Разработка компоновочно-кинематической схемы шарнирно-сочленённого гидроманипулятора

Страница 1

Компоновочно-кинематическая схема (ККС) манипулятора чертится на листе ватмана или на миллиметровой бумаге формата А1 или А2. При разработке ККС прочерчивается положение подвижных звеньев манипулятора для трёх случаев (рисунок 1.1):

а) максимальный вылет манипулятора LmaxM . При этом рабочий орган, например, захват ТМ должен располагаться на ККС в исходном положении ниже линии поверхности земли на расстоянии h (см. рисунок 1.1) для того, чтобы была обеспечена работоспособность машины с учётом неровностей поверхностей лесосеки;

Рисунок 1.1 ККС манипулятора

б) минимальный вылет манипулятора LminM , при котором осуществляется подтягивание или подъём с земли груза при расположении последнего рядом с движителем машины ниже уровня поверхности земли на расстоянии h ; построение ККС манипулятора для LminM выполняется при расположении вертикальной продольной плоскости манипулятора перпендикулярно продольной плоскости машины (см. рисунок 1.1, А);

в) вылет lк , при котором груз (дерево) оказывается перемещённым в положение над кониковым зажимным устройством (см. рисунок 1.1, Б).

Примечание: PZ – грузоподъемная сила манипулятора на максимальном вылете; MП – максимальный момент поворота манипулятора вокруг центральной оси поворотной колонки; lП – плечо действия усилия гидроцилиндра поворота манипулятора; Q – объём трелюемой пачки; VХЛ – средний объём хлыста в пачке; PН – максимальное давление в гидросистеме. Остальные геометрические параметры понятны из рисунка 1.1.

Масштаб построения ККС манипулятора выбирается таким образом, чтобы ККС не давала существенных погрешностей при снятии с неё геометрических размеров, используемых в расчётах. На листе ватмана или миллиметровки вначале прочерчивается горизонтальная линия уровня земли с учётом того, что точка N в положении захвата над коником (см. рисунок 1.1, Б) будет находиться примерно на расстоянии 2Н/ от уровня земли. На проекциях ККС «вид сбоку» (рисунок 1.1, Б) и «вид сзади» (рисунок 1.1, A) наносятся вертикальные линии продольной оси поворотной колонки. На них откладывается точка D на расстоянии Н/ от уровня земли. Затем строится точка О в трёх положениях. Положение точки О на максимальном и минимальном вылетах легко находится по данным таблицы 1.1 Для построения положения точки О над коником требуется нанести на ККС по данным таблицы 1.1 положение точки К коника и определить расстояние hП точки О от поверхности земли.

Из рисунка I.I, Б

hП=hК+h3+hГП

Размеры hК и h3 даны в таблице 1.1, а размер hГП студент получает из построения габарита пачки по высоте (рисунок 1.1, C), выполняемого в масштабе. Для этого из рисунка 1.2 необходимо найти средний диаметр заданного дерева на уровне груди D1,3 по среднему объёму хлыста VХЛ.

Затем находится количество деревьев в пачке

Такое количество средних деревьев укладывается в круглое или овальное ложе, образуемое опорной балкой и зажимными рычагами коникового зажимного устройства, вплотную ствол к стволу. Так как схема выполняется в масштабе, то с неё снимается искомый размер hГП, как показано на рисунке 1.1, С. В результате находится и размер hП, по которому строится точка О в положении захвата над коником.

Рисунок 1.2 Зависимость объема хлыста от диаметра на уровне груди(2 разряд высот)

Дальнейшее построение ККС сводится к вычерчиванию осевых линий стрелы и рукояти, продольные размеры которых lС и lР находятся по следующим формулам [I]

Местоположение шарнира А соединения рукояти со стрелой для трёх кинематических положений манипулятора находится на ККС на пересечении дуг, описанных радиусом lC из соответствующих точек D, и радиусом из соответствующих точек О. Размер АВ/ выбирается конструктивно с учётом примерной величины кронштейна проушин шарнира А на рукояти. Соединив точки D и А прямой, получим кинематические положения стрелы для трёх рассматриваемых случаев. Кинематические положения рукояти получаются путём проведения из точек О касательных к окружностям, описанным радиусом АВ’ вокруг точек А. Длина хвостовика B/N принимается конструктивно в процессе привязки привода рукояти.

Следующим шагом построения ККС является привязка (компоновка) гидроцилиндров привода стрелы и рукояти. Схему привязки гидроцилиндров приводов целесообразно выполнять отдельно от основной ККС, но тоже обязательно в масштабе (см. рисунок 1.1, Д). Для этого вычерчиваются следующие кинематические положения: