Стенд для испытаний одноковшовых экскаваторов

Стенд для испытаний одноковшовых экскаваторов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к машиностроению и м.б. использовано при испытаниях одноковшовых экскаваторов. Цель - расширение технологических возможностей путем обеспечения ускоренных испытаний в близких к реальным режимам нагружения и физического моделирования упруго-вязкого сопротивления грунта копанию и имитации возмущающих воздействий при,разработке неоднородного грунта. Стенд для испытаний ОДНОКОШ1ОВЫХ экскаваторов включает эстакаду 1, на которой установлен экскаватор 2. В рабочем приямке 6 размещен нагружающий механизм . Последний выполнен в виде балки 7, размещенных на ней стоек 8, 9 регулируемой дпины и консольной площадки (КП) 12, подвешенной на опорных стойках 8, 9 с возможностью перемещения точки ее подвеса относительно эстакады 1. На опорных стойках 9 выполнены кронштейны 13, на которых установлены гидроцилиндры (ГЦ) 14 нагружения КП 12 и демпфируюшие ГЦ 15. Последние являются приводом КП 12. На КП 12 установлена съемная плита с рельефными накладками 16, по которой обкатывается ролик 17 съемного узла, устанавливаемого на ковш 5 испытываемого экскаватора 2. Изменение усилия сопротивления копанию при движении ковша 5 по заданной траектории 18 на стенде обеспечивается ГЦ 14, 15 и системой нагружения. Направление усилий определяется точкой подвеса КП 12. Работа машины на стенде осуществляется с помощью автоматической системы управления. Стенд также управляется автоматической системой . 1 з.п. ф-лы, 3 ил. о (Л 05 СО О со Ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ К

РЕСПУБЛИН

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4303021/29-03 (22) 15, 07. 87 (46) 30.03. 89. Вюл, М 12 (71) Московское научно-производственное объединение по строительному и дорожному машиностроению и Центральный научно-испытательный полигон филиал Всесоюзного научно-исследовательского института строительного и дорожного машиностроения (72) М.Я.Агароник, Ю.И.Демин, Г. В. Кириллов, С.И. Корнюшенко, А.В.Кучин, Г.Н.Мошкарев, М.М.Овечкин, A.Â.ÐàHHåâ и Ю.Ф.Тимин (53) 621. 879(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 829795, кл. Е 02 Е 3/08, >979.

Авторское свидетельство СССР

У 1286684, кл. Е 02 F 3/28, 1985. (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ОДНОКОВШОВЫХ ЭКСКАВАТОРОВ (57) Изобретение относится к машиностроению и м.б. использовано при испытаниях одноковшовых экскаваторов.

Цель — расширение техноло гических возможностей путем обеспечения ускоренньи испытаний в близких к реальным режимам нагружения и физического моделирования упруго-вязкого сопротивления грунта копанию и имитации возмущающих воздействий при,разработHs обр ет ени е от но опт ся к машиностроению и может быть использовано при испытаниях одноковшовых экскаваторов.

ÄÄSUÄÄ 1469032 А1 (д) 4 Е 02 F 3/28, G 01 M 19/00 ке неоднородного грунта. Стенд для испытаний одноковшовых экскаваторов включает эстакаду 1, на которой установлен экскаватор 2. В рабочем приямке 6 размещен нагружающий механизм. Последний выполнен в виде балки 7, размещенных на ней стоек 8, 9 регулируемой длины и консольной площадки (КП) 12, подвешенной на опорных стойках 8, 9 с возможностью перемещения точки ее подвеса относительно эстакады 1. На опорных стойках 9 выполнены кронштейны 13, на которых установлены гидроцилиндры (ГЦ) 14 нагружения КП 12 и демпфирующне ГЦ

15. Последние являются приводом КП

12. На КП 12 установлена съемная ппи" та с рапьефннмю накпанканн 16, по ко- (/) торой обкатывается ролик 17 съемного узла, устанавливаемого на ковш S испытываемого экскаватора 2, Изменение усилия сопротивления копанию при ..Ф движении ковша 5 по заданной траек- > и тории 18 на стенде обеспечивается ГЦ

14, 15 и системой нагружения. На- С5 правление усилий определяется точкой р подвеса КП 12. Работа машины на стенде осуществляется с помощью автоматической системы управления. Стенд также управляется автоматической системой, 1 s.п. ф-лы, 3 ил, Целью изобретения является расширение технологических возможностей путем обеспечения ускоренных испытаний s близких к реальным режимах на1469032

50 гружения и физического моделирования упруго-вязкого сопротивления грунта копанию и имитации возмущающих воз- действий при разработке неоднородно5 го грунта.

На фиг. 1 показан стенд с испытываемым экскаватором, общий вид; на фиг. 2 — схема для определения точки подвеса нагружающей консольной площадки, на Лиг. 3 - схема привода нагружающей консольной площадки.

Стенд для испытаний одноковшовых экскаваторов содержит эстакаду 1, на которой устанавливается испытываемый экскаватор 2. Рабочее оборудование испытываемого экскаватора 2 содержит стрелу 3, рукоять 4 ковш

5. Работа машины на стенде осуществляется с помощью автоматической сие- 20 темы управления экскаватором (АСУЭ), В рабочем приямке 6 стенда на эс. такаде 1 выполнена вертикальная балка 7, на которой установлены опорные стойки 8 и 9 регулируемой длины. Опор- 5 ные стойки 8 и 9 могут устанавливаться на балке 7 в различных положениях. Для этого предусмотрены соответствующие посадочные гнезда 10 и

11. Регулировка длины стоек 8 и 9 30 осуществляется любым известным способом, в том числе могут использоваться гидроцилиндры. На опорных стойках 8 и 9 шарнирно цодвешивается консольная площадка 12. Балка, опорные стойки и консольная площадка об разуют нагружающий механизм.

Конструкция эстакады 1, консольной площадки 12 и размеры рабочего приямка 6 должны обеспечивать воз" 4О можность реализации полной траектории движения рабочего оборудования в нижней и верхней зонах его действия. Поскольку предложенный стенд целесообразно создавать для испыта- 45 ний экскаваторов 3-5 размерных групп, то это положение должно распространяться на все типоразмеры испытываемых машин.

На опорных стойках 9 выполнены кронштейны 13, на которых установ" лены два гидроцилиндра 14 нагружения консольной площадки 12 и два демпфирующих гидроцилиндра 15. Гидроци-и линдры 14 и 15 являются приводом консольной площадки.

На консольной площадке установлена съемная плита с рельефными накладками 16, по которой обкатывается опорный ролик 17 съемного узла, надеваемого на ковш 5 испытываемого экскаватора 2. Съемный узел (траверса) с роликами 17 может устанавливаться вместо ковша 5 на рукояти 4 экскаватора 2. Параметры опорного ролика Е 7 (диаметр и ширина) определяются из конструктивных соображений и по величине контактных напряжений. В общем случае радиус опорного ролика 17 должен быть равен длине зуба, измеренной от режущей кромки ковша. Для имитации приложения усилия копания к боковым зубьям ковша испытываемого экскаватора необходима предусмотреть возможность установки опорного ролика 17 в крайние и среднее положения по ширине ковша 5, Параметры и установка сменных рельефных накладок. 16 определяются в процессе проектирования стенда. исходя из типоразмера испытываемого экскаваторр а и состояния имитируемо ro грунта (т. е, величины включений в неоднородно м гр унт е) .

Габаритные размеры нагружающей консольной площадки 12 в вертикальной плоскости ограничиваются заданной кинематической глубиной копания испытываемого экскаватора, а в верхней — траекторией выхода ковша из забоя выше уровня стоянки по оконча-. нии имитации операции копания. Ширина опорной плиты консольной площадки

12 должна в 2,5-3 раза превышать ширину ковша обратной лопаты испытываемого экскаватора 5-й размерной группы. Выполнение этого условия необходимо дпя компенсации возможной накопленной ошибки на точность торможения поворотной ппатформы в заданной точке, поскольку введение коррекции на остановку поворотной платформы экскаватора в заданных угловых координатах, помимо усложнения АСУ влечет за собой увеличение заданной по циклограмме продолжительности условного рабочего цикла и сбои в работе программы для АСУЭ.

Изменение усилия сопротивления копанию при движении рабочего органа

5 по заданной траектории 18 на стенде обеспечивается гидроцилиндрами

14, 15 и системой нагружения, а направление этого усилия определяется точкой подвеса нагружающей консольной площадки О . Дпя нахождения точки подвеса дпя конкретной модели экска!

46903

30 ватора третьей — пятой размерных групп производится построение параметрической схемы с учетом реализации глубины копания, равной 2/3 кинематической глубины копания испытываемого pzcKaBBTopа. Траектория 18 движения рабочего органа 5 при zonaЪ нии разбивается на два участка: zonaние рукоятью (oc„) и копание ковшом (N<). Каждый из этих участков траектории, в свою очередь, разделяется на

6-8 равных отрезков, в точках которых строится векторная диаграмма силы сопроти пения копанию: P.! ° Р02 и Рк !5 (соответственно касательная, нормальная составляющая и равнодействующая усилия копания). К вектору Р„ в выбранных точках на траектории копания проводится нормаль OL. Затем направле- 20 ние. нормалей поворачивается относительно точки пересечения нормали и траектории на угол са, равный !к, =arctg f, где f — коэффициент трения опорного ролика 17 об опорную плиту нагружающей консольной площадки 12.

При 1=0,05 угол поворота нормалей о составляетс =3, Точки пересечения нормалей с учеточ их поворота на угол Ы образуют область нахождения точек подвеса О, нагружающей заслонки, Анализ траекторий копания экскаваторов 3-5 размерных групп показал, что область 19 существования точек подвеса О,, О,, О,, О," нагружающей консольной площадки 12 меняется. по оси Х вЂ” в пределах 1Ä =2000 мм, по оси

Y — 1 =1500 мм. Для осуществления 40 необходимого из менения координат оси . подвеса нагружающей консольной площадки следует изменить установку на балке 7 опорных стоек 8 и 9 соответственно в посадочных гнездах 10 и 11. 45

Координаты точек подвеса нагружающей консольной площадки при копании рукоятью и ковшом отличаются в пределах 8-15Х что достаточно близко совпадает с колебаниями величины Рк 50 при разработке грунта ковшом с затупленными зубьями или изменении угла резания 6-127., Для имитации процесса копания при различных предельно допускаемых углах резания и степени затупления зубьев ковша на стенде целесообразно предусмотреть возможность изменения координат точки подвеса О< (по осям X и Y) в пределах

2 6

500 мм, посредством, например, изме— кения длин стоек 8 и 9 ° Это можно осуществить путем использования гидроцилиндров (не показ аны) или какого-либо другого известного способа.

На стенде в рабочем приямке 6 дпя определения линейных параметров испытываемого экскаватора при имитации процесса копания предусмотрена координатная сетка 20, а на эстакаде 1 установлены буферные упоры 21, предотвращающие сползание испытываемого экскаватора 2 в рабочий приямок 6.

АвТоматическая система управления стендом (АСУС) содержит гидросистему нагружения консольной площадки

12 (фиг. 3) и блок формирования управляющего сигнала. Исходной информацией для воспроизведения нагрузок на испытательные гидромеханизмы и элементы р абоче го оборудов ания э кс— каватора при имитации операций копания на стенде является график (циклогр амма) из менения усилия (S ) на штоках гидроцилиндров 14 нагружения в зависимости от угла поворота нагружающей консольной площадки 12 (y), т. е. S=f (< ) . АСУС содержит также обратные связи (не показ аны) по углу поворота нагружающей консольной площадки 12 ((p) и по давлению в нагружающих гидроцилиндрах 14. Блок формирования управляющего сигнапа, суммируя сигналы управления (закодированный вид циклограммы изменения усилия) и обратных связей, выделяет управляющий сигнал, з акодиро ванный в виде требуемой характеристики S=

=f((p), и подает его на вход гидросистемы нагружения консольной ппощадки 12.

Н агруж ающая ко нсол ьная пл ощадк а

12 приводится гидросистемой (фиг. 3), содержащей гидроцилиндры 14 нагружения, демпфирующие гидроцилиндры 15, гидронасосы системы 22 управления, питания 23, подпитки 24, блок переливных и подпиточных клапанов 25, установленный параллельно блоку клапанов 25 электро гидравлический клапан 26 блокировки. Между штоковыми полостями гидроцилиндров 15 и клапанным блоком 25 расположен регулируемый дроссель 27. Электрогидравлический усилитель 28 подключен к нагружающим гидроцилиндрам 4. Рходом электрогидравлического усилителя 28, 14690 32 а та сне входом гидросистем1 нагружения является величина тока I. Между выходными каналами электрогидроусилителя 28, соединяющими полости гидроцилиндров 14 нагружения, установлен ламинарный дроссель 29, Фильтр

30 тонкой очистки предусмотрен на входе в электрогидроусилитель 28..

Демпфирующие гидроцилиндры 15 гидравлически соединены между собой и блоком 25 переливных и подпиточных клапанов через регулируемый дроссель

27 для компенсации разности объемов штоковой и поршневых полостей. 15

Нагружение механизма поворота платформы осуществляется установкой наборных грузов в ковше 5 (или на роликовом узле, заменяющим ковш 5), масса которых не должна превышать 2р массы ковша с грунтом, Расчетная масса наборных грузов равна половине массы грунта в ковше.

Конструкция АСУЭ должна обеспечить автоматическое включение (выклю- 2Á чение) исполнительных гидромеханизмов рабочего оборудования и поворота платформы по заданному алгоритму (циклограмме),. их нагружение по заданному закону в функции положения 30 рабочего оборудования в забое и заданную цикличность повторения с сохранением автоматического перераспределения скоростных и нагрузочных компонентов мощности, определяемых кон струкцией привода, продолжител ьностью рабочего цикла или отдельных егр операций, а также подпитку цилиндров аутригеров в случае их просадки, Щ

Под рабочим циклом испытываемого экскаватора на стенде понимается процесс имитации разработки грунта и его транспортирование к месту выгрузки, имитация выгрузки и обратный поворот в забой с установкой рабочего оборудования в исходное положение, Рабочий цикл на стенде может. быть существенно сокр.ащен за счет сокращения продолжительности малонагружен- 0 ных операций и участков равномерного движения исполнительных механизмов. К таким ограничениям относятся величина подъема стрелы при имитации операций по транспортированию грунта в рабочем цикле (подъем стрелы достаточно проводить до положения, при котором нижняя точка ковша несколько превышает нулевую отметку), угол поворота платформы (после завершения процесса разгона можно непосредственно переходить к ее торможению) и т.п. Таким образом обеспечивается сокращение рабочего цикла на стенде по сравнению с натурными условиями испыт аний.

Сокращение продолжительности условного рабочего цикла при одновременной реапизациу максимально допустимых нагрузок (по величине давления в гидросистеме экскаватора) .обеспечивает режим ускоренных испытаний.

Стенд работает следующим образом.

Испытываемый экскаватор 2 устанавливается на уровне нулевой отметки на эстакаде 1, В рабочий приямок

6 опускается рабочее оборудование экскаватора. Ковш 5 экскаватора вместо зубьев оснащается опорным роликом 17 или заменяется сменным узлом (траверсой) с опорным роликом 17.

Геометрия сменного узла (траверсы) соответствует параМетрам ковша испытыв ае мо го э к с к а ватор а, После включения АСУЭ рабочее оборудование испытываемого экскаватора воздействует опорным роликом 17 на консольную нагружающую площадку 12, поворачивая ее относительно оси подвески при .движении элементов рабочего оборудования экскаватора-рукояти

4, стрелы 3 и ковша 5. Сопротивление копанию соответственно при копании рукоятью 4 и ковшом 5 и коррекция этого процесса подъемом стрелы

3 имитируется гидроцилиндрами 14 нагружения стенда, препятствующими повороту нагружающей консольной площадки 12.. По окончании имитации операции копания осуществляется подъем рабочего оборудования испытываемого экскаватора 2, поворот на выгрузку, имитация выгрузки и обратный поворот в забой с опусканием рабочего оборудования в исходное положение.

В период подъема рабочего оборудования экскаватора выше уровня нулевой отметки и поворота платформы на выгрузку:гидроцилиндры 14 нагружеJ ния возвращают нагружающую консольную площадку 12 в исходное положение, устанавливая ее под углом естественного откоса грунта или другим углом, определяемым условиями проведения эксперимента. Затем цикл повторяется.

25

9 146

Направление усилия, с которым опорный ролик 17 воздействует на нагружающую консольную площадку 12 по касательной к траектории 18 движения рабочего органа, обуславливается выбором координат точки подвеса О, нагружающей консольной площадки (в вертикальной и горизонтальной плоскостях, соответственно Х и Y) определяемых в функции положения оси вращения поворотной платформы и шарнира подвеса рукояти испытываемого экскаватора. Сменные рельефные накладки 16 на нагружающей площадке 12, по которым обкатывается опорный ролик 17, имитируют возмущающее воздействие при разработке неоднородного грунта с твердыми включениями.

Формирование нагрузок по заданному закону осуществляется гидросистемой нагружения стенда. Гидроципиндры 14 нагружения и демпфирующие гидроцнлиндры 15 имитируют соответственно уп= ругую и вязкую составляющие сопротивления грунта копанию. Кроме того, демпфирующие гидроцнлиндры 15 исключают возможность возникновения резонансных колебаний нагружающей консольной площадки.

Гидросистема нагружения стенда работает следующим образом.

Под действием усилия S с которым опорный ролик 17 рабочего оборудования испытываемого экскаватора 2 воздействует на нагружающую, консольную площадку 12 происходит поворот последней относительно оси ее подвески 0 . Повороту нагружающей площадки препятствуют гидроцилиндры 14 и 15. При этом суммарный поток рабочей жидкости из поршневых полостей гидроцилиндров 14 нагружения поступает на электрогидравлический усилитель 28, вы полняющей при наличии ламииарного дросселя 29 функции регулируемого по току управления дросселя. Ламинарный дроссель 29 служит для формирования перепада давления на выходе электрогидравлического усилителя 28 в функции потока рабочей жидко сти, Сигнал управления (по величине тока) поступает на магнитоэлектрическую систему (ИЭС) электрогидравлического усилителя 28 от блока формирования управляющего сигнала, Сигнал управления, поступающий на

МЗС, одновременно через блок релей9OS2 1О ных усилителей (не показ аньt) подается на электрогидравлический клапан блокировки 26. При этом ocyvåñòâëÿется подпитка штоковых полостей демпфирующих гидроцнлиндров 15, а постоянная нагрузка на штоке устанавливается регулируемым дросселем 27, При повороте нагружающей консольной площадки 12 на заданный угол (g), определяемый траекторией движения рабочего оборудования, срабатывает конечный выключатель (не показан), и через заданную .уставку времени 6t формируется сигнал для возврата нагружающей консольной площадки 12 в исходное положение. Фиксирование нагружающей консольной площадки !2 в исходное положение обеспечивается клапаном 26 блокировки при отсутствии на его входе сигнала управления.

Фо р мул а и э о б р е т е н и я

1. Стенд для испытаний одноковшовых экскаваторов, включающий эстакаду, на которой установлен экскаватор, рабочий приямок с размещенным в нем нагружающим механизмом, измерительную и регистрирующую аппаратуру и системы управления экскаватором и стендом,отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем обеспечения ускоренных испытаний в близких к реальным режимах нагружения и физического моделирования упруговязкого сопротивления грунта копанию и имитации возмущающих воздействий при разработке неоднородного грунта, нагружающий механизм выполнен в ниде балки, размещенных на ней опорных стоек регулируемой длины и консольной площадки, подвешенной на опорных стойках с возможностью перемещения точки ее подвеса относительно эстакады, при этом консольная площадка имеет привод в виде группы нагружакщих и демпфирующих гидроцилиндров и рельефные накладки, установленные с возможностью съема на поверхности консольной площадки, а рабочее оборудование экскаватора снабжено роликами для взаимодействия с рельефными накладками.

2. Стендпо и, 1, о тли ч аю шийся тем, что штоковая и поршневая полости демпфирующих гидll

14Ь90 32 )2 роцилиндров связаны между собой по- гидроцилиндры снабжены связанным с средством регулируемого дросселя, их полостями злектрогидравлическим блока переливных и подпиточных кла- усилителем, а штоковые и поршневые панов и установленного параллельно

5 .полости гидроцилиндров нагружения блоку электро гидравлического кла- связаны посредством ламинарного гидпана блокировки, при этом нагружающие равлического дросселя.

1469032

Со ст авит ель Г. Новикова

Редактор Н. Горват Техред И.Ходанич Корректор И. Муска

Заказ 1326/31 Тираж 588 Подписно р

ВНИИПИ Государственного комитета о изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101