동역학 해석, 분석 - 건설장비 로더(loader)

목차

❑ LOADER : DY-500 HIGH
❑ SPEC
❑ IMAGE : DY-500 HIGH
❑ 운동 분석을 위한 가정들
❑ 운동 분석

본문내용

도로이지만 마찰이 무수할만큼 작다고
가정한다.
유압으로 움직이는 버켓의 유압장치는 마찰을 무시할만 하다.
조향장치에 의한 마찰은 무시할만 하다.
로더는 바퀴에 의한 운동, 버켓에 의한 운동 이외에는 에너지를
쓰는 곳이 없다.
버켓이 수평운동을 하며 폐기물을 담을때 버켓과 지면과의 마찰계수는
무시할 만큼 작다.
버켓이 담긴 폐기물은 조작에 의한 것이 아니면 밖으로 흐르는
일이 없다
폐기물은 고체이다.
그러면 운동분석을 위한 큰 가정을 해보자.
로더는 30m이내의 작업장에서 효율적이고 실제로 공사현장에서 로더의 작업을 보았을 때 작업반경은 매우 작았다. 운동분석을 위해서 내가 보았던 로더의 운동을 가정해보면. 노면 파쇄기가 아스파트를 부수고 난 대부분의 자재는 덤프트럭에 바로 싣지만 잔 폐기물이 조금 남게된다. 로더는 이 잔폐기물들을 모아(모으는 것은 운동분석에서 제외) 유압 버켓을 이용해 잔폐기물을 수거한다. 수거 후 후진, 덤프트럭에 싣기 위해 회전, 덤프트럭까지 직진운동을 하다가 유압 버켓을 이용해 덤프트럭에 잔폐기물을 싣는다.
운동 분석
전체 운동 개략도
버켓이 수직운동하여 100 kg의 폐기물을 담는다. 버켓은 폐기물이 쏟아지지 않게 하기 위해 45도 각도로 버켓을 올린다.
속도, 가속도를 생각해보자. spec을 참고하면 버켓 3.5m를 펴는데 6초가 걸리므로 등가속도 운동을 한다고 생각하면
, 대입하면 ,
, 대입하면
그러면 버켓이 수평운동하여 폐기물을 담는 운동을 생각해 보자.
유압으로 작동되는 버켓이므로 폐기물 100kg을 담을 때에도 등가속도 운동이 변함이 없다고 하면
, , 대입하면
이 걸리고 버켓이 폐기물을 담은 후 폐기물을 떨어뜨리지 않기 위해 45도 각도로 버켓을 들어올린다고 생각하면 버켓과 유압봉을 중심으로 고정축 회전운동하고 있는 것을 알수 있다. 중심으로 부터의 반경은 r=0.68m 버켓도 마찬가지로 유압으로 작동되므로 v=1.17m/s가 된다. 각속도
이므로 대입하면,
이고 법선 가속도는
, 대입하면
이 되고 접선가속도는
이고, 각가속도는 대입하면
이 된다. 일-에너지 관점에서 생각해 보면 중력이 한 일은 없고 운동에너지만 있다 여기에서 0.6m까지는 버켓의 운동만 0.6m에서 0.8m까지는 버켓과 폐기물이 같이 운동을 했으므로 버켓이 200kg이라고 하면
대입하면
버켓에 폐기물을 담은 채로 덤프트럭에 폐기물을 싣기 위해 로더는 노면 파쇄기
에서 후진, 회전운동, 덤프트럭으로 직진 운동을 하게 된다.
로더의 최대속도는 18km/h이고 전진, 후진일 때 모두 같다. 공사 현장에서 최대 속도를 내기 어려우므로 최대 속도는 13km/h라고 하고 13km/h로 가속하는데 2초가 걸린다고 하고 덤프트럭 2m앞에서 감속하여 덤프트럭 앞에서 멈춘다고 하자.13km/h = 3.61m/s, 시간은
, , 대입하면 ,
가속도의 크기를 구하면
, 대입하면,
각속도
이므로 대입하면,
이고 법선 가속도는
, 대입하면
이 되고 접선가속도는
이고, 각가속도는 대입하면
,덤프트럭 앞에서 감속하는 시간을 구하면
, 대입하면
, 1.11초 안에 감속하게 된다.일-에너지 관점에서 생각해 보면 중력이 한 일은 없고 운동에너지만 있다 여기에서 기체 중량 1,958kg에 폐기물이 100kg이므로 대입하면
덤프트럭 앞까지 온 로더
는 버켓에 폐기물을 싣고서 수직으로 3.5m, 수평으로 1m 병진운동을 한 후 위로 45도 들어져 있는 버켓을 아래로 90도 내린 후 다시 버켓을 원위치 시킨다.
속도, 가속도를 생각해보자. spec을 참고하면 버켓 3.5m를 펴는데 6초가 걸리므로 등가속도 운동을 한다고 생각하면
, 대입하면 ,
, 대입하면
그러면 버켓이 병진 운동하여 폐기물을 덤프트럭에 담는 운동을 생각해 보자.
버켓이 폐기물을 45도 각도로 담고 있으므로 폐기물을 버리기 위해서 90도 각도로 버켓을 내린다고 생각하면 버켓과 유압봉을 중심으로 고정축 회전운동하고 있는 것을 알수 있다. 중심으로 부터의 반경은 r=0.68m 버켓도 마찬가지로 유압으로 작동되므로 v=1.17m/s가 된다. 각속도
이므로 대입하면,
이고 법선 가속도는
, 대입하면
이 되고 접선가속도는
이고, 각가속도는 대입하면
이 된다. 일-에너지 관점에서 생각해 보면 중력이 한 일과 운동에너지가 있다 여기에서 0.6m까지는 버켓의 운동만 0.6m에서 0.8m까지는 버켓과 폐기물이 같이 운동을 했으므로 버켓이 200kg이라고 하면
대입하면

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동역학 해석,   동역학 분석,   건설장비,   로더,   loader