1 ДОСЛІДЖЕННЯ ТЯГОВОГО ПРИВОДУ КОРОТКОБАЗОВОГО НАВАНТАЖУВАЧА ЗА ДОПОМОГОЮ КОМПЮТЕРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ Харківський національний автомобільно-дорожній університет(ХНАДУ) Механічний факультет Кафедра будівельних і дорожніх машин ім. А.М. Холодова ІЛЮСТРАТИВНИЙ МАТЕРІАЛ ДО ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТУ Магістра ДОСЛІДЖЕННЯ ТЯГОВОГО ПРИВОДУ КОРОТКОБАЗОВОГО НАВАНТАЖУВАЧА ЗА ДОПОМОГОЮ КОМПЮТЕРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ Завідувач кафедри, д-р техн. наук, професор Є.С. Венцель Нормоконтролер, канд. техн. наук, доцент О.В.Щукін Керівник, канд. техн. наук, доцент О.В.Єфименко Студент гр. М–62маг С.В.Волков Харків – 2017

2 Метою роботи є підвищення ефективності проектування будівельних та дорожніх машин за рахунок використання компютерного моделювання. Для досягнення поставленої мети необхідно: - проаналізувати типову структуру ПМТС 1200; - визначити основні елементи моделі; - визначити математичну модель машини; - визначити етапи моделювання; - проаналізувати існуючи інструментальні засоби реалізації задач моделювання та висунути вимоги, щодо їх функціонування; - детально спланувати та виконати фізичний експеримент на досвідченому зразку, - порівняти отримані дані з компютерним анализом.

3 АГРОСЕРВІС ЛТД

4 ТРАКТОРНИЙ ПАРК АГРОСЕРВІСА ЛТД

5

6

7 МАТЕМАТИЧНИЙ ОПИС МОДЕЛІ КОРОТКОБАЗОВОГО НАВАНТАЖУВАЧА Визначення рівняння руху динамічної системи де E, П - кінетична і потенційна енергія моделі; qi, qi - узагальнені координати і швидкості переміщення центра мас; Qi - узагальнені сили. Кінетична енергія досліджуваної моделі виражається рівністю Після диференціювання перший доданок рівнянь Лагранжа приводить до співвідношень: Потенційна енергія машини обумовлена деформацією пружних зв'язків Cz, Су й умовної пружини однобічної дії з нелінійної в загальному випадку характеристикою, що описує взаємодія ковша з матеріалом, що перевантажується де a1,a2, a3, b - постійні коефіцієнти; - кут нахилу днища ковша до опорної поверхні; xx - переміщення крайки ковша, що ріже, у штабелі матеріалу, що перевантажується. З огляду на останнє співвідношення, потенційна енергія умовної пружини з нелінійною характеристикою (3.3) визначається залежністю [10] Його диференціювання відповідно по х, у, z приводить до результатів ;

8. Узагальнені сили, що забезпечують переміщення маси m уздовж координатних осей установлюються з наступних міркувань. Елементарна робота узагальнених сил d виражається рівністю Rn - вертикальна реакція на ковші, що відшукується з рівняння З обліком викладеного вище рівняння руху навантажувача приймають вигляд: Узагальнені сили, що діють на масу m уздовж координатних осей визначаються рівностями: Встановлення узагальнених сил У процесі впровадження ковша в що перевантажується матеріал при незмінному робочому обсязі тягових насосів рушійне зусилля T(x) може бути представлено вираженнями: де Vн - початкова швидкість руху навантажувача до моменту впровадження його ковша в матеріал, що перевантажується; Rz - вертикальна реакція на ведучих колесах; - швидкість навантажувача, що допускає повне буксування ведучих коліс по потужності двигуна. Рішення рівнянь дозволяє установити зміна в часі переміщень маси m x=x(t), y=y(t), z=z(t), швидкості x=x(i) і на цій основі відшукати динамічні навантаження на ковші, ходовому устаткуванні й у тяговому приводі (P2- P1)=f(t). МАТЕМАТИЧНИЙ ОПИС МОДЕЛІ КОРОТКОБАЗОВОГО НАВАНТАЖУВАЧА С РЕГУЛЬОВАНИМИ ВРУЧНУ ГСТ У ТЯГОВОМУ ПРИВОДІ

9 ПРОЕКТУВАННЯ І РОЗРАХУНОК ГІДРОПРИВОДУ КЕРУВАННЯ РОБОЧИМ УСТАТКУВАННЯМ Принципова гідравлічна схема малогабаритного навантажувача ПМТС-1200 Зусилля в механізмах повороту ковша і підйому стріли навантажувача

10 колесо ковш буксапоршень шток рукоять гідроциліндр РОЗРОБКА КОМПЮТЕРНОЇ МОДЕЛІ НАВАНТАЖУВАЧА

11 Визначення обекта експериментального дослідження Малогабаритний навантажувач ПМТС 1200 Розробка і виготовлення вимірювальної апаратури Аналого-цифровий претворювач Визначення кількості дослідів дослідження Матриця планування експерименту Опис методу обробки даних Варіруючі чинники і їх рівні варіації Хі. Реєстровані чинники Yi Механічна система Z1Z2Zix1 x2 xi y1 y2 yi Xi - змінні сигнали Уі - реєстровані параметри Zi - для випадкових факторів Умови проведення експериментального дослідження Переїзд через перешкоду із змінними параметрами: Бетонний брусок 100 × 150; 250 × 150 мм Труба 70 мм, Щебінь дрібної фракції, глина, пісок крупнозернистий, суглинок 2-ї категорії tº = 25º, вологість 18% Оцінка адекватності компьютерної моделі ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ МАЛОГАБАРИТНОГО КОЛІСНОГО НАВАНТАЖУВАЧА ПМТС 1200

12 Рис. 2 – Монтажна схема закріплення датчика тиску 1 – Датчик тиску ПД/40; 2 - Тройник Загальна схема підключення датчиків на прикладі перетворювача тиску ПД Перетворювач тиску гідравлічний; 2 - Колодка стабілізатора напруг; 3 - АЦП; 4 - Акумулятор 12 В; 5 - Персональний комп'ютер; 1 2 Схема підключення датчика тиску РОЗРОБКА СИСТЕМИ ТЕНЗОМЕТРУВАННЯ

13 Датчик тиску тензодатчики акселерометр тензодатчикиЗубчасте колесо Індуктивний датчик акселерометр Android пристрій тензодатчики РОЗТАШУВАННЯ ЕЛЕМЕНТІВ ТЕНЗОМЕТРУВАННЯ НА НАТУРАЛЬНІЙ МАШИНІ

14 ОБРОБКА І ПОРІВНЯННЯ ДАНИХ ОТРИМАНИХ ПРИ РЕАЛЬНОМУ ЕКСПЕРИМЕНТІ І КОМП'ЮТЕРНОМУ МОДЕЛЮВАННІ Вихідними даними для експерименту є: Швидкість руху навантажувача; Маса навантажувача з матеріалом і без нього; Положення робочого органу в момент руху; Висота і форма перешкоди; Маса матеріалу в ковші при різних операціях.

15 Вихідними даними для комп'ютерного моделювання є: Швидкість руху навантажувача; Напрямок сили тяжіння; Центр ваги моделі; Демпфірування і жорсткість покришок коліс; Висота і форма перешкоди; Маса матеріалу в ковші при різних операціях. КОМП'ЮТЕРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ НАВАНТАЖУВАЧА

осцілограмма даних експерименту; 2 - осцілограмма даних комп'ютерного моделювання 1 - осцілограмма даних експерименту; 2 - осцілограмма даних комп'ютерного моделювання 1 - осцілограмма даних експерименту; 2 - осцілограмма даних комп'ютерного моделювання 1 - осцілограмма даних експерименту; 2 - осцілограмма даних комп'ютерного моделювання ПОРІВНЯННЯ ОСЦІЛОГРАММ КОМП'ЮТЕРНОГО ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ДОСЛІДЖЕНЬ

17 Переїзд через перешкоду 150 × 250 мм з постійною швидкістю 1 м / с, з опущеним робочим обладнанням ПОРІВНЯННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ КОМП'ЮТЕРНОГО ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ДОСЛІДЖЕНЬ

18 Переїзд через перешкоду 150 × 250 мм з постійною швидкістю 1 м / с, з піднесеним ковшем ПОРІВНЯННЯ ВИСНОВКІВ КОМПЮТЕРНОГО І ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

19 Переїзд через перешкоду 150 × 250 мм з постійною швидкістю 1 м / с, з опущеним робочим обладнанням при масі грунту в ковші ПОРІВНЯННЯ ВИСНОВКІВ КОМПЮТЕРНОГО І ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

20 Переїзд через перешкоду 150 × 250 мм з постійною швидкістю 1 м / с, з піднесеним (але навантаженим) ковшем на 40 см. ПОРІВНЯННЯ ВИСНОВКІВ КОМПЮТЕРНОГО І ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

21 ВИСНОВКИ ПО РОБОТІ 1 Для дослідження динамічної навантаженності навантажувача розроблено модель короткобазового навантажувача с регульованими вручну ГСТ у тяговому приводі. Рішення дозволяє установити зміну в часі переміщень мас, швидкості і на цій основі відшукати динамічні навантаження на ковші, ходовому устаткуванні й у тяговому приводі. 2 Виконано проектування і розрахунок гідроприводу керування робочим устаткуванням 3 Розроблено методику використання програмного засобу «Autodesk Inventor» для моделювання динаміки навантажувача, яка дозволила провести наступні дослідження: переїзд через перешкоду,наїзд на неприступну перешкоду, різке гальмування навантажувача. 4 Результатом досліджень є графічні та математичні залежності величин. 5 Аналіз даних компютерного експерименту та польових експериментів на полігоні ХНАДУ показує, що характер кривих в основному збігається, похибка даних не перевищує 20 %