ПРИМЕНЕНИЕ ТРЕХМЕРНОГО ВИРТУАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ АВТОГРЕЙДЕРА ДЗк–251

Современные фирмы производители землеройно-транспортной техники (ЗТМ) стремятся создать конкурентоспособную машину на уровне мировых аналогов. Для этого нужен анализ многих вариантов решений, что в свое время трудно без применения современной вычислительной техники [1, 2].

В нынешнее время системы автоматизированного проектирования (САПР) нашли широкое применение в машиностроении [3]. Такие САПР применяются для анализа изготовленной детали, сборки, подготовки и управления технической документацией и частичного или полного автоматизированного проектирования.

Применение компьютерных программ САПР в машиностроении призванны существенно снизить часовые и материальные расходы на создание и модернизацию землеройно-транспортной техники.

В последние годы проявляется тенденция увеличения массы машины и ее мощности, это позволяет повысить производительность самой машины.

Также повышение производительности достигается путем модернизации рабочего оборудования. В современных машинах практически всегда

применяют гидравлический или электрогидравлический привод управления рабочим органом. В свою очередь увеличение размеров и массы рабочего оборудования влечет к увеличению сопротивления со стороны грунта на отвал автогрейдера. Соответственно это приводит к увеличению нагрузок действующих на гидропривод управления рабочим органом. Отсюда следует, что нагрузки действующие на гидроцилиндры управления рабочим оборудованием, выход их из строя (порядка 25 %), играет большую роль в работоспособности всей машины. На основе выше сказанного возникает необходимость в изучении данных нагрузок, которые действуют в системе гидроцилиндров управления основным отвалом автогрейдера.

Целью исследования было установление закономерности нагружения гидроцилиндров управления основным отвалом автогрейдера с учетом их взаимовлияния и углов установки по отношению к рабочему органу при помощи специализированного программного комплекса.

Анализ возможностей проведения виртуального исследования показал, что для его реализации можно применить статический подход. На основе существующих методик в среде SolidWorks была реализована трехмерная модель рабочего оборудования автогрейдера (рис. 1). Особенностью метода является возможность перемещения штоков гидроцилиндров в пределах хода.

Для исследования нагруженности гидроцилиндров управления основным отвалом автогрейдера был разработан план проведения виртуального эксперимента. В качестве регистрируемых параметров приняты

углы расположения продольных осей гидроцилиндров в пространстве и усилие в гидроцилиндрах. Варьируемыми параметрами были приняты угол захвата отвала в пределах – 60˚…+ 60˚ с шагом 15˚ и точкой приложения

внешней нагрузки к режущей кромки ножа. Всего было выбрано девять таких точек.

Рисунок 1 – Виртуальная модель рабочего оборудования автогрейдера

Характерным для гидравлической подвески основного отвала автогрейдера является зависимость изменения углов наклона продольных осей гидроцилиндров от их перемещения. Так при выдвижении штока гидроцилиндра выноса тяговой рамы в сторону одновременно изменяется угол наклона не только этого гидроцилиндра, но и гидроцилиндров подъема-опускания отвала (рис. 2).

Ввиду асимметричной конструкции подвески, полученные графические зависимости носят выраженный нелинейный характер и разнос значения углов установки гидроцилиндров, что соответствует реальной конструкции ДЗ_к–251.

Результаты решения для всех расчетных положений выводился на экран в виде графиков: в зависимости от угла захвата отвала (рис.3) и приложения точки главного вектора внешнего нагружения (рис.4).

Рисунок 2 – Зависимость углов наклона гидроцилиндров от выдвижения штока гидроцилиндра выноса тяговой рамы в сторону

а) б)

в)

а) левый гидроцилиндр; б) правый гидроцилиндр; в) гидроцилиндр выноса тяговой рамы в сторону

Рисунок 3 – Графики зависимости нагрузки от места приложения внешней загрузки

Рисунок 4 – График зависимости усилия в гидроцилиндрах от точки приложения (точка 5) и угла захвата отвала

Рассмотренный метод виртуального трехмерного моделирования позволяет с высокой точностью и малыми затратами времени выполнять силовой анализ гидропривода управления основным отвалом автогрейдера.

В результате смещения точки приложения внешней нагрузки вдоль режущей кромки основного отвала, усилие в гидроцилиндрах подвески рабочего оборудования автогрейдера меняется не только в абсолютном значении от 1,2…2,2 раза, но и направление действующих реакций.

Изменение угла захвата основного отвала в пределах от – 60˚ до + 60˚ приводит к росту значений усилий в гидроцилиндрах в 1,1…7,7 раз, что существенно.