Наведено результати аналізу конструкцій захоплень маніпуляторів кузовних сміттєвозів. Представлені результати дослідження надійності сміттєвозів. Розроблено розрахункову схему сміттєвоза як коливальні системи. встановлено характер коливань рами сміттєвоза в робочому режимі. Виявлено закономірності формування зусиль у системі «захоплення бак захоплення».

Анотація наукової статті з механіки і машинобудування, автор наукової роботи - Каргін Роман Володимирович, Мірошниченко Ольга Сергіївна


The results of the analysis of the constructions of manipulators clumps of the body rubbish have given. The investigation results of the rubbish carriers reliability have been represented. The calculation scheme of a rubbish carrier as an oscillatory system has been worked out. The character of frame oscillations in working regime has been installed. Regularities of efforts forming in the system of «clump tank clump» have been revealed.


Область наук:

  • Механіка і машинобудування

  • Рік видавництва: 2010


    Журнал: Известия вищих навчальних закладів. Північно-Кавказький регіон. Технічні науки


    Наукова стаття на тему 'Конструкції і робочі процеси маніпуляторів кузовних сміттєвозів'

    Текст наукової роботи на тему «Конструкції і робочі процеси маніпуляторів кузовних сміттєвозів»

    ?МАШИНОСТРОЕНИЕ

    УДК 625.08

    КОНСТРУКЦІЇ І РОБОЧІ ПРОЦЕСИ маніпулятор кузовні сміттєвози

    © 2010 г. Р.В. Каргін, О.С. Мірошниченко

    Шахтинський інститут (філія) Південно-Російського державного технічного університету (Новочеркаського політехнічного інституту)

    Shakhty Institute (Branch) of South-Russian State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute)

    Наведено результати аналізу конструкцій захоплень маніпуляторів кузовних сміттєвозів. Представлені результати дослідження надійності сміттєвозів. Розроблено розрахункову схему сміттєвоза як коливальні системи. Встановлено характер коливань рами сміттєвоза в робочому режимі. Виявлено закономірності формування зусиль у системі «захоплення - бак - захоплення».

    Ключові слова: сміттєвоз; захоплення; маніпулятор; надійність; розрахунок маніпулятора; коливання рами сміттєвоза.

    The results of the analysis of the constructions of manipulators clumps of the body rubbish have given. The investigation results of the rubbish carriers reliability have been represented. The calculation scheme of a rubbish carrier as an oscillatory system has been worked out. The character of frame oscillations in working regime has been installed. Regularities of efforts forming in the system of «clump - tank - clump» have been revealed.

    Keywords: rubbish carrier; clamp; manipulator; reliability; manipulator calculation; oscillation of the rubbish carrier frame.

    Зростаючі вимоги до якості обслуговування населення, в тому числі і в галузі санітарного очищення територій, обумовлюють високі вимоги до техніки і обладнання, що застосовується при зборі та вивезенні ТПВ. Необхідні різноманітні машини, що дозволяють в повній мірі використовувати найбільш ефективні технології збору та вивезення побутових відходів.

    Найбільшого поширення в Росії в рамках традиційної технології збору та вивезення твердих побутових відходів отримали сміттєвози з механізованої бічним завантаженням кузова [1]. Сміттєвози середньої вантажопідйомності серії КО забезпечені гідравлічним маніпулятором з «вилковим» захопленням, який здійснює затиск контейнера між двох притискних губок. Сміттєвози серії СОМ і МКМ оснащені маніпулятором, підйомно-перекидний пристрій якого дозволяє здійснювати підхоплення шляхом підведення губок під верхній пояс жорсткості контейнера.

    Дослідження надійності серійних сміттєвозів [1] показали, що істотна частка відмов навісного обладнання (до 40%) припадає на маніпулятор і гідросистему.

    З метою підвищення ефективності роботи машин для збору та вивезення твердих побутових відходів розроблені конструкції захоплень маніпуляторів, запатентовані різними організаціями: підйомно-перекидний пристрій з підтримуючим пристосуванням для контейнерів [2], влаштуй-

    ство для розвантаження металевих і пластмасових контейнерів [3] і підйомно-перекидний пристрій з різними захоплюючими пристроями [4].

    Всі технічні рішення спрямовані на розширення сфери застосування захоплення маніпулятора сміттєвозу, але не підвищують надійність його конструкції, так як залишається незмінним принцип роботи захоплення з фіксацією контейнера тільки за один борт, що не знижує навантаження на гідросистему і маніпулятор.

    В даний час основи інженерного розрахунку і проектування окремих підсистем, робочих органів і в цілому автомобілів для збору та вивезення твердих побутових відходів базуються на відомих положеннях теоретичної механіки, опору матеріалів, теорії механізмів і машин і теорії автомобілів. Існуюча методика розрахунку маніпулятора включає визначення характеристик розрахункових положень, кінематичний і динамічний аналіз системи і прочностной розрахунок конструкції без урахування рухливості рами спецавтомобіля [5].

    Для опису і обліку коливань рами сміттєвоза при підйомі контейнера складені розрахункова схема (рис. 1), диференціальні рівняння коливальних рухів рами машини і маніпулятора з контейнером з використанням рівнянь Лагранжа II роду (1) і отримана залежність кута коливань платформи за робочий цикл маніпулятора.

    0

    Мал. 1. Коливальна система сміттєвоза

    + Рконт] (ф'-у ") = - Рконт [/ (cosф + уsinф) +5]-

    P

    ^ cons

    - (cos ф + у sin ф) +5

    GL

    4 g

    |у "

    g

    P

    cons + P 0 ^ 0HT

    ] (Ф "-у") = - ^ - cL2y +

    + PK0HT [/ (c0s ф + у sin ф) + O] + Pco

    - (cos ф + у sin ф) + 5

    Для визначення амплітудно-частотних характеристик маніпулятора складено рівняння його коливань з урахуванням коливань платформи в робочому режимі (2) і отримана залежність зміни кута підйому маніпулятора за робочий цикл сміттєвоза при різній завантаженні кузова (рис. 3).

    0 = ф + у = ю / + у0 cos

    ..GL

    2cL

    (2)

    де ю - кутова швидкість підйому маніпулятора, рад / с; t - час робочого циклу підйому маніпулятора, с; у0 - початковий кут відхилення маніпулятора від горизонтальної площини, радий.

    град

    (1)

    де I - довжина маніпулятора, м; g - прискорення вільного падіння, м / с2; Рсот - маса маніпулятора, Н; Рконт - маса контейнера, Н; ф - кут підйому маніпулятора, радий; у - кут коливань рами автомобіля, радий; 5 - відстань від осі кріплення маніпулятора до рами автомобіля до осі аутригера, м; Gi - маса сміттєвоза, Н; L - відстань між ресорами автомобіля, м; с - жорсткість підвіски автомобіля, Н / м2.

    Дослідження показали, що зі збільшенням завантаження сміттєвоза зменшується частота коливань рами автомобіля (рис. 2).

    град

    9 6 3

    г, з

    -п-1-п --- п-ь-п-т ~ * ~ л-г-1 - / - 1-1-п-1

    0 1 0,7 / 1,4 \ 2,1 2,8 3,5 4,2? 4,9 \ б, 6 / 6,3 \ 7

    -3 -6 -9 -12

    Мал. 2. Амплітудно-частотна характеристика рами сміттєвоза: 1 - для порожнього сміттєвоза; 2 - при повному завантаженні сміттєвоза

    t, з

    Мал. 3. Амплітудно-частотна характеристика маніпулятора сміттєвозу: 1 - для порожнього сміттєвоза; 2 - при повному завантаженні сміттєвоза

    Для визначення навантажень, що виникають в системі «захоплення - бак - захоплення» розроблені розрахункові схеми (рис. 4) і складені рівняння рівноваги дії сил з боку захоплення на стінку бака (3) і рівноваги сил, що діють з боку бака на захоплення (4) :

    X Fkx = 0; N2 - N1 - P sin 0 = 0;

    X Fky = 0; Ftp - P cos 0 = 0; X m0i = 0; N1O1A1 - N2 (H - OA) + + 001P sin 0 - OCP cos 0 = 0;

    F'kx = 0; N1 - N 2 - Тшт sin ф-TT sin? = 0; Fky = 0; - FTP + Тшт cos ф + TT cos? = 0;

    (3)

    (4)

    FTp = f (N1 + N 2),

    де N1, N2 - нормальні тиску на стінку контейнера з боку «вилочних» полиць і притиску відповідно, Н; Р - вага контейнера, Н; ОС - плече дії горизонтальної проекції сили Р відносно точки О1, м; ОО1 - плече дії вертикальної проекції сили Р відносно точки О1; АТ - довжина «вилочний» планки захоплення, занурюваної в контейнер, м; А1О1 - плече дії сили И1 щодо точки О1, м; Н - висота контейнера, м; ТТ - зусилля, що діє на тяги притиску, Н; Тшт - зусилля, що діє на шток гідроциліндра притиску, Н; в -кут нахилу тяги до осі Y, радий; ф - кут нахилу штока гідроциліндра притиску до осі Y, радий.

    у

    2

    /

    3

    g

    2

    /

    Отримані залежності дозволяють оцінити зміну величини зусиль в елементах конструкції захоплення за робочий цикл роботи маніпулятора з урахуванням коливань платформи сміттєвоза і їх відхилення від статичних навантажень (рис. 5).

    Максимальні навантаження виникають на тязі і штоку гідроциліндра, які зі збільшенням маси контейнера зростають. Зміна маси сміттєвоза не впливає на величину і амплітуду навантажень, а змінюється тільки їх частотна характеристика (рис. 6).

    Мал. 4. Схема дії сил в системі «захоплення - бак» (а) і «бак - захоплення» (б)

    N, Н

    Мал. 5. Залежність зміни зусиль в елементах конструкції захоплення за робочий цикл роботи маніпулятора: 1, 2 - ТТ без урахування і з урахуванням коливань рами сміттєвоза відповідно; 3 - И2; 4 - 5, 6 - Тшт без урахування і з урахуванням коливань рами сміттєвоза відповідно

    N, Н

    Мал. 6. Залежність навантажень в захопленні від маси контейнера: 1, 2 - ТТ для порожнього сміттєвоза при повному і порожньому контейнері відповідно; 4, 5 - Тшт для порожнього сміттєвоза при повному і порожньому контейнері відповідно; 3, 6 - ТТ і Тшт для повного сміттєвоза при повному контейнері відповідно

    література

    1. Експлуатація машин для збору та вивезення твердих побутових відходів: монографія / А.С. Носенко [и др.]; під заг. ред. А.С. Носенко; ГОУ ВПО «Південно-Рос. держ. ун-т економіки і сервісу ». Шахти, 2009. 81 с.

    2. А. с. SU11266512 B65F3 / 02. Пристрій для розвантаження контейнерів в кузов сміттєвозу / В.В. Алексєєв, Г.М. Білоцерківський, Б.Н. Токарев, Н.І. Ереснов, Н.М. Лизо, М.Ф. Павлик, А.І. Стельмашенко № 3624463 / 30-15; Заявл. 22.07.83. Опубл. 30.11.84. Бюл. № 44.

    Надійшла до редакції

    3. Патент RU2177901 МКІ В65F3 / 04. Захоплення пристрої для розвантаження контейнерів в кузов сміттєвозу / В.І. Лісін, А.І. Парамонов, А.Т. Люба, Л.Н. Лабзіна. № 99121708/28; Заявл. 15.10.99. Опубл. 10.01.02.

    4. Патент RU2107014 МКІ B65F3 / 04. Підйомно-перекидний або перекидний пристрій для спорожнення сміттєвих баків / Якоб Нааб. № 95110764/28; Заявл. 30.06.95. Опубл. 20.03.98

    5. Єрмілов А.Б. Розрахунок і проектування спецавтомобілів для збору та вивезення твердих побутових відходів: навч. посібник / МАДИ. М., 1983. 99 с.

    16 вересня 2010 р.

    Каргін Роман Володимирович - канд. техн. наук, доцент, кафедра «Сервіс транспортних і технологічних машин», Шахтинський інститут (філія) Південно-Російського державного технічного університету (Новочеркаського політехнічного інституту). Тел. 8 (8636) -22-10-89. E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Мірошниченко Ольга Сергіївна - аспірант, кафедра «Сервіс транспортних і технологічних машин», Шахтинський інститут (філія) Південно-Російського державного технічного університету (Новочеркаського політехнічного інституту). Тел. 8 (8636) -22-10-89. E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Kargin Roman Vladimirovich - Candidate of Technical Sciences, assistant professor, department «Service of Transport and Technological Machines», Shakhty Institute (Branch) of South-Russian State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute). Ph. 8 (8636) -22-10-89. E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Miroshnichenko Olga Sergeevna - post-graduate student, department «Service of Transport and Technological Machines», Shakhty Institute (Branch) of South-Russian State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute). Ph. 8 (8636) -22-10-89. E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її._


    Ключові слова: сміттєвоз /захоплення /маніпулятор /НАДІЙНІСТЬ /розрахунок маніпулятора /коливання рами сміттєвоза /rubbish carrier /CLAMP /Manipulator /Reliability /manipulator calculation /oscillation of the rubbish carrier frame

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити