3

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ВОДНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

КАФЕДРА ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН

Математическое моделирование подъемно-транспортных систем

Методические указания по выполнению лабораторной работы

Санкт-Петербург

2003

УДК

ББК

Рецензент: к.т.н., профессор Е.Н. Андрианов

Составитель: к.т.н., доц. А.К. Афанасьев

Математическое моделирование подъемно-транспортных систем: Методические указания по выполнению лабораторной работы №1. – СПб.: СПГУВК, 2003. – 25 с.

Изложено содержание лабораторной работы, порядок ее выполнения и оформления отчета.

Предназначено для студентов 2-го курса факультета ПТиЭОБО, обучающихся на дневном и заочном отделении по специальности: 150900 Эксплуатация перегрузочного оборудования портов и транспортных терминалов.

УДК _______

ББК _____

© Санкт-Петербургский государственный

университет водных коммуникаций, 2003.

Лабораторная работа №1. Использование математической модели шарнирно-сочлененного стрелового устройства с прямым хоботом и жесткой оттяжкой для определения траектории движения груза

Введение

Целью выполнения лабораторной работы №1 по курсу «Математическое моделирование подъемно-транспортных систем» является получение студентами навыков и представлений о математических моделях подъемно-транспортных машин (ПТМ) и решении сложных задач проектирования ПТМ с использованием таких моделей. На модели реализуется алгоритмы построения шарнирно-сочлененного стрелового устройства (ШСУ) с прямым хоботом и жесткой оттяжкой и определения по известным геометрическим параметрам ШСУ траектории движения груза.

В процессе выполнения лабораторной работы, студенты должны будут произвести обработку и ввод исходных данных (ИД) для моделирования; получить аппроксимационную зависимость, связывающую максимальное отклонение траектории конца хобота от горизонтали и длину заднего плеча хобота, и, по этой зависимости, определить оптимальную (с точки зрения минимальной величины отклонения траектории движения конца хобота от горизонтали) длину заднего плеча хобота; а также, проанализировав полученные результаты, сделать вывод о влиянии данного параметра на величину максимального отклонения конца хобота.

Для выполнения лабораторной работы создается бригада из 3-х человек, которая по окончании работы оформляет один общий отчет на листах формата А4.

Выполнение работы разбивается на четыре этапа. Первый этап заключается в подготовке исходных данных для моделирования. На втором этапе, моделированием на ЭВМ должна быть построена траектории движения конца хобота и получена матрица координат конца хобота при разных значениях изменяемого параметра ШСУ. Третий этап посвящен построению по полученным массивам координат конца хобота зависимостей, связывающих изменяемый параметр ШСУ и величину максимального отклонения хобота. На четвертом этапе определяется оптимальное значение данного параметра ШСУ, и делаются выводы о его влиянии на величину максимального отклонения хобота.

1. Обработка и ввод исходных данных

1.1 Уравновешенные стреловые системы

Для увеличения рабочей площади, которую может обработать ПТМ, применяются так называемые стрелы с рабочим изменением вылета, т.е. качающиеся или неподвижные стрелы, по которым бегает тележка (например, в башенных кранах). Расстояние от оси вращения ПТМ (или оси качания стрелы, если ПТМ неповоротная) до точки подвеса груза называется вылетом. Качание стрелы происходит в интервале от минимального (R_min) до максимального (R_max) вылета. При этом обрабатываемая ПТМ площадь увеличивается, но центры тяжести стреловой системы и груза поднимаются (опускаются) на некоторую величину, что требует дополнительных затрат энергии. Уменьшение или исключение этих затрат достигается при помощи уравновешивания веса груза и собственного веса стрелового устройства. Для уравновешивания веса груза в ПТМ используются специальные устройства, называющиеся уравновешенными стрелами. Они бывают однозвенными (прямыми) и многозвенными. Уравновешивание веса груза состоит в обеспечении близкой к горизонтали траектории перемещения груза при изменении вылета стрелы. В однозвенных стрелах оно производится с помощью уравнительного полиспаста. Многозвенные стрелы (ШСУ) представляют собой шарнирные четырехзвенники. ШСУ бывают с прямым и профилированным хоботами, с гибкой и жесткой оттяжками. ШСУ с прямым хоботом и жесткой оттяжкой (рис. 1) представляет собой шарнирный четырехзвенник Чебышева, предназначенный для преобразования вращательного движения входного звена в поступательное выходного. На большей части своей траектории конец выходного звена четырехзвенника перемещается по пологой кривой линии, близкой к горизонтали. На этом свойстве четырехзвенника и основано его использование в уравновешенных стреловых системах. Элементы четырехзвенников, использующихся в стреловых системах (рис. 1), принято называть след ующими терминами: 1- стрела или укосина, 2 – хобот (а - переднее плечо, б – заднее плечо), 3 – оттяжка, 4 – ось качания стрелы.

Рис. 1 Кран портальный с ШСУ с прямым хоботом и жесткой оттяжкой.