Обоснование оптимальных по быстродействию процессов переноса лесоматериалов шарнирно-рычажными манипуляторами в обрабатывающих установках

• Автор: Дорохов, Сергей Петрович
• Шифр специальности: 05.21.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 281 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ЗАГРУЗКИ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ МАНИПУЛЯТОРАМИ В ОБРАБАТЫВАЮЩИЕ УСТАНОВКИ

1.1. Использование манипуляторов в обрабатывающих установках

1.2. Обзор исследований процесса загрузки лесоматериалов манипуляторами в установки первичной обработки древесины

1.3. Обзор исследований по вопросу оптимизации управления манипуляторами

1.4. Обзор исследований по вопросу оптимизации процесса переноса лесоматериалов манипуляторами лесных машин
1.5. Технические решения, направленные на повышение производительности манипуляторов лесных машин

1.6. Заключение

2. ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ПЕРЕНОСА ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ ШАРНИРНОРЫЧАЖНЫМИ МАНИПУЛЯТОРАМИ ПО КРИТЕРИЮ ВРЕМЕНИ

2.1. Математическая модель манипулятора

2.1.1. Общие положения. Основные допущения
2.1.2. Плоскостная кинематическая модель манипулятора
2.2. Содержание и постановка задачи оптимального управления
манипуляторами
2.2.1. Параметры управления и критерий оптимальности
2.2.2.остановка задачи оптимального управления манипуляторами
2.3. Оптимальное управление процессом переноса грузалесоматериала по критерию времени
2.3.1. Плоскостная задача оптимального управления. Основные ограничения
2.3.2. Плоскостная задача оптимального управления скоростью звеньев манипулятора. Случай не строго синхронного движения звеньев
2.3.3. Плоская оптимальная траектория переноса лесоматериала. Случай не строго синхронного движения звеньев
2.3.4. Плоскостная задача оптимального управления скоростью звеньев манипулятора. Случай строго синхронного движения звеньев
2.3.5. Плоская оптимальная траектория переноса лесоматериала. Случай строго синхронного движения звеньев
2.3.6. Плоская оптимальная траектория переноса лесоматериала при ограниченях по угловым скоростям звеньев. Случай
строго синхронного движения звеньев
2.3.7. Плоская оптимальная траектория переноса лесоматериала при ограничениях по координатам центра захвата.
Случай строго синхронного движения звеньев
2.3.8. Сравнительное аналитическое исследование времени циклов манипуляторов
2.3.9. Исследование возможности выполнения произвольной
траектории прямолинейнонаправляющим механизмом ман ипулятора
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СВЯЗИ ВРЕМЕНИ ЦИКЛА С УГЛАМИ ПОВОРОТА ЗВЕНЬЕВ МАНИПУЛЯТОРА
3.1. Цель и задачи исследований
3.2. Измерительная аппаратура, применяемая в экспериментах по
исследованию связи времени цикла с углами поворота звеньев манипулятора
3.3. Предварительная серия экспериментов. Определение
необходимого числа циклов переноса лесоматериалов манипулятором
3.4. Результаты экспериментов
3.5. Проверка адекватности регрессионной модели манипулятора
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРЕНОСА ЛЕСОМАТЕРИАЛА ШАРНИРНОРЫЧАЖНЫМ МАНИПУЛЯТОРОМ
4.1.Выбор и обоснование метода моделирования
4.2. Статистическое моделирование величины цикла подачи хлыста манипулятором на основе прямолинейнонаправляющего механизма
4.3. Статистическое моделирование величины цикла подачи хлыста манипулятором со строго синхронным движением звеньев
4.4. Имитационное моделирование процесса загрузки лесоматериала манипулятором в обрабатывающую установку.
Определение времени ожидания загрузки лесоматериала обрабатывающей установкой
5. МЕТОДИКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
ПРОЕКТИРОВАНИЯ НАПРАВЛЯЮЩЕГО МЕХАНИЗМА ШАРНИРНОРЫЧАЖНОГО МАНИПУЛЯТОРА
5.1. Задача автоматизированного проектирования
5.2. Основная цель автоматизированного проектирования
5.3. Описание направляющего механизма шарнирнорычажного манипулятора
5.4. Порядок проектирования
5.5. Решение задачи автоматизированного проектирования
6. ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ
ЛИТЕРАТУРА


ЛОА, выпускаемой акционерным обществом Екатеринбургские лесные машины в г. Екатеринбурге и предназначенной для раскряжевки хлыстов на нижних складах лесозаготовительных предприятий, биржах сырья, лесопильных заводах и на лесоперерабатывающих комбинатах. Рис. Двухстреловой манипулятор ЛОА. Проведнные работы привели к созданию однострелового манипулятора ПЛ3, испытанного в году в Бисертском леспромхозе. Дальнейшие работы над совершенствованием манипулятора ПЛ3 позволили создать одностреловой манипулятор МО1, установленный и испытанный в Нижнесергинском леспромхозе в году. Двухстреловой манипулятор, заимствованный из раскряжевочной установки ЛОС входит в состав раскряжевочной установки ЛО, предназначенной для раскряжевки хлыстов диаметром пропила до 0 см на лесных нижних складах и лесоперевалочных базах. Торцовый манипулятор входит в устройство разобщения и поштучной выдачи хлыстов многопильной раскряжевочной установки ЛОЮ5 рис. Рис. Использование манипуляторов как технических средств механизации процессов обработки древесины на лесных нижних складах было предусмотрено во всех системах машин 1НС4НС, утвержднных в г. Минлеспромом СССР в качестве основы технического оснащения нижних складов. Есть примеры использования манипуляторов в процессе первичной обработки древесины за рубежом. На рис. I I в штате Миннесота США 5. Хлысты диаметром до см в комле загружаются в процессор манипулятором. Затем отмеряется длина отпиливаемого сортимента, производится его отпиловка и цветная маркировка. Так готовятся сортименты, готовые к распиловке на пиломатериалы. Рис. На рис. I I 5. Харвсстер обрабатывает деревья диаметром в комле до см. Гидрофицированная цепная пила позволяет распиливать полученные хлысты на брвна определнной длины по желанию оператора. Манипулятор загружает харвестер деревьями и укладывает полученные брвна в штабель. Рис. На рис. I I , I I , I , I I на реке для фирмы I США в штате Британская Колумбия 6. Манипулятор осуществляет подачу хлыстов на раскряжевку, которая производится циркулярной поперечной пилой. Рис. Г.М. Васильев исследовал взаимодействие раскряжевочной установки и манипулятора и указал на наличие задержки при раскряжевке хлыстов, вызванной тем, что часть циклов манипулятора оказывается более продолжительной, чем цикл раскряжевки. Для уменьшения потерь необходимо или уменьшить время цикла манипулятора или вводить специальные буферные устройства. Б.М. Кроменский, С. При этом можно получить минимальный средний цикл подачи одного хлыста с наименьшими усилиями, действующими на конструкцию манипулятора. Одной из причин значительного сокращения среднего цикла подачи при этом способе, по мнению авторов, является сокращение пути движения хлыстов и количества операций при их подаче в раскряжевочную установку. Ь.М. Кроменский, Ю. В.Лебедев провели статистический анализ процесса подачи хлыстов под раскряжевку манипуляторами и указывают на то, что длительные циклы подачи хлыстов вызывают простои раскряжевочной установки. Б.М. Кроменский, С. И.Кокшаров, П. К.Капитанова обосновали эффективность применения манипуляторов в установках для раскряжевки хлыстов. Экономическая эффективность применения манипулятора на поштучной подаче хлыстов в сравнении с растаскивателями ПРХ2 увеличивается с уменьшением среднего цикла раскряжевочной установки. Ю.В. Лебедев, О. К.Новослова, В. И.Шустов сделали рациональный выбор механизма для подачи хлыстов на раскряжевку. Исследователи показали, что одной из причин простоев раскряжевочных установок РУ являются случайные колебания времени цикла подачи хлыстов. Несмотря на то, что среднее время цикла подачи тп обычно меньше среднего времени цикла раскряжевки тр, в некоторые случайные моменты времени величина тп бывает больше величины тр, и раскряжевочная установка простаивает в ожидании очередного хлыста. Сравнивались между собой растаскиватель хлыстов ГРХ, манипуляторы ГП1,5 и ЛОС. Манипулятор ЛОС вызывает наименьшие простои РУ благодаря наименьшему среднему времени цикла подачи и меньшему значению коэффициента вариации.