Методика проведения исследований

 

5.1 Тарирование аппаратуры

Тарировка датчика давления МД-150Т производится на гидравлическом прессе с образцовым манометром. Нагружение производится с интервалом 3 МПа до максимального давления 9 МПа. Разгрузка производится с таким же интервалом до нулевого зна­чения давления. Отклонение светового луча гальванометра при этом фиксируется осциллографов на фотобумаге. Затем по полу­ченным данным строится тарировочный график, приведенный на рисунке 2.

Тарировка датчиков угловых перемещений стрелы и гидроцилиндра стрелы (датчики типа ПЛ) производится непосредственным вращением осей датчиков с интервалом 30° до максимального значения угла 90°, по шкале датчика и обратным вращением с таким же интервалом до ну­левого значения угла. Отклонение светового луча гальванометра при этом также фиксируется осциллографом на фотобумаге, и по полу­ченным данным строятся тарировочные графики (рисунок 3)

По аналогичной методике производится тарировка тензодатчиков сопротивления, наклеенных на стрелу и клещевины захвата (рисунок 4).

 

 

Рисунок 2 - График тарировки датчика давления

 

Рисунок 3 - График тарировки датчиков угловых перемещений стрелы и

гидроцилиндра стрелы

 

 

 

Рисунок 4 - График тарировки тензодатчиков измерения напряжений в

сечениях стрелы

5.2 Определение усилий подъема дерева

В результате исследования процесса подъема дерева с фиксацией замеряемых параметров регистрирующей аппаратурой строится график зависимости . Для построения этой зависимости используются следующие формулы, полученные из рас­четной схемы (рисунок 1):

 

,

 

где

m - масса дерева (груза), кг (m = 2500 кг);

GЗ – вес захвата, Н (GЗ = 270 кг);

РЦ - усилие гидроцилиндра стрелы, Н;

 

,

Р - давление в гидроцилиндре стрелы, Па;

dn - диаметр поршня гидроцилиндра стрелы, м (dn = 0, 14 м);

Gc - вес стрелы, Н (Gс = 5600 Н);

hc - расстояние центра масс стрелы от оси ее поворота, м (hc = 0, 71 м);

lc - длина стрелы, м (lc = 2, 15 м);

hk - длина консоли стрелы, м (hk = 0, 64 м);

Давление в гидроцилиндре стрелы и углы поворота стрелы и гидроманипулятора стрелы, входящие в расчетные формулы, определяются из полученных в процессе исследования осциллограмм по формулам:

 

 

где h1, h2, h3 - высоты точек на осциллограмме (не менее 5 точек через равные

промежутки) от нулевых линий, соответственно для кривой

давления в гидроцилиндре стрелы, кривой угла поворота стре-

лы, кривой угла между продольной осью гидроцилиндра стрелы

и продольной осью стрелы, мм;

КТ1, КТ2, КТ3 - коэффициенты перевода высот точек на осциллограмме, соот-

ветственно в давление и углы (коэффициенты тарировки).

 

5.3 Оценка нагруженности манипулятора

Оценка нагруженности элементов манипулятора (стрелы, захвата, колонны) заключается в определении изгибающих моментов и напряжений в опасных сечениях этих деталей (рисунок 1)

В связи с тем, что подъем груза манипулятором производится только в одной плоскости, то изгибающие моменты в различных сечениях также будут действовать в этой же плоскости.

Изгибающий момент в сечении стрелы, проходящем через шарнир захвата:

Изгибающий момент в сечении стрелы, проходящем через центр ее тяжести:

Изгибающий момент в сечении стрелы, проходящем через шарнир колонны:

Максимальные рабочие напряжения в этих сечениях при разной высоте подъема груза определяется по формуле:

,

где Wui - момент сопротивления изгибу i-го сечения.

Mui - изгибающий момент в i-м сечении.

Материал стрелы, захвата: сталь 15ХСНД

Определяются напряжения в опасных сечениях стрелы теоретическим и экспериментальным путем, сравниваются между собой и строится графическая зависимость sui = f (h) для 5 значений высоты подъема груза.

 

5.4 Порядок проведения эксперимента

Перед началом экспериментальных исследований производится подготовка стенда к работе (заправка гидросистемы маслом, подклю­чение к электросети, проверка работоспособности гидропривода стен­да), а также проверка готовности измерительной и регистрирующей аппаратуры и записи исследуемых параметров.

Гидроманипулятор стенда устанавливается в нулевое положение, которое соответствует его максимальному вылету. После выключения электродвигателя стенда нажатием кнопки на электрощитке производит­ся сброс давления в гидроцилиндре стрелы, в штуцере которого установлен датчик давления, Для этого попеременным включением при помощи гидрораспределителя полостей гидроцидиндра производится слив масла в масляный бак. Затем в течение 2-3 с регистрирующей аппаратурой производится запись нулей. После записи нулей и включе­ния электродвигателя стенда манипулированием соответствующих рукоя­ток гидрораспределителя осуществляется подвод зажимного захвата к лежащему дереву, его захватывание и зажим. После зажима дерева аналогично описанному выше производится сброс давления из гидро­цилиндра стрелы. Затем по командам включается регистрирующая аппаратура, и включением бесштоковой полости гидроцилиндра стре­лы осуществляется подъем ствола на определенную высоту. После окончания подъема регистрирующая аппаратура выключается, а дерево включением штоковой полости гидроцилиндра стрелы опускается на землю.

Для получения достоверных экспериментальных данных процесс подъема дерева с фиксацией параметров регистрирующей аппаратурой бригады повторяют по три раза.