Voronezh, Voronezh, Russian Federation
Voronezh, Voronezh, Russian Federation
The analysis of the study of the dynamics of hydraulic drive of forest manipulators shows that work processes of column rotation mechanisms are accompanied by large dyna-mic loads that cause sudden changes of fluid pressure in the start-up and braking modes. The most effective are energy efficient hydro-pneumatic actuators of manipulator column that can recover energy during transient conditions and return some of the energy back into the system. A mathematical model of the operating modes was designed.
energy saving, damper, hydraulic drive, manipulator, mathematical model
Анализ исследования динамики гидропривода лесных манипуляторов показывает, что рабочие процессы механизмов поворота колонны сопровождаются большими динамическими нагрузками, вызывающими резкие скачки давления рабочей жидкости в пуско-тормозных режимах. Общим недостатком демпфирующих устройств является то, что при остановках поворотной колонны в различных положениях демпфирование колебаний давления рабочей жидкости происходит за счет ее перетекания из одной полости в другую через дроссельные отверстия, при этом гидравлическая энергия превращается в тепловую, что приводит к перегреванию жидкости и потере энергии. При остановках манипулятора происходит раскачивание груза, которое вызывает колебательные процессы и знакопеременные напряжения в металлоконструкции, что снижает их надежность и производительность. Наиболее эффективными являются гидропневматические приводы колонны манипулятора, которые способны рекуперировать энергию при переходных режимах и возвращать часть энергии обратно в систему [1].
Предлагаем новый механизм поворота колонны лесного манипулятора (рис. 1).
Механизм поворота содержит поворотную колонну 1 с закрепленной на ней шестерней 2, зубчатую рейку 3, размещенную внутри гидроцилиндров 4, 5, отличающийся тем, что в крышках гидроцилиндров выполнены каналы, сообщающиеся с распределителем 6 гидросистемы базовой машины и с полостями дополнительного демпфера 7 с внутренними возвратными плунжерами, а механизм поворота снабжен дополнительными пневмоцилиндрами 8, 9, включающими в себя поршни, установленные на штоках выполненных в виде рейки, находящейся в зацеплении с шестерней поворотной колонны [2, 3]. Начальное давление в пневмоцилиндрах создается компрессором тормозной системы базового транспортного средства. Дополнительный демпфер с возвратными пружинами гасит динамические нагрузки и раскачивание груза при остановках поворотной колонны в промежуточных положениях, а пневмоцилиндры обеспечивают плавные остановки колонны в крайних положениях, при этом аккумулируют энергию торможения, а затем возвращают её обратно в систему, т.е. происходит процесс рекуперации.
1. Gidromanipulyatory i lesnoe tekhnologicheskoe oborudovanie: monografiya / I.M. Bartenev, Z.K. Emtyl', A.P. Tatarenko [i dr.] / pod red. d-ra tekhnicheskikh nauk, prof. I.M. Barteneva. M.: FLINTA: Nauka, 2011. 409 s.
2. Pat. na izobretenie 2479481 RF, MPKV 66 S 13/42. Mekhanizm povorota kolonny strelovogo manipulyatora / P.I. Popikov, D.V. Oboyantsev, S.V. Dolzhenko; zayavitel' i patentoobladatel' VGLTA. № 2011148369/11; zayav. 28.11.2011; opubl. 20.04.2013, Byul. № 115.
3. Pat. na poleznuyu model' 125571 RF, MPKV 66 S 13/42 Mekhanizm povorota kolonny strelovogo manipulyatora / P.I. Popikov, D.Yu. Druchinin, S.V. Dolzhenko [i dr.]; zayavitel' i patentoobladatel' VGLTA. № 2012143435/11; zayav. 10.10.2012; opubl. 10.03.2013.
