Оценка достоверности результатов вычислительного эксперимента при проектировании механических и гидромеханических приводов Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Механика специальных систем

УДК 629.114.2:629.11.013

С. П. Ереско, Т. Т. Ереско, А. В. Стручков, А. А. Климов, В. С. Кочкун

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ОЦЕНКА ДОСТОВЕРНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ МЕХАНИЧЕСКИХ И ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ

Приведен способ реализации математической модели динамики трансмиссии с помощью разработанной компьютерной программы GYDROTRANSII в среде Delphi. Приведена сравнительная оценка результатов вычислительного эксперимента, проведенного с помощью программы GYDROTRANS II, с экспериментальными данными исследования динамической нагруженности механической и гидромеханической трансмиссий.

Механические и гидромеханические привода являются основой трансмиссий мобильных машин. В основном машины и их элементы работают в режиме динамических нагрузок. Динамическая нагружен-ность трансмиссионных систем формируется в результате действия внешних и внутренних возмущающих факторов, которые имеют флуктуирующий характер. Различные возбуждающие факторы, а также неравномерность изменения момента сопротивления внутри трансмиссии вызывают в ней колебания крутящего момента. Спектр частот вынужденных колебаний как в механической, так и в гидромеханической трансмиссиях различных мобильных агрегатов весьма разнообразен и зависит главным образом от характера внешних воздействий и конструктивных параметров.

Динамическая система реальной трансмиссии мобильного агрегата является очень сложной и трудоемкой для расчетов, имеет множество частот и форм свободных колебаний. При наложении колебаний одних элементов трансмиссии на другие существует опасность возникновения резонансных или околорезонансных режимов работы. При этом наиболее опасными, с точки зрения возникновения резонансных режимов, являются лишь низшие формы свободных колебаний [1].

При исследованиях динамической нагруженности трансмиссии строительно-дорожной машины с гусеничным движителем, которая имеет наибольшее количество узлов, т. е. источников возмущения, были разработаны приведенные крутильно-колебательные динамические модели трансмиссионных систем с учетом упругих и демпфирующих свойств элементов трансмиссии, грунта, ведущих участков гусениц, деталей навесного оборудования, и математические модели динамики трансмиссии с учетом диссипативных сил и принятых допущений в виде системы дифференциальных уравнений на основе известного уравнения Лагранжа второго рода.

Данная модель была реализована методом Рунге-Кутта в виде компьютерной программы GYDROTRANS II в среде Delphi [2].

С помощью программы получаем для каждого участка валопровода относительные амплитуды крутильных колебаний масс.

Программа также позволяет оценить влияние на динамику каждого элемента трансмиссионной системы всех основных возмущающих факторов (измене-

ние газового момента двигателя, зацепления 1, 2 и 3-й пары зубчатых шестерен КПП, зацепления центральной передачи, планетарного механизма, бортовой передачи, гусеничного зацепления) одновременно и по отдельности.

Сравнение результатов вычислительного эксперимента посредством АРМ ОУБКОТКА^ II с экспериментальными данными дает нам возможность оценить достоверность результатов, получаемых с помощью этой программы.

Так как при экспериментальных исследованиях были получены значения абсолютных колебаний крутящего момента, а в ходе вычислительного эксперимента определялись колебания относительных углов закручивания, то оценить адекватность через квадратичные выражения достаточно сложно.

В то же время крутильные колебания в трансмиссии представляют собой непрерывные случайные колебания вокруг некоторых средних значений, причем средняя амплитуда и характер колебаний не обнаруживают существенных изменений с течением времени.

Очевидно, что нагруженность деталей и узлов в трансмиссии складывается из статической и динамической составляющей.

Для результатов экспериментальных исследований статическую составляющую характеризует математическое ожидание крутящего момента.

Для анализа динамической составляющей нагру-женности исследуемой трансмиссии воспользуемся амплитудным коэффициентом, который показывает, какую часть эксплуатационного момента, нагружающего трансмиссию, составляет моментная амплитуда исследуемых вынужденных колебаний (динамическая составляющая):

КЛ = ^,

где Аср - математическое ожидание амплитуд исследуемых колебаний трансмиссии при работе, Н-м; Мср - математическое ожидание средних значений

крутящего момента при работе, Н-м [3].

А поскольку относительные углы закручивания прямо пропорциональны крутящим моментам, то и колебания крутящих моментов и углов закручивания должны быть подобны и иметь один амплитудный коэффициент.

Решетневскце чтения

С помощью АРМ вУБКОТКАШ II были получены амплитудно-частотные характеристики относительных углов закручивания и построены графики амплитуд для тех сечений валопровода, где при экспериментальных исследованиях проводилось тензо-метрирование.

Методами математической статистики были определены математическое ожидание относительного угла закручивания Мф, математическое ожидание текущих амплитуд, т. е. средняя амплитуда колебаний Aсрф. На основании этих данных определен ампли-

А

тудный коэффициент: КАф = -1РФ .

Мф

Сравнение амплитудных коэффициентов КА и КАф для карданного вала и полуосей заднего моста дало

12, 4 и 21 % соответственно (в среднем 16,7 %), что дает основания судить о достоверности результатов разработанной математической модели и программы АРМ вУБЩОТКАШ II.

Библиографические ссылки

1. вУ1ЖОТКА№ : программа для ЭВМ / Ереско С. П., Стручков А. В., Климов А. А. и др. Свидетельство о гос. регистрации №2011611028 от 28.01.2011.

2. вУБКОТКАШ II программа для ЭВМ / Ереско С. П., Стручков А. В., Климов А. А. и др. Свидетельство о гос. регистрации №2011615364 от 08.07.2011.

3. Стручков А. В. Исследование и совершенствование элементов гидромеханической трансмиссии гусеничного бульдозера : дис. ... канд. техн. наук. Красноярск, 2009.

S. P. Eresko, T. T. Eresko, A. V. Struchkov, A. A. Klimov, V. C. Kochkun Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

EVALUATION OF THE RELIABILITY RESULTS OF NUMERICAL EXPERIMENT AT DESIGNING MECHANICAL AND HYDROMECHANICAL ACTUATORS

In this article the way of method implementation of the transmission dynamics mathematical model solving with aid of designed in Delphi computer software GYDROTRANSII are considered. Comparative evaluation of the results of numerical experiments conducted using GYDROTRANS II, with experimental data of investigation of dynamic load of mechanical and hydromechanical transmissions.

© Ереско С. П., Ереско Т. Т., Стручков А. В., Климов А. А., Кочкун В. С., 2012

УДК 64.06.001; 69.002.5

С. П. Ереско, А. С. Ереско, В. П. Тен, Д. В. Вульф, А. В. Шниперов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ГРУЗОПОДЪЕМНОГО ОБОРУДОВАНИЯ КОНТЕЙНЕРОВОЗА-ПЕРЕГРУЖАТЕЛЯ НА АВТОМОБИЛЬНОМ ШАССИ*

Приведено описание усовершенствованной конструкции грузоподъемного гидромеханизма контейнеровоза-перегружателя на автомобильном шасси и методики динамического анализа универсального рычажного грузоподъемного механизма с использованием САЕ-системы АРМ ШтшасИтв.

В практике грузоперевозок и строительства широко применяются специализированные мобильные машины, осуществляющие кроме транспортирования ещеи погрузочно-разгрузочные операции, что повышает универсальность данных машин и сокращает эксплуатационные затраты, так как исключает потребность в дополнительных грузоподъемных средствах, а, следовательно, возможные простои и связанные с ними дополнительные затраты. Основным недостатком известных грузоподъемных меха-

низмов контейнеровозов-перегружателей [1; 2] является обилие исполнительных гидроцилиндров, требующих соответствующего подключения с помощью гидромагистралей, что в целом удорожает конструкцию и снижает ее надежность вследствие увеличения числа элементов конструкции и вероятности выхода их из строя.

Предлагается упрощение конструкции при одновременном повышении надежности грузоподъемного механизма (см. рисунок).

*Работа поддержана грантом Президента Российской Федерации (МК-663.2010.8) и Красноярским краевым фондом поддержки науки и научно-технической деятельности.