CC BY
12
The article presents the results of an experimental study of the electrical resistivity of the samples treated tool steels exposed to a magnetic field. It was established that their resistivity varies as a function of time of exposure in the field of the solenoid and on the time elapsed after treatment.
Keywords: electrical resistance, solenoid, tool steel.
УДК 629.114.3 Доц. Р.В. Зшько, канд. техн. наук -
НУ "Львiвська полiтехнiка "
МЕТОДИКА ВИКОРИСТАННЯ ГРАФ1В П1Д ЧАС ДОСЛ1ДЖЕННЯ РОБОТИ МАШИНИ З ГУСЕНИЧНИМ РУШ1СМ
Запропоновано використання графiв для запису роботи трансмюп гусенично! самохщно! машини. Розрахункова схема формуеться на осжга графу структури конструктивно! схеми машини. Дат записують граф структури рiвнiв зв'язгав уза-гальнених координат математично! модели Це дае змогу записати математичну модель вщповщно! складносп залежно вщ поставлених завдань дослщжень.
Ключовг слова: структурш схеми, структурний синтез механiзмiв, графи структури зв'язгав узагальнених координат.
Вступ. Пщ час створення нових зразюв машин доцшьно використову-вати математичш модел1 опису роботи таких машин. Застосування матема-тичних моделей дае змогу ощадливо використовувати ресурси i час - за раху-нок скорочення кiлькостi експериментальних зразюв для перевiрки роботи окремих елеменлв чи агрегатiв нових машин. Проведення комп'ютерного ек-сперименту дае змогу повшше i швидше дослiдити особливосп роботи про-ектовано! машини. Водночас для проведення комп'ютерних експерименпв потрiбнi вiдповiдного рiвня та якостi математичш моделi роботи проектова-них машин.
Анал1з останшх досл1джень. Вiдомi програмнi середовища GT-Power (Gamma Technologies), CRUISE, BOOST (AVL), WAVE (Ricardo). В Росп е розробки, доведенi до комерцiйного виконання: ГМПУЛЬС i ХВИЛЯ (ЦН1-Д1), а також програми серп ДИЗЕЛЬ (МГТУ им. Баумана) [1-4]. Програми ЦН1Д1 на сьогоднi не розвиваються, програма ДИЗЕЛЬ, навпаки, активно удосконалюеться. Конкуруючi мiж собою програми GT-Power, BOOST i WAVE е достатньо досконалими розробленнями: одновимiрнi моделi газообмiну дають змогу розраховувати потж газiв у розгалужених трубопроводах, ощ-нювати нерiвномiрнiсть наповнення за цилшдрами, оптимiзувати фази газо-розподiлу, добирати агрегати турбонаддуву, довстановлювати трубопроводи, прогнозувати рiвень шуму, розраховувати характеристики. Програмне сере-довище CRUISE дае змогу моделювати рiзнi режими руху автомобЫв з рiз-ними конструктивними схемами трансмiсil. Для роботи таких програм достатньо процесора Pentium. Час рахунку одного режиму роботи багатоцилш-дрового двигуна становить приблизно 20-40 хвилин (BOOST). Вартють шста-ляцп програми на одному робочому мющ на 3 роки становить, за рiзними да-ними, вiд 50 до 70 тисяч доларiв США.
Водночас прогамш середовища можуть дослщжувати типовi режими чи процеси. У випадку нових зразкiв технiки знову ж таки потрiбно в них
закладати новi математичнi модет, що вiдповiдають новому продукту. Вибiр рiвня точностi та детатзаци описуваних процесiв залишаегься актуальною проблемою.
Мета дослщження. На прикладi дослщження роботи гусеничного ру-шiя транспортно! машини обгрунтувати методику запису математично! моде-лi з використанням графiв.
Основний матер1ал. На основi проведеного огляду лiтературних дже-рел [5-10], пов'язаних з удосконаленням роботи гусеничних машин, можна запропонувати такi способи покращення !х функцiонування (рис. 1). Одним з ефективних способiв покращення роботи гусеничного рушiя е вдосконалення схеми його привода i конструкцп. Тому математична модель повинна мютити опис роботи елементiв привода i способу встановлення гусеницi на машиш.
Кiнематичну схему конструкцп гусеничного рушiя представлено на рис. 2. У межах дослщжень необхiдно з'ясувати вплив характеристик елемен-тiв ходово! частини на тягсга та iншi техшчш показники машини з гусенич-ним рушiем (МГР) тако! конструкцп, визначити його переваги та вади [11].
Гуссничннй рушш (ГР)
4
Покращення ефективнеилл роботи ГР Зменшення впливу на довкшля
+ + 1 1
Шдвищення ККД
Зменшення втрат
Схеми приводу
Конструкшя ГР
т
Складов! ел см сити
ГПдвгска еле мент ¡в ГР
Загалыга схема
Прямолшипгай Рух на
рух поворотах
Виб1р оптиыальних параметрш ГР
Рашональнс погднання характеристик окремях слсмснтш ГР
Рис. 1. Можливi способи покращення характеристик гусеничного рушш
де I = 1...4, т31, т32 - маси вщповщно рушiйного двигуна, шестерень двоступеневого редуктора, повщно! i ведено! шестерень, 7рд, Jk, де к = 1...4, J31, 732 - моменти шерцп вiдповiдно рушiйного двигуна, шестерень двоступеневого редуктора, повщно! i ведено! шестерень
Надалi будемо вважати:
• МГР рухаеться в вертикальнш площиш по горизонтальны прямш [ становить собою жорстке шерцшне тшо;
• опорш котки жорстко пов'язаш з корпусами МГР [ становлять жорстю шер-цшш цилшдри;
• гусениця становить безшерцшне нерозтяжне та абсолютно гнучке тшо, не-р1вном1ршсть руху якого внаслвдок роботи в контакт пари "зуб з1рочки-трак гусенищ" нехтуеться;
• натяжний пристрш представляе собою амортизатор з лшшною пружною характеристикою;
• крутний момент ротора двигуна, його момент шерци та моменти шерци колю редуктора приведет до валу ведучо! з1рочки;
• проковзування м1ж гусеницею та опорною поверхнею немае.
Запишемо кiнематичну схему гусеничного рушiя МГР з використан-ням графiв його структури [12-14]. Щд графом структури конструктивно! схеми машини розумiемо такий граф, який показуе зв'язки елеменпв машини з урахуванням !! будови i зовнiшнiх впливiв. Елемент схеми - ланка - вщоб-ражаеться кружечком, а жорсткий кiнематичний зв'язок мiж двома елемента-ми - прямою лшею, пружний звязок - хвилястою (рис. 3, а). Двостороння стршка вказуе на можливi перемщення. Якщо на цьому етапi дослщжень не ставили за мету дослщжувати робочi процеси, що вiдбуваються в редукторi привода i дослiдження взаемодп гусеничного рушiя з опорною поверхнею мають яюсний характер, то граф структури гусеничного рушiя МГР можна переписати у виглядi (рис. 3, б).
Опора
Рис. 3. Граф структури гусеничного рушiя МГР з урахуванням ступешв редуктора (а) i у випадку спрощення у ланках редуктора та опорных коткiв (б):
число ступетв вiльностi МГР було прийнято за таке, що дорiвнюe двом, тобто Б = 2;
за узагальнет координати було прийнято кут повороту рз1 ведучоI зiрочки та перемщення Sk корпусу МГР, а за узагальнеш швидкостi ®з1 - кутова швидюсть
ведучоI зiрочки та $к - лттна швидюсть пересування корпусу МГР.
Для складання диференщальних рiвнянь руху елеменпв МГР вико-ристаемо рiвняння динашки дискретних механiчних систем в узагальнених координатах. Математична модель враховуе основш характеристики гусеничного рушiя:
Для визначення складност моделi i !! структури скористаемося графом структури рiвневих зв'язюв координат математично! модели Пiд графом структури зв'язкiв узагальнених координат математичних моделей розумiемо такий граф, який показуе перелж узагальнених координат у математичних моделях i зв'язки мiж ними. Для вщображення рiвня залежностей одних узагальнених координат вщ iнших цi координати розмiщують за рiвнями залеж-ност i позначають цi рiвнi послщовно знизу вгору, починаючи з нульового.
У графах структури зв'язкiв узагальнених координат використовували таю позначення:
р - 1"та узагальнена координата 0-го р1вня, що в1дповвдае абсолютнш координата;
, - ¿-та узагальнена координата ]-го р1вня, що вщповвдае ввдноснш ко-11 ординат;
- тдпорядкований зв'язок (напрямок тдпорядкування узагальнених координат показуе стршка: ьта координата ]-го р1вня залежноста тд-, порядкована ьй (]-1)-го р1вня залежносп).
Структуру рiвнiв зв'язкiв мiж узагальненими координатами представлено на рис. 4. На нульовому рiвнi знаходяться двi абсолютнi координати рз1 i Sk. Рiвняння руху основних елеменпв гусеничного рушiя мають вигляд:
/Г ^ = М Г- ¥ тягЯ е Г
тсум'
ек 2
= ¥ р
о
1 ^^ 2
Для визначення необхщних вхiдних параметрiв та характеристик гусеничного рушiя, який будуть використовувати в математично! модет, недо-цшьно створювати новий зразок. Для спрощення отримання необхiдних да-них достатньо виготовити масштабну дiючу модель (рис. 5) i на нiй отримати необхщш параметри. Всi решта дослщження завершити з допомогою математично! модели Результати числового моделювання та експериментальних за-мiрiв наведено на рис. 6 i рис. 7. Розбiжнiсть в замiрах лежить в межах 8...12 %. Експериментальнi замiри дають змогу вимiряти бiльшу кшьюстъ
napaMeTpiB, що створюе повнiшу картину робочих процешв в TpaHCMicii ма-шини. При цьому трудовитрати i час на створення експериментального зраз-ка спiврозмiрнi.
Рис. 5. Масштабна дЮча модель машини з гусеничным рушieм
Рис. 7. Перехгдт процеси nid час руху в режымi повороту:
Мсум - моменти на ведучих колесах "забiгаючого" борта, а - курсовий кут; 1- експериментальна характеристика, 2 - комп 'ютерне моделювання, 3 - курсовий кут в експериментальних замiрах.
2,5 5 Т, t
Рис. 6. Перехгдш процеси, що виникають nid час розгону машини з перемиканням передач: V- швидюсть; Мд, пд - моменти швидкостi обертання двигуна. Суцыьна лШя - розрахунок, штрихова - експеримент.
Висновки. Запропонована методика створення математичних моделей з використанням графiв необхщно! складносп дасть змогу швидко i яюсно описувати фiзичнi процеси роботи машин.
Л1тература
1. GT-Power (Gamma Technologies). [Electronic resource]. - Mode of access http://www. gti-soft.com. Перевiрено 7.07.2011.
2. Сайт компанп AVL. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://www.avl.com/. Перев> рено 7.07.2011.
3. Сайт компанп Ricardo. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://www.ricardo.com/. Перевiрено 7.07.2011.
4. Программный комплекс ДИЗЕЛЬ-РК. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://www. diesel-rk.bmstu.ru/Rus/index.php. Перевiрено 7.07.2011.
5. Селиванов Н.И. Тягово-сцепные свойства гусеничных тракторов / Н.И. Селиванов, Н.В. Кузьмин // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - 2007. -№ 2. - С. 212-216.
6. Селиванов Н.И. Рациональные тягово-скоростные режимы использования тракторов // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - 2010. - № 3. -С. 159-165.
7. Кравченко В.А. Влияние эластичного привода ведущих колёс трактора класса 1,4 на показатели функционирования машинотракторного агрегата // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. - Сер.: Технические науки. - 2005. - № 1. - С. 85-86.
8. Коршун В.Н. Концепция трактора для лесного хозяйства // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2007. - № 5. - С. 16-19.
9. Пискунов М.А. Моделирование распределения проходов трелевочных тракторов по волокам при использовании различных систем машин на лесосечных работах // Вестник Московского государственного университета леса : лесной вестник. - 2008. - № 4. - С. 28-34.
10. Галиев И.Г. Повышение эффективности использования тракторов в современных условиях / И.Г. Галиев, А.А. Мухаметшин, И.Р. Исхаков, А.Р. Шамсутдинов // Вестник Казанского государственного аграрного университета. - 2009. - Т. 12, № 2. - С. 169-172.
11. Зшько Р.В. Моделювання роботи трансмюи гусенично! машини / Р.В. Зшько, 1.С. Лозовий // Науковий вюник НЛТУ Украши : зб. наук.-техн. праць. - Львiв : РВВ НЛТУ Украши. - 2010. - Вип. 20.13. - С. 302-307.
12. Лозовий 1.С. Структурний анашз плоских схем автовантажо-транспортувальних машин / 1.С. Лозовий, Р.В. Зшько // Вимiрювальна та обчислювальна технжа в технолопчних процесах. - 2000. - № 2. - С 63-67.
13. Зшько Р.В. Графи структури зв'язгав узагальнених координат для автовантажотран-спортувальних машин та методика побудови математичних моделей / Р.В. Зшько, 1.С. Лозовий // Вюник Технологтчного ушверситету Подшля : мiжнар. наук. журнал. - Хмельницький : Вид-во ТУ Подшля. - 2001. - Вип. 1. - С. 29-33.
14. Черевко Ю.М. Використання графiв для побудови математично! моделi систем з пружно-зчленованими елементами / Ю.М. Черевко, 1.С. Лозовий, Р.В. Зшько // Автошляховик Украши : науково-виробничий журнал. - 2009. - № 4. - С. 12-15.
Зинько Р.В. Методика использования графов при исследовании работы машины с гусеничным двигателем
Предложено использование графов для записи работы трансмиссии гусеничной самоходной машины. Расчетная схема формируется на основе графа структуры конструктивной схемы машины. Дальше записывают граф структуры уровней связей обобщенных координат математической модели. Это дает возможность записать математическую модель соответствующей сложности в зависимости от поставленных заданий исследований.
Ключевые слова: структурные схемы, структурный синтез механизмов, графы структуры связей обобщенных координат.
Zinko R.V. A method of counts use is at work research of machine with caterpillar
The use of counts is offered for the work design of caterpillar machine transmission. A calculation chart is formed on basis the count of machine structural chart structure. The count of connections levels structure of the generalized co-ordinates of mathematical model is farther written down. Then mathematical model written down the proper complication dependently to the put tasks of researches.
Keywords: structural diagrams, structural synthesis of mechanisms, column of structure of connections of the generalized co-ordinates.
