Методология оптимального выбора параметров элементов рабочего оборудования землеройных и землеройно-транспортных машин

• Автор: Волобоев, Виталий Григорьевич
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 353 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ

1.1. Общие положения

1.2. Анализ работ, посвященных разработке методов прочностных расчетов, надежности и оптимального проектирования конструкций машин

1.2.1. Прочность и надежность металлоконструкций

1.2.2. Оптимальное проектирование металлоконструкций

1.3. Анализ теорий, по определению нагрузок при взаимодействии рабочего органа со средой

1.4. Выводы по главе и задачи дальнейших исследований

2. ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ КОНСТРУКЦИИ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ

2.1. Общие положения

2.2. Структура взаимосвязи элементов
гидравлического экскаватора (обратная лопата)
2.3. Структура взаимосвязей элементов для колесных
транспортных машин
Выводы по главе
3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДВИЖЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ КАК СИСТЕМЫ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
3.1. Принцип Даламбера-Лагранжа для системы твердых тел
3.2. Движение смежных элементов, связанных шарниром
3.3. Вращательное движение смежных элементов
3.4. Линейное перемещение двух смежных элементов
3.5. Вращательное движение для шарниров, имеющих три степени свободы
3.6. Движение элементов относительно
инерциальной системы отсчета
3.7. Угловая вариация элемента относительно инерциальной системы отсчета
3.8. Линейная вариация элементов друг относительно друга
3.9. Движение элементов относительно инерциальной системы отсчета
3.10. Определение линейных вариаций 5г
3.11. Возможная работа, совершаемая в шарнирах
3.12. Составление ансамбля уравнений для системы со структурой дерева
3.13. Влияние на систему движения тела
3.14. Приведение системы тел со структурой дерева к системе с замкнутыми кинематическими цепями
3.15. Особенности определения уравнений связей для транспортной машины
3.16. Работа в разрезанных шарнирах
Выводы по главе
4. КИНЕТИКА РАЗВИТИЯ НАГРУЗОК И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИРАЩЕНИЯ МАССЫ ГРУНТА В РАБОЧЕМ ОРГАНЕ
4.1. Методология исследования
4.2. Гидравлический экскаватор с оборудованием
обратная лопата
4.3. Численный метод расчета нагрузок на скрепер при копании
грунта
4.3.1. Упругопластичная модель грунта
4.3.2. Сжатие массива грунта
4.3.3. Растяжение массива грунта

4.3.4. Анализ процесса резания грунта
4.4. Работа, совершаемая рабочим органом
4.4.1. Заглубление рабочего органа
4.4.2. Копание с постоянной толщиной стружки
Выводы по главе
5. АНАЛИЗ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДВИЖЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ
5.1. Выбор обобщенных координат при анализе математической модели движения элементов рабочего оборудования гидравлического экскаватора
5.2. Силы реакций в соединениях элементов рабочего оборудования... 181 Выводы по главе
6. ВЫБОР КРИТЕРИЯ ОПТИМАЛЬНОСТИ КОНСТРУКЦИИ
6.1. Общие положения
6.2. Сравнение конструкций машин по массовому критерию
6.3. Сравнение конструкций машин по экономическому критерию
6.4. Анализ весового критерия
6.4.1. Определение возможной работ ы, совершаемой в
гидроприводе
6.4.2. Определение скорости изменения сил на кромке рабочего
органа
Выводы по главе
7. ТЕОРИЯ ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ
ПРОСТРАНСТВЕННЫХ СИСТЕМ
7.1. Общие положения
7.2. Параметры оптимального проектирования применительно к элементу пространственной металлоконструкции
7.2.1. Переменные проектирования
7.2.2. Параметры взаимодействия с внешней средой

зировать структурные схемы по использованию в них двусторонних или односторонних связей. Устранение избыточных связей в шарнирных соединениях позволило в определенный момент нагружения перейти от статически неопределимой системы к статически определимой. Это позволило снизить внутренние нагрузки в конструкции рабочего оборудования и, следовательно, снизить напряженной состояние элементов конструкции. Поиск оптимальной конфигурации рабочего оборудования дорожностроительных машин определялся путем перестановки составляющих элементов рабочего оборудования при допущении, что усилие на кромке ножа будет поочередно прикладываться вдоль какого-нибудь элемента, что позволит разгрузить некоторые из элементов рабочего оборудования (рис.
Рис. 1.4 - Поиск оптимальной конфигурации РО бульдозера.
Р - составляющая усилия на кромке ковша.
Такой способ подбора оптимальной конфигурации имеет недостаток: схема оборудования полностью оторвана от реального направления приложения нагрузки. Минимум массы стержневых элементов рабочего оборудования или, при равенстве объемных масс, минимум объемов - составляет критерий оптимизации с принятыми условиями по прочности.
При этом целевая функция выражается в виде Ф = Л + £Л, щ , с неоп-

ределенными множителями Лагранжа и дополнительными условиями, которые представляют собой ограничения по прочности.
1.4).