2065

средой. Составляются математические модели подсистем и системы в целом.

3)решение поставленной задачи – исследование полученных математических моделей подсистем и системы в целом с целью определения количественной оценки связей между структурными составляющими системы. Затем формулируются выводы и принимаются решения, подлежащие реализации.

4)синтез системы – выбраны параметры системы, обеспечивающие требуемые показатели эффективности. Разработана инженерная методика расчета основных параметров автогрейдера с применением градиентного метода оптимизации.

В данной работе рабочим процессом автогрейдера является планировка грунтовой поверхности. В главе 1 описана блок-схема динамической системы планировочного процесса, представленная на рис. 1.5.

Теоретические исследования проводились на ЭВМ с использованием пакета программ MATLAB 7.4.0 (R2007a), позволяющим получать информацию на выходе как в числовой, так и

вграфической интерпретации. Для каждой математической модели какой–либо подсистемы составлен алгоритм работы модели на ЭВМ в виде блок–схем.

Подобные теоретические исследования называются вычислительным экспериментом, который обладает рядом преимуществ по сравнению с натурным: дешевизна, на любой стадии допускает вмешательство извне, позволяет моделировать условия эксперимента, которые невозможно воспроизвести в реальных условиях, довольно просто можно изменить условия, при которых функционируют подсистемы.

Проведение теоретических исследований невозможно без математического описания исследуемого объекта, т.е. без математического моделирования. В настоящее время широко распространено представление математических моделей в виде системы дифференциальных уравнений, которые с достаточной степенью точности отражают исследуемые свойства объекта [71].

Математическая модель исследуемого объекта будет неполной без описания динамических свойств базовой машины, которые могут быть представлены в различной форме: дифференциальными уравнениями, переходными процессами, передаточными функциями отдельных звеньев и др. [55,71].

70

Выбор того или иного типа представления динамики объекта в основном определяется задачами исследования, требованиями обеспечения наглядности проходящих процессов и т.д. В настоящей работе целесообразно динамические свойства объекта исследования представить с помощью аппарата передаточных функций, который при компактности записи дает в достаточной степени полное представление о процессах, проходящих в звеньях системы.

3.2. Анализ влияния параметров рабочего процесса на планировочные свойства автогрейдера

В первой части главы на основании составленной математической модели проведен анализ влияния отдельных параметров рабочего процесса автогрейдера и базовой машины на его устойчивость в продольной и поперечной плоскостях и планирующую способность.

Исследования проводились на обобщенной математической модели автогрейдера, структурная схема которой представлена на рис. 2.17, в которой была отключена СУ. При этом скорость автогрейдера была фиксирована и составляла V=1 м/с.

Исследуемые параметры оказывают различное влияние на планирующую способность автогрейдера. К таким параметрам относятся угол захвата отвала, соотношение базы машины и коэффициента базы к длине волны неровности обрабатываемой поверхности, параметры микрорельефа, распределение массы машины по осям, коэффициенты вязкого трения и жесткости шин.

3.2.1. Влияние угла захвата рабочего органа

Для исследования влияния угла захвата РО использованы детерминированные воздействия на ходовое оборудование автогрейдера. Размеры автогрейдера приняты в соответствии с табл. 3.1.

В ходе эксперимента переднее правое колесо базовой машины съезжало со ступени высотой 0,1м. Выходными параметрами приняты вертикальные координаты центральной, крайних левой и правой точек режущей кромки отвала, его угол перекоса. Фактически это координаты формируемой поверхности. Угол захвата варьировался в диапазоне 45 - 900 .

71

Таблица 3.1.

Численные значения параметров автогрейдера при экспериментах

На рис. 3.1-3.4 представлены переходные процессы выходных

При угле захвата =90o из графиков переходных процессов видно, что отвал формирует вертикальную ступень в обработанном земляном полотне перпендикулярно направлению движению автогрейдера, съезд с которой задними колесами не приводит к отклонению угла поперечного профиля.

При углах захвата 90 из графиков переходных процессов видно, что сформированная отвалом вертикальная ступень расположена под углом относительно направления движения автогрейдера, причем координаты правой и левой крайних точек ступени имеют различные значения, так как происходит поворот автогрейдера вокруг оси OoXo. При наезде на ступень задними колесами происходит поворот автогрейдера и отклонение угла поперечного профиля, так как левое и правое колеса не одновременно съезжают с “косой” ступени. При этом траектория движения центральной точки режущей кромки отвала не зависит от угла захвата.

Из полученных графических зависимостей можно сделать вывод о том, что амплитуда колебаний отвала в поперечной плоскости уменьшается с увеличением угла захвата в интервале 45 - 90о.

В результате по полученным графикам зависимостей YРО f (t),

YРОП f (t), YРОЛ f (t) и РО f (t) сделан вывод об устойчивости машины в продольной плоскости вне зависимости от угла захвата, и неустойчивости в поперечной плоскости при углах захвата 90 .

72

73

74

3.2.2. Влияние соотношения базы машины и коэффициента базы к длине волны неровности обрабатываемой поверхности

Для исследования влияния отношений базы машины L и коэффициента базы K к длине волны неровности λ обрабатываемой поверхности использованы синусоидальные воздействия на ходовое оборудование автогрейдера с фиксированной амплитудой колебания. При исследовании влияния отношения L/λ фиксированным параметром являлась длина базы автогрейдера L, а варьируемым длина волны неровности λ. При исследовании влияния отношения K/λ фиксированным параметром являлась длина волны неровности λ, а варьируемым коэффициент базы автогрейдера K. Выходными параметром является YРО .

0.1

0.05

0

-0.05

Рис. 3.5. График изменения величины вертикальной координаты центральной точки режущей кромки отвала при подаче синусоидального воздействия под передние колеса для разных значений отношения L/λ

На рис. 3.5 изображены графики зависимости YРО f (t) при различных отношениях L/λ, на которых проявляется зависимость планирующей способности автогрейдера от отношений L/λ.

75

Причем при отношениях L/λ > 1 наблюдается резкое снижение амплитуды колебаний обработанной поверхности.

На рис. 3.6. изображен график зависимости коэффициента сглаживания Ky от отношения L/ .

Ypo,м

На рис. 3.7 изображены графики зависимости YРО f (t) при различных отношениях K/λ, на которых проявляется зависимость планирующей способности автогрейдера от отношения K/λ.

76

3.2.3. Влияние параметров микрорельефа

Для исследования влияния параметров микрорельефа использованы стохастические воздействия на ходовое оборудование автогрейдера, математическая модель которых описана в главе 2.

образом, проявляется зависимость планирующей способности автогрейдера от конкретного параметра.

На рис. 3.9 изображен график переходного процесса величины вертикальной координаты земляного полотна до и после прохода автогрейдера при подаче стохастического воздействия под передние колеса Y f (t) при следующих параметрах микрорельефа =0,6 , =1,0 , =0,2. Численные значения геометрических параметров автогрейдера соответствуют данным табл. 3.1, угол захвата =45 . Как видно из рисунка происходит значительное сглаживание

параметры корреляционных функций, описывающих микрорельеф. Значение параметра незначительно влияет на коэффициенты

Ky ,K , интервал колебаний их значений не превышает 10%.

77

Максимум функций Ky f ( ), K f ( )наблюдается при значении

=0,105 (рис. 3.10, 3.11), минимум - при значении =0,04.

Влияние параметра на коэффициенты Ky ,K выражено сильнее

(рис. 3.12, 3.13). Функция Ky f ( ) монотонно возрастает. Функция

K f ( ) достигает максимума при =1,1, минимума при =0,1.

Интервал колебаний значений коэффициентов Ky ,K при

изменении параметра находится в пределах 20% (рис. 3.14, 3.15). Функция K f ( ) монотонно убывает. Функция Ky f ( )

достигает максимума при =1,2, минимум при =0,35.

Y,м