Совершенствование системы управления рабочим органом цепного траншейного экскаватора

• Автор: Сухарев, Роман Юрьевич
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 187 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

ЕЕ Назначение траншей и требования к их геометрической точности

1.2, Классификация многоковшовых экскаваторов

ЕЗ. Объект и предмет исследования

Е4. Анализ существующих систем управления вертикальной координатой 17 рабочего органа цепного траншейного экскаватора

1.5. Анализ предшествующих исследований траншейных экскаваторов

1.6. Анализ и обоснование критериев эффективности рабочего процесса

цепных траншейных экскаваторов

1.7. Анализ математических моделей воздействия микрорельефа на элемен- 27 ты ходового оборудования цепного траншейного экскаватора
1.8. Анализ моделей процесса копания грунта
1.9. Цель и задачи исследования
2. ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Методика теоретических исследований
2.2. Методика экспериментальных исследований
2.3. Структура работы
3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ 54 ТРАНШЕИ
3.1. Обоснование расчетной схемы ЦТЭ
3.2. Уравнения геометрических связей звеньев ЦТЭ
3.3. Математическая модель неровностей микрорельефа
3.4. Уравнение геометрической связи перемещения штока гидроцилиндра и 67 вертикальной координаты нижней точки РО
3.5. Математическая модель гидропривода РО
3.6. Математическая модель реакции грунта на РО ЦТЭ
3.7. Математическая модель системы управления РО ЦТЭ
3.7.1. Математическая модель датчиков вертикальной координаты и ал- 86 горитм обработки их показаний
3.7.2. Выбор и обоснование системы контроля глубины формируемой 89 траншеи

3.7.3. Математическая модель порогового элемента
3.8. Обобщенная математическая модель ЦТЭ
3.9. Выводы по третьей главе
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1. Анализ математической модели ЦТЭ в статическом режиме
4.2. Анализ математических моделей отдельных подсистем ЦТЭ
4.2.1. Анализ математической модели базовой машины
4.2.2. Анализ математической модели РО
4.2.3. Анализ математической модели гидропривода
4.3. Исследование математической модели ЦТЭ в динамическом режиме
4.4. Исследование системы управления по критерию устойчивости
4.5. Оптимизационный синтез СУ РО ЦТЭ
4.5.1. Постановка задачи оптимизации
4.5.2. Аппроксимация зависимостей
4.5.3. Решение задачи оптимизации
4.5.4. Нахождение оптимальных значений параметров СУ РО ЦТЭ
4.6. Инженерная методика выбора основных параметров СУ Р.О ЦТЭ
4.7. Разработка программного продукта для расчета основных параметров 145 СУ РО ЦТЭ
4.8. Выводы по четвертой главе
5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1. Экспериментальное определение жесткости упругих элементов ходово- 149 го оборудования
5.2. Экспериментальное подтверждение правомерности уравнений геомет- 152 рической связи рабочего оборудования
5.3. Подтверждение адекватности математической модели ЦТЭ
5.4. Описание инженерных разработок
5.5. Внедрение результатов исследований
5.6. Выводы по пятой главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В настоящее время в России интенсивно набирает темпы строительство трубопроводов. Это связано, прежде всего, с возрастающими объемами добычи природного газа, нефти и, следовательно, с увеличением потребности в трубопроводном транспорте для поставок на территории нашей страны и за ее пределами. В промышленном и гражданском строительстве необходимо копать траншеи для прокладки коммуникаций (телефонных и электрических сетей, водопровода и канализации).
Трубопроводы являются основным элементом трубопроводного транспорта. Для их сооружения необходимы траншеи. Отклонение вертикальной координаты дна траншеи от проектной документации не должно превышать пределов, заданных СНиП. Человеку-оператору без специальных приборов этот процесс обеспечить невозможно, следовательно необходимо его автоматизировать.
Наиболее эффективными машинами по рытью траншей являются траншейные экскаваторы непрерывного действия. Такие машины позволяют производить работы в короткие сроки и с большой производительностью, так как практически исключают доделочные работы.
Цель работы: повышение точности разработки траншей цепным траншейным экскаватором.
Объект исследования: процесс управления положением рабочего органа цепного траншейного экскаватора.
Предмет исследования: закономерности, устанавливающие связь между параметрами системы управления рабочим органом цепного траншейного экскаватора и критерием эффективности.
Задачи исследований. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
1) Обоснование критерия эффективности процесса управления рабочим органом цепного траншейного экскаватора;
2) Разработка математической модели сложной динамической системы процесса управления рабочим органом цепного траншейного экскаватора;
3) Выявление основных закономерностей, устанавливающих связь параметров системы управления и критерия эффективности процесса управления рабочим органом цепного траншейного экскаватора;

Первый член формулы (1.17) учитывает силу трения плуга в борозде; второй член - силу сопротивления резанию; третий член — усилие, затрачиваемое на отбрасывание пласта в сторону.
Первый член этой формулы при работе плуга составляет около 41%, второй - приблизительно 56 %, третий - около 3% всей силы сопротивления резанию.
Формула В.П. Горячкина, справедливая для плугов, у которых F = const, а Ъ ~ 1,5/г. Однако эта формула дает неприемлемые результаты для землеройных машин вследствие резкого различия конструкции РО и отличия свойств грунта от свойств почвы.
При тяговых расчетах землеройных машин, для определения сил сопротивления резанию, пользуются вторым членом формулы В.П. Горячкина, принимая отличные от рекомендованных им значений удельного сопротивления резанию /с/8, 33/.
Значения величины к определяются опытным путем для каждого типа РО и для различных видов грунтов.
А.Н. Зеленин уточнил, что силы сопротивления резанию зависят не только от грунтовых условий и площади поперечного сечения стружки, но и от ширины и глубины резания, от соотношения между шириной и глубиной резания (при F = const), угла резания, формы и расположения зубьев, участия в процессе резания боковых стенок ковша и ряда других факторов.
А.Н. Зелениным было установлено, что величина Су - число ударов динамического плотномера - прямо пропорциональна силе сопротивления резанию для любого РО, вследствие чего величина Су может являться критерием сопротивляемости грунтов резанию /8, 46, 47/.
В настоящее время оценка сопротивляемости грунтов при резании величиной Су стала общепринятой /8, 46, 47/.
Для расчета касательной (горизонтальной) составляющей силы сопротивления резанию А.Н. Зеленин предложил следующие зависимости: