Применяется для возведения невысоких насыпей, разработки выемок, выравнивания рельефа
местности, разравнивания грунта и всевозможных сыпучих материалов,
засыпки рвов и траншей, планировочных работ и т. п.;
• скрепер (землеройно-транспортная машина) предназначен для послойной разработки грунта и транспортирования его на расстояние до 500
м, а в случае самоходных машин даже до 5–8 км;
• автогрейдер (наиболее распространенная дорожная машина) применяется как при строительстве дорог, так и при их содержании. <...> В работе [8] рассмотрены примеры и последовательность решения задач в SolidWorks и v.NASTRAN, например, этапы построения расчетных моделей конструкции рабочего оборудования одноковшового экскаватора: разработка геометрии, формирова14
ние нагрузок и граничных условий, создание конечно-элементной сетки,
выполнение расчетов. <...> (2.3)
где Z – грузоподъемность (грузоподъемная сила), [Z] = LMT-2; H – показатель назначения, имеющий линейный размер, [H] = L; Q – производительность машины, [Q] = LMT-3; N – установочная мощность двигателя, <...> 1) косвенное влияние на производительность (например, гидрообъемная трансмиссия экскаватора, гидропривод рабочего оборудования при
работе в тяговом режиме и т. д.) <...> Значение коэффициента использования установочной мощности
можно определить по формуле
(
)
k N = 1 − kо.м ,
где kо.м – коэффициент отбора мощности. <...> Определим стоимость потерь мощности (руб./кВт) объемного гидропривода, принимаемую в качестве целевой функции оптимизации:
П CN = C P − C N . <...> Вследствие этого целевая функция оптимизации будет определять стоимость потерь полезной удельной в рабочем цикле машины. <...> Стоимость реализуемой (полезной) удельной работы в цикле определим как
CN ηk N
р
Aуд
,
=
Пт
где kN – коэффициент использования установочной мощности. <...> Стоимость потерь полезной удельной работы в цикле УМП принимается в качестве целевой функции оптимизации:
р
у
П СА = Ауд
− Ауд
.
Это выражение по аналогии с (2.21) может быть представлено в виде <...>
Машины_для_строительства_и_содержания_дорог_и_аэродромов._Исследование,_расчет,_конструирование_учебное_пособие_(гриф_УМО).pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
Сибирский федеральный университет
В. П. Павлов
В. В. Минин
В. А. Байкалов
М. И. Артемьев
МАШИНЫ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА
И СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ И АЭРОДРОМОВ
ИССЛЕДОВАНИЕ, РАСЧЕТ, КОНСТРУИРОВАНИЕ
Под редакцией В. П. Павлова
Допущено УМО вузов РФ по образованию в области транспортных
машин и транспортно-технологических комплексов в качестве учебного
пособия для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки
магистров «Наземные транспортно-технологические машины и комплексы»
24 декабря 2010 г.
Красноярск
СФУ
2011
1
Стр.2
УДК 625.8
ББК 39.311-06-5
П12
Рецензенты:
С. Я. Галицков, доктор технических наук, профессор зав. кафедрой
«Механизация, автоматизация и энергоснабжение строительства» СГАСУ;
В. И. Баранчик, доктор технических наук, профессор зав. кафедрой
«Строительные и дорожные машины» ИжГТУ
Павлов, В. П.
П12 Машины для строительства и содержания дорог и аэродромов : Исследование,
расчет, конструирование : учеб. пособие / В. П. Павлов,
В. В. Минин, В. А. Байкалов, М. И. Артемьев; под ред. В. П. Павлова. –
Красноярск : Сибирский федеральный университет, 2011. – 196 c.
ISBN 978-5-7638-2128-4
Рассмотрены теоретические положения и практические аспекты исследования
и проектирования приводов, конструкций и рабочих органов машин для
строительства и содержания дорог и аэродромов.
Предназначено для студентов направления подготовки магистров 190100.68 –
«Наземные транспортно-технологические машины и комплексы».
УДК 625.8
ББК 39.311-06-5
ISBN 978-5-7638-2128-4
© Сибирский федеральный университет, 2011
2
Стр.3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ................................................................................................ 3
1. Методы исследования и обоснования параметров машин ............ 4
1.1. Машины как объект исследования и проектирования .............. 4
1.2. Методы исследований .................................................................. 8
1.3. Информационные технологии в проектировании ..................... 13
2. Взаимосвязи параметров машин и их оценка на первых стадиях
проектирования ..................................................................................... 21
2.1. Методика определения структуры математической модели .... 21
2.2. Критериальные функции для оценки эффективности
и технического уровня машин ..................................................... 30
2.3. Оптимизация параметров привода малогабаритного погрузчика 34
3. Манипуляционные системы рабочего оборудования
и их математическое описание ........................................................... 45
3.1. Моделирование движения рабочего оборудования машин ...... 45
3.2. Расчет сил по степеням подвижности строительного
манипулятора ............................................................................... 61
3.3. Математическое моделирование колебательных характеристик
машин .................................................................................... 71
3.3.1. Выбор и обоснование расчетной схемы автогрейдера
и систем координат ........................................................... 71
3.3.2. Преобразование систем координат. Вывод уравнений
геометрической связи ....................................................... 76
3.3.3. Вывод уравнений движения автогрейдера ...................... 80
4. Автоматизированный инженерный анализ в проектировании
машин ....................................................................................................... 93
4.1. Математические пакеты в моделировании и проектировании .... 93
4.1.1. Математический пакет Mathcad ....................................... 93
4.1.2. Математический пакет Matlab .......................................... 103
4.2. Обоснование параметров машин и проектные операции ......... 106
4.2.1. Задачи и операции проектирования ................................. 106
4.2.2. Учет условий неопределенности в задачах
проектирования ................................................................. 109
4.2.3. Сущность векторной оптимизации .................................. 112
4.2.4. Человеко-машинные процедуры векторной
оптимизации ...................................................................... 114
4.3. Моделирование динамики приводов в системах автоматизированного
инженерного анализа ................................................. 120
4.3.1. Компонентный анализ и особенности моделирования
приводных систем и конструкций машин ...................... 120
193
Стр.194
4.3.2. Построение эквивалентных схем на основе двухполюсных
компонент
...................................................... 124
4.3.3. Имена компонент и переменных в схемах замещения
в системе ПРАНС .............................................................. 127
4.3.4. Ориентация компонент ...................................................... 127
4.3.5. Многополюсные компоненты в анализе приводных
систем ................................................................................. 128
4.3.6. Описание схемных моделей .............................................. 131
4.3.7. Исследование динамики гидропривода бурильной
машины ............................................................................. 133
4.3.8. Математические модели рабочей среды в автоматизированном
проектировании ................................................ 138
4.4. Разработка расчетных моделей конструкций и технология
компьютерного моделирования ................................................ 139
4.4.1. Трехмерное моделирование деталей рабочего
оборудования ..................................................................... 139
4.4.2. Сборка виртуальной модели рабочего оборудования
экскаватора ........................................................................ 141
4.4.3. Технология оценки прочности рабочего оборудования
одноковшового экскаватора ............................................. 142
4.4.4. Статический анализ в SolidWorks Simulation.................. 143
5. Технические нововведения: создание, обоснование, принятие
решений ................................................................................................... 147
5.1. Основные понятия и терминология ............................................ 148
5.2. Правовое обоснование нововведений ......................................... 150
5.2.1. Методика проведения патентных исследований ............ 150
5.2.2. Основы законодательства по охране промышленной
собственности .................................................................... 159
5.3. Методы научно-технического прогнозирования и обоснование
новых технических решений ................................................. 161
5.4. Выбор технических решений в автоматизированных системах... 164
5.4.1. Автоматизированный поиск новых технических
решений на основе И-ИЛИ дерева .................................. 164
5.4.2. Выбор технических решений на основе нечеткого
отношения предпочтения .................................................. 167
5.5. Инновационные технические решения кафедры «Транспортные
и технологические машины» ............................................... 179
Заключение .................................................................................................. 185
Библиографический список ..................................................................... 186
Приложение 1 .............................................................................................. 188
Приложение 2 ............................................................................................... 189
Приложение 3 ............................................................................................... 192
194
Стр.195