Система автоматизации проектирования устройств виброзащиты кабин дорожных машин на базе колесных тракторов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.12, кандидат технических наук Малахов, Иван Игоревич

• Малахов, Иван Игоревич
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Малахов, Иван Игоревич

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Воздействие вибрации нл человека оператора.

1.2 Анализ санитарных норм и требований, предъявляемых к вибрационной безопасности.

1.3 Анализ способов и средств виброзащиты.

1.4 Анализ тенденций развития устройств виброзащиты.

1.5 Анализ упругих характеристик устройств виброзащиты. i 1.6 Анализ математических моделей микрорельефа грунта.

1.7 Анализ существующих систем автоматизированного проектирования устройств виброзащиты.

1.8 Цели и задачи исследования.

2 ОБЩАЯ МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Общая методика исследования.

2.2 Методика теоретических исследований.

2.2.1 Обоснование применения SimMechanics.

2.3 Методика экспериментальных исследований.

2.4 Структура работы.

3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ВИБРОЗАЩИТЫ.

3.1 выбор и обоснование расчетной схемы.

3.2 Математическая модель сложной динамической системы "базовая машина -кабина-человек-оператор" с учетом рабочих органов.

3.3 Упрощенная математическая модель "кабина - дорожная машина".

3.4 Математическая модель «микрорельеф - элементы ходового оборудования».

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ УСТРОЙСТВ ВИБРОЗАЩИТЫ КАБИНЫ ДМ.

4.1 Анализ статических характеристик сложной динамической системы "базовая машина - кабина- человек-оператор".

4.2 Анализ динамических характеристик сложной динамической системы "базовая машина-кабина - человек-оператор".

5 САПР УСТРОЙСТВ ВИБРОЗАЩИТЫ КАБИНЫ ДОРОЖНОЙ МАШИНЫ.

5.1 Проектирование упругой характеристики устройств виброзащиты.

5.2 Оптимизация параметров устройств виброзащиты.

1 5.2.1 Постановка задачи оптимизации.

5.2.2 Выбор метода оптимизации. f 5.2.3 Алгоритм оптимизации.

5.3 Имитационное моделирование.

5.4 Анализ вибрационной нагрузки нл рабочем месте человека-оператора.

5.4.1 Функции частотной коррекции.

5.4.2 Проектирование цифрового фильтра.

5.4.3 Алгоритм расчета MSD V, VD V, MTVV и aw.

5.5 Система автоматизации проектирования устройств виброзащиты кабины дорожной машины.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Система автоматизации проектирования устройств виброзащиты кабин дорожных машин на базе колесных тракторов»

Проблема снижения уровней вибрации и шума на дорожных машинах (ДМ) в настоящее время приобретает все большую актуальность. Повышенная вибрация снижает ресурс силовых агрегатов ДМ, 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 жесткие требования по защите от вибрации и шума. В связи с этим возникает необходимость на этапе проектирования ДМ обеспечивать необходимые параметры систем виброзащиты и рассчитывать предполагаемую вибрационную нагрузку на рабочем месте человека-оператора.

На современном российском рынке предлагается достаточно большое количество инженерных CAE-систем (Computer Aided Engineering) с помощью которых можно исследовать колебания машин. Среди них есть системы инженерного анализа среднего уровня, такие как COSMOS/Works, COSMOS/Motion, COSMOS/FloWorks для SolidWorks; системы инженерного анализа встроенные в тяжелые САПР — Pro/MECHANICA для Pro/ENGINEER, Unigraphics NX CAE для Unigraphics NX, CATIA CAE для CATIA, и системы полнофункционального инженерного анализа с мощными средствами и обширными библиотеками конечных элементов — ANSYS/Multiphysics, APNASTRAN и MSC.NASTRAN.

Для расчетов в этих системах обычно используется метод конечных элементов и они позволяют осуществить полный цикл проектирования от построения трехмерной модели до расчета различных узлов на прочность. Но использование этих систем для расчета вибрационной нагрузки достаточно сложно, трудоемко и нецелесообразно. Так, если есть трехмерная модель какой-либо машины, то для анализа колебаний необходимо задать все сопряжения и ограничения для деталей, нагрузки, либо создавать еще одну упрощенную модель.

Целью диссертационной работы является создание системы автоматизированного проектирования (САПР) элементов устройств снижающих динамические воздействия на кабину ДМ на базе колесного трактора.

Заключение диссертации по теме «Системы автоматизации проектирования (по отраслям)», Малахов, Иван Игоревич

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведенный анализ и систематизация действующих норм и рекомендаций в области вибрационной безопасности позволили сформировать критерии оценки вибрационной нагрузки на месте рабочем человека-оператора заключающиеся в обеспечении требований по среднеквадратическому корректированному значению виброускорения ниже уровня 0.5 м/с2.

2. Разработанная математическая модель сложной динамической системы «микрорельеф — дорожная машина — кабина — человек-оператор» позволяет на этапе проектирования дорожной машины с помощью методов имитационного моделирования осуществлять оценку вибрационной нагрузки на рабочем месте человека-оператора.

3. Разработанный алгоритм автоматизации исследования модели позволил подтвердить ее адекватность и исследовать статические и динамические характеристики сложной динамической системы.

4. Разработанный алгоритм процесса автоматизации синтеза параметров виброзащитных устройств позволяет в автоматизированном режиме производить расчет оптимальных параметров устройств виброзащиты.

5. Разработанный алгоритм автоматизации обработки вибрационного сигнала позволяет в удобной форме представлять параметры вибрационной нагрузки на рабочем месте человека-оператора и сравнивать их с требованиями действующих отечественных и международных стандартов и санитарных норм в интервале частот от 0.5 до 80 Гц в третьоктавных полосах с среднегеометрическими частотами 0.8, 1, 1.25, 1.6, 2, 2.5, 3.15, 4, 5, 6.3, 8, 10, 12.5, 16, 20, 25, 31.5, 40, 50, 63, 80 Гц.

6. На основе предложенных алгоритмов разработана система автоматизации проектирования основных параметров устройств виброзащиты кабин дорожных машин на базе колесных тракторов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Малахов, Иван Игоревич, 2009 год

1. Адлера Ю.-Ш Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П.'Адлер, Е.В.Маркова, Ю.В ^Грановский — М-: Наука,. 1976. —279 с. . . ; ;

2. Александров В.А. Статистические модели рельефа местности / В.А. Александров, А.С. Филлипов, СЛ. Репин // Строительные итдорожные машины. 1996. - №9.

3. Алексеев Е.Р. Решение задач вычислительной математики в пакетах Mathcad 12, MATLAB 7, Maple 97 Е.В1 Алексеев, 0:В. Чеснокова М.: ИТ Пресс, 2006. - 496 с.

4. Ануфриев? И.Е. MATLAB 7 / И.Е. Ануфриев,. А.Б. Смирнов, E.I-L Смирнова. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 1104 с.

5. Аоки,:М.Введение в.методы оптимизации — М.: Наука, 1977. — 344 с.

6. Аринчев С.В. Теория колебаний неконсервативных систем: з^ебное: пособие. -М.: МГТУ им Н-Э. Баумана, 2002. 461 с.

7. Афанасьев B.JI. Статические характеристики микропрофилей автомобильных дорог и колебаний автомобиля / BJI. Афанасьев, А.А. Хачатуров // Автомобильная промышленность. — 1966: — № 2. — С. 21 —

8. Бабаков И.М; Теория колебаний. М:: Изд-во "НАУКА", 1986. - 560 с.

9. Балабин ИЖ: Автотракторные колеса: Справочник — М.: Машиностроение, 1985. —272 с.

10. Бал агула В.Я. Исследование активной; системы подвески рабочего' ; места оператора, самоходных колесных землеройно-транспортныхмашин:: Автореф. дис. . канд. техн. наук. — МС;: 1983. — 21 с.

11. Баловнев В.И. Моделирование процессов взаимодействия со средой рабочих органов дорожно строительных машин. — М.: Высш. школа, 1981.-335 с. * ■■

12. Бауман В.А. Вибрационные машины и процессы в строительстве / В.А: Бауман, И1И: Бь1ховский —М(: Высшая школа, 1977: — 255гс.

13. Белов: С.В. Средства защиты в машиностроении: Расчет и проектирование: Справочник/ С.В. Белов, А.Ф: Козьяков, О.Ф. Партолин и др.; Под ред. С.В. Белова.- М.: Машиностроение, 1989 — 368с. '

14. Беляев; В. В. Повышение точности планировочных работ автогрейдерами с дополнительными опорными элементами рабочего? органа: Дис. канд. техн. Наук: 05.05.04. -Омск: СибАДИ, 1987. -242с. " ■"

15. Бикел П. Математическая, статистика, / П.Бикел, К.Доксам — М.: Финансы и статистика. Вып. 1. 1983. 278 с.

16. Блехман ИЖ Вибрационная механика: Монография. — М.: Физматлит, 1994. 400 с.17