Схемы гидравлических ударных устройств Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Из нескольких возможных субоптимальных траекторий Oj может быть выбрана одна, удовлетворяющая условию минимизации заданного критерия на основе линейных перемещений и углов поворота груза.

Заключение

К достоинству предложенной методики следует отнести ее быстродействие. Декомпозиция задачи оптимизации по линейным координатам и по углам поворота груза позволяет существенно сократить время расчетов по сравнению с многопараметрической оптимизацией одновременно по всем обобщенным координатам груза.

Библиографический список

1. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов и кранов-манипуляторов: ПБ 10-382-00 и ПБ 10-257-98. -Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2007. - 335 с.

2. Правила техники безопасности при эксплуатации стреловых самоходных кранов: ВСН 274-88.

- М.: СтройИнфо, 2007. - 22 с.

3. Берзин Е.А. Элементарные решения неэлементарных задач на графах / Под ред. А.Н. Кудинова. Тверь: ТГТУ, 2005. - 136 с.

4. Щербаков, В.С. Оптимизация траектории перемещения груза автокраном в трехмерном пространстве с препятствиями / В.С. Щербаков, М.С. Корытов // Вестник Академии военных наук (спецвыпуск), 2009. - № 3 (28). - С. 270-273.

5. Корытов, М.С. Методика построения эквидистантных поверхностей в задаче поиска пути перемещения груза автокраном // Вестник Брянского

государственного технического университета, 2009.

- № 2 (22). - С. 65-69.

Search suboptimal object trajectory method in three-dimensional environment with arbitrary obstacles given the angular orientation coordinates

V.S. Shcerbakov, M.S. Korytov

A method of finding the suboptimal trajectory moved cranes load in an environment with arbitrary obstacles given the angular orientation coordinates in three-dimensional space.

Щербаков Виталий Сергеевич - д-р техн. наук, профессор, декан факультета «Транспортные и технологические машины» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - проектирование систем управления строительных и дорожных машин. Имеет более 260 опубликованных работ. E-mail: sherbakov_vs@sibadil.org

Корытов Михаил Сергеевич - канд. техн. наук, доцент кафедры «Конструкционные материалы и спецтехнологии» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - динамика и устойчивость строительных и дорожных машин, разработка систем управления грузоподъемными кранами. Имеет 45 опубликованных работ. E-mail: kms142@mail.ru

Статья поступила 06.11.2009 г.

УДК 625.76:626.226

СХЕМЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ УДАРНЫХ УСТРОЙСТВ

Н.С. Галдин, д-р техн. наук, проф., В.Н. Галдин, К.И. Храмцова

Аннотация. Приведены основные сведения о схемах гидравлических ударных устройств, применяемых в качестве активных рабочих органов дорожностроительных машин.

Ключевые слова: гидроударное устройство, гидроударная импульсная система, активные рабочие органы дорожно-строительных машин.

Введение

Применение активных (основанных на применении гидравлических ударных устройств) рабочих органов дорожностроительных машин повышает эффективность разработки различных грунтов, позволяет производить разрушение грунтов, скальных пород, обеспечивать забивание и извле-

чение свайных элементов, выполнять уплотнение грунта.

Производительность активных рабочих органов во многом определяется правильным выбором конструктивной схемы гидроударника, его энергетических и рабочих параметров с учетом назначения, выполняемых функций и применяемой базовой машины.

Анализ схем гидравлических ударных устройств

Гидроударное устройство включает следующие основные элементы: энергетический блок, орган управления рабочим циклом и инструмент.

Энергетический блок гидроударника преобразует непрерывно подводимую энергию от насоса базовой машины в дискретную энергию с большим значением ударной мощности. Энергетический блок включает корпусные детали, подвижные детали (боек) и рабочие камеры (полости). Орган управления предназначен для управления рабочим циклом гидроударника, осуществляя преобразование непрерывно подводимой энергии в периодические импульсы.

К основным параметрам гидроударников (гидромолотов) относятся:

- энергия единичного удара;

- масса подвижных частей (бойка);

- частота ударов;

- эффективная (ударная) мощность;

- коэффициент полезного действия (КПД);

- масса гидроударника.

Гидравлические ударные устройства условно можно разделить на три основные группы:

- гидромеханические - привод ударной части (бойка) осуществляется от гидродвигателя (гидроцилиндра или гидромотора) через промежуточную механическую передачу;

- гидравлические (гидромолоты двойного действия) - движение ударной части происходит за счет рабочей жидкости, подаваемой насосом базовой машины;

- гидропневматические - взвод ударной части осуществляется рабочей жидкостью, а рабочий ход происходит за счет энергии сжатого газа пневмоаккумулятора.

Опыт создания отечественных гидромеханических ударных устройств (первая группа) весьма ограничен. Один из основных их недостатков - наличие сложной механической трансмиссии. Попытки повысить энергию удара влекут за собой резкое увеличение массы и габаритных размеров ударных устройств, что усложняет эксплуатацию оснащенных ими машин и ограничивает возможности их использования.

Недостатком гидравлических ударных устройств (вторая группа) является сложность конструкции, вызванная наличием большого количества гидроаппаратов (золотников, обратных клапанов и др.) в конструкции самого ударного устройства, что уменьшает их надежность в эксплуатации.

Преимущества гидропневматических ударных устройств (третья группа) заключа-

ются в компактности, низкой металлоемкости на единицу энергии удара, простоте регулирования энергии удара изменением давления зарядки газа в пневмоаккумуляторе.

Гидропневматические ударные устройства получили наибольшее распространение. К классу гидропневматических относятся гидромолоты ГПМ-120, ГПМ-120А, ГПМ-200, ГПМ-300, ГПМ-600, ГПМ-900, СП-71 и другие ФГУП СибНИИстройдормаш (КФ ВНИИСДМ), а также гидромолоты НМ-120, НМ-230, НМ-330, НМ-440 ОАО “Тверьтехоснастка” и другие.

В России и странах СНГ на протяжении последних десятилетий сложились и успешно работают ряд научных школ по разработке гидроимпульсной техники и технологии [1, 3, 5].

В настоящее время известно большое число конструкций гидроударных устройств, в частности гидромолотов. Только в патентной литературе их насчитывается несколько сотен, и на этой базе могут быть разработаны разнообразные конструктивные решения [1 - 5].

Анализ рабочих процессов в гидравлических ударных устройствах, многочисленных даже на уровне схем, требует больших затрат труда и времени. Поэтому отыскание общих признаков, отражающих особенности структу-рообразования и функционирования механизмов, по которым они могут быть объединены в группы, значительно упрощает их разработку.

На рис. 1 - 13 представлены обобщенные гидрокинематические схемы гидроударных устройств.

Гидропневматическое ударное устройство, как и гидроударники других типов, характеризуется цикличностью функционирования -холостым ходом подвижной части (взводом бойка ударника), заканчивающимся фазой торможения и рабочим ходом бойка (нанесением удара по обрабатываемой среде).

Гидропневмоударное устройство имеет, как правило, три камеры (полости): пневмоак-кумуляторную, высокого давления (взводящую) и камеру низкого давления (сливную). После окончания холостого хода (взвода бойка) камера высокого давления соединяется с камерой низкого давления и под действием энергии сжатого газа пневмоаккумулятора боек гидропневмоударника совершает рабочий ход - нанесение удара по инструменту.

Полость взвода соединяется со сливной полостью при помощи распределительных устройств (органов управления рабочим циклом): золотника, трубчатого клапана, втулки управления и др.

По способу освобождения взводящей полости от рабочей жидкости гидропневматиче-

ские ударные устройства разделяют на два основных типа:

- с вытеснением рабочей жидкости в период рабочего хода непосредственно в сливную гидролинию;

- с вытеснением рабочей жидкости в период рабочего хода в освобождающуюся сливную полость.

Первый тип гидроударных устройств конструктивно проще, так как включает только две основные полости. Гидроударные механизмы подобного типа применяют при незначительной энергии удара, так как при повышении энергии удара возрастают рабочие объемы жидкости, что увеличивает ее скорость в сливной гидролинии, потери давления и снижается КПД ударного устройства.

Гидроударные устройства второго типа позволяют значительно снизить скорость жидкости в сливной гидролинии, тем самым улучшая энергетические параметры гидропневмоударников.

Схемы гидропневматических ударных устройств с вытеснением рабочей жидкости в период рабочего хода непосредственно в сливную гидролинию приведены на рис. 1 - 4.

Рис. 1. Схема гидропневматического ударного устройства: 1 - инструмент; 2 - камера высокого давления; 3 - корпус; 4 - боек; 5 - пневмоаккумуляторная камера; 6 - орган управления рабочим циклом; 7 - гидробак;

8 - напорная гидролиния; В - взвод бойка;

Т - торможение; Р - разгон (рабочий ход)

Рис. 2. Схема гидропневматического ударного устройства

Рис. 3. Схема гидропневматического ударного устройства

Рис. 4. Схема гидропневматического ударного устройства

На рис. 8 - 11 показаны схемы гидропневматических ударных устройств с вытеснением рабочей жидкости в период рабочего хода в освобождающуюся сливную полость.

На рис. 5 - 7 и рис.12 - 13 приведены схемы гидравлических ударных устройств двойного действия.

Рис. 5. Схема гидравлического ударного устройства двойного действия:

1 - инструмент; 2 - камера высокого давления; 3 - корпус; 4 - боек; 5 - рабочая камера;

6 - орган управления рабочим циклом;

7 - гидробак; 8 - напорная гидролиния; В - взвод бойка; Т - торможение; Р - разгон (рабочий ход)

Рис. 8. Схема гидропневматического ударного устройства:

1 - инструмент; 2 - корпус; 3 - боек; 4 - камера низкого давления; 5 - камера высокого давления; 6 - пневмоаккумуляторная камера;

7 - орган управления рабочим циклом;

8 - напорная гидролиния; 9 - гидробак; В - взвод бойка; Т - торможение; Р - разгон (рабочий ход)

Рис. 9. Схема гидропневматического ударного устройства

Рис. 6. Схема гидравлического ударного устройства двойного действия

Рис. 10. Схема гидропневматического ударного устройства

Рис. 7. Схема гидравлического ударного устройства двойного действия

Рис. 11. Схема гидропневматического ударного устройства

В Т Р

9 8 7

Рис. 12. Схема гидравлического ударного устройства двойного действия:

1 - инструмент; 2 - корпус; 3 - боек; 4 - камера низкого давления; 5 - камера высокого давления; 6 -камера рабочего хода; 7 - орган управления рабочим циклом; 8 - напорная гидролиния; 9 - гидробак; В - взвод бойка; Т - торможение; Р - разгон (рабочий ход)

Рис. 1З. Схема гидравлического ударного устройства двойного действия

Органы управления рабочим циклом, осуществляющие распределение потоков жидкости в гидроударнике, представлены в виде гидрораспределителя, позиции которого соответствуют: В - взводу бойка, Т - торможению, Р - рабочему ходу бойка.

Вывод

Таким образом, повышение эффективности активных рабочих органов дорожностроительных машин во многом зависит от правильного выбора схемы, структуры, конфигурации, конструктивного облика гидроударников. От этого зависят энергетические и рабочие харак-

теристики гидроударной импульсной системы, применяемой для разработки грунтов.

Библиографический список

1. Алимов О.Д., Басов С.А. Гидравлические виброударные системы / О.Д. Алимов, С.А. Басов.

- М.: Наука, 1990. - 352 с.

2. Архипенко А.П. Гидравлические ударные машины /А.П. Архипенко, А.И. Федулов - Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1991. - 108 с.

3. Галдин Н.С. Многоцелевые гидроударные рабочие органы дорожно-строительных машин: монография / Н. С. Галдин. - Омск: Изд-во СибА-ДИ, 2005. - 223 с.

4. Галдин Н.С. Гидравлические машины, объемный гидропривод / Н.С. Галдин. - Омск: СибАДИ, 2009. - 272 с.

5. Теоретические основы создания гидроимпульсных систем ударных органов машин / А.С. Сагинов, И.А. Янцен, Д.Н. Ешуткин, Г.Г. Пи-вень. - Алма-Ата: Наука, 1985. - 256 с.

Schemes of hydraulic shock devices

N.S. Galdin, V.N. Galdin, K.I. Khramtcova

The basic data on schemes of the hydraulic shock devices applied as active working bodies of road-building machines are resulted.

Галдин Николай Семенович - д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Подъемнотранспортные, тяговые машины и гидропривод» Сибирской государственной автомобильнодорожной академии. Основное направление научных исследований - теория и проектирование многоцелевых гидроударных рабочих органов ДСМ. Имеет более 180 опубликованных работ. Email: galdin_ns@sibadi.org.

Галдин Владимир Николаевич - инженер, соискатель Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - автоматизированное проектирование систем.

Храмцова Карина Ильдаровна - инженер, соискатель Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - автоматизированное проектирование систем.

Статья поступила 15.12.2009 г.

УДК б24.1З1

ПОСТРОЕНИЕ ЭПЮРЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИИ ПО ДЛИНЕ РАБОЧЕГО ОРГАНА НА ОСНОВЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ