Стаття

Отримано 23.10.2023

Доопрацьовано 24.02.2024

Прийнято 27.03.2024

Взято з Вип. 115, Ч. 1, 2024

Сторінки 151 -161

Vysokovych, Ye., Koval, A., Pasenko, Yu., Ragulin, V., & Topol, O. (2024). OPTIMIZATION OF THE LIFTING MECHANISM FOR THE WORKING EQUIPMENT OF AN EARTHMOVING MACHINE. Automobile Roads and Road Construction, (115.1), 151-161. https://doi.org/10.33744/0365-8171-2024-115.1-151-161

ОПТИМІЗАЦІЯ МЕХАНІЗМУ ПІДЙОМУ РОБОЧОГО ОБЛАДНАННЯ ЗЕМЛЕРИЙНОЇ МАШИНИ

Євген Високович Андрій Коваль Юрій Пасенко Віталій Рагулін Олександр Тополь

В статті розглянуто питання оптимізації конструктивних параметрів механізму підйому рами робочого обладнання універсальної роторної землерийної траншейно-котлованної машини безперервної дії для зменшення зусиль в його гідроциліндрах за умови збереженні заданої кінематики механізму. Конструктивно механізми підйому-опускання робочого обладнання виконані у варіанті розташування гідроциліндра над стрілою (рамою) і для підйому робочого обладнання рідина подається в штокову порожнину гідроциліндра. Сформульована задача оптимізації полягає у потребі спроектувати механізм, який міг би займати задані початкове та кінцеве положення та розвивати водночас мінімальне пікове зусилля на штоку гідроциліндра. Як відомо, така задача на пошук мінімального значення із ряду максимальних, називається задачею на «мінімакс». Як змінні проектні параметри обрано лінійні відстані від вісі обертання ґрунторозробного робочого органа до місць кріплення гідроциліндра та конструктивний кут; визначено цільову функцію. Викладено розрахункові залежності для визначення проектних параметрів та зусилля на штоку гідроциліндра. Додатково введено обмеження діапазону значень параметру конструктивного кута. Для проведення розрахунків використовувався табличний процесор MS Excel з надбудовою «Пошук рішення» (Solver). В результаті проведеної оптимізації для фізичної моделі робочого обладнання універсальної роторної землерийної траншейно-котлованної машини безперервної дії знайдено параметри розташування місць кріплення гідроциліндра підйому робочого обладнання, що забезпечують зменшення навантаження на гідроциліндрах у 1,39 рази та збереження заданої кінематики механізму. Запропоновану методику можна рекомендувати до використання у розрахунках механізмів підйому інших механізмів, де циліндр розташований над стрілою і для підйому робочого обладнання коли рідина подається в штокову порожнину гідроциліндра

гідроциліндр, землерийна машина, зусилля, робоче обладнання, силовий розрахунок, програмне забезпечення, шарнірно-важільний механізм
  1. Musiiko, V.D., Koval, A.B., & Lazaruk, Yu.V. (2021). Problems, directions and prospects for the creation and modernization of continuous-action earthmoving machines for special purposes. Bulletin of the National Transport University. Series “Technical Sciences”, 48, 223–232. doi: 10.33744/2308-6645-2021-1-48-223-232.
  2. Musiiko, V.D., Koval, A.B., Lazaruk, Yu.V., & Pasenko, Yu.I. (2023). Increasing productivity and expanding technological capabilities of universal earthmoving machines by improving the kinematics of movement of their working bodies in the face. Highways and Road Construction, 114(Part 2), 230-244. doi: 10.33744/0365-8171-2023-114.2-230-244.
  3. Kovalevskyi, S.H., & Biliakovych, M.O. (2023). Investigation of the strength of the working equipment of a small-sized loader. Bulletin of KhNAHU, 101(2), 40-45. doi: 10.30977/BUL.2219-5548.2023.101.2.40.
  4. Hurko, O.H., & Dolia, Yu.O. (2016). Investigation of the motion parameters of an auto-hydraulic lift with rotary joints. New Materials and Technologies in Metallurgy and Mechanical Engineering, 2, 121-126.
  5. Rahulin, V.M., Yaryzhko, O.V., & Nazarko, O.O. (2022). Computer modeling as a method and means of improving construction machines. Interdepartmental Scientific and Technical Collection “Applied Geometry and Engineering Graphics”, 102, 181-187. doi: 10.32347/0131-579x.2022.102.
  6. Shevchenko, V.O., Rahulin, V.M., & Khodyrev, S.Ya. (2019). Investigation of the load on the modernized suspension mechanism of the traction frame of the DZk-250 family motor grader. Bulletin of KhNAHU, 87, 18-23. doi: 10.30977/BUL.2219-5548.2019.87.0.18.
  7. McCracken, D.D., & Dorn, W.S. (1968). Numerical methods and FORTRAN programming: With applications in engineering and science (2nd ed.). New York, NY: Wiley.
  8. Forsythe, G.E., Malcolm, M.A., & Moler, C.B. (1977). Computer methods for mathematical computations. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall.
  9. Metcalf, M. (1982). FORTRAN optimization. London: Academic Press.
  10. Sukach, M.K., Horbatiuk, Ye.V., & Marchenko, H.A. (2013). Synthesis of earthmoving and road machinery: Textbook. Kyiv.
  11. Khmara, L.A., & Dakhno, O.O. (2017). Innovative telescopic working equipment of single-bucket excavators. Dnipro.
  12. Zhang, B. (2017). Research on trajectory planning and autodig of hydraulic excavator. Mathematical Problems in Engineering. doi: 10.1155/2017/7139858.
  13. Islam, M.R. (2021). Research progress of kinematic analysis of hydraulic excavator. doi: 10.13140/RG.2.2.29370.93120.
  14. Lee, D., Jang, I., Byun, J., & Seo, H. (2021). Real-time motion planning of a hydraulic excavator using trajectory optimization and model predictive control. doi: 10.1109/iros51168.2021.9635965.
  15. Bende, S.B., & Awate, N.P. (2013). Design, modeling and analysis of excavator arm. International Journal of Design and Manufacturing Technology, 4(2), 14-20.
  16. Vysokovych, Ye.V., & Koval, A.B. (2022). Synthesis of parameters of the basic geometry of the working equipment of single-bucket excavators. Bulletin of KhNAHU, 99, 105-110. doi: 10.30977/BUL.2219-5548.2022.99.0.105.
  17. Vysokovych, Ye.V., Koval, A.B., Biliakovych, M.O., & Orel, O.V. (2023). Automation of working equipment calculation using graph theory. Bulletin of KhNAHU, 101(1), 126-133. doi: 10.30977/BUL.2219-5548.2023.101.1.126.
  18. Thakur, M. (n.d.). VBA Solver. Retrieved from https://www.educba.com/vba-solver/.

https://doi.org/10.33744/0365-8171-2024-115.1-151-161