Bir Ekskavatör Kol Mekanizması için Kineostatik Analiz ve Kol Silindiri Tasarımı

Abstract

Ekskavatör kol mekanizmalarının tasarımında maksimum penetrasyon ve kazma kuvvetlerine göre mekanizmanın kineostatik performansı incelenir. Bu çalışmada dört serbestlik dereceli düzlemsel bir mekanizma olarak modellenen bir ekskavatör kol mekanizmasının kinematik modeli ile sunulmuştur. Daha sonra virtüel iş prensibi ile silindir tahrik kuvvetleri ile kepçe penetrasyon kuvvetinin ilişkisi çıkarılarak maksimum penetrasyon kuvvetinin elde edildiği mekanizma konfigürasyonu analitik olarak bulunmuştur. Vektörel mekanik yerine analitik mekanik kullanıldığında mekanizma modelleme ve tasarımındaki basitleşme vurgulanmıştır. Elde edilen basit kuvvet analizi modeli ile kol silindiri için yeni konum tasarımına yönelik yöntem sunulmuştur. Son olarak yeni tasarımın bir prototipine yer verilmiştir.

In designing excavator arm mechanisms the kineostatic performance of the mechanism is examined by considering the maximum penetration and digging forces. In this study, first the kinematic model of a excavator arm mechanism, which is modelled as a 4-degree-of-freedom planar mechanism, is presented. Then the relationship of the bucket penetration with the cylinder actuation forces is derived using virtual work principle and the mechanism configuration for which the maximum penetration force is obtained is determined analytically. It is emphasized that using analytical mechanics instead of vectorial mechanics quite much simplifies the mechanism model and design. A method is presented for the desing of the position of the arm cylinder using the simple force analysis model. Finally a prototype of the new design is presented.