Оборудования экскаватора

В процессе постановки задачи выбора рациональных параметров подвески рабочего оборудования в качестве исходных данных необходимо иметь информацию о частотах собственных или резонансных колебаний основных виброчувствительных объектов экскаватора и кабины машиниста. Кроме того, необходимы данные о спектральном распределении энергии динамических нагрузок поворотной платформы и её основных резонансных колебаний.

1. Наиболее виброчувствительное оборудование экскаватора ЭКГ-8И шкаф магнитной станции управления, силовой трансформатор, светильники кузова и прожектора. На всех указанных объектах в спектрах вибрации присутствуют широкополосные тональные пики, формируемые резонансными явлениями конструктивных элементов этих объектов, представляющих собой упругодемпфирующие системы с распределенными параметрами. Эти пики для указанных объектов в трех взаимно перпендикулярных направлений идут практически один за другим со средними частотами [1]: 10, 12, 16, 16, 18, 24, 32, 38, 52, 72, 80, 96 и 120 Гц. В низкочастотной части этого ряда ближайшая частота возбуждающих колебаний поворотной платформы экскаватора ЭКГ-8И генерируется верхней секцией стрелы на частоте 12 Гц, т.е. совпадает с частотой одного из виброчувствительных объектов.

Если изменить инерционные параметры верхней секции стрелы соответствующие варианту 3, показанному на рис. 5.7, то это сдвинет её резонансную частоту в низкочастотную область и приблизит к пику резонансных колебаний шкафа станции управления на частоте 10 Гц по оси х.

Если увеличить жесткость канатной подвески верхней секции стрелы, то это сдвинет её резонансную частоту в высокочастотную область и приблизит к пикам резонансных колебаний на частотах 14-15 Гц силового трансформатора по осям х и у.

Таким образом осуществлять отстройку частоты собственных колебаний верхней секции стрелы от пиков резонансных колебаний виброчувствительного оборудования размещенного на поворотной платформе нецелесообразно, так как, отстраиваясь от резонансных частот одних объектов, происходит приближение (настройка) на резонансные частоты других объектов. Следовательно, эти объекты необходимо защищать от вибрационных нагрузок, передаваемых от поворотной платформы, индивидуальными системами гашения динамических нагрузок (амортизаторами), с учетом размеров этих объектов и особенностей вибрационного процесса экскаватора. Этот метод подробно будет подробно рассмотрен в следующем разделе.

2. Рассмотрим возможность выбора рациональных параметров рабочего оборудования экскаватора с целью минимизации вибрационной нагрузки кабины машиниста.

Кабина экскаваторов ПО «Ижорский завод» встроена в 2-х этажный кабинный модуль, установленный на консольный кронштейн, прикрепленный с правой стороны в передней части поворотной платформы. Общая высота модуля составляет 5000 мм и на его втором этаже размещена кабина машиниста. Таким образом, кабинный модуль представляет собой вертикальную колонну, нижняя часть которой возбуждается интенсивными динамическими нагрузками поворотной платформы, а консольная верхняя часть колеблется, раскачиваясь в поперечном направлении, вместе с кабиной вследствие изгибных деформаций колонны модуля, резонируя на частотах структурных собственных колебаний каркаса модуля.

В результате экспериментальных исследований установлено [1], что передаточная функция верней части кабинного модуля в горизонтальном направлении продольно поворотной платформе имеет широкополосный резонансный пик со средней частотой ≈ 16 Гц. На этой частоте коэффициент вибропередачи полу кабины по отношению к поворотной платформе η =3,5. Т.е. за счет резонансных колебаний кабинного модуля динамические нагрузки, передаваемые полу кабины машиниста, усиливаются в 3,5 раза.

На рис. 5.10 показана резонансная характеристика кабинного модуля, наложенная на спектр динамических нагрузок поворотной платформы экскаватора.

Сдвигая частоту резонансных колебаний верхней секции

стрелы (F₄) в левую сторону инфразвукового диапазона колебаний поворотной платформы (ниже 12 Гц), примерно до 9 Гц можно добиться снижения вибрационной нагрузки кабинного модуля уменьшением коэффициента вибропередачи η: поворотная платформа - пол кабины машиниста от 2,5 до 1,0.

Рис. 5.10. К выбору рациональных параметров подвески рабочего оборудования экскаватора ЭКГ-8И:

1 – спектральная плотность виброускоренья поворотной платформы при погрузке скальной породы (d_ср=320мм; k_р=1,5); 2 - спектральная плотность виброускоренья поворотной платформы при погрузке скальной породы (d_ср=600мм; k_р=1,35); 3 – функция коэффициента вибропередачи η на полу кабины машиниста по отношению к поворотной платформе; F₁ – частота резонансных колебаний поворотной платформы (f_x4cp= 2,1Гц); F₂ - частота резонансных угловых колебаний рукояти по координате х₂ (f_x2cp» 3,2 Гц); F₃ – частота резонансных колебаний рукояти по координате х₁ (f_x2cp» 6 Гц); F₄ – частота резонансных угловых колебаний верхней секции стрелы по координате х₃ (f_x3cp» 12 Гц); F₅ – первая мода спектра резонансных колебаний поворотной платформы, как системы с распределенными параметрами (f₁ = 18,85 Гц); F_кб – резонансная частота колонны кабинного модуля (f_кб= 16 Гц)

Это можно достигнуть выбором варианта 3 (рис. 5.7), увеличением момента инерции верхней секции стрелы, например, увеличив массу головных блоков. Можно также уменьшить жесткость канатной подвески верхней секции стрелы при условии сохранения запаса прочности канатов.