WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |

Основные положения иматериалы работы докладывались иобсуждались на 26 научно-техническихконференциях и симпозиумах, в том числе: наI – IV Международныхтехнологических конгрессах «Военнаятехника, вооружение и технологии двойногоприменения вXXI веке» –Омск, 2002, 2004, 2005; 2008 гг.; нанаучно-техническом семинаре по колесным игусеничным машинам высокой проходимости МАДИ (ГТУ)– Москва, 2004,2005, 2006, 2007, 2008, 2009 гг.; на научно-техническихюбилейных конференциях и семинарах«Проектирование машин» - Москва, МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2003, 2006, 2007, 2008 гг.; на 49-йМеждународной научно-техническойконференции ААИ «Приоритеты развитияотечественного автотракторостроения и подготовкиинженерных и научных кадров» - Москва, МАМИ,2005 г.; на научно-технических конференциях и семинарахЮУрГУ, г. Челябинск, 2003-2008 гг.; на IIIРоссийской научно-технической конференции«Разрушение, контроль и диагностикаматериалов иконструкций» – г. Екатеринбург, ИФМ УрО РАН – 2007г., натехнических совещаниях управления конструкторскихработ ОАО «Автодизель», г. Ярославль, ОАО«СКБМ», г. Курган.

В полном объемедиссертационная работа обсуждалась нанаучных семинарах кафедр гусеничных машин МГТУим. Н.Э. Баумана, Курганского иЮжно-Уральского государственных университетов и назаседании Ученого совета ИМАШУрО РАН.

Публикации

Все основные положениядиссертации отражены в 51 печатной работе, втом числе в 12 работах в изданиях,рекомендованных ВАК РФ, а также в 12 отчетахо НИР, переданных ОАО «СКБМ», в отчетах за2005, 2006, 2007 годы по гранту РФФИ № 05-08-33413-а потеме «Динамика системы «транспортнаямашина –человек –внешняя среда» и синтезинтеллектуальных систем управления», отчете погранту РФФИ «Урал-2001» № 01–01–96464 по теме:«Исследование механики процессовуправляемого движения транспортных машини синтез оптимального управления».

Структура и объемработы

Диссертация состоит извведения, семи разделов основного текста,выводов, списка использованных источников иприложений. Содержание работы изложено на302 страницах текста, включающих 102 рисунка,11 таблиц, список использованных источниковиз 224 наименований.

СОДЕРЖАНИЕРАБОТЫ

Во введении обоснованаактуальность работы. Дана краткаяхарактеристика состояния проблемы,поставлена цель и задачи исследования,сформулированы научная новизна ипрактическаяценность результатов, приведены основныеположения, которые выносятся на защиту.

В первом разделе (Характеристикапроблемы и задачи исследования) приводятся основные тенденцииразвития трансмиссий транспортных машин,их кинематические схемы, характерныеповреждения деталей, возникающие вэксплуатации, анализ результатовисследованияпо снижению динамической нагруженности.Вопросам прогнозирования нагруженности гусеничных машинпосвящены работы Р.К. Вафина, которыеоснованы на трудах ВАБТВ (А.А. Благонравов,А.А. Дмитриев и др.) по оценке подвижностигусеничных машин при их взаимодействии свнешней средой, параметры которой заданы ввиде случайных функций. Эти результатыявляютсяосновой отраслевых стандартов,разработанных во ВНИИТМ. Однако, в этихработах рассматривается установившееся движение,свойственное машинам с низкой удельноймощностью. В развитие этих работ В.А.Савочкин разработал основыстатистической динамики транспортныхмашин, задавая значения параметров внешнейсреды корреляционными или спектральнымифункциями. На основе теории марковскихпроцессов иуравнения Фокера-Планка-Колмогорова имопределены функции совместной плотности вероятностейскорости и ускорения. Это позволило решитьряд прикладных задач - цикличностипереключения передач, включения механизмаповорота и др. Однако движение машинрассматривается как неуправляемое,некорректируемое водителем. В связи с этим,полученныерезультаты требуют уточнениясоответствующими экспериментальнымиданными, масштабно выполняемыми во ВНИИТМ(М.Г. Жучков, Г.С Белоутов и др). Большой вклад вразвитие расчетно-экспериментальныхметодов прогнозирования динамическойнагруженности внесли белорусские ученыеИнститута надежности машин НАН и политехнического. Всвязи с тем, что экспериментальные данные,полученные для ранее изготовленных машин,не позволяют учесть потенциальныесвойства проектируемых, условия ихдвижения и др., задача исследованиядинамической нагруженности ГМТтранспортной машины, взаимодействующей с внешнейсредой при управляемом движении, требуетсвоего решения.

Вопросампрогнозирования и снижения динамическойнагруженности, предотвращения бифуркационныхпроцессов, резонансных режимов валов ифрикционных элементов, конструированиягасителей крутильных колебаний втрансмиссиях транспортных машин посвящены научныеразработки Г.С. Белоутова, С.Е. Бурцева, Ф.Р. Геккера, П.П.Лукина, И.Н. Успенского, А.А. Полунгяна, В.А.Иванова, А.И. Гришкевича, которые являютсябазой выполняемых исследований. На основеанализа научных работ сделано заключение,что снижениединамической нагруженности с учетомреальных свойств (существенныенелинейности, разветвленность,переменность структуры, и др.) непредставляется возможным из-за сложнойвзаимосвязи упруго-демпфирующихэлементов. В работе обосновананеобходимость проведения теоретических иэкспериментальных исследований динамическойнагруженности при резонансных режимах ибифуркациях.

Вопросам снижениядинамической нагруженностигидромеханической трансмиссии,рассматриваемого класса машин путемуправления переходными процессами приинтенсивно изменяющемся сопротивлениидвижению посвящены работы О.И Гируцкого, В.П.Тарасика, О.И Руктешель, Ю.К. Есеновского-Лашкова, А.И.Гришкевича, Г.О. Котиева, И.П. Ксеневича, Ю.И.Чередниченкои многих других специалистов БПИ, МГТУ им.Н.Э. Баумана, НАМИ, НАТИ. Создаваемыеавтоматизированные системы управленияпоступательной скоростью без исследованиядинамики процессов не повышаютэффективность функционирования машины и необеспечивают приемлемый уровеньдинамическойнагруженности. В связи с этим необходиморазработать алгоритмы управленияпереходными процессами, которыебазируются нарезультатах исследования их динамики. Этопозволит более точно обосноватьосновныезадачи управления, функциональныеограничения, синтезировать основныепрограммыуправления –законы и алгоритмы их реализацииисполнительными элементами системы,адаптацию программ управления и оценитьэффективность автоматизации процессов.

Программа управленияпереключением передач ГМТ обычносинтезируется для определенных условийдвижения и номинального значенияпараметров конструкции системы. Однаков процессе эксплуатации существенноизменяются режимы функционирования ипараметры конструкции,определяющие техническое состояниесистемы гидроуправления. Это приводит кзадержке исполнения командных сигналов,отличию фактических режимов от расчетных ивысокой динамической нагруженности ГМТ напереходных процессах. Вопросы выбора условийпереключения передач в зависимости оттребуемых режимов движения, обоснованиявременной характеристики управлениясерводвигателями фрикционов на основемониторинга и идентификации техническогосостояния,т.е. адаптации программ управления,решаются в данной работе.

Вопросам динамикиповорота быстроходных гусеничных машин,оценке управляемости и устойчивости движенияпосвящены научные работы А.А. Благонравова,В.И. Красненькова, Е.Е. Александрова, Ф.А. Опейко,В.В. Гуськова, С.А. Бекетова и многих другихученых и специалистов. Базируясь нарезультатах этих работ, представляетсявозможным перейти к вопросампрогнозирования и снижения динамическойнагруженности гидромеханическойтрансмиссии при регулировании кривизнытраектории движения. В связи синтенсификацией рабочих процессов вперспективных машинах, применениемпринципиально новых конструктивных решений,получением новых экспериментальныхданных,позволяющих углубить понимание физическихпроцессов, необходимо совершенствоватьматематические модели и расчетные схемыдвижения машин. Критерий оценкиуправляемости и нагруженности путем учетадополнительных факторов, существенноопределяющих функционирование, таких какнелинейность характеристики системыуправления, фазовое отставание реакции,использование гидрообъемных передачмеханизма поворота с двумя каналамиуправления –механическими электронным с пропорциональнымрегулированием. Последнее позволяетосуществлятьрегулирование кривизны траектории по сигналуобратной связи. Перечисленные вопросыявляются предметом настоящегоисследования.

Во второмразделе (Теоретическоеисследование динамики управляемогодвижения и прогнозирование динамическойнагруженности трансмиссий привзаимодействии с внешней средой вхарактерных условиях движения) рассматривается общаяструктурная схема гусеничной машины какуправляемого объекта и математическоеописание структурных составляющих. Дляпрогнозирования динамическойнагруженности трансмиссии, формируемойрежимом движения машины,взаимодействующей с внешней средой,необходима соответствующая математическая модельсистемы «машина – водитель – внешняя среда», которая приводится ниже.Расчетная схема движения машины строитсяна основе обобщения известных работ ирассматривается в двух прямоугольныхдекартовых системах координат - подвижнойи неподвижной. Начало неподвижной системыкоординат совмещено с началом центра массв положении статического равновесия, а осисовпадают с осями симметрии машины.Плоско-параллельное движение машинырассматривается по пяти координатам:X, Y, вращение вокруг вертикальнойоси, вращение ведущихколес, которые определяютположение машины на плоскости. Междупроизводными этих координат существуютнеинтегрируемые кинематические связи, т.к.скорость и скольжение гусениц не зависятот координат системы, а являются функциямисиловых взаимодействий гусениц с грунтом,что определяет неголономность системы.Число независимых координат уменьшаетсядо трех, если неголономные связи гусениц сгрунтом выразить через кинематические сучетом смещения полюсов вращения гусениц.

где VX,VY –проекции скоростей на оси X, Y; m – масса машины;JZ, JГ – моменты инерциимашины вокруг вертикальной оси Z и гусеничногодвижителя; rвк – радиус ведущегоколеса; МС,МП – моментысопротивления и поворачивающийсоответственно; R1 и R2– силысопротивления поступательному движению вдоль оси Х;y1 и y2 – поперечноесмещение полюсов поворота отстающей и забегающейгусениц; fД и fC– удельныесилы тяги и сопротивления, х–коэффициент условного приращения массы; С– угол увода,С - VY/ VX/

При управляемомдвижении машина рассматривается не толькокак сплошное твердое тело, но и включающеединамические элементы окончания схемы, т.е.массы, податливости и демпфирующиесвойства элементов трансмиссии,преобразующие и определяющие связьэнергетических параметров двигателя скоординатами, характеризующимипоступательную скорость и направлениедвижения. В этом случае третье уравнениесистемы (1) приводится к виду:

,

(2)

где А0…А3, а1 – коэффициенты,определяемые параметрами конструкциимашины; Тг,Тмех –постоянные времени, учитывающие влияние напереходной процесс инерционных свойств искольжения системы управления поворотом, атакже запаздывания в гидроприводе из-заутечек исжимаемости рабочей жидкости, L, L-1 – символы прямого иобратного преобразования Лапласасоответственно.

В модель управляемогодвижения машины включена подсистема,описывающая действия водителя по управлениюпоступательной скоростью и траекторией(направлением) движения.

Моделированиетраектории движения в неподвижной системекоординат осуществляется введением уравнения перехода, где -координатывектора на оси в подвижной и неподвижнойсистемах координат; Впер – матрицапреобразований при переходе из подвижнойсистемы координат в неподвижную, включаетв себя тригонометрические функции угловЭйлера-Крылова, ориентирующие осиподвижной системы координат относительноосей неподвижной системы координат.

Отличие модели отизвестных заключается в рассмотренииправых частей дифференциальных уравнений,которые описывают управляющие воздействияводителя на управляемые координаты ( - т.е.моделируется управляемое движение машины). Модельсущественно дополнена новыми результатамитеоретических и экспериментальныхисследований управляемого движения.Модель позволяет учесть динамическиекачествамашины, юз, буксование гусениц,существенные нелинейности характеристиквзаимодействия гусениц с грунтом исистемы управления поворотом,анизотропность годографа трения(несимметричность эллипса трения),водителя как звено обратной связизамкнутой системы и др.

Исследованиемустановлено, что процесс, характеризующийпараметры нагруженности трансмиссии гусеничной машиныво времени, в общем случае являетсяслучайным. Функцию плотностираспределения вероятности и числовые характеристикипараметров и режимовнагружения можно определить на основедифференциального уравненияФокера-Планка-Колмогорова (ФПК),рассматривая движение как непрерывныймарковский процесс при действиинескольких возмущений. Однакоинтегрирование уравнений ФПК (каканалитическое, так и численное) привысокой размерности системы в настоящеевремяпрактически невозможно. Аналитическирешить уравнение ФПК удалось лишь дляотдельных одномерных задач прогнозированияпараметров нагруженности таких как цикличностьпереключения передач, включение системыуправления поворотом при существенномуточнении решения экспериментальнымиданными.Эффективность включения в модель движения«водителя» как звена обратной связизаключается в повышении точности прогнозапараметров динамической нагруженности. Например,действительное число включений механизмаповорота гораздо выше расчетного, достигая 96на километр пути при скорости 10 м/с (в 6 иболее раз превышает расчетное). В связи с этимпрогнозирование динамическойнагруженности базируется на имитационноммоделировании и экспериментальномисследовании динамики управляемого движения.

Исследованиемустановлено, что силы и моменты насоединительных валах трансмиссии формируются нетолько сопротивлением грунта, но идинамикойгусеничного движителя и, в наибольшейстепени, динамикой движения машины. Прискорости движения 46 км/ч силы в 4…5 разпревышают расчетные и носят случайныйхарактер. Динамическая нагруженность трансмиссииопределяется по частотнымхарактеристикам, рассматривая ее придвижении сопределеннойскоростью как стационарный процесс. Анализспектральной плотности процесса нагруженияпоказывает, что в полосе частот от нуля до100 Гц спектр колебаний имеет три ярковыраженных диапазона доминирующихчастот 0.25…0.50;1.5…2.5; 60…75 Гц.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |






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