Курсовая работа по робототехнике на тему Модернизация манипулятора синегорец75 на базе урал4320

ВВЕДЕНИЕ
В современных условиях развития строительной, лесозаготовительной и транспортной отраслей возрастает потребность в универсальных и мобильных грузоподъёмных машинах, способных эффективно выполнять погрузочно-разгрузочные и монтажные работы в различных условиях эксплуатации. Одним из наиболее востребованных видов такой техники являются краны-манипуляторы, совмещающие функции подъёма, перемещения и транспортировки грузов на базе автомобильного шасси.
Особое значение краны-манипуляторы приобретают при эксплуатации в условиях бездорожья, удалённости от стационарных подъёмных средств и ограниченного пространства строительных площадок. В этих условиях актуальным является применение автомобилей повышенной проходимости, таких как Урал-4320, отличающихся высокой надёжностью и приспособленностью к работе в тяжёлых климатических условиях.
Кран-манипулятор «Синегорец-75» широко используется для выполнения погрузочно-разгрузочных и вспомогательных работ благодаря сравнительно небольшой массе, достаточному грузовому моменту и компактности в транспортном положении. Однако развитие технологий и повышение требований к безопасности, производительности и эргономике работы оператора обуславливают необходимость модернизации существующих конструкций кранов-манипуляторов с целью улучшения их эксплуатационных и технических характеристик.
В связи с этим актуальной является задача модернизации манипулятора «Синегорец-75», установленного на базе автомобиля Урал-4320, направленная на повышение эффективности работы, улучшение устойчивости, надёжности и безопасности эксплуатации, а также расширение области его применения.
Целью данной работы является анализ конструкции и принципа действия крана-манипулятора «Синегорец-75» на базе автомобиля Урал-4320 и разработка направлений его модернизации, направленных на улучшение эксплуатационных и тактико-технических характеристик.
Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие задачи:
• изучить назначение, классификацию и область применения кранов-манипуляторов;
• проанализировать конструктивные особенности кранов-манипуляторов и требования к их эксплуатации и безопасности;
• рассмотреть общую компоновку и принцип действия краново-манипуляторной установки;
• изучить основные узлы и механизмы манипулятора «Синегорец-75»;
• выполнить обзор существующих конструкций кранов-манипуляторов;
• обосновать выбор конструкции манипулятора для дальнейших расчётов;
• определить массовые и тактико-технические характеристики модернизируемого манипулятора;
• выполнить расчёт гидроцилиндра подъёма стрелы;
• оценить влияние предлагаемых конструктивных изменений на эффективность и безопасность эксплуатации.
Объектом исследования является краново-манипуляторная установка, установленная на автомобильном шасси Урал-4320.
Предметом исследования являются конструктивные, технические и эксплуатационные характеристики манипулятора «Синегорец-75», а также способы его модернизации.
 
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КРАНОВ-МАНИПУЛЯТОРОВ
1.1 Назначение и область применения кранов-манипуляторов
Краны-манипуляторы представляют собой универсальные грузоподъёмные машины, совмещающие функции автомобильного транспортного средства и подъёмно-транспортного механизма. Основным назначением кранов-манипуляторов является выполнение погрузочно-разгрузочных, монтажных и вспомогательных грузовых операций без привлечения дополнительной подъёмной техники.
Краново-манипуляторная установка (КМУ) монтируется на шасси грузового автомобиля, прицепа или полуприцепа и приводится в действие, как правило, от гидравлической системы, питаемой насосом базового транспортного средства. Такая компоновка обеспечивает высокую мобильность, автономность и оперативность выполнения работ.

Рисунок 1.1 – Общий вид автомобильного крана-манипулятора
Основное преимущество кранов-манипуляторов заключается в возможности совмещения транспортных и грузоподъёмных операций в рамках одного технологического цикла. Это позволяет существенно сократить время выполнения работ, снизить затраты на эксплуатацию техники и уменьшить потребность в дополнительном персонале.
Краны-манипуляторы находят широкое применение в различных отраслях промышленности и хозяйственной деятельности, в том числе:
• в строительстве — для подачи строительных материалов, монтажа конструкций малой и средней массы, обслуживания объектов малоэтажного строительства;
• в жилищно-коммунальном хозяйстве — при выполнении ремонтных и аварийно-восстановительных работ, установке опор, контейнеров и оборудования;
• в лесной промышленности — для погрузки, транспортировки и разгрузки сортиментов и хлыстов;
• в сельском хозяйстве — при работе с тарой, оборудованием, удобрениями и сельскохозяйственной продукцией;
• в транспортной и логистической сферах — для погрузки и разгрузки штучных и контейнерных грузов.

Рисунок 1.2 – Применение крана-манипулятора при погрузочно-разгрузочных работах
В зависимости от конструкции и грузоподъёмности краны-манипуляторы могут использоваться как в городских условиях с ограниченным рабочим пространством, так и на строительных площадках, в карьерах и на удалённых объектах. Наличие поворотной колонны, телескопической или складной стрелы, а также выносных опор обеспечивает высокую манёвренность и устойчивость машины при работе.
Краны-манипуляторы являются эффективным средством механизации погрузочно-разгрузочных и монтажных работ, сочетая в себе компактность, мобильность и достаточную грузоподъёмность, что обуславливает их широкое распространение в современной производственно-хозяйственной практике.
1.2 Классификация кранов-манипуляторов
Краны-манипуляторы представляют собой обширную группу грузоподъёмных машин, отличающихся по конструкции, техническим характеристикам и области применения. Классификация кранов-манипуляторов позволяет систематизировать их основные типы, облегчает выбор оборудования для конкретных условий эксплуатации, а также служит основой для обоснования направлений модернизации.
По типу базового транспортного средства краны-манипуляторы подразделяются на:
• манипуляторы, установленные на автомобильных шасси;
• манипуляторы на прицепах и полуприцепах;
• стационарные манипуляторные установки;
• манипуляторы, смонтированные на специальной технике (лесовозы, самосвалы, вахтовые автомобили).
Наибольшее распространение получили автомобильные краны-манипуляторы, благодаря их мобильности и универсальности. Установка манипулятора Синегорец-75 на шасси Урал-4320 относится именно к данной группе и обеспечивает возможность работы в сложных дорожных и климатических условиях.

Рисунок 1.3 – Краны-манипуляторы на различных типах базовых шасси
По типу стрелы краны-манипуляторы подразделяются на:
• манипуляторы с телескопической стрелой;
• манипуляторы со складной (шарнирно-сочленённой) стрелой;
• комбинированные конструкции стрел.
Телескопические стрелы обеспечивают значительный рабочий вылет и удобство работы на высоте, тогда как складные стрелы отличаются компактностью в транспортном положении и повышенной манёвренностью. Манипулятор Синегорец-75 оснащён телескопической стрелой, что позволяет эффективно выполнять погрузочно-разгрузочные операции при различной конфигурации рабочего пространства.