Model of support of single-bucket excavator. Part 1, Determination of the model of support of single-bucket excavator

• Autorzy: Konopka Stanisław , Kuczmarski Franciszek , Sławiński Andrzej , Wrona Józef

Warianty tytułu

PL

Model podparcia koparki jednonaczyniowej. Cz. 1, Określenie modelu podparcia koparki jednonaczyniowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The authors present the development of a model of support of a heavy machine, taking hydraulic single-bucket excavator as an example. This problem has not been adequately developed yet. In the works known from literature, one has assumed either rigid, non-deformable support, or ideally elastic support in the analysis of excavator's dynamics. This approach is inaccurate in the case of automated excavators performing ground works or excavations of high precision. In this work, the authors consider several rheological models of support, both simple and complex ones. Then, based on the results of simulation and experimental investigations, they choose a rheological model of the support taking into account elasticity, dry friction and viscotic damping, i.e. Hooke-Newton-Saint Venart I model. In this model, elasticity is replaced by an elasticity-related function, which gives a better representation of the hysteresis loop in comparoson to that resulting from experiments. The quality indicator, accepted as the measure of representation accuracy, is defined as absolute value of the difference between the areas of hysteresis of ground and support deformation obtained by simulation to that measured in experimental tests.

PL

Praca dotyczy opracowania modelu podparcia maszyny roboczej na przykładzie koparki jednonaczyniowej. Zagadnienie to nie zostało dotychczas opracowane. W publikowanych pracach, przy analizie dynamiki koparki przyjmowano podparcie sztywne, nieodkształcalne, albo idealnie sprężyste. Takie podejście dla kopiarek zautomazowanych wykonujących prace lub wykopy o dużej dokładności jest mało precyzyjne. Rozpatrzono kilka modeli reologicznych podparcia, zarówno prostych jak i złożonych. Następnie w oparciu o wyniki badań doświadczalnych i symulacyjnych przyjęto model reologiczny, podparcia uzwględniający sprężystość, tarcie suche i tłumienie wiskotyczne, tj. model Hooke'a - Newtona - Saint Venanta I. W modelu tym sprężystość zastąpiono funkcją sprężystości, która dokładniej odwzorowuje pętlę histerezy w porównaniu do badań doświadczalnych. Jako miarę odwzorowania przyjęto wskaźnik jakości, którego graficznym obrazem jest wartość bezwzględna różnicy pól między histerezami odkształcenia gruntu i podpory z badań symulacyjnych i doświdczalnych.

Słowa kluczowe

EN

single-bucket excavator; rheological model; dynamics; simulation; experimental test

PL

koparka jednonaczyniowa; model reologiczny; dynamika; symulacja; badania doświadczalne

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 1999
• Tom: Vol. XLVI, nr 3
• Strony: 221--234

Twórcy

autor

Konopka Stanisław

• Military University of Technology, ul. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa 49, Poland

autor

Kuczmarski Franciszek

• Military University of Technology, ul. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa 49, Poland

autor

Sławiński Andrzej

• Military University of Technology, ul. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa 49, Poland

autor

Wrona Józef

• Military University of Technology, ul. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa 49, Poland

Bibliografia

• [1] Adach H., Arai T., Homwa K., Nakamura T., Yoshinada H.: Study on Underground Space Excavating Machine. ISARC. Tokyo. Japan. 3-5 June 1992.
• [2] Brach I., Walczewski R.: Koparki jednonaczyniowe. WNT, Warszawa 1973.
• [3] Derski W., Ziemba S.: Analiza modeli reologicznych. PWN, Warszawa 1968.
• [4] Jedliński W.: Modelowanie drgań żurawia samochodowego. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika 79/1982.
• [5] Kisiel I.: Reologiaw budownictwie. Arkady, Warszawa 1967.
• [6] Konopka S.: Obciążenia osprzętu roboczego maszyn do prac ziemnych w procesie urabiania gruntu. WAT, Warszawa 1991.
• [7] Konopka S., Kuczmarski F., Wrona J.: Wpływ podparcia na ruch osprzętu roboczego koparki jednonaczyniowej. IV Konferencja Mechaniki Maszyn Włókienniczych i Dźwigowych. Bielsko-Biała 1993.
• [8] Konopka S., Kuczmarski F.: Model osprzętu roboczego koparki hydraulicznej dla potrzeb analizy procesu sterowania. Biuletyn WAT, nr 11/1994.
• [9] Konopka S., Kuczmarski F., Wrona J.: Model koparki jednonaczyniowej dla badań wpływu podparcia na charakterystyki ruchu jej osprzętu roboczego. VIII Konferencja Problemy Rozwoju Maszyn Roboczych. Zakopane 1995.
• [10] Kłosiński J., Majewski L., Suwaj S., Trombski M.: Model przestrzenny żurawia samochodowego z uwzględnieniem podpór. II Konferencja CPBP 02.05. Jaszowiec 1988.
• [11] Majewski L., Trombski M.: Przestrzenny model dźwigu z uwzględnieniem luzu w parach kinematycznych wysięgnika teleskopowego. IV Konferencja Mechaniki Maszyn Włókienniczych i Dźwigowych. Bielsko-Biała 1993.
• [12] Towarek Z.: Określenie wartości siły w linie dla przestrzennego modelu żurawia posadowionego na gruncie. VIII Konferencja Problemy Rozwoju Maszyn Roboczych. Zakopane 1995.
• [13] Nikravesh P. E.: Computer - Aided Analysis of Mechanical Systems. Prentice - Hall, Inc. Englewood Cliffs, New Jersey 1988.
• [14] Meek J. W., Wolf J. P.: Why Cone Models Can Represent the Elastic Half - Space, Dynamics, (GB), Vol. 22, No. 9, Sept. 1993, pp 759-771.
• [15] Trombski M i inni: Optymalizacja układu podporowego żurawia samochodowego jako członu automatycznego sterowania ruchami roboczymi. Prace naukowe CPBP 02.05. Politechnika Warszawska. Warszawa 1990.
• [16] Włodarczyk E.: Modele gruntów i skał w zagadnieniach falowych. Część II. Modele sprężysto-lepkie i plastyczno-lepkie. Biuletyn WAT nr 1/1990. Warszawa 1990.
• [17] Włodarczyk E,: Modele gruntów i skał w zagadnieniach falowych. Część I. Modele sprężyste i sprężysto-plastyczne. Biuletyn WAT nr 6/1991. Warszawa 1991.
• [18] Woźniak M.: On 2D - models of stratified elastic subgrades. Mechanika Teoretyczna i Stosowana, nr 3, 32/1994, pp. 689-700.
• [19] Wrona J.: Wpływ podparcia na obciążenia osprzętu roboczego i przemieszczenia podwozia koparki jednonaczyniowej. WAT. Warszawa 1998.
• [20] Zaretskij Y. U., Chumiczev B.D. Determination of strength and deformative characteristics of clay sails from shear testing in kinematic regime. Osnovanija, Fundamenty i Mechanika Gruntów, nr 2, Mar-Apr 1995.
• [21] Vaha P. K., Koivo A. J., Skibniewski M. J.: Excavator dynamics and effect of sail on digging. The 8-th international Symposium on Automation and Robotics in Construction, Stutgart. Germany 1991.