Повышение энергоэффективности приводов транспортно-технологической машины с цикловыми шагающими движителями

• Автор: Леонард, Александр Валерьевич
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 163 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ШАГАЮЩИХ МАШИН И АНАЛИЗ ДВИЖИТЕЛЕЙ

1.1 Актуальность крупногабаритной шагающей техники и ее классификация

1.2 Анализ шагающих движителей и механизмов

1.3 Характеристики сдвоенных цикловых механизмов Чебышева - Умнова, влияющие на энергетику привода шагающей машины
1.4 Обзор мер по повышению энергетической эффективности сдвоенных цикловых механизмов шагания

2 ЦИКЛОВЫЙ ШАГАЮЩИЙ МЕХАНИЗМ С НАПРАВЛЯЮЩЕЙ

2.1 Синтез
2.2 Энергетическая эффективность шагающей машины «Восьминог» и машины с синтезированными механизмами шагания

2.3 Силовой анализ механизма

2.4 Прочностной расчет синтезированного механизма

2.5 Критерии сравнения сдвоенных цикловых механизмов шагания
3 УПРАВЛЕНИЕ ШАГАЮЩЕЙ МАШИНОЙ НА БАЗЕ ЦИКЛОВОГО ШАГАЮЩЕГО МЕХАНИЗМА С НАПРАВЛЯЮЩЕЙ
3.1 Шагающий движитель с одномоторным приводом

3-2 Энергоэффективное поступательное движение шагающей машины при согласованном управлении синтезированных механизмов, образующих
движитель
3.2.1 Постановка задачи
3.2.4 Законы программных движений кривошипов
3.2.5 Управляющие воздействия
3.2.6 Устойчивость программного движения машины
3.3 Плоское движение шагающей машины при согласованном управлении сдвоенных шагающих механизмов
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
4.1 Физическая модель синтезированного механизма
4.2 Построение системы управления
4.3 Проектирование и реализация элементов системы управления
4.4 Программный способ реализации обратной связи по ускорению
4.5 Программная часть системы управления
4.6 Идентификация параметров физической модели движителя
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Наземное транспортное средство может перемещаться в различных эксплуатационных условиях в зависимости от своего целевого назначения. Если этими условиями являются территория с хаотически расположенными препятствиями, то применение машин с традиционными движителями может быть весьма затруднено. Ведутся исследования передовыми научными коллективами по созданию шагающей техники: экзоскелетов (США: кампания ВауФсоп, Япония: кампании СуЬегбупе и Ба1луа Нош),
антропоморфных роботов (Япония: кампания НСЖБА, США: кампания
ВоБЮпОупаппсБ), шагающих грузотранспортеров (США: кампания
ВозВтВупапнсз, Финляндия: кампания Р1ин1есЬ, Россия: Волгоградский
государственный технический университет) соответствующей подобным условиям. При передвижении крупногабаритных грузов в виде моноблоков, в том числе, по поверхностям с низкой несущей способностью (транспортировка тяжеловесных конструкций промышленного назначения) или территориям, принадлежащим к не возобновляемой категории (торфозаготовка, полевые самоходные системы дождевального орошения) оправдано использование шагающей техники типа машины «Восьминог» (ВолгГТУ). Цикловые шагающие движители в составе привода этой машины отличаются простотой управления (одна степень подвижности), но обладают недостатками (отсутствие
прямолинейной опорной фазы у траектории характерной точки стопы,
неравномерность горизонтальной скорости центра масс корпуса), снижающими энергоэффективность шагающей машины. Поэтому актуальной задачей является создание циклового шагающего движителя с прямолинейной траекторией стопы и постоянной скоростью ц. м. корпуса в опорной фазе.

.X, м

-0.5 -0.45 -0.4 -0.35 -0.3 -0,25 -0.2 -0.15 -0.1 -0,05 0 0.05 0.1 0,15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0,55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 ^ ^

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Рисунок 1.18 — Характеристики механизма Чебышева - Умнова с редуктором -корректором в виде четырехзвенного механизма
Таблица 1.2 - Сравнительные характеристики шагающих движителей
Д, мм Горизонтальная скорость, мм/с
шах ШІП средняя
без редуктора 56 84 28
Четырёхзвенный редуктор -корректор 23 59 51
Редуктор - корректор с шарниром Гука 12 57 39
Таким образом, на основе выше изложенного, можно сделать вывод о том, что энергетически более эффективный цикловой движитель должен удовлетворять следующим критериям:
1) реализовывать прямолинейную опорную фазу;
2) содержать как можно меньше подвижных соединений;
3) обеспечивать возможность преодоления препятствий без подъема