Теоретическое описание движений звеньев гидроманипулятора без учета податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 532.527

Теоретическое описание движений звеньев гидроманипулятора без учета податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода

Хуако Заур Асланович

Майкоп, Россия

Аннотация

Теоретически определена система уравнений, описывающая движения звеньев гидроманипулятора без учета сжимаемости жидкости, податливости звеньев и рассеивания энергии

Ключевые слова: СИСТЕМА УРАВНЕНИЙ ЛАГРАНЖА (ВТОРОГО РОДА), ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ

Abstract

UDC 532.527

Theoretical description of the hydraulic manipulator units motions without pliability of the working liquid and hydraulic components

Khuako Zaur Aslanovich

Maikop, Russia

In the article, we theoretically determined system of equations, describing the motion of hydro manipulator elements without compressibility, ductility and energy dissipation

Keywords: LAGRANZHA'S SYSTEM OF EQUATIONS (OF THE SECOND KIND), DYNAMIC LOADS

Технический уровень манипулятора во многом зависит от совершенства его кинематической схемы, обеспечивающей работу манипулятора в заданной зоне.

Высокий технический уровень обеспечивается внедрением методов оптимального проектирования, передовых технологических процессов, системы управления качеством продукции, в том числе:

- повышением надежности металлоконструкции манипулятора за счет совершенствования методов расчета, обеспечивающих их качество и предполагающих высокую достоверность определения действующих нагрузок;

- оптимизацией кинематических параметров механизмов с учетом инерционных сил

- выбора параметров, обеспечивающих наименьшие значения динамических нагрузок и постоянства давления в гидроцилиндрах.

В работах Бартенева И. М, Емтыль З. К., Татаренко А. П. и других авторов записаны как уравнения раздельного движения звеньев гидроманипулятора (поворот колонны, подъем стрелы, вращение рукояти) так и уравнения при совмещении движений двух звеньев.

Однако неисследованными остались вопросы снижения динамических нагрузок и повышения производительности при совмещении движений трех звеньев.

На рис.1 представлена кинематическая схема гидравлического манипулятора при совмещении движений трех звеньев: колонны, стрелы и рукояти. Рассмотрим рукоять с удлинителем как одно звено с одной степенью свободы, так как инерционные силы, возникающие при установившемся движении удлинителя, незначительны.

Рис. 1. Кинематическая схема гидравлического манипулятора:

1 - колонна, 2 - стрела, 3 - рукоять с удлинителем, 4 - вал-шестерня, 5 - гидроцилиндр подъема стрелы, 6 - гидроцилиндр привода рукояти.

Пренебрегая сжимаемостью жидкости, податливостью звеньев манипулятора и рассеиванием энергии запишем в общем виде систему уравнений Лагранжа (второго рода), описывающих совместное движение трёх звеньев.

(1)

Принимая за обобщенные координаты углы поворота звеньев запишем в развернутом виде систему дифференциальных уравнений расходов рабочей жидкости в напорных и сливных полостях гидроцилиндров колонны, стрелы, рукояти и уравнения совместных движений колонны, стрелы и рукояти манипулятора (кинематическая схема представлена на рис.1):

, (3)

Данная система дифференциальных уравнений является системой уравнений движения звеньев манипулятора в общем виде. Ее правильность проверяется выводом дифференциальных уравнений движений механизмов стрелы, рукояти и колонны в отдельности или при совмещении двух движений и сравнении с ранее проведенными исследованиями /2/.

гидроманипулятор звено жидкость энергия

Уравнение движения стреловой группы:

При

то есть ось рукояти параллельна оси стрелы, рукоять и колонна неподвижны.

Из второй части системы будем иметь дифференциальное уравнение движения стреловой группы в целом (стрелы, рукояти и удлинителя).

Обозначим момент инерции стреловой группы:

Длину стреловой группы:

Центр масс стреловой группы:

Окончательно получим дифференциальное уравнение движения стреловой группы при неподвижных рукояти и колонне:

Уравнение движения рукояти:

При

.

Из третьей части системы получим дифференциальное уравнение движения рукояти при фиксированных значениях

.

Обозначим момент инерции рукояти относительно оси ее вращения:

Учитывая окончательно получаем дифференциальное уравнение движения рукояти при неподвижной колонне и стреле:

(2.54)

Уравнение движения колонны:

При

то есть ось рукоять параллельна оси стрелы, стреловая группа неподвижна, из первой части системы будем иметь дифференциальное уравнение движения колонны.

Окончательно дифференциальное уравнение движения колонны при неподвижной стреловой группе примет вид:

Библиографический список

1. Бартенев И.М. и др. Исследование динамической нагруженности гидравлического манипулятора и обоснование целесообразности совмещения операций подъёма стрелы и вращения рукояти. /Бартенев И.М. Емтыль З.К.. Попиков П.И. // Труды «ФОРА» (Труды Физического Общества Республики Адыгея). Майкоп. Изд-во АГУ. 1997. №2. с. 96-114.

2. Емтыль З.К. Совершенствование кинематики, динамики и конструкции лесопромышленных гидроманипуляторов. Дис. доктора. техн. наук. Воронеж. 2002. 439 с.

3. Емтыль З.К., Татаренко А.П. О влиянии податливости рабочей жидкости и элементов гидропривода на динамическую нагруженность гидроманипулятора при совмещении движений звеньев. Труды ФОРА. Майкоп. Издательство АГУ. 2000 №5.с. 89-95.

Размещено на Allbest.ru