Совершенствование сменного рабочего оборудования одноковшового экскаватора для укладки труб

• Автор: Комаров, Евгений Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 179 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1 Состояние вопроса

1.1 Классификация экскаваторов и средств, применяемых для укладки труб

1.2 Краткий обзор предыдущих исследований

Выводы по главе

2 Методика выполнения работы

2.1 Выбор критериев эффективности экскаватора со сменным рабочим оборудованием для укладки труб

2.2 Методика модельно-ориентированного проектирования

2.3 Структура работы

Выводы по главе

3 Математическое моделирование экскаватора
3.1 Математическое описание движения экскаватора
3.1.1 Разработка расчетной схемы экскаватора
3.1.2 Кинетическая энергия звеньев экскаватора
3.1.3 Потенциальная энергия звеньев экскаватора
3.1.4 Обобщенные непотенциальные силы, действующие на звенья экскаватора
3.1.5 Уравнения движения экскаватора
3.2 Математическое описание гидропривода экскаватора
3.2.1 Разработка расчетной схемы гидропривода экскаватора
3.2.2 Математические модели элементов гидропривода
3.3 Общая блок-схема математической модели экскаватора
3.4 Моделирование одноковшового экскаватора с использованием программного продукта Matlab - Simulink
3.4.1 Составление блок-схемы механической подсистемы в программном продукте Matlab - SimMechanics Second-Generation
3.4.2 Составление блок-схемы гидравлической подсистемы в программном продукте Matlab - SimHydraulics
3.4.3 Общая блок-схема математической модели в обозначениях
программного продукта Matlab - Simulink и выбор решателя
3.5 Подтверждение адекватности математической модели
Выводы по главе
4 Совершенствование процесса центрирования путем оснащения сменного рабочего оборудования устройством для центрирования труб
4.1 Выбор способа очувствления
4.2 Планирование траектории движения
4.3 Управление движением экскаватора
4.4 Апробирование работы устройства центрирования
Выводы по главе
5 Теоретические исследования процесса центрирования
5.1 Методика исследования процесса центрирования
5.1.1 Методика поиска времени завершения процесса центрирования
5.1.2 Методика многопоточных вычислений математической модели экскаватора
5.1.3 Методика поиска начальных условий для решения
дифференциальных уравнений математической модели экскаватора
5.2 Анализ влияния погрешностей измерений датчиков на точность позиционирования укладываемой трубы в пространстве
5.3 Анализ влияния параметров гидропривода на эффективность центрирования труб
5.4 Анализ эффективности экскаватора со сменным рабочим оборудованием,
оснащенным устройством для центрирования
Выводы по главе
6 Разработка инженерной методики выбора основных параметров устройства
для центрирования труб
Основные результаты и выводы
Спсок использованных источников
Приложения

Введение
Актуальность работы.
Экскаваторы со сменным рабочим оборудованием получили повсеместное распространение. Они используются для решения различных задач от погрузки-разгрузки грузов до строительства инженерных сетей и сооружений. За последние 10 лет экскаваторы, датчики и исполнительные устройства, используемые с ними, были значительно усовершенствованы. За счет этого уменьшились погрешности позиционирования, обусловленные конструктивными особенностями экскаватора, как следствие, повысилась точность выполняемых работ. Это позволило экскаваторам значительно расширить спектр своего применения. В совокупности с применением современных средств автоматизации это позволяет реализовывать различные конструктивные решения и точные алгоритмы управления, значительно увеличивающие эффективность работ.
Одно из применений экскаваторов со сменным рабочим оборудованием — укладка трубопроводов. Существует большое количество разработок сменного рабочего оборудования для различных типов труб, все они совершенствуют процессы захвата труб и соединения с ранее уложенной трубой и обеспечивают необходимую эффективность. Устройства для позиционирования трубы в траншее проработаны недостаточно, таким образом, совершенствование процесса укладки труб экскаватором со сменным рабочим оборудованием для укладки труб является целесообразным и осуществимым путем оснащения экскаватора со сменным рабочим оборудованием устройством для центрирования труб. Предлагаемое устройство позволит значительно увеличить эффективность работы экскаватора по укладке трубопроводов за счет сокращения времени центрирования, повышения его точности и экономии энергии, затрачиваемой на центрирование.
Таким образом, совершенствование экскаватора со сменным рабочим оборудованием для укладки труб путем оснащения устройством для центрирования труб является актуальной задачей, которую необходимо выполнить, используя современные методы управления и встраиваемые системы.
Рисунок 3.2 - Обобщенная расчетная схема динамической системы экскаватора