РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ВИБІР ПРЕДСТАВНИКА МОБІЛЬНИХ МАШИН ІЗ ЗМІНЮВАНИМ ЦЕНТРОМ МАС
2.1. Методика побудови математичних моделей функціонування МЗЦМ
Основною метою даного дослідження є підвищення ефективності функціонування МЗЦМ в існуючих умовах їх експлуатації. Для визначення ефективності конкретної групи МЗЦМ в роботі розглянуті закономірності співвідношень наборів властивостей середовища і машини. Такий підхід дозволив визначити чинники, які найбільше впливають на ефективність функціонування машини, і розробити конструктивні заходи, які підвищили ефективність її конкретного представника.
З огляду літератури визначені головні критеріальні показники ефективності функціонування МЗЦМ: продуктивність та витрата палива в робочих циклах, а також плавність руху. Продуктивність, витрата палива і плавність руху показують взаємозв'язок між ефективністю функціонування МЗЦМ, працездатністю водія і незруйнованістю вантажу.
Існуючі методики визначення критеріальних показників базуються на використанні тестових випробувань ?120?, а теоретичні, як правило, громіздкі і неточні. В роботі запропоновані математичні моделі функціонування МЗЦМ та пакети прикладних програм для їх комп'ютерної реалізації, які створюють можливість визначення цих показників не тільки в циклі, а, навіть, і для елементів операцій. Це дозволило оцінювати і порівнювати ефективності функціонування МЗЦМ різних груп.
В процесі роботи пакета визначаються терміни виконання кожної операції. Ці дані підсумовуються для отримання точного значення загального часу циклу. У випадку суміщення операцій, коротші за часом операції перекриваються довшими.
Розрахунок витрати пального за допомогою розроблених пакетів відрізняється від загальноприйнятих методик тим, що в них визначають кількість палива, яку безпосередньо використовують для виконання заданої роботи. Це досягається шляхом визначення необхідної потужності на кожному кроці інтегрування.
Помноживши потужність на крок інтегрування, знаходили роботу, яку необхідно виконати за проміжок часу, що дорівнює кроку інтегрування. Підсумувавши цю роботу за час всієї операції, знаходили роботу, необхідну для здійснення цієї операції. Далі вираховували роботу в кілоджоулях і, знаючи калорійність одного літра палива, визначали кількість палива за одиницю часу.
Крім загальноприйнятих критеріїв, при досліджені операцій та їх елементів користувалися поняттями "робота, необхідна для здійснення операції чи її елемента" та "витрата палива при виконанні операції або її елемента". Використання цих понять дозволило повніше дослідити впливи і зв'язки між елементами операцій і операціями в циклі, а також порівняти роботу, здійснену в циклі, з продуктивністю МЗЦМ [121 - 123].
Плавність руху дозволяє оцінювати вплив вібраційних коливань на водія і на вантаж. На кожній ітерації моделювання визначали величину віброприскорення і порівнювали її з максимальним значенням на попередніх ітераціях. Якщо нове значення виявлялося більшим за попереднє, воно перезаписувалося на його місце. В кінці періоду інтегрування максимальне значення вібронавантаженості порівнювали з допустимим [124].
Розроблені моделі функціонування МЗЦМ дозволили застосовувати і інші критерії оцінки. Так, наприклад, для визначення техніко-економічного ефекту від використання автонавантажувача використовували собівартість переробки тонни вантажу:
а при дослідженні вантажопідйомника користувалися такими критеріями його ефективності ?125?:
; ,
де L - плече транспортування, - середня висота штабелювання.
Як визначено вище, використання графів достатньо ефективне для аналізу і класифікації МЗЦМ за структурно-конструктивними ознаками. Тому в роботі використовували графи і для моделювання внутрішніх зв'язків між узагальненими координатами моделей функціонування МЗЦМ. Розглянемо плоскі конструктивні схеми МЗЦМ. Для цього використаємо графи структур плоских конструктивних схем, в яких ланка машини відображається кружком, а кінематичний зв'язок між двома ланками - прямою або хвилястою лінією. Пряма лінія - жорсткий зв'язок між двома ланками, хвиляста - пружний зв'язок. Пружний зв'язок із стрілкою - активний пружний зв'язок, при якому можуть змінюватися кутові або лінійні відстані між ланками.
Структури плоских конструктивних схем МЗЦМ можна розділити на шість груп за критерієм подібності графів структури [126]. Два графи структури будемо вважати подібними, якщо відсутня різниця в їх побудові, або ця різниця вважається елементарною.
Надалі, опускаючи всі можливі деталі конструкції МЗЦМ, зупинимось на моделюванні зв'язків між узагальненими координатами лише для шести типів МЗЦМ (табл. 2.1), що представлені подібними графами структури конструктивних схем (табл. 2.2; подібність графів зменшується від позначки (а)), використовуючи графи структури зв'язків узагальнених координат [127, 128].
Таблиця 2.1
Класифікація конструктивних схем МЗЦМ за критерієм подібного графа структури
Типи подібних графів123456
Варіанти подібних графів структураааааабббвввгг
Таблиця 2.2
Класифікація конструктивних схем МЗЦМ за критерієм подібного графа структури (в розгорнутому вигляді)
1а
2а
3а
Продовження табл. 2.2.
4а
4б
4в
4г
5а
5б
5в
6а
6б
Продовження табл. 2.2.
6в
6г
Під графом структури зв'язків узагальнених координат математичних моделей розуміли такий граф, який показує, перелік узагальнених координат в математичних моделях та зв'язки між ними. Для відображення рівня залежностей одних узагальнених координат від інших, ці координати розміщували по рівнях залежності і позначали ці рівні послідовно вгору, починаючи з нульового. В графах структури зв'язків узагальнених координат використовували такі позначення:
- i-та узагальнених