КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМОВ ПОДВЕСА РАБОЧЕГО ОРГАНА МАШИН БУЛЬДОЗЕРНОГО ТИПА
ВЕСТНИК АКАДЕМИИ ВОЕННЫХ НАУК
№ 3(24)/2008 (спецвыпуск)
М.А. ГОЛЬЧАНСКИЙ,
к.т.н. доцент
А.В. КОНЮСКИЙ,
аспирант, СибАДИ
КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМОВ ПОДВЕСА РАБОЧЕГО ОРГАНА МАШИН БУЛЬДОЗЕРНОГО ТИПА
Проектирование механизма подвеса рабочего органа начинается с выбора его кинематической схемы. Задача кинематического анализа - определение работоспособности самого механизма, т.е. подвижность его в горизонтальной, перечной и вертикальной плоскости.
Известно, что перекос отвала в поперечной плоскости, достигаемый за счет зазоров в шарнирах и деформации элементов бульдозерного оборудования, вызывает дополнительные напряжения в элементах оборудования. В таких случаях конструкция имеет избыточные связи и степень подвижности равна W0 механизм подвеса РО становится неработоспособным и его невозможно зафиксировать в какой-нибудь плоскости.
Степень подвижности, определяют по формуле Сомова - Малышева [1]
Кинематические пары первого и второго класса не находят широкого применения в механизмах подвеса РО т.к. имеют линейные и точечные контакты, что приводит к большим контактным напряжениям.
В механизмах подвеса РО используются в основном вильчатые, сферические шарниры и шарниры Гука. Во вращательных парах механизма желательно использовать сферические шарниры, они способствуют уменьшению давления на сам шарнир и на вращательную пару, не действует сила скручивания.
Исключив кинематические пары первого и второго класса формула Сомова - Малышева примет вид:
В таблице 1 приведем наиболее распространенные и широко применяемые в бульдозерном оборудовании кинематические пары.
Рассмотрим несколько патентов механизма подвеса РО и проведем кинематический анализ.
Бульдозерное оборудование ДЗ -110А (Рис. 1).
Число подвижных элементов n = 7; число кинематических пар пятого класса Р4 = 2; число кинематических пар четвертого класса Р3 = 10; число местных подвижностей WM = 4.
Подъем, опускание и перекос выполняют два гидроцилиндра установлены параллельно, при кинематическом анализе будем учитывать как один гидроцилиндр [2].
В этой конструкции нет избыточных связей, и перекос отвала осуществляется без возникновения дополнительных напряжений.
В этой конструкции 15 избыточных связей и перекос отвала осуществляется за счет зазоров и деформации элементов подвеса РО.
Здесь бульдозерное оборудование имеет одну избыточную связь. Перекос отвала осуществляется за счет зазоров в шарнирах и деформации элементов конструкции.
В этой конструкции четырнадцать избыточных связей и перекос РО осуществляется за счет зазоров в шарнирах деформации элементов конструкции.
Патент 501132 (СССР). Рис. 5. n = 7; Р4 = 2; P3 = 10; WM = 4.
W =6 • 7 - 4 • 2 - 3 • 10 - 4 = 0
В этой конструкции нет избыточных связей, и перекос отвала осуществляется без возникновения дополнительных напряжений.
В этой конструкции четыре избыточных связи и перекос РО осуществляется за счет зазоров в шарнирах деформации элементов конструкции.
Кинематический анализ показал, что большинство кинематических схем механизма подвеса имеют избыточные связи.
Шарниры на механизме подвеса выполняются по посадке скольжения и имеют зазоры. Зазор дает шарниру дополнительную степень подвижности т.е. превращает пару пятого класса в пару четвертого класса или пару четвертого класса в пару третьего класса.
Проведем кинематический анализ, учитывая зазоры в шарнирах для механизмов имеющие лишние избыточные связи, заменив кинематические пары высшего класса на кинематические пары низшего класса.
Для бульдозерного оборудования ДЗ-116 рис 2. Заменим все кинематические пары пятого класса на кинематические пары четвертого класса и пять кинематических пар четвертого класса на кинематические пары третьего класса.
n = 8; P4 = 5; P3 = 9; WM=l.
W=6 • 8 - 4 • 5 - 3 • 9 - 1 = 0
В этой конструкции нет избыточных связей, и перекос отвала осуществляется без возникновения дополнительных напряжений.
Патент 543704 (СССР). Рис. 3. n = 11; Р5 = 3; P4=6; P3 = 8; WM = 3.
W=6 • 11 - 5 • 3 - 4 • 6 - 3 • 8 - 3 = 0
В этой конструкции нет избыточных связей, и перекос отвала осуществляется без возникновения дополнительных напряжений.
Бульдозерное оборудование ДЗ-101 Рис.4.
n = 10; Р4 = 10; Р3 = 6; WM = 2.
W=6 • 10 - 4 • 10 - 3 • 6 - 2 = 0
В этой конструкции нет избыточных связей, и перекос отвала осуществляется без возникновения дополнительных напряжений.
Бульдозерное оборудование. Рис. 6.
n = 10; Р4 = 4; Р3 = 13; WM =
W=6 • 11 - 4 • 4 - 3 • 13 - 3 = 0
В этой конструкции нет избыточных связей, и перекос отвала осуществляется без возникновения дополнительных напряжений.
Таким образом, механизмы подвеса рабочего органа, имеющие избыточные связи могут быть компенсированы зазорами в шарнирах и могут быть статически определимыми. Люфты в шарнирах сказываются на точности выполнения земляных работ, но в тоже время наличие зазоров позволяют получить дополнительные степени подвижности в механизмах подвеса рабочего органа ЗТМ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ:
1. Курс теории механизмов и машин: Учебник для вузов / О.Н. Левитская, Н.И. Левитский. М.: Высшая школа, 1978. 269 с.
2. Баловнев, В.И. Кинематический анализ механизмов подвеса рабочих органов дорожных машин / В.И. Баловнев, А.Г. Савельев / / Строительные и дорожные машины. - 1984. - №8. - С. 10-14.
