Динамический анализ манипуляторов кузовных мусоровозов
Определение характеристик расчетных положений, кинематический, динамический анализ системы кузовного мусоровоза. Прочностной расчет конструкции без учета подвижности рамы автомобиля. Методика расчета манипулятора с учетом колебаний в рабочем режиме.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.05.2017 |
| Размер файла | 99,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Динамический анализ манипуляторов кузовных мусоровозов
В настоящее время основы инженерного расчета и проектирования отдельных подсистем, рабочих органов и в целом автомобилей для сбора и вывоза твердых бытовых отходов базируются на известных положениях теоретической механики, сопротивления материалов, теории механизмов и машин и теории автомобилей. Существующая методика расчета манипулятора включает определение характеристик расчетных положений, кинематический и динамический анализ системы и прочностной расчет конструкции без учета подвижности рамы автомобиля [1].
Для описания и учета колебаний мусоровоза в рабочем режиме составлены расчетная схема (рис. 1), дифференциальные уравнения колебательных движений рамы автомобиля и манипулятора с контейнером с использованием уравнений Лагранжа II рода и получена зависимость угла колебаний рамы за рабочий цикл манипулятора. Для определения амплитудно-частотных характеристик составлено уравнение колебаний манипулятора с учетом колебаний рамы автомобиля в рабочем режиме и получена зависимость изменения угла подъема манипулятора за рабочий цикл мусоровоза при различной загрузке кузова [2].
мусоровоз манипулятор конструкция колебание
Рис. 1. Колебательная система мусоровоза
Полученные зависимости не учитывают демпфирования, т.е. колебания являются незатухающими. Практически в процессе колебаний всегда происходит рассеяние энергии и, поэтому, свободные колебания являются затухающими.
Согласно теории эксплуатационных свойств автомобилей силы сопротивления, вызывающие превращение механической энергии в теплоту, что приводит к затуханию колебаний, возникают в результате работы амортизаторов, межлистового трения в рессорах, трения во втулках, шарнирах и др., а также в результате деформаций шин. Силы сопротивления подвески значительно больше, чем силы сопротивления, вызывающие гашение колебаний в шинах, поэтому учитывается только рассеяние энергии в подвеске. Силы сопротивления подвески принимаются пропорциональными скорости колебаний [3, 4].
С учетом вышесказанного определены силы сопротивления подвески и составлены дифференциальные уравнения свободных колебаний рамы автомобиля с учетом затухания
где l - длина манипулятора, м; g - ускорение свободного падения, м/с2; Рcons - масса манипулятора, Н; Рконт - масса контейнера, Н; - угол подъема манипулятора, рад; - угол колебаний рамы автомобиля, рад; - расстояние от оси крепления манипулятора к раме автомобиля до оси аутригера, м; Gi - масса мусоровоза, Н; L - расстояние между рессорами автомобиля, м; с - жесткость подвески автомобиля, Н/м2; - момент сил сопротивления вращению рамы автомобиля.
Складывая, получаем
,(1)
где ,
здесь 0 - начальный угол отклонения рамы автомобиля.
Из условия статического равновесия
.
Неоднородное дифференциальное уравнение (1) имеет общее решение
,
где 1 - общий интеграл однородного дифференциального уравнения
(2)
и имеет вид
;(3)
2 - частное решение неоднородного дифференциального уравнения
Из (1) , откуда
.(4)
С учетом (3) и (4)
.(5)
Характеристическое уравнение для (2) имеет вид
.
Его корни ,
где
.
Константы А и D в общем решении (5) находим по начальным условиям: при t=0 считаем, что =0, а 0=0. Для этого из (5) находим
.(6)
Подставляя начальные условия в уравнения (5) и (6), получаем
.
Решение уравнения (5) позволило установить зависимость угла колебаний рамы автомобиля за рабочий цикл манипулятора (рис. 2).
Рис. 2. Свободные затухающие колебания рамы мусоровоза в технологическом режиме: 1 - для пустого мусоровоза; 2 - при полной загрузке мусоровоза
С учетом свободных затухающих колебаний рамы мусоровоза получена зависимость изменения угла подъема манипулятора (7) за рабочий цикл мусоровоза (рис. 3)
,(7)
где - угловая скорость подъема манипулятора, рад/с; t - время рабочего цикла подъема манипулятора, с.
Рис. 3. Амплитудно-частотная характеристика манипулятора мусоровоза: 1 - для пустого мусоровоза; 2 -при полной загрузке мусоровоза
Для расчетных схем формирования нагрузок в системе «захват - бак - захват» (рис. 4) получены зависимости изменения величины усилий в элементах конструкции захвата за рабочий цикл работы манипулятора с учетом свободных затухающих колебаний рамы мусоровоза (рис. 5).
Рис. 4. Схема действия сил в системе «захват-бак-захват»:а) - со стороны захвата на бак; б) - со стороны бака на захват
Рис. 5. Усилия в элементах конструкции серийного захвата при загрузке полного контейнера в полный мусоровоз
С целью уменьшения действующих усилий в элементах конструкции захвата, повышения надежность его работы и предотвращения деформации стенок контейнера разработана конструкция захвата [5], обеспечивающая подхват контейнера под днище.
Для определения нагрузок, возникающих в элементах новой конструкции захвата, разработаны расчетные схемы (рис. 6) и составлены уравнения равновесия действия сил со стороны захвата на стенку бака (8) и равновесия сил, действующих со стороны бака на захват (9).
Рис. 6. Расчетные схемы сил в системе «захват-бак-захват» для новой конструкции захвата:а) - со стороны захвата на бак; б) - со стороны бака на захват
(8)
(9)
где Nx, Ny - нормальные давления на стенку и днище контейнера соответственно, Н; Р - вес контейнера , Н; В - ширина контейнера, м; d - длина подхвата под днище контейнера, м; Нс - высота центра масс контейнера, м; Н - высота контейнера, м; L - длина «вилочной» планки захвата, погружаемой в контейнер, м; ТШТ1 - усилие, действующее на шток гидроцилиндра прижима, Н; ТШТ2 - усилие, действующее на шток управляющего гидроцилиндра, Н; в - угол наклона управляющего гидроцилиндра к оси Y, рад; - угол между осями гидроцилиндров, рад; e - расстояние от верхнего края контейнера до точки крепления штоков гидроцилиндров, м.
Решение уравнений (8) и (9) позволяет оценить изменение величины усилий в элементах конструкции захвата за рабочий цикл работы манипулятора с учетом колебаний платформы мусоровоза (рис. 7).
Рис. 7. Усилия в элементах новой конструкции захвата при загрузке полного контейнера в полный мусоровоз
Полученные зависимости показывают, что при использовании предлагаемой конструкции захвата нагрузки, возникающие в системе «захват-бак-захват» уменьшаются в разных фазах цикла работы манипулятора от 1,2 до 5,5 раз.
Результаты работы получены при поддержке Минобрнауки РФ в рамках государственного задания на проведение НИОКР, шифр заявки № 7.1256.2011.
Список литературы
1. Ермилов А.Б. Расчет и проектирование спецавтомобилей для сбора и вывоза твердых бытовых отходов: Учебное пособие / МАДИ.- М., 1983. - 99 с.
2. Конструкции и рабочие процессы манипуляторов кузовных мусоровозов / Р.В.Каргин, О.С.Мирошниченко // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2010. № 6. С. 75-78.
3. Литвинов А.С. Управляемость и устойчивость автомобиля / А.С. Литвинов. - М.: Машиностроение, 1971. - 416 с.
4. Метод снижения вибронагруженности колеса легкового автомобиля / С.Л.Горин, П.В.Харламов // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2011. № 1. С. 12-17.
5. Патент RU 2400417 С1 МПК B65 F3/04. Захват устройства для разгрузки контейнеров в кузов мусоровоза / А.С.Носенко, Р.В.Каргин, М.С.Алтунина, О.С.Мирошниченко. - Заявл. 10.03.2009. Опубл. 27.09.2010, Бюл. № 27.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
- Анализ конструкции манипулятора с двумя вращательными и двумя поступательными кинематическими парами
Структурный, кинематический и динамический анализ манипулятора. Расчет параметров зоны обслуживания устройства, скоростей и ускорений. Определение геометрических характеристик поперечного сечения звеньев манипулятора с учетом характера и вида нагружения.
курсовая работа [908,4 K], добавлен 19.06.2012 Динамический расчет автомобиля. Определение полной массы автомобиля. Радиус качения ведущих колес. Передаточные числа и скорости движения. Время и путь разгона автомобиля. Экономическая характеристика автомобиля. Движение автомобиля на прямой передаче.
курсовая работа [110,7 K], добавлен 16.05.2010Структурный, кинематический и динамический анализ плоского рычажного механизма методом планов скоростей и ускорений. Определение параметров маховика. Силовой расчет плоского шестизвенного рычажного механизма и входного звена. Синтез зубчатой передачи.
курсовая работа [604,1 K], добавлен 13.10.2012Описание двигателя MAN 9L 32/40: общая характеристика и функциональные особенности, структурные элементы и их взаимодействие. Выбор и обоснование исходных данных для теплового расчета двигателя, определение эффективных показателей. Расчет на прочность.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 12.10.2011Определение кинематических характеристик агрегата. Динамический анализ движения звена приведения и нагруженности рычажного механизма. Расчет динамики машины на ЭВМ. Обработка и графическая проверка результатов. Механизм с коромысловым толкателем.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 23.07.2011Автоматическая машина, состоящая из манипулятора и устройства программного управления его движением. Назначение и применение промышленного робота. Структурная схема антропоморфного манипулятора. Задачи механики манипуляторов и ее кинематический анализ.
реферат [179,3 K], добавлен 09.12.2010Способ соединения основных элементов конструкции. Определение эксплуатационных и расчетных нагрузок на режиме посадки. Расчет на прочность сечения между первым и вторым шпангоутом. Подбор и прочностной расчет соединений элементов конструкции агрегата.
курсовая работа [973,6 K], добавлен 10.03.2023Синтез системы управления механизма машины-автомата по заданной тактограмме, схема управления на пневматических элементах, формулы включений. Синтез рычажного механизма по коэффициенту неравномерности движения, определение реакций в кинематических парах.
курсовая работа [204,6 K], добавлен 24.11.2010Структурная схема механизма робота-манипулятора в пространстве. Определение степени подвижности механизма робота-манипулятора. Анализ движения механизма робота-манипулятора и определения время цикла его работы. Определение и построение зоны обслуживания.
курсовая работа [287,4 K], добавлен 06.04.2012Структурный анализ стержневого механизма. Построение планов положений и скоростей механизма. Динамический анализ и синтез машинного агрегата. Кинематический расчет передаточного механизма. Геометрический синтез эвольвентной цилиндрической передачи.
курсовая работа [172,0 K], добавлен 19.05.2011Кинематический анализ механизма податчика хлеборезательной машины МРХ-200. Динамический анализ механизма. Кинематический расчет привода. Расчет червячной передачи. Проектный расчет валов редуктора и подшипников. Конструктивные размеры червячного редуктора
курсовая работа [439,4 K], добавлен 16.12.2004Кинематический и энергетический расчет привода электродвигателя и открытой клиноременной передачи. Проверочный расчет шпоночных соединений и подбор муфты. Описание конструкции рамы автомобиля, сборки, регулировки и смазки узлов привода электродвигателя.
курсовая работа [880,2 K], добавлен 17.06.2017Определение суммарной мощности главного двигателя. Выбор основных параметров дизеля. Тепловой и динамический расчет ДВС. Определение махового момента и главных размеров маховика. Расчет поршневой группы, коленчатого вала. Определение уравновешенности ДВС.
курсовая работа [593,2 K], добавлен 17.11.2014Кинематическая схема главного механизма, определение числа степеней его подвижности по формуле Чебышева. Определение масштаба длин, кинематической схемы и планов скоростей. Анализ и синтез зубчатого механизма, силовой расчет с учетом сил трения.
курсовая работа [266,2 K], добавлен 01.09.2010Структурный, динамический и кинетостатический анализ плоского рычажного механизма. Определение угловых скоростей его звеньев; внешних сил и моментов инерции, действующих на каждое звено и кинематическую пару. Проектный расчет механизма на прочность.
курсовая работа [104,7 K], добавлен 23.12.2010Структурный анализ механизма качающегося конвейера. Определение приведенного момента инерции механизма. Построение кинематических диаграмм перемещения, скорости, ускорения и полезного сопротивления. Расчет углов наклона касательных к графику энергомасс.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 22.01.2016Рассмотрение рычажного механизма поршневого насоса с двойной качающейся кулисой. Метрический синтез и кинематический анализ механизма. Определение сил и момента сопротивления и инерции. Подбор чисел зубьев и числа сателлитов планетарного механизма.
курсовая работа [293,5 K], добавлен 09.01.2015Выбор одноступенчатого цилиндрического косозубого редуктора МЦ-100 на основе различных параметров. Кинематический и динамический анализ механизма, расчеты зубьев на прочность в сечении. Размеры шпоночного соединения колеса с тихоходным валом редуктора.
курсовая работа [169,5 K], добавлен 11.06.2011Кинематический анализ рычажного механизма: описание построений плана положений, графо-аналитическое определение скоростей и ускорений, построение двенадцати положений механизма. Расчет сил тяжести, сил и моментов инерции звеньев, уравновешивающей силы.
курсовая работа [597,0 K], добавлен 14.07.2015Проектировочный тяговый расчет автомобиля с гидромеханической трансмиссией. Синтез планетарной коробки передач с двумя степенями свободы, разработка компоновочной схемы. Кинематической схемы трансмиссии; силовой анализ. Проверочный динамический расчет.
дипломная работа [3,1 M], добавлен 11.08.2011
