Введение к работе
Актуальность темы. В производственном цикле предприятий лесного комплекса значительное место занимают погрузочно-разгрузочные и штабелевочные работы, годовой объем которых, с учетом среднего коэффициента'Ъерегрузки равного 2,5, оценивается в 200...250 млн. м3.
На этих работах в больших объемах используется ручной труд стропальщиков и подсобных рабочих. Одной из важнейших задач по ликвидации ручного труда является создание и внедрение надежных высокопроизводительных грузозахватных устройств грейферного типа. Применяемые грузозахватные устройства грейферного" Типа недостаточно надежны, имеют большую массу, достигающую в ряде случаев 30...50% от грузоподъемности кранов.
Как показала практика, при эксплуатации часто выходят из строя механизмы замыкания приводных грейферов, которые работают с перегрузками в тяжелом режиме эксплуатации за счет длительных динамических воздействий, возникающих в процессе набора пачек лесоматериалов (образование и разрушение "балок" из контактирующих бревен, удары, вибрации и т.д.). Эти обстоятельства не достаточно учитываются при проектировании грейферных механизмов. В этой связи весьма актуальными являются теоретические и экспериментальные исследования механизмов замыкания грейферных устройств в режиме длительных динамических нагрузок с целью повышения их работоспособности, долговечности и надежности.
Цель работы. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработать научно-обоснованные нормы проектирования приводных грейферов и других аналогичных устройств, работающих с круглыми лесоматериалами, в частности грейферов с волновым приводом механизма замыкания челюстей.
Научная новизна. Впервые разработана классификация "балок" из контактирующих бревен, образующихся в зеве грейфера при зачерпывании. Выявлена физическая сущность процесса создания и разрушения "балок" из контактирующих цилиндрических тел. Предложены новые уравнения для определения усилий на формирование пакета (пачки) бревен, рассматриваемого как систему круглых цилиндрических тел. Впервые определен коэффициент динамической нагрузки при зачерпывании пачки круглых лесоматериалов. Предложены новые технические решения, улучшающие зачерпывающую способность грейферных механизмов, подтвержденные авторскими свидетельствами на изобретения. Разработана новая методика расчета элементов грейфера при динамическом
нагружении и основные требования к приводам грейферных механизмов. Предложена уточненная методика расчетд привода с волновой зубчатой передачей.
Практическая значимость результатов. Разработанная методика была реализована расчете волновой зубчатой передачи электромеханического грейфера для зачерпывания круглых лесоматериалов. Применение волнового привода в механизме замыкания челюстей грейфера взамен талевого привода позволило уменьшить массу грейфера на 15...20%, его габарит, увеличить срок службы каната и тяговую способность лебедки в 2-3 раза. Методика расчета грейфера с учетом динамического нагружения дает возможность на стадии проектирования заложить требуемый уровень надежности и долговечности в конкретных условиях эксплуатации. Защищенные авторскими свидетельствами новые технические решения по улучшению зачерпывающей способности рекомендуется использовать при проектировании и создании новых конструкций грейферов.
Научные положения и результаты, выносимые на защиту.
-
Методика определения расчетных усилий, приложенных к челюстям грейферного механизма, и коэффициента динамической нагрузки при зачерпывании круглых лесоматериалов.
-
Методика проектирования волнового привода с учетом особенностей работы грейферов с круглыми лесоматериалами.
-
Результаты экспериментальных исследований лебедки с волновой зубчатой передачей и грейфера с волновым приводом механизма замыкания челюстей.
-
Методика расчета фейфера с учетом динамического нафужения.
5) Защищенные авторскими свидетельствами новые технические
решения по конструкции фейфера, обеспечивающие снижение смы
кающих усилий на челюстях.
Реализация работы. Рекомендации, составленные на основе предлагаемых методик расчета, и результаты научных исследований были использованы в изготовленном опытно-промышленном образце фейфера, который имел меньшую массу и габариты по сравнению с существующими аналогами. Это позволило увеличить полезную фузоподъем-ность кранов и ^высоту подкранового просфанства. Опытно-промышленный образец фейфера эксплуатировался на нижних складах I Волоколамского лесокомбината (Московская обл.), Нововятского комбината древесноволокнистых. »плит (Кировская, обл.),-Медведевского ЛПХ (Республика Марий Эл). Грейфером перефужено более 40 тыс. м3 лесоматериалов.
Разработанные методики расчета грейфера и волнового привода внедрены в учебный процесс МарГТУ при выполнении курсовых проектов, лабораторных работ и используются в конструкторских бюро при проектировании грейферных механизмов.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались, обсуждались и были одобрены на научно-технических конференциях Московского лесотехнического института (1970...1973, 1983...1985), Марийского политехнического института (1974...1982, 1986...1991), Марийского государственного технического университета (1998), на 4-ой Всесоюзной научно-технической-конференции по проблемам механизации и автоматизации переместителышх работ на предприятиях тесного комплекса (Моеста, 1984), на Международной научно-практической конференции Рациональное использование лесных ресурсов (Йошкар-Ола, 1999).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано восемь статей и получено два авторских свидетельства.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, основных выводов и рекомендаций, списка литературы и 13 приложений. Основное содержание работы изложено на 204 страницах машинописного текста, иллюстрированного 66 рисунками и 33 таблицами.