CC BY
100
жимаемой части мембраны; ЦШТ - ширина поверхности контакта уплотнения штока; рЖ1,
РЖ2, Р0 - плотность жидкости в поршневой и штоковой полостях гидроцилиндра и плотность внешней среды, ^1, ^2, v0 - вязкость жидкости в поршневой и штоковой полостях гидроцилиндра и вязкость внешней среды соответственно.
Равнодействующая сил сухого трения определяется на основании принципа суперпозиции для функционирующих уплотнителей поршня и штока [2, 3]:
Rтp = RтР ПШ + RтР ШТ, (13)
где RТР - сила трения в поршневом узле,
RТР ШТ - сила трения в штоковом уплотнении.
RТР ПШ = п •( Dпш+2s) • Цпш • fпш • Рц1; (14)
^Р ШТ = п • DШТ • ЦШТ • 1Шт • рЦ2. (15)
где ^Ш, fШТ - коэффициент трения материала уплотнения о гильзу.
Заключение
Представленная математическая модель гидроцилиндра, оснащенного мембранным уплотнением поршня, пригодна для решения широкого спектра задач. Она позволяет проводить анализ рабочих процессов, протекающих в гидроприводе, манипулируя основными параметрами как самого гидроцилиндра, так и МУ.
Библиографический список
1. Расчет и проектирование строительных и дорожных машин на ЭВМ / Под ред. Е.Ю. Малиновского. - М.: Машиностроение, 1980. - 216 с.
2. Жданов А.В. Математическое описание гид-
роцилиндра двустороннего действия /А.В. Жданов, Ш.К. Мукушев, И.А. Угрюмов, С.В. Леванов // Вестник Сибирской автомобильно-дорожной академии (СибАДИ). - 2008. - Вып. 10. - C. 66-68.
3. Загвоздин Ю.Г. Повышение эффективности использования одноковшового экскаватора ЭО-4121А снижением динамических нагрузок в гидроцилиндрах рабочего оборудования: Дис. ... канд. техн. наук: 05.05.04. - Омск, 1989. - 328 с.
Mathematical model of the hydrocylinder equipped with the piston diaphragm seal
A.V. Zhdanov, S.V. Levanov
In the article the design and work of diaphragm seal of the hydrocylinder piston is described. The mathematical model describing functioning of a membrane and the hydrocylinder is resulted.
Жданов Алексей Валерьевич - канд. техн. наук, доцент кафедры «Подъемно-транспортные, тяговые машины и гидропривод» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии, имеет более 30 опубликованных работ. Основное направление научных исследований - системы гидроприводов строительных и дорожных машин. E-mail: info@ sibadi.org
Леванов Станислав Вадимович - аспирант кафедры «Автоматизация производственных процессов и электротехника» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии, имеет 5 опубликованных работ. Основное направление научных исследований - гидравлические цилндры. E-mail: info@ sibadi.org
Статья поступила 28.08.2009 г.
УДК 624.155.114:624.154.64
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ПЛАТФОРМЫ
М.Г. Григорьев, аспирант
Аннотация. Необходимость в системе автоматического регулирования положения платформы назрела давно. В настоящее время современные средства автоматизации позволяют реализовать данную систему. В статье рассмотрена функциональная схема разрабатываемой системы управления.
Ключевые слова: горизонтирование, платформа, функциональная схема, автоматизация.
Введение но они не являются достаточно высокими
В настоящее время показатели свае- в свете перспектив развития спроса.
погружающих машин стабилизировались, Ограничением к дальнейшему росту про-
изводительности сваепогружения являются, помимо прочего, конструктивные недостатки машин. Расширение области применения винтовых свай тесно связано, с одной стороны, с появлением потребности в таких сваях, а с другой - с облегчением работ по их погружению, что, в свою очередь, находится в прямой зависимости от совершенствования механизмов, предназначенных для этой операции [1,2].
На основании анализа существующих конструкций и технических решений патентноизобретательского фонда машины можно классифицировать по типу:
• ходового оборудования - самоходные (на пневмоколесном и гусеничном ходу, на плаву) и навесные (непосредственно на сваю, тягач);
• привода механизма вращателя (механические, гидравлические, электрические, тросовые и ручные);
• механизма осевой подачи якоря или сваи (гидравлические, фрикционные, тросовые, винтовые и вибрационные).
В 1964 г. Ленинградский филиал «ВНИИ «Стройдормаш» разработал по технологии Государственного союзного проектного института Министерства связи СССР проект машины МЗС-13 для погружения винтовых свай, производительностью до 14 свай с диаметром лопастей 0,5...1,3 м в смену. Она могла самостоятельно перемещаться с объекта на объект, нагружать сваи различных параметров вертикально и под углом, выполнять вспомогательные операции (подтаскивание свай, подъем и заправку их в рабочий орган), развивать крутящий момент до 155 кНм и передавать свае осевое усилие, завинчивать и вывинчивать сваи. Машина состояла из рабочего органа, силовой рамы с четырьмя гидравлическими выносными опорами, гидроцилиндра поворота рабочего органа из транспортного в рабочее положение, гидропривода, трансмиссии рабочего органа и пульта управления. Впервые МЗС-13 была смонтирована на дополнительно усиленном шасси грузового автомобиля КРАЗ-214 [1, 2].
«ВНИИЗеммаш» разработал и испытал установку «Анкер», предназначенную как для непосредственного завинчивания свай в грунт, так и для бурения лидерных скважин и последующего завинчивания в них свай, смонтированную на шасси автомобиля КРАЗ-257. За счет усиления элементов трансмиссии привода рабочего органа, крутящий момент завинчивания был доведен до 150 кНм, а осевое усилие подачи до 100 кН. Внесение изменений в кинематическую схему трансмиссии увеличило частоту вращения цанги вращателя до 30,6 об./мин и обеспечило бурение ли-
дерных скважин в твердомерзлых, а также в скальных грунтах с коэффициентом крепости до 5 по шкале Протодьяконова [3].
На основе машины «Анкер» в Конструкторском бюро транспортного машиностроения при научном сопровождении СибАДИ была создана машина МЗС-219 для бурения скважин и завинчивания винтовых свай.
Необходимость в системе автоматической стабилизации возникла из-за того что:
- система позволяет экономить силы и время оператору. Бурение грунта и завинчивание свай часто приходится выполнять в тяжелых погодных условиях и теперь оператору даже не придется выходить из кабины. Следствием этого является больший объем выполняемой работы при меньшей нагрузке на оператора.
- при автоматизированном контроле и управлении процесса исключается возможность ошибки оператора, что повышает безопасность работы.
В целом увеличение эффективности сваезавинчивающих работ при использовании этой системы и повышение безопасности позволяют извлекать большую экономическую выгоду, чем прежде. И это является очень важным фактором в условиях рыночной экономики.
Описание работы
Система автоматического управления (САУ) предназначена для управления гидравлическими устройствами (опорами) с целью поддержания горизонтального положения в течение всего времени работы машины.
Наибольшее применение САУ находит в составе мобильных объектов, обеспечивая быстрое выполнение задачи и лучшую точность горизонтирования по сравнению с ручными методами управления данным процессом. САУ состоит из: датчика угла наклона, преобразующего угол наклона платформы в пропорциональный электрический аналоговый сигнал; регулируемого порогового устройства с преобразованием аналогового сигнала в цифровой; узла обработки цифровых сигналов с выдачей релейных сигналов управления на гидравлические исполнительные устройства. Принцип действия САУ заключается в поддержании платформы в горизонтальном положении путем непрерывного измерения угла наклона платформы и выработки корректирующих сигналов управления. Участие оператора в процессе работы САУ сводится к минимуму.
На рисунке 1 представлена функциональная схема системы автоматического управле-
ния положением платформы сваезавинчива- ющей машины [4].
Рис. 1. Функциональная схема системы управления
На схеме представлена платформа П сваепогружающей машины выставленная на гидравлические опоры А,Б,В,Г. Процесс гори-зонтирования осуществляется путем управления четырьмя электрогидрораспределителями, ориентируясь на показания двух одноосевых датчиков угла наклона 9,10. В гидроцилиндре каждой опоры измеряется давление рабочей жидкости в поршневой и штоковой полостях. Это измерение производится датчиками давления 1,2,3,4,5,6,7,8. На основании показаний датчиков давления рассчитывается сила воздействующая на опору.
Цифрами 11,12,13,14 на схеме обозначены датчики перемещения штоков исполнительных гидроцилиндров.
Сигналы со всех вышеперечисленных датчиков поступают в контроллер, где обрабатываются и на основании их показаний формируются сигналы управления. По показаниям датчиков угла наклона 9,10 производится горизонтирование платформы. Информация поступающая с датчиков 1,2,3,4,5,6,7,8 анализируется контроллером, при отклонении от интервала заданных значений формируется сигнал аварийной остановки системы. Такое отклонение возможно при провале опоры, либо при излишнем крене платформы. Контроль перемещения штоков в гидроцилиндрах позволяет системе выбирать оптимальный алгоритм процесса горизонтирования, который позволяет избежать выдвижения штоков на максимальную длину, а также касание колес машины опорной поверхности.
Блок управления служит для ручного управления платформой.
Вывод
Абсолютно ясно, что данная тема имеет прикладной характер и все технологические решения, полученные в результате ее разра-
ботки, могут быть применены на практике непосредственно в строительном производстве. И это только лишний раз подчеркивает ее актуальность.
В целом решение этой проблемы представляется интересным с точки зрения инженерных разработок и, безусловно, очень значимым для всей стройиндустрии.
Библиографический список
1. Беляев В.В., Лобанов С.В. Мобильные установки завинчивания винтовых свай. Строительные и дорожные машины. 2002. №6. Стр. 20-22.
2. Жуковский А.А., Нанкин Ю.А., Сушинский
В.А. Привод и системы управления Буровых станков для карьеров. -М.: Недра, 1990. - 223 с.: ил.
3. http://library.stroit.ru/articles/vintsvai3/index.html
4. Прокунцев А.Ф., Юмаев Р.М. Преобразование и обработка информации с датчиков физических величин. - М.: Машиностроение, 1992. - 288 с.: ил.
The system of the platform automatic stabilization
M.G. Grigoriev
The need of automatic control system of a platform position has come to a head. Now modern means of automation allow realising the given system. In the article the function chart of a developed control system is considered.
Гоигорьев Максим Вадимович - аспирант кафедры «Автоматизация производственных процессов и электротехника» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии,
имеет 5 опубликованных работ. Основное
направление научных исследований - системы
автоматического управления дорожно-
строительных машин.
E-mail: maximus1101@mail.ru
Статья поступила 28.08.2009 г
