CC BY
28
РАЗДЕЛ III
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
УДК 628.517.4
СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВИБРОЗАЩИТНЫХ УСТРОЙСТВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН
А. О. Лисин
Аннотация. В статье рассмотрена система автоматизации моделирования виброзащитных устройств строительных машин на базе одноковшового экскаватора. Представлена блок-схема работы системы. Рассмотрены используемые методы моделирования виброзащитных устройств.
Ключевые слова: виброзащита, моделирование.
Проблема воздействия вибрации и шума на строительных машинах (СМ) в настоящее время приобретает все большую актуальность. Повышенная вибрация снижает ресурс силовых агрегатов СМ, вызывает дополнительное потребление энергии в переходных режимах работы агрегатов, приводит к возникновению и развитию профессиональных заболеваний обслуживающего персонала. Повышенный уровень шума ухудшает экологические показатели транспортных средств, увеличивая дискомфорт, что приводит к снижению производительности труда. Поэтому в нормативные документы вводятся все более жесткие требования по защите от вибрации и
шума [1]. В связи с этим возникает необходимость на этапе проектирования СМ обеспечивать необходимые параметры систем виброзащиты и рассчитывать предполагаемую вибрационную нагрузку на рабочем месте чело-века-оператора.
Для решения задач виброзащиты была составлена обобщенная расчетная схема динамической системы СМ «экскаватор - человек-оператор», представленная на рисунке 1. Обобщенная расчетная схема динамической системы "экскаватор - человек-оператор" представляет собой систему с шестью сосредоточенными массами(ті, ..., m6).
Пространственная колебательная динамическая система рассматривается в правой инерциальной системе координат О0Х0 Zo У0, начало которой - точка О0 в состоянии покоя совпадает с точкой О1, координаты которой
Таблица 1 - Локальные системы координат
заданы в локальной системе координат О1 Х1 Z1 У1, связанной с шасси экскаватора.
Положение звеньев рабочего оборудования определяется положениями соответствующих правых локальных систем координат (таблица 1).
ті Система координат Элементы рабочего оборудования
ОоХо гоУо Неподвижная система координат, связанная с поверхностью грунта.
т1 О1Х1 ^У1 Базовое шасси. Центр масс находится в точке О1
т2 О2Х2 г2У2 Поворотная платформа, включающая в себя часть массы гидроцилиндра стрелы. Центр масс находится в точке О2
тз ОзХз гзУз Стрела, включающая в себя часть массы гидроцилиндра стрелы и массу гидроцилиндра рукояти. Центр масс находится в точке Оз
т4 О4Х4 ЪаУа Рукоять, включающая в себя массу гидроцилиндра подвески рабочего органа. Центр масс находится в точке О4
т5 О5Х5 г5У5 Рабочий орган. Центр масс находится в точке О5
та ОбХа гаУб Человек-оператор, включающий в себя массу кресла. Центр масс находится в точке Об
При этом соблюдаются следующие правила:
- начала систем координат расположены в осях шарниров;
- ось ОіХі направлена так, чтобы проходила через шарнир і+1 звена;
- ось Ой перпендикулярна осям ОіХі и ОіУі одновременно и дополняет их до правой триады;
- ось ОіУі совпадает с осью шарнира.
Любая математическая модель является
идеализированным объектом. Степень идеализации зависит от правильности выбора основных допущений, позволяющих не учитывать малозначимые параметры при рассмотрении физических процессов[5].
Жесткость металлоконструкции рабочего оборудования в 15...20 раз выше жесткостей гидролиний[4]. Поэтому все элементы рабочего оборудования представлены как абсолютно жесткие стержни. При рассмотрении объёмного гидропривода силы сухого трения в гидроцилиндрах не учитываются ввиду их малой величины (не более 10 % от сил, действующих на шток гидроцилиндра)[3].
Математическое описание экскаватора как динамической системы базируется на следующих допущениях:
— связи, наложенные на колебательную систему экскаватора, являются голономными и стационарными;
— экскаватор представляет собой шарнирно-сочлененный многозвенник с наложенными на него упруговязкими динамическими связями;
— люфты в шарнирах отсутствуют;
— силы сухого трения в гидроцилиндрах отсутствуют;
— элементы ходового оборудования имеют постоянный контакт с грунтом;
— элементы рабочего оборудования представлены как абсолютно жесткие стержни с сосредоточенными массами.
Силы реакции грунта на элементы ходового оборудования представлены на расчетной схеме силамиFi, і=1, ... , 4.
Сила реакции грунта на рабочий орган экскаватора представлена на расчетной схеме силой F5.
На основании этой расчетной схемы была составлена модель в МА^АВ пакете расширения SimMechanics, блок-схема которой показана на рисунке 2.
Рис. 2. Структурная схема динамической системы «экскаватор - человек-оператор» в МА^АВ
Базовое шасси, поворотная платформа, стрела, рукоять,рабочий орган и человек-оператор, включающий в себя массу кресла, реализованы в Simulink блоками «Body». Значения центробежныхмоментов инерции, осевых моментов инерции, массы звеньев, а так-
же координаты характерных точек (геометрические параметры) задаются с помощью специальных окон ввода параметров[2]. В качестве примера приведен вид окна установки параметров блока «Body» на рисунке 3, моделирующего стрелу экскаватора.
Рис. 3. Вид окна установки параметров блока «Body»
Тела между собой связаны шарнирами (представленными блоками
«Revolute»,«Prismatic», «Bushing»), ограничивающими взаимное перемещение этих тел.
Задача позиционирования базового шасси в пространстве решается при помощи подсистем задающих силы от опорных элементов. Четыре подсистемы Autriger 1 . . . Autriger 4 (по числу опор СМ), каждая из которых содержит блок «BodySensor» (рисунок 4), эти блоки измеряют в инерциальной системе координат (WORLD), координаты и скорости ха-
рактерных точек опор (точки CS1 . . .CS4) и выдают их в виде векторных сигналов. Поступая в подсистемы определения сил АиШдег 1 . . . АиШдег 4, действующих на базовое шасси со стороны опор, вектор координат и скоростей точек разделяется на скалярные сигналы. Используя равновесные значения по каждой из осей декартовой системы координат и приведенные коэффициенты упругости вдоль осей, определяются компоненты вектора силы упругости, действующей на опору.
Рис. 4. Структурная схема подсистемы определения силы реакции на опору
Существует возможность выбора места установки виброзащитного устройства. В зависимости от выбора структурная схема меняется автоматически. Далее пользователю будет предложено ввести значения возмуща-
ющих воздействий. Возможно задать как случайные так и фиксированные значения.
В общем виде блок-схема программы представлена на рисунке 5.
Начало
Рис. 5. Блок-схема программы
По результатам моделирования строятся соответствующие графики. Имея данные такого эксперимента, проведенного на реальной машине, можно проверить адекватность настройки модели и при необходимости провести корректировку заданных параметров. На графике (рис.6) в качестве примера приведены значения скорости и ускорения на месте человека-оператора при заданном возмущении значением в 500 Н, заданного при помощи источника случайного сигнала с нормальным распределением <^ап^т№тЬег».
Предложенная САМ позволяет проводить оценку уровня вибрации на этапе проектирования машины, не требуя создания дополнительных моделей.
Рис. 6. График результатов моделирования
Библиографический список
1. Гордеев Б. А. Системы виброзащиты с использованием инерционности и диссипации
реологических сред / Б. А. Гордеев, В. И. Ерофеев, А. В. Синёв, О.О. Мугин. - М.:ФИЗМАТЛИТ, 2004. -176 с.
2. Щербаков В. С., Корытов М. С., Руппель А. А. и др. Моделирование и визуализация движений механических систем в Matlab. Омск:СибАДИ, 2007. 84 с.
3. Баранов В. Н., Захаров Ю. Е, Электрогид-равлические и гидравлические вибрационные механизмы. - М.; Машиностроение, 1977. - 326 с.
4. Смоляницкий Э. А., Перлов А. С. К динамическому анализу рабочего оборудования гидравлического экскаватора. Труды ВНИИ-стройдормаш. - М., 1969, с. 20-27.
5. Галдин В. Н. Алгоритм и некоторые результаты расчета основных параметров рабочего органа для разрушения грунта // Вестник СибАДИ. 2011. № 2 (20). С. 55-59.
AUTOMATION SYSTEM MODELING OF VIBROPROTECTION DEVICES CONSTRUCTION MACHINERY
A. O. Lisin
The article considers the system of the automation of the simulation of vibration devices of construction machinery on the basis of the single bucket excavator. Provides a block diagram of the operation of the system. Considered are the methods used for the simulation of vibration devices.
Лисин Александр Олегович - Аспирант кафедры «АППиЭ» ФГБОУ ВПО «СибАДИ». E-mail -Lexlisin@gmail. com
УДК 004.056.55
АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ ПРИ ПЕРЕДАЧЕ И ХРАНЕНИИ ДАННЫХ, ОСНОВАННЫЕ НА ПРОЦЕДУРЕ РАЗДЕЛЕНИИ СЕКРЕТА
В. В. Михеев, Д. А. Сагайдак, А. А. Свенч, Р. Р. Файзуллин
Аннотация. Статья посвящена рассмотрению различных способов построения эффективных алгоритмов разделения данных в центрах обработки при передаче и обработке информации таким образом, чтобы обеспечить максимальную скорость и безопасность передачи, обработки и устойчивость к атакам. Подход проиллюстрирован примером применения алгоритма к обработке видеоинформации.
Ключевые слова: передача данных, разделение секрета, шифрование, центр обработки данных.
Введение
Битовые последовательности, несущие информацию можно рассматривать не только как совокупность элементов различных пространств и не только конечных
полей или групп, но и как мантиссы рациональных чисел. Преобразуя эти числа можно представить информацию в данных, соотнесенных с правыми частями вырожденных операторов, примененных к инфор-
