CC BY
21
МЕХАНИЗАЦИЯ ________СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ СРЕДСТВ
Н.В. Кривельская
ФГОУ ВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия
Описаны лабораторная установка для испытания грузоподъёмных средств, а также объекты экспериментальных исследований.
В Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии на кафедре «Сопротивление материалов и детали машин» был создан электрогидравлический стенд (лабораторная установка) для испытания грузоподъемных средств. Экспериментальным исследованиям подверглась крупномасштабная действующая модель шарнирно-стержневого гидроманипулятора с двухзвенной стрелой и с одним пространственным приводным механизмом. Объектами экспериментальных исследований были, по существу, два устройства: собственно манипулятор и его оригинальная система управления.
Выбор таких объектов экспериментов обусловлен следующими причинами:
1. Изготовление манипулятора в натуральную величину - это дорогостоящий проект в современных условиях, который, будучи нетрадиционным, потребует доработки в металле по результатам изготовления и испытаний, что приведёт к дальнейшему возрастанию его стоимости.
2. Наличие манипулятора в натуральную величину, например, грузоподъёмностью в одну тонну, потребует более мощной системы управления, что, однако, не изменяет принципов её создания, поскольку и малогабаритная система управления в нашем исполнении является реальной.
3. Крупномасштабная действующая модель манипулятора позволяет определить кинематические возможности подобных образований, проверить работоспособность и эффективность системы управления с регулируемым электродвигателем переменного тока.
4. Экспериментальное исследование манипулятора с одним пространственным приводным механизмом объясняется тем, что здесь проверяется и шарнирно-стержневая структура с пространственным приводным механизмом, и плоский приводной механизм, и более распространённая разновидность самого манипулятора.
Модель грузоподъемного средства выполнена в блочно-модульном исполнении, в виде электрогидравлического стенда (лабораторной установки) для испытания манипуляторов (рис. 1). Стенд включает в себя двухзвенную шарнирно-стержневую грузовую стрелу 1, которая посредством самодействующего опорно-поворотного устройства 2 с двумя степенями свободы закреплена на блоке управления 3. Для подъёма-поворота стрелы предусмотрены два гидроцилиндра 4 и 5, которые расположены под углом друг к другу, их штоки посредством специального шарнира 6 соединены между собой и стрелой.
Корпуса этих цилиндров с помощью шарниров 7 с двумя степенями свободы смонтированы на балке 8, скреплённой с блоком управления 3. Предусмотрена возможность дискретного изменения расстояния между точками крепления корпусов цилиндров. Стрела состоит, как обычно, из корневой секции 9 и рукояти 10, набранных из трубчатых стержней. Верхние стержни секций стрелы также выполнены с возможностью дискретного регулирования длины. Для поворота рукояти предусмотрены два параллельных гидроцилиндра 11, корпуса которых замыкаются на цапфы специального шарнира 6.
Для управления гидроцилиндрами в блоке 3 размещены 12 специальных электроуправляемых кранов - по 4 для каждого цилиндра (параллельные цилиндры 11 управляются, как отмечалось, как одно кинематическое звено). К примеру, для управления одним гидроцилиндром предусмотрены два электроуправляемых крана 12 и 13 в верхнем отсеке блока и краны 14 и 15 в нижнем отсеке. Электрическая часть кранов электролиниями 16 и 17 крестообразно соединена между собой, а линии 18 и 19 выведены на выносной электрический пульт управления 20.
Фрагмент схемы гидравлических соединений кранов показан на рис. 1, где выходные гидролинии 21 и 22 соединены соответственно с поршневой и штоковой полостями гидроцилиндра. В блоке управления 3 имеется бак для рабочей жидкости (на рис. не показан).
Стенд включает также отдельный гидросиловой блок 23, в котором размещены электродвигатель 24 и кинематически связанный с ним гидронасос 25. Коллекторный электродвигатель переменного тока выполнен с последовательным возбуждением и не имеет стабилизированной частоты вращения. Цепь управления двигателем включает обмотку возбуждения 26, последовательно соединённую с якорем двигателя. Цепь управления двигателем 24 снабжена также переменным сопротивлением 27 и тиристорным регулятором частоты вращения 28. Элементы управления сосредоточены в электрическом пульте 20.
За счёт того, что некоторые стержни стрелы, штоки гидроцилиндров 4 и 5 подъёма-поворота стрелы и корпуса цилиндров 11 рукояти соединяются между собой в специальном шарнире 6; за счёт того, что вся стрела представляет структуру из трёх шарнирно-стержневых треугольников, достигается замкнутый силовой поток, в котором стержни работают, в основном, на растяжение или сжатие. Этому способствует и то, что вся силовая часть манипулятора является самоустанавливающейся. При этом нагрузки, в конечном итоге, замыкаются в опорно-поворотном устройстве 2 стрелы и в шарнирах 7 гидроцилиндров и воспринимаются корпусом блока 3.
Зона действия манипулятора обеспечивается не только работой гидроцилиндров 4, 5 и 11, но и дискретным изменением длины верхних стержней стрелы; последние изменяют геометрию стрелы, а следовательно, и её зону действия. За счёт переустановки шарниров 7 корпусов цилиндров 4 и 5 на балке 8 изменяются и горизонтальные углы, и зона действия манипулятора.
Конструктивное исполнение шарнирно-стержневой стрелы стенда и система управления защищены патентами РФ.
Рис. 1. Лабораторная установка для испытания грузоподъемных средств
