Проектирование захватных устройств ВПМ

Задание:

1. Провести сравнительный анализ четырех конкурирующих схем захватных устройств ВПМ и выбрать предпочтительную схему с точки зрения минимума металлоемкости.

2. Разработать для принятой схемы захватного устройства компоновочно-кинематическую схему.

3. Определить расчетную нагрузку на рычаг захватного устройства.

4. Составить расчетную схему для проверки прочности рычага.

5. Провести анализ нагрузок рычага.

Исходные данные:

1. Типовые захватные устройства ВТМ и ВПМ приведены на рис. 1.2.

2. Максимальный диаметр дерева на срезе см.

3. Минимальный диаметр дерева на срезе = 15 см.

4. Давление жидкости в гидросистеме P = 15 МПа.

5. Расчеты вести для березы по второму разряду высоты.

Рис. 1.2. Типовые схемы захватных устройств

Результаты выполнения исследования по теме:

1. Сопоставление между собой 4-х схем, заданных на рис. 1.2, по общей массе рычагов и гидроцилиндров приводит к качественному выводу – однорычажная схема лучше. Поэтому, если на выбор схемы никаких других ограничений не накладывается, то целесообразно взять однорычажную схему.

Из двух однорычажных схем (а и б) предпочтение следует отдать схеме а, поскольку для этой схемы возможно захватный рычаг выполнить равнопрочным (минимальной массы). Рычаг в схеме б имеет более сложную конфигурацию, и его не представляется возможным выполнить равнопрочным.

Базой для разработки компоновочно-кинематической схемы захватного устройства являются максимальный и минимальный диаметры захватываемого дерева. Изобразив эти диаметры, как это показано на рис. 1.3, и задавшись положением крайней точки рычага 1 при обжатии дерева максимального диаметра и при обжатии дерева минимального диаметра, находим геометрическим построением положение оси подвески рычага (положение неподвижного шарнира О). Что касается положения подвижного шарнира (точки О_ц), то его следует определять путём исследования сопряжения рычага с гидроцилиндром. Так или иначе положением точки О_ц надо задаваться. Поэтому отметим лишь те варьируемые параметры, которые соответствуют выбору точки О_ц. Таких параметров три: максимальный угол поворота рычага β, угол между линией ОО_ц и осью гидроцилиндра и расстояния между шарнирами ОО_ц = b. Максимальный угол β определяется компоновкой рычага, а также величиной предварительного раскрытия рычага при наведении захватного устройства на дерево. Угол γ выбирается из конструктивных соображений, а расстояние b назначается исходя из желания получить возможно меньшее усилие на штоке гидроцилиндра.

Рис. 1.3. Двухрычажная схема

Итак, примем некоторую совокупность параметров β, γ, b в качестве исходной компоновки.

Для определения нагрузок на рычаг ЗУ требуется знать усилие взаимодействия рычага с деревом в точке 1 и плечи рычага h_N, h_F, h_Y. Усилие (реакции в точке 1) определяется для расчетного случая подтаскивания дерева манипулятором. Для этого сначала находим объем ствола по диаметру на высоте груди для второго разряда высоты.

При см из графика зависимости V=f(D), приведённого на рис. 1.4, находим V = 1,8 м³.

Рис. 1.4. График зависимости V=f(D)

Для определения массы дерева по объёму находим коэффициент К = f(D) для заданной породы. Для берёзы из графика (рис. 1.5) находим К = 1,26.

Рис. 1.5. График зависимости К=f(D)