Стенд для испытаний одноковшовых экскаваторов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИ КРЕСПУБЛИН А 1 146 28, С 01 М 19/00 а)4 Е 02 г п /Целью изобретенияние технологически яет ся озможностеи ренных испытаным режимах напр оров. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР НИЕ ИЗОБ(71) Московское научно-производственное объединение по строительномуи дорожному машиностроению и Центральный научно-испытательный полигонфилиал Всесоюзного научно-исследовательского института строительного идорожного машиностроения(56) Авторское свидетельство СССРР 829795, кл, Е 02 Е 3/08, 1979.Авторское свидетельство СССРУ 1286684, кл. Е 02 Р 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 гическихвозможностей путем обеспечения ускоренньи испытаний в близких к реальнымрежимам нагружения и физическогомоделирования упруго-вязкого сопротивления грунта копанию и имитациивозмущающих воздействий при,разработобретение относится к мапинонию и может быть использовано спытаниях одноковшовых экскава ке неоднородного грунта. Стенд дляиспытаний одноковшовых экскаватороввключает эстакаду 1, на которой установлен экскаватор 2. В рабочемприямке 6 размещен нагружающий механизм. Последний выполнен в виде балки 7, размещенных на ней стоек 8, 9регулируемой длины и консольной площадки (КП) 12, подвешенной на опорных стойках 8, 9 с возможностью перемещения точки ее подвеса относительно эстакады 1. На опорных стойках 9выполнены кронштейны 13, на которыхустановлены гидроцилиндры (ГЦ) 14нагружения КП 12 и демпфирующне ГЦ15. Последние являются приводом КП12. На КП 12 установлена съемная пли"та с рельефными накладками 1 б, по которой обкатывается ролик 17 съемногоузла, устанавливаемого на ковш 5 испытываемого экскаватора 2, Изменениеусилия сопротивления копанию придвижении ковша 5 по заданной траектории 18 на стенде обеспечивается ГЦ14, 15 и системой нагружения. Направление усилий определяется точкойподвеса КП 12. Работа машины на стенде осуществляется с помощью автоматической системы управления. Стендтакже управляется автоматической системой, 1 з,п. ф-лы, 3 ил,путем обеспечения ус ний в близких к реал1469032 50 гружения и физического моделированияупруго-вязкого сопротивления грунтакопанию и имитации возмущающих воз-действий при разработке неоднородно 5го грунта,На фиг. 1 показан стенд с испытываемым экскаватором, общий вид; нафиг. 2 - схема для определения точкиподвеса нагружающей консольной площадки; на Лиг. 3 - схема привода нагружающей консольной площадки.Стенд для испытаний одноковшовыхэкскаваторов содержит эстакаду 1,на которой устанавливается испытываемый экскаватор 2. Рабочее оборудо"ванне испытываемого экскаватора 2содержит стрелу 3, рукоять 4, ковш5. Работа машины на стенде осущест"вляется с помощью автоматической сиетемы управления экскаватором (АСУЭ),В рабочем приямке 6 стенда на эс, такаде 1 выполнена вертикальная балка 7, на которой установлены опорныестойки 8 и 9 регулируемой длины. Опор ные стойки 8 и 9 могут устанавливаться на балке 7 в различных положени"ях, Для этого предусмотрены соответствующие посадочные гнезда 10 и11. Регулировка длины стоек 8 и 9 30осуществляется любым известным способом, в том числе могут использоваться гидроцилиндры, На опорныхстойках 8 и 9 шарнирно цодвешиваетсяконсольная площадка 12. Банка, опорные стойки и консольная площадка образуют нагружающий механизм.Конструкция эстакады 1, консольной площадки 12 и размеры рабочегоприямка 6 должны обеспечивать воз"можность реализации полной траектории движения рабочего оборудованияв нижней и верхней зонах его действия, Поскольку предложенный стендцелесообразно создавать для. испытаний экскаваторов 3-5 размерных групп,то это положение должно распространяться на все типоразмеры испытываемых машин.На опорных стойках 9 выполненыкронштейны 13, на которых установ"лены два гидроцилиндра 14 нагруженияконсольной площадки 12 и два демпфирующих гидроцилиндра 15. Гидроци-илиндры 14 и 15 являются приводом консольной площадки.На консольной площадке установлена съемная плита с рельефныминакладками 16, по которой обкатывается опорный ролик 17 съемного узла,надеваемого на ковш 5 испытываемогоэкскаватора 2. Съемный узел (траверса) с роликами 17 может устанавливаться вместо ковша 5 на рукояти 4экскаватора 2. Параметры опорногоролика 17 (диаметр и ширина) определяются из конструктивных соображений и по величине контактных напряжений. В общем случае радиус опорногоролика 17 должен быть равен длинезуба, измеренной от режущей кромкиковша. Для имитации приложения усилия копания к боковым зубьям ковшаиспытываемого экскаватора необходию предусмотреть возможность установки опорного ролика 17 в крайние исреднее положения по ширине ковша 5,Параметры и установка сменных рельефных накладок, 16 определяются впроцессе проектирования стенда. исходя из типоразмера испытываемого экскаваторр а и состояния имитируемо гогрунта (т.е, величины включений внеоднородном грунте),Габаритные размеры нагружающейконсольной площадки 12 в вертикальной плоскости ограничиваются заданной кинематической глубиной копанияиспытываемого экскаватора, а в верхней - траекторией выхода ковша иззабоя выше уровня стоянки по окончании имитации операции копания. Ширина опорной плиты консольной площадки12 должна в 2,5-3 раза превышать ширину ковша обратной лопаты испытываемого экскаватора 5-й размернойгруппы. Выполнение этого условия необходимо дпя компенсации возможнойнакопленной ошибки на точность торюжения поворотной платформы в заданной точке, поскольку введение коррекции на остановку поворотной платформы экскаватора в заданных угловыхкоординатах, помимо усложнения АСУвлечет за собой увеличение заданнойпо циклограмме продолжительности условного рабочего цикла и сбои в работе программы для АСУЭ.Изменение усилия сопротивлениякопанию при движении рабочего органа5 по заданной траектории 18 на стенде обеспечивается гидроцилиндрами14, 15 и системой нагружения, а направление этого усипия определяетсяточкой подвеса нагружающей консольнойплощадки О . Дпя нахождения точкиподвеса дпя конкретной модели экска46903 30 ватора третьей - пятой размерныхгрупп производится построение параметрической схемы с учетом реализации глубины копания, равной 2/3 кинематической глубины копания испытываемого экскаватора. Траектория 18движения рабочего органа 5 при копании разбивается на два участка: копание рукоятью (сс) и копание ковшом(о). Каждый из этих участков траектории, в свою очередь, разделяется на6-8 равных отрезков, в точках которыхстроится векторная диаграмма силысопротивления копанию: Р, Р и Р 5(соответственно касательная, нормальная составляющая и равнодействующаяусилия копания).К вектору Рв выбранных точках на траектории копания проводится нормаль ОЕ. Затем направление. нормалей поворачивается относительно точки пересечения нормали итраектории на угол М равный о=агсд Е, где Г - коэффициент трения опорного ролика 17 об опорнуюплиту нагружающей консольной площадки 12,При К=О,05 угол поворота нормалейосоставляеты =3, Точки пересечениянормалей с учетом их поворота наугол Ы образуют область нахожденияточек подвеса О, нагружающей заслонки,Анализ траекторий копания экскаваторов 3-5 размерных групп показал,что область 19 существования точекподвеса О О О О," нагружающейконсольной площадки 12 меняется пооси Х - в пределах 1 =2000 мм, по осиУ - 1=1500 мм. Для осуществления 4 Онеобходимого изменения координат оси .подвеса нагружающей консольной площадки следует изменить установку набалке 7 опорных стоек 8 и 9 соответственно в посадочных гнездах 10 и 11. 45Координаты точек подвеса нагружакщЕй консольной площадки при копаниирукоятью и ковшом отличаются в пределах 8-153, что достаточно близкосовпадает с колебаниями величины Р 50при разработке грунта ковшом с затупленными зубьями или изменении угларезания 6-127., Для имитации процессакопания при различных предельно допускаемых углах резания и степенизатупления зубьев ковша на стендецелесообразно предусмотреть возможность изменения координат точки подвеса 0 (по осям Х и У) в пределах 2 6500 мм, посредством, например, изме -кения длин стоек 8 и 9. Это можноосуществить путем использования гидроцилиндров (не показаны) или какого-либо другого известного способа.На стенде в рабочем приямке 6дпя определения линейных параметровиспытываемого экскаватора при имитации процесса копания предусмотренакоординатная сетка 20, а на эстакаде 1 установлены буферные упоры 21,предотвращающие сползание испытываеюго экскаватора 2 в рабочий приямок 6.АвТоматическая система управлениястендом (АСУС) содержит гидросистему нагружения консольной площадки12 (фиг. 3) и блок формирования управляющего сигнала, Исходной информацией для воспроизведения нагрузокна испытательные гидромеханизмы иэлементы р абоче го оборудов ания э кс -каватора при имитации операций копания на стенде является график (циклогр амма) из менения усилия (Я ) наштоках гидроцилиндров 14 нагружения в зависимости от угла поворотанагружающей консольной площадки 12(Ч) тлеЯ=йб)АСУС содержит такжеобратные связи (не показаны) по углу поворота нагружающей консольнойплощадки 12 р) и по давлению в нагружающих гидроцилиндрах 14. Блокформирования управляющего сигнапа,суммируя сигналы управления (закодированный вид циклограммы измененияусилия) и обратных связей, выделяетуправляющий сигнал, з акодиро ванныйв виде требуемой характеристики 8==Ер), и подает его на вход гидросистемы нагружения консольной площадки 12,Нагружающая консольная площадка12 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 электрогидравлический клапан 26 блокировки. Между штоковымиполостями гидроцилиндров 15 и клапанным блоком 25 расположенрегулируемый дроссель 27. Электрогидравлический усилитель 28 подключен к нагружающим гидроцилиндрам 4 Рходомэлектрогидравлического усилителя 28, 14 б 9032а таюе входом гидросистем 1 нагружения является величина тока 1. Между выходными каналами электрогидроусилителя 28, соединяющими полости гидроцилиндров 14 нагружения, установлен ламинарный дроссель 29, Фильтр 30 тонкой очистки предусмотрен на входе в электрогидроусилитель 28Демпфирующие 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. 15Нагружение механизма поворота платформы осуществляется установкой наборных грузов в ковше 5 (или на роликовом узле, заменяющим ковш 5), масса. которых не должна превышать 2 О массы ковша с грунтом, Расчетная масса наборных грузов равна половине массы грунта в ковше.Конструкция АСУЭ должна обеспечить автоматическое включение (выклю 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, продолжительностью рабочего цикла или отдельных егр операций, а также подпитку цилиндров аутригеров в случае их просадки, ЩПод рабочим циклом испытываемого экскаватора на стенде понимается процесс имитации разработки грунта и его транспортирование к месту выгрузки, имитация выгрузки и обратный 45 поворот в забой с установкой рабочего оборудования в исходное положение,Рабочий цикл на стенде может быть существенно сокр.ащен за счет сокращения продолжительности малонагружен О 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 обеспечиваетсясокращение рабочего цикла на стендепо сравнению с натурными условиямииспыт аний,Сокращение продолжительности условного рабочего цикла при одновременной реализациу 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 приямок6 опускается рабочее оборудованиеэкскаватора. Ковш 5 экскаватора вме"сто зубьев оснащается опорным роликом 17 или заменяется сменным узлом(траверсой) с опорным роликом 17,Геометрия сменного узла (траверсы)соответствует параМетрам ковша испытываемого экскаватора,После включения АСУЭ рабочее оборудование испытываемого экскаваторавоздействует опорным роликом 17 наконсольную нагружающую площадку 12,поворачивая ее относительно оси подвески при движении элементов рабочего оборудования экскаватора-рукояти4, стрелы 3 и ковша 5. Сопротивление копанию соответственно при копании рукоятью 4 и ковшом 5 и коррекция этого процесса подъемом стрелы3 имитируется гидроцилиндрами 14нагружения стенда, препятствующимиповороту нагружающей консольной площадки 12, По окончании имитации операции копания осуществляется подъемрабочего оборудования испытываемогоэкскаватора 2, поворот на выгрузку,имитация выгрузки и обратный поворот в забой с опусканием рабочегооборудования в исходное положение. В период подъема рабочего оборудования экскаватора выше уровня нулевой отметки и поворота платформы на выгрузку: гидроцилиндры 14 нагружения 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.1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 9 14 бНаправление усилия, с которымопорный ролик 17 воздействует на нагружающую консольную площадку 12 покасательной к траектории 18 движения рабочего органа, обуславливаетсявыбором координат точки подвеса О,нагружающей консольной площадки (ввертикальной и горизонтальной плоскостях, соответственно Х и У), определяемых в функции положения осивращения поворотной платформы и шарнира подвеса рукояти испытываемогоэкскаватора, Сменные рельефные накладки 16 на нагружающей площадке 12,по которым обкатывается опорный ролик 1; имитируют возмущающее воздействие при разработке неоднородного грунта с твердыми включениями,формирование нагрузок по заданномузакону осуществляется гидросистемойнагружения стенда, Гидроципиндры 14нагружения 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 8, с которым опорный ролик 17 рабочего оборудования испытываемого экскаватора 2воздействует на нагружающую, консольную площадку 2, происходит поворотпоследней относительно оси ее подвески О, Повороту нагружающей пло"щадки препятствуют гидроцилиндры 14и 15. При этом суммарный поток рабочей жидкости из поршневых полостейгидроцилиндров 14 нагружения поступает на электрогидравлический усилитель 28, выполняющей при наличииламииарного дросселя 29 функции регулируемого по току управления дросселя. Ламинарный дроссель 29 служитдля формирования перепада давленияна выходе электрогидравлического усилителя 28 в функции потока рабочейжидко сти,Сигнал управления (по величинетока) поступает на магнитоэлектрическую систему (МЭС) электрогидравлического усилителя 28 от блока формирования управляющего сигнала,Сигнал управления, поступающий наЮС, одновременно через блок релей 9 О 2 о ных усилителей (не показ аны) подается на электрогидравлический клапанблокировки 2 б. При этом осуществляется подпитка штоковых полостей демпфирующих гидроцнлиндров 15, а постоянная нагрузка на штоке устанавливается регулируемым дросселем 27, Приповороте нагружающей консольной площадки 12 на заданный угол , определяемый траекторией движения рабочего оборудования, срабатывает конечный выключатель (не показан), ичерез заданную .уставку времени 6формируется сигнал для возврата нагружйощей консольной площадки 12 висходное положение, Фиксирование нагружающей консольной площадки 2 висходное положение обеспечиваетсяклапаном 26 блокировки при отсутствиина 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 обеспеченияускоренных испытаний в близких креальным режимах нагружения и физического моделирования упруговязкогосопротивления грунта копанию и имитации возмущающих воздействий приразработке неоднородного грунта, нагружающий механизм выполнен в нидебалки, размещенных на ней опорныхстоек регулируемой длины и консольнойплощадки, подвешенной на опорныхстойках с возможностью перемещенияточки ее подвеса относительно эстакады, при этом консольная площадкаимеет привод в виде группы нагружа"коих и демпфирующих гидроцилиндрови рельефные накладки, установленныес возможностью сьема на поверхностиконсольной площадки, а рабочееоборудование экскаватора снабжено роликами дпя взаимодействия с рельефными накладками,2. Стендпо и, 1, о тли ч аю щ и й с я тем, что штоковая и поршневая полости демпфирующих гид11 14 Ь 90 32 2роцилиндров 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 параллельно5.полости гидроцилиндров нагружения блоку электро гидравлического кла- связаны посредством ламинарного гидпана блокировки, при этом нагружающие равлического дросселя.1469032 р К. Муска Н, Горв ЗакВНИИПИ изводственно-издательский комбинат"Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина Составитель Г. НовиковаТехред М.Ходанич 326/31 Тираж 588 По осударственного комитета по изобретениям и113035, Москва, Ж, Раушская наб ПИСНО Ркрытиям при ГЕНТ СССРд. 4/5