся одними из ведущих многофункциональных строительных машин, находят все большее применение благодаря широкому использованию сменных рабочих органов и рабочего оборудования. Использование сменного рабочего оборудования и рабочих органов позволяет повышать производительность машин, уровень механизации работ, снижает их стоимость и сокращает сроки выполнения работ в строительстве.
При сносе и реконструкции зданий в качестве сменного инструмента для экскаватора часто применяют гидромолот, создающий много шума. Наиболее эффективным сменным инструментом, по сравнению с гидромолотом, по шумо-вибрационным качествам, а так же для разрушения бетонных конструкций имеющих арматуру или сваренные швеллера, являются гидравлические ножницы.
Их конструкция и оснащение позволяет производить снос строения без излишнего шума, аккуратно и четко разрезая армированный бетон, как при сносе ветхих строений, так и при строительстве обширных жилых комплексов и фундаментов. Также гидравлические ножницы максимально эффективны при разборе завалов
Галдин Николай Семенович - СибАДИ, д-р техн. наук, профессор, тел. 8-(381-2) 65-17-90
Архипенко Дмитрий Сергеевич - СибАДИ, учебный мастер, тел. 8-(381-2) 65-82-86
разрушенных зданий после землетрясений или в других чрезвычайных ситуациях.
Использование в качестве рабочего органа экскаваторов с гидроприводом навесных гидравлических ножниц - нового вида специального рабочего оборудования активного действия - позволит производить разборку завалов, спасательных работ, разделку, резку металлического лома, разрушение железобетонных конструкций, резку объемных крупногабаритных металлоконструкций. На рис. 1 представлена конструкция гидравлических ножниц.
Рис. 1. Общий вид гидравлических ножниц
Гидравлические ножницы, как правило, состоят из следующих основных элементов: верхней челюсти, нижней челюсти, гидроцилиндров и ножей. Верхняя челюсть обычно бывает подвижной и с помощью шарниров крепится к гидроцилиндрам.
Гидроцилиндры предназначены для управления верхней челюстью. Верхняя и нижняя челюсти предназначены для зажима, какой-либо арматуры. Ножи предназначены для разрезания металлических конструкций или бетона. Усилие на штоке гидроцилиндра гидравлических ножниц зависит от силы резания, плеча от оси вращения верхней челюсти до гидроцилиндра, прочностных свойств материла
Возможности экскаватора для установки на него навесных гидравлических ножниц определяются массой экскаватора, мощностью насосной установки и приводного двигателя.
Гидравлические ножницы присоединяются к стреле и гидросистеме экскаватора.
Проектирование объектов, гидравлических ножниц в частности, представляет процесс, включающий синтез структуры объекта, выбор параметров элементов, исследование математической модели, анализ результатов и принятие решения.
На основе регрессионного анализа статистических данных технических характеристик гидравлических ножниц различных фирм была установлена функциональная зависимость между массой гидроножниц и усилием резания:
М = -0,0005Т2 + 1,1875Т + 100, (1)
где М - масса гидроножниц, кг; Т - усилие резания, кН, Т е (400, 1200).
Усилия резания, развиваемые гидравлическими ножницами, для разделки металлолома и разрушения железобетонных покрытий достигают величин от 400 до 1200 кН при массе от 500 до 850 кг (рис. 2).
Усилие резания зависит от многих факторов: физико-механических свойств материала, площади сечения среза, геометрических размеров режущих ножей и др.
Усилие резания Т, кН
Рис. 2. Зависимость массы гидравлических ножниц от усилия резания
Проектирование начинается с разработки технического задания (ТЗ), тщательного анализа возможных конструкторских решений. Затем создается математическая модель разрабатываемого объекта (изделия, процесса). Построив математическую модель, приступают к ее исследованию, изучению ее свойств, стремясь выяснить, в какой мере разработанный объект соответствует своему назначению.
В зависимости от назначения гидравлических ножниц, комплекса внешних воздействий, типоразмера базовой машины, у проектанта-разработчика имеется возможность
изменять число связей между моделями и исследовать наиболее важные эффекты, проявляющиеся при работе гидравлических ножниц.
На рис. 3 - 5 показаны некоторые окна для определения основных параметров
гидравлических ножниц.
Рис. 3. Рабочее окно определения параметров гидравлических ножниц
Рис. 4. Рабочее окно определения параметров гидравлических ножниц
Рис. 5. Рабочее окно определения параметров гидравлических ножниц
Проектант-разработчик, получив ТЗ, на основании своего опыта, известных ему аналогов и интуиции намечает первоначальный приближенный вид решения - принципиальную схему, некоторые конструктивные формы, взаимодействие элементов и т.д.
Затем, проектант-разработчик с помощью расчетных методов, различных критериев оценки, он анализирует полученное решение и вносит определенные изменения в первона-
чальный вариант. Далее весь цикл анализа и корректировки решения повторяется.
Проектирование гидравлических ножниц представляет собой итерационный процесс, связанный с последовательным улучшением системы, принятием уточняющих конструктивных решений. Каждый цикл включает в себя анализ эффективности объекта проектирования, влияния на него характеристик элементов гидравлических ножниц и ограничений. При создании гидравлических ножниц необходимо рассматривать большое число вариантов структур, параметров и изменять, уточнять математическую модель.
Литература
1. Галдин Н.С. Гидравлические машины, объемный гидропривод. Омск: СибАДИ, 2009. 272 с.
2. Гидропневмоударные системы исполнительных органов горных и строительно-дорожных машин / А.С.Сагинов, А.Ф.Кичигин, А.Г.Лазуткин. М.: Машиностроение, 1980. 200 с.
3. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем. М.: Высш. школа, 1980. 311 с.
4. иКЬіАр/^^м^іііготоІо^сеПег.ги.
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
HYDRAULIC SCISSORS AS A SUBJECT OF MODELING
N.S.Galdin, D.S. Arkhipenko
In clause the basic data on modelling hydraulic scissors - a new kind of the special hydraulic equipment of road-building machines are resulted. Dependences for definition of weight of hydraulic scissors depending on effort of cutting are resulted
Key words: modeling, the hydraulic scissors, the special equipment
