WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие задачи:

1. Разработка математической модели динамической системы “МТТМ – КДПТ – опорная поверхность”, которая позволит с максимальной полнотой рассмотреть множество вариантов геометрических параметров КДПТ при применении его на горных МТТМ в конкретных условиях эксплуатации.

2. Исследование и установление взаимосвязи геометрических размеров КДПТ с движущим моментом, необходимым для движения в заданных условиях эксплуатации.

3. Разработка методики, оборудования и натурных образцов КДПТ для экспериментального определения его кинематических и динамических параметров.

4. Проведение экспериментальных исследований процесса взаимодействия КДПТ с различными фонами опорной поверхности при установившемся режиме движения.

5. Проведение сравнительного анализа результатов теоретических и экспериментальных исследований.

6. Разработка методики определения основных параметров КДПТ для горных машин.

Во второй главе математическая модель, описывающая функционирование системы “МТТМ – КДПТ – опорная поверхность” представлена на основании анализа кинематики и динамики качения единичного колеса КДПТ.

На рис. 2 приведена кинематическая схема качения колеса КДПТ в режиме разгона по твердой поверхно­сти без скольжения и буксования. Индексы 1 и 2 соответствуют значениям полого колеса и опорно-приводного вала, индексы и соответственно значениям в переносном и относительном движении.

Основными кинематическими характеристиками единичного колеса КДПТ движителя являются: скорости и ускорения геометрических центров колеса, и опорно-приводного вала, ; угловые скорости и ускорения полого колеса, и опорно-приводного вала,.

Для наиболее полного описания системы “МТТМ – КДПТ – опорная поверхность” определены закон движения и силы взаимодействия между элементами данной системы.

Система “ МТТМ – КДПТ – опорная поверхность” имеет две степени свободы, для описания которой, используются уравнения Лагранжа второго рода.

Активными силами и моментами, действующими на систему “ МТТМ – КДПТ – опорная поверхность” являются (см. рис. 3): - сила тяжести полых колес; - сила тяжести от массы машины и всех опорно-приводных валов; - движущий момент, подводимый к колесам движителя; - суммарный момент сопротивления качению.

Рис. 2. Кинематическая схема качения единичного колеса КДПТ при разгоне

Рис. 3. Динамическая модель системы “МТТМ – КДПТ – опорная поверхность”

В соответствии с принятыми обозначениями в обобщенных координатах и были получены уравнения движения системы “МТТМ – КДПТ – опорная поверхность”:

;

(1)

,

(2)

где ; ;

; ; - количество осей (пар колес) движителя; - масса корпуса машины; - масса полого колеса; - масса опорно-приводного вала.

Для режима установившегося движения момент записан в виде:

,

где.

(3)

Силы, действующие на колеса движителя, определяются по выражениям:

;

(4)

;

(5)

;

(6)

;

(7)

;

(8)

,

(9)

где - динамический радиус n-го колеса.

Уравнения (4)-(9) описывают процесс движения системы “МТТМ – КДПТ – опорная поверхность”.

Для оценки эффективности применения КДПТ в конкретных условиях эксплуатации предложены определяющие их критерии: мощность, подведенная к движителю, и тяговый КПД движителя.

Для установившегося режима движения КДПТ мощность, подведенная к конкретному колесу движителя, записывается в виде:

(10)

тяговый КПД

.

(11)

Исследования математической модели движения системы “МТТМ – КДПТ – опорная поверхность” проводились для единичного колеса, движущегося в установившемся режиме.

В ходе исследования исходные данные были разделены на две группы: постоянные и варьируемые. К постоянным данным относятся: радиус полого колеса, толщина обода. При исследованиях варьировались следующие исходные данные: радиус опорно-приводного вала КДПТ; угол ; коэффициент сопротивления качению ; масса, приходящаяся на единичное колесо КДПТ. Результаты исследований приведены на рис. 4, 5. Графики строились по выражениям (3) и (5).

Из рис. 4 следует, что изменение радиуса опорно-приводного вала значительно влияет на реакцию опорной поверхности, в то время как изменение нагрузки на единичное колесо влияет незначительно. При отрицательных значениях движение единичного колеса КДПТ невозможно.

Анализ графиков зависимости (рис. 5) показывает, что значение величины главным образом зависит от радиуса опорно-приводного вала. Чем меньше значение радиуса, тем меньший момент необходимо подводить к единичному колесу для перемещения по опорной поверхности в режиме установившегося движения.

В третьей главе приведено описание, методики проведения экспериментальных исследований и технические характеристики применяемого оборудо-

Рис. 4. Графики зависимости : 1 - кг, ;

2 - кг, ; 3 - кг,

Рис. 5. Графики зависимости : 1 - кг, ;

2 - кг, ; 3 - кг,

вания и аппаратуры, обеспечивающие достоверность результатов и выводов. Объектом испытаний служила мобильная экспериментальная установка, оборудованная КДПТ.

Основной целью экспериментальных исследований являлось подтверждение достоверности результатов, полученных в ходе математического моделирования системы “МТТМ – КДПТ – опорная поверхность”.

При этом решались следующие задачи:

- изготовление экспериментальной установки с КДПТ;

- проведение исследования процесса взаимодействия КДПТ с различными фонами опорной поверхности при установившемся режиме движения;

- сопоставление полученных результатов экспериментальных исследований с результатами, полученными по математической модели качения единичного колеса КДПТ.

Комплекс измерительных и регистрирующих приборов включает в себя: потенциометрический датчик ПТП-50, регистрирующий перемещение опорно-приводного вала; силоизмерительный датчик (мездоза), позволяющий определять значение удельного давления, возникающего в пятне контакта колеса движителя с опорной поверхностью; отметчик оборотов ТРАК-6; концевой выключатель дискретного типа; преобразователь электрических сигналов ПФ-6; самопишущий быстродействующий прибор Н-327-3.

Полученные в результате эксперимента значения движущего момента MКРЭ, подведенного к единичному колесу движителя, сравнивались с его теоретическим значением MКРТ, для чего проведен регрессионный и корреляционный анализ. В результате установлены связи между углом, теоретическим и экспериментальным значениями движущего момента.

В четвёртой главе приведена методика расчета параметров КДПТ. Данная методика позволяет сократить время проектирования и снизить затраты на экспериментальные исследования при создании новых образцов МТТМ с КДПТ. Алгоритм расчета основных параметров расчета представлен на рис. 6.

Рис. 6. Блок-схема алгоритма расчета основных параметров КДПТ

Заключение

В диссертации на базе выполненных теоретических и экспериментальных исследований решена актуальная задача повышения проходимости горных мобильных транспортно-технологических машин при их эксплуатации в северных и приравненных к ним районах, за счет применения нового типа движителя и выбора его основных параметров.

Основные научные выводы и практические рекомендации заключаются в следующем:

  1. Математическая модель движения мобильной транспортно-технологической машины с колесным движителем перекатывающегося типа учитывает свойства опорной поверхности, геометрические и динамические параметры движителя, а также режим движения и характер нагружения машины.
  2. Оценку эффективности применения колесного движителя перекатывающегося типа в конкретных условиях эксплуатации необходимо проводить с помощью основных критериев: мощности, подведенной к колесам, и тягового КПД.
  3. Основным конструктивным параметром, влияющим на эффективность работы движителя, является радиус опорно-приводного вала. Увеличение радиуса опорно-приводного вала ведет к увеличению движущего момента, необходимого для движения мобильной транспортно-технологической машины, оборудованной колесным движителем перекатывающегося типа.
  4. Разработанная методика и оборудование для экспериментального определения кинематических и динамических параметров натурных образцов колесного движителя перекатывающегося типа позволили получить максимальные относительные погрешности измерения в пределах от 11,3 до 13,4 %, что вполне приемлемо по требованиям точности результатов эксперимента.
  5. Установлено, что экспериментальные и теоретические значения движущего момента связаны прямо пропорциональной зависимостью с корреляционным отношением, лежащим в пределах от 0,86 до 0,91. Адекватность уравнения регрессии подтверждается экспериментальным значением критерия Фишера, который во всех случаях больше табличного значения.
  6. Анализ экспериментальных исследований выявил, что колесный движитель перекатывающегося типа обеспечивает устойчивую работу экспериментальной установки во всем диапазоне дорожных условий и скоростей движения. Испытания экспериментальной установки с колесным движителем перекатывающегося типа показали, что она обладает высокой проходимостью при движении по деформируемой опорной поверхности.
  7. Предложена методика определения основных параметров проходимости и затрат энергии на движение мобильной транспортно-технологической машины с колесным движителем перекатывающегося типа по любым типам опорной поверхности, которая уже на этапе проектирования позволит определить основные параметры движителя, выбрать тип и характеристики элементов трансмиссии с учетом особенностей местности, предполагаемой эксплуатации.
  8. Конструкцию и методику расчета колесного движителя перекатывающегося типа целесообразно использовать в научно-исследовательских учреждениях и предприятиях, занимающихся проектированием или модернизацией мобильных транспортно-технологических машин, эксплуатируемых в горнодобывающей промышленности. Данная методика внедрена в учебный процесс Уральского государственного лесотехнического университета (УГЛТУ) и конструкторское бюро OAO “Пневмостроймашина”.

Публикации по теме диссертации

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных

журналах, определенных Высшей аттестационной комиссией

  1. Ляпцев, С. А. Кинематический анализ единичного колеса колесного движителя перекатывающегося типа / С. А. Ляпцев, К. В. Лялин // Известия вузов. Горный журнал. – 2007. - №4. – С. 69-71.
  2. Ляпцев, С. А. Динамический анализ погрузочно-транспортной машины с колесным движителем перекатывающегося типа / С. А. Ляпцев, К. В. Лялин // Известия вузов. Горный журнал. – 2007. - №6. – С. 77-79.

Статьи, опубликованные в научных сборниках

  1. Сергеев, А. И. Мобильная экспериментальная установка машины с колесным движителем перекатывающего типа / А. И. Сергеев, К. В. Лялин // Межвузовский сборник научных трудов “Колесные и гусеничные машины” / Московский государственный технический университет “МАМИ”. - 2004. - Вып. 1. – С. 253-270.

Материалы конференций

  1. Сергеев, А. И. Анализ параметров взаимодействия упругих и квазиупругих систем формирования опорной поверхности движения/ А. И. Сергеев, К. В. Лялин // Материалы 49–й международной научно-технической конференции ААИ “Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров” / Московский государственный технический университет “МАМИ”. - 2004. – С. 66-70.
  2. Шарипов, В. М. Сравнительная оценка упругих и квазиупругих систем формирования опорной поверхности движения / В. М. Шарипов, А. И. Сергеев, К. В. Лялин // Прогресс транспортных средств и систем – 2005: Материалы международной научно-практической конференции. Ч.1. г. Волгоград. – Изд-во ВГТУ, 2005. – С. 321-324.

Подписано в печать 17.10.08 Объем 1 п.л. Заказ 405 Тираж 100.

620100 г. Екатеринбург, Сибирский тракт, 37.

Уральский государственный лесотехнический университет.

Отдел оперативной полиграфии.

Pages:     | 1 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»