Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

2065

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.01.2021

Размер:

2.87 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 23 / 143 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

В реальных условиях большинство этих параметров носят случайный характер. Поэтому математическая модель силового воздействия со стороны грунта при проведении планировочных работ должна быть реализована как случайный процесс, изменения реакции F грунта на отвале автогрейдера, предлагается представить в виде:

Fро Fт	Fф ,	(1.2)
где Fт - низкочастотный тренд;	Fф - высокочастотная составляющая

(флюктуация), которая изменяется по случайному закону нормального распределения.

В качестве примера функция тренда приведена на рис. 1.6.

FТ

Рис. 1.6. Тренды сопротивлений копанию грунта рабочего органа автогрейдера

Корреляционные функции случайных флюктуаций можно представить в виде [101]:

К	ф	2	е Ф	cos	,	(1.3)

		ф			ф
где ф2 - дисперсия		флюктуаций; ф			и ф	- параметры
корреляционной функции.

Значения ф и ф приведены в табл. 1.1.

			Таблица 1.1
Значения параметров корреляционной функции
	для определения флюктуаций Fф		[9]
Предел прочности		Параметр
грунта, МПа		ф	ф
0 - 0,2		0,8 - 1,5	2,5 - 8
0,2 - 0,4		1,2 - 1,8	4 - 10
0,4 - 0,6		1,5 - 2,0	6 - 12
0,6 - 0,8		1,8 - 3,0	8 - 16
	20

Дисперсия флюктуации определяется следующим образом [103]:

ф ф mф,

(1.4)

где mф - математическое ожидание флюктуации, численно равное тренду соответствующей составляющей реакции грунта; ф -

коэффициент вариации флюктуации, соответствующей составляющей сопротивления копанию.

Низкочастотную составляющую реакции грунта на РО в работах К.А.Артемьева предложено определять как сосредоточенный вектор, состоящий из трех составляющих и приложенный к центральной точке режущей кромки отвала.

Применительно к автогрейдеру, выполняющему планировочные работы отвалом с ножом криволинейного профиля постоянного радиуса кривизны с острой режущей кромкой, справедливо равенство

[103]:

yл

) sin2

sin ,

(1.5)

хл

пр

где Fх -

горизонтальная составляющая вектора силы сопротивления

копанию

грунта;

Fхл ,Fyл -

соответственно горизонтальная

вертикальная составляющая силы сопротивления резанию грунта при лобовом копании; Fпр - сопротивление перемещению призмы

волочения; 1 - коэффициент трения грунта по металлу;

- угол

захвата отвала.

При косом копании горизонтальная Fx ,

вертикальная Fy и

поперечная Fz составляющие силы резания определяются [4]:

sin2 ;

(1.6)

xл

sin2 ;

(1.7)

yл

Fxл

cos .

(1.8)

Сопротивление призмы волочения Fпр выражается уравнением

[103]:

cos2

В H 2

(1.9)

cos2 cos2 o

пр

где пр	- объемная масса грунта в призме волочения; g - ускорение
свободного падения; В – ширина колеи машины;		Hг	- высота отвала
по хорде без участка, погруженного в грунт;		0 -	угол внешнего
трения;	- угол внутреннего трения; - угол,		составленный
	21

вертикалью и линией, соединяющей верхнюю точку отвала с точкой его контакта с поверхностью разрабатываемого грунта, равен:

								h				H0
								h				H0
								R				2R
arcsin cos p								R	arcsin			2R
								0					0					(1.10)

	1									h	2		р
											2


													2		,
	2arcsin 1 cos p R												2		,
									0
где p - угол резания; h - толщина срезаемой стружки; R0																		- радиус
кривизны отвала; H0 - высота отвала по хорде.
Величина Hг			определяется по формуле [103]:
					H	0								h
						0										αp
												R
				2arcsin	2R			arccos cosαp				R
Hг 2R0		sin					0						0				.	(1.11)
Hг 2R0		sin							2								.	(1.11)
									2

Значения горизонтальной и вертикальной составляющих реакции грунта определяются из уравнений [103]:

xл

yл

h В K

h b K


1
				g h С ctg

2
1
				g h C ctg

2

Сtg ;

(1.12)

Ctg ,

где - объемная масса грунта; С - коэффициент сцепления грунта.

M1R 1 tg 0 tg( / 2);

	M2R tg( / 2) tg 0;			(1.13)
		cos 0 cos 0
K			sin2 sin2	0
1R		cos2 (1 sin )		(1.14)

sin cos 1R 1 sin2 sin2 1R 2,

где - угол, образуемый подпорной стенкой с вертикалью; - центральный угол дуги ножа криволинейного профиля, погруженного в грунт.

	arccos(cos p			h/ R0 ) p ;					(1.15)
1R			0		1	arcsin	sin 0	.	(1.16)

	2	2 2		2			sin

Анализ предшествующих работ по теориям копания грунта показал, что для достижения поставленной в данной работе цели процесс взаимодействия РО с разрабатываемым грунтом может быть представлен математической моделью (формула 1.2), включающей в себя низкочастотную составляющую (тренд) сопротивления копанию, зависящую от физико-механических свойств грунта, толщины срезаемой стружки, параметров призмы волочения, формы отвала, а также высокочастотную составляющую (флюктуацию), вызванную случайными явлениями, такими как неоднородность грунта, переменное значение толщины стружки грунта, неуправляемые колебания РО и др.

1.7. Анализ математических моделей микрорельефа обрабатываемой поверхности

В зависимости от решаемых задач математическая модель рельефа может быть представлена детерминированными или стохастическими функциями [14].

Детерминированные модели представляют собой математическое описание неровностей рельефа в виде детерминированных функциональных зависимостей вертикальных координат поверхности от горизонтальных координат. Они менее достоверны по сравнению со стохастическими и имеют ограниченные возможности. Их в основном используют при подтверждении адекватности создаваемых математических моделей, анализе частотных характеристик исследуемых машин и качественных показателей систем управления РО [101].

Для изучения ЗТМ наиболее удобно пользоваться стохастическодетерминированной моделью земляного полотна. При этом корреляционная функция профиля задается детерминированной моделью, а по ней с использованием рекуррентных соотношений строится на ЭВМ псевдослучайный профиль [101].

Профиль местности может быть условно разделен на макропрофиль, микрорельеф и шероховатость. К макропрофилю относят неровности значительной протяженности (более 100 м) и сравнительно большой амплитуды. Для шероховатости характерны неровности высокой частоты с длиной менее 0,5 м и малыми амплитудами. Как макрорельеф так и шероховатости не представляют интереса с точки зрения планировочных свойств автогрейдера, так

как макрорельеф вызывает очень медленное изменение во времени положения РО, а шероховатость компенсируется сглаживающей способностью шин [14].

Взаимосвязь случайных значений функции по длине обрабатываемого участка земляного полотна можно охарактеризовать корреляционными функциями [113,94].

Корреляционные функции случайного процесса с достаточной степенью точности аппроксимируют функциональной зависимостью

[113]:

( ) Ae 1		A e 2	cos ,	(1.17)

1	2

где 1и 2 - коэффициенты, характеризующие затухание этой функции; - коэффициент, характеризующий периодическую

составляющую микропрофиля; при τ = 0				A1 A2 1.	аппроксимации
В	табл.	1.2	приведены	некоторые	аппроксимации

корреляционных функций поверхностей, которые могут стать объектом планировочных работ автогрейдера [14].

Большинство корреляционных функций аппроксимируются выражением (1.17). В ряде случаев нормированные корреляционные функции микропрофилей можно представить более простыми выражениями [113,94]:

( ) 2	e		;			(1.18)

( ) 2	e			cos( ),		(1.19)

где и - коэффициенты, зависящие от типа профиля,						2 -
дисперсия функции микропрофиля поверхности; L/V , здесь L –
расстояние, пройденное машиной от начала отсчета; V – скорость
движения машины.
Функции (1.18) и (1.19) можно реализовать на ЭВМ с помощью
следующего рекуррентного соотношения [113]:
Для (1.18)
y(n) a0x(n) q1y(n 1);						(1.20)
a0		1 2			;	(1.21)
q	e ђ ;					(1.22)
1
e ђ ;						(1.23)
ђ ђ hЉ.						(1.24)

		Статистические свойства микрорельефа типовых грунтовых поверхностей [14]																	Таблица 1.2


№	Характер		Выражение, аппроксимирующее												Численные значения параметров
№	Характер		нормированную корреляционную
п/п	поверхности		нормированную корреляционную																	-2
п/п	поверхности			функцию микропрофиля										α1, с-1	α2, с-1	β, с-1	А1	А2		-2
				функцию микропрофиля										α1, с-1	α2, с-1	β, с-1	А1	А2		σу,10 ,
																				м
1.	Накатанная		( ) A1e1					cos 1l A2e 2					cos 2	0,1	0,1	β1=0,262	0,7	0,3		1,48


																β2=0,525
2.	грунтовая дорога		( ) Ae					A e 2			cos			0,087	0,1	0,35	0,92	0,08		2,15


					1	1			2

3.	Укатанная дорога		( ) A1e1					cos						0,77	-	1,35	5,5	-		5,4



4.	Грунтовая		( ) e1											0,3	-	-	-	-		2,3
4.


5.	грейдерная дорога		( ) Ae					A e 2			cos			0,8	0,05	0,6	0,8	0,2		2,15


					1	1			2
6.	Грунтовая дорога		( ) A1e1					cos 1 A2e 2					cos 2	0,039	0,27	β2=0,35	0,54	0,46		57,0



7.	Грунтовая	дорога			A1e1				A2e	2	cos			0,1…0,5	0,1…	0,8…3,0	0,6…	0,01…		4,5…9,0
	среднего и плохого
	среднего и плохого
	качества		( )												1,0		1,0	0,4
															1,0		1,0	0,4

8.	Разбитая грунтовая		( ) A1e1					A2e 2			cos			0,085	0,08	0,235	0,55	0,45		47,2


	дорога
9.	Проселочная		( ) e1				cos							0,014…	-	0,025…	-	-		230


	дорога													0,111		0,140
10.	Проселочная		( ) A1e1					A2e 2			cos			0,65	0,15	2,0	0,8	0,2		0,9


	дорога на	границе
	поля
												25

Продолжение таблицы 1.2

11.	Проселочная			( ) Ae		A e 2			cos

			возле									0,2	0,3	0,95	0,8	0,2	2,2
	дорога		возле	1 1			2					0,2	0,3	0,95	0,8	0,2	2,2
	пашни
12.	Грунтовый			( ) e1	(cos 1 2 sin 2 )							0,53	0,138	β1=0,79	-	-	2,01


	аэродром													β2=3,7
13.	Основная
	лесовозная		дорога	( ) e	cos							0,084…		0,084…			7,6…18


	с	гравийным		1									-		-	-
	с	гравийным										0,116	-	0,115	-	-	,7
	покрытием		на									0,116		0,115			,7
	покрытием		на
	песчаной почве
14.	Целина			( ) 1,9(A1e1				A2e 2		sin	)	3,5	0,67	3,05	1,0	0,72	1,9
14.


15.	Вспаханное поле			( ) e1	cos							0,518	-	1,366	-	-	0,54


	вдоль пахоты
16.	Вспаханное поле			( ) e1	cos							1,171	-	3,142	-	-	1,35


	поперек пахоты
17.	Трасса	движения		( ) e1	cos							0,085	-	0,151	-	-	10,07


	мелиоративной
	машины
18.	Рисовый чек			( ) e1	cos							0,06	-	0,022	-	-	-

q1 2 cos 0 ;

q2 2 ;

c0 ( 2 1)cos 0 ;

c1 1 4;

e к ;

к к h;0 h,

Для (1.19)

y(n) a0 x(n) a1 x(n 1) q1y(n 1) q2 y(n 2),							(1.25)
		c1
a0 c		c1			c12 4c02
						;	(1.26)
						;	(1.26)
	c0			2
a	c0		;				(1.27)
a			;				(1.27)
1	c
	c

(1.28)

(1.29)

(1.30)

(1.31)

(1.32)

(1.33)

(1.34)

где h - шаг дискретности времени; x(n) - реализация независимых нормально распределенных чисел со следующими параметрами: математическое ожидание m=0, среднеквадратичное отклонение =1.

Для случайных процессов с наиболее часто встречающимися корреляционными функциями моделирующие алгоритмы и его параметры приведены в табл. 1.3 [14].

При формировании математической модели микрорельефа обрабатываемой поверхности целесообразно учитывать сглаживающие характеристики пневматических шин ходового оборудования [94,113].

Элементы ходового оборудования ЗТМ контактируют с грунтом на площадке длиной 2X0 [110]. Нивелирующая способность шин определяется уравнением:

	1	x x0
Y(X)		y(X)dX ,	(1.35)
	2 X0
		x x0

где y(X) - вертикальная координата микрорельефа;Y(X) - результирующая вертикальная координата микрорельефа после сглаживающего действия шины.

С учетом сказанного, при исследовании процесса взаимодействия элементов ходового оборудования с грунтом, правомерно принять допущение о точечном контакте шин у грунтом, при этом вертикальные координаты микропрофиля должны определяться по формуле (1.35).

Таблица 1.3

Моделирующие алгоритмы случайных процессов и их параметры [14]

Корреляционная функция

Моделирующий алгоритм

Параметры моделирующего алгоритма

1. RI( ) 2e
									y I [n] a0 x[n] b1 y[n 1]			a	0	1 2; b ; e ; h
									y I [n] a0 x[n] b1 y[n 1]			a		1 2; b ; e ; h
														1

												a C (C											)/2; a C /C;
									II			a C (C					C2 4C2						)/2; a C /C;
	R	II			2	e			y [n] a0x[n] a1x[n 1]				0	1				1				0					1				0
													0	1				1				0					1				0

2.			( )					cos b y[n 1] b y[n 2]				b1		2 cos 0; b2		2;C0						( 2					1)cos 0;
										1	2
												C 1 4; e ;					h;							0	h
													1											0
3. R( ) RI ( ) RII ( )											y[n] yI[n] yII[n]


														(C							)/2; a aC
												a	0	(C	C2 4C2						)/2; a aC							0	/C;
	R( ) 2e						(cos						0	1		1			0					1				0
	R( ) 2e						(cos		y[n] a0x[n] a1x[n 1]			b1		2 cos 0;b2				2	;C1 1							4	-4			2		sin	0cos	0;
4.
			sin	)
									b1y[n 1] b2 y[n 2]
												C0		( 2 1)cos 0						(1 2 ) sin 0




			Примечание: h – шаг дискретности времени τ; х[h] – реализация независимых нормально распределенных чисел с
			параметрами: матожидание m=0, среднеквадратическое отклонение σ=1.

1.8. Анализ и обоснование критериев эффективности автогрейдера, выполняющего планировочные работы

Применение на этапе разработки автогрейдеров научно обоснованных методов оценки, построенных на базе техникоэкономического анализа систем, позволяет сократить нерациональное расходование средств на освоение новой продукции и обеспечить производство новейших, более эффективных машин [13, 69].

Оценка эффективности рабочего процесса автогрейдера обычно осуществляется на базе комплекса числовых характеристик, называемых критериями эффективности, которые оценивают степень соответствия машины выполнению поставленных задач. Без учета критерия эффективности нельзя решить вопросы оптимизации основных параметров автогрейдера [13].

Согласно толковому словарю критерий (от греческого KRITERION - средство для суждения) - мерило оценки, суждения. Для того чтобы используемый критерий эффективности отвечал своему предназначению, необходимо при его выборе учесть основные требования, предъявляемые к нему. Согласно этим требованиям, критерий прежде всего должен обладать представительностью, т. е. соответствовать целям и задачам исследуемого процесса, быть критичным (чувствительным) к исследуемым параметрам, быть достаточно удобно вычисляемым, иметь ясный смысл. Кроме того, необходимо соблюдение определенности (однозначности), результативности (возможности оценки при любых значениях исследуемых параметров) и объективности критерия .

Обоснование и выбор критерия или системы соответствующих показателей эффективности автогрейдера является важнейшим этапом в решении задач оптимизации и совершенствования параметров машины [57].

При формировании показателя эффективности необходимо учитывать следующее [64]:

показатель должен отражать влияние на эффективность машины всего многообразия определяющих факторов: технических параметров, условий производства, эксплуатации и др.;

должен обеспечить получение обоснованных рекомендаций для выбора рациональных технических параметров машины, совокупность которых определяет ее техникоэкономическую эффективность;

<<< < Предыдущая 1 23 / 143 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
07.01.20212.83 Mб82060.pdf
#
07.01.20212.85 Mб12061.pdf
#
07.01.20212.85 Mб52062.pdf
#
07.01.20212.87 Mб182063.pdf
#
07.01.20212.87 Mб132064.pdf
#
07.01.20212.87 Mб182065.pdf
#
07.01.20212.87 Mб152066.pdf
#
07.01.20212.88 Mб132067.pdf
#
07.01.20212.88 Mб722068.pdf
#
07.01.20212.89 Mб352069.pdf
#
07.01.2021348.08 Кб24207.pdf