автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.05, диссертация на тему:Синтез оптимальных режимов движения механизмов грузоподъемных машин

РГ5 ОД

2 5 ДПР т

ХАРКІВСЬКІЇ’! ІННЕНШО-ІЩЙГОГІЧЙІІІ ЙОШУТ

На прзпах рукопису

Лоезйкін Вячеслав Сергійович СИНТЕЗ ОІШгіАЛЬНІК РЕЕИМІВ РУХУ МЕХАНІЗМІВ

вантагшщо:йж шин

05.05.05 - Підйсізіо-транспорані кзеени

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня . доктора технічних наук

Харків - 1994

Дисертацією є рукопис. Робота вихована в Київському державному технічному університеті архітектури і будівництва на кафедрі експлуатації та ремонту будівельних ыашш

Науковий консультант - доктор технічних наук, професор

Назаренко Іван Іванович .

Офіційні опоненти: ' Заслужений діяч науки і техніки України,

Провідна організація - інститут "Укркраненерго", ы.Харків

дині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 02,10.01 в Харківському інкенерно-педагогічноиу інституті за адресою: 310003, Харків, вул.Університетська, 16, корпуо 2, ауд. 220.

З дисертацією мозна ознайомитися в бібліотеці Харківського інженерно-педагогічного інституту за адресою: ЗІОСОЗ, Харків, вул.Університетська, 16, корпус 2.

доктор технічних наук, професор Ковальський Борао Санійлозич

доктор технічних наук, професор Хрисанов Парке Іванович

доктор технічних наук, професор Холодоз Андрій Михайлович

Захист відбудеться " УЗ» о£> _ 1994 р. о 1£ го-

Вчений секретар спеціанізованої вченої ради

Беспалов В.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА. РОБОТИ

■ Актуальність роботи. Осноеною проблемоп при створенні магин є проектування таких малин, які б мали достатню продуктивність, були б надійні':;:! в роботі, спояизали б незначну кількість енергії, виконували б технологічній процес з заданою точністю і т.д. На всі ці властпюсті впливає ресим руху маспни. Так, режим руху масиви суттсЕО Еплизас на виникнення в її елементах динамічних навантажень і інтенсивність їх зміні: в часі, які є джерелом виникнення коливань. Наявність колиЕачь обмеиуе продуктивність мааини, знижує її надійність і точьість виконання технологічних операцій.

Для вантажопідйомних машш найбільшу небезпеку завдають динамічні навантаження, що виникають в перехідних процесах. Так, зчеплення динамічних навантажень в основних механізмах портальних кранів в процесі пуску на 12$, а при гальмувані на ЗОЙ привело до збільшення безаварійного терміну роботи цих кранів від двох до п"яти разів. Тому необхідно керувати процесами пуску і гальмування механізмів вантажопідйомних кранів з метою зменшення динамічних навантажень.' Однак для такого керування необхідно кати оптимальні програмні.реяими руху механізмів вантажопідйомних машин.

Аналіз літературних джерел показує, що в цьому напрямку ведуться дослідпення, але воші направлені на вибір режимів руху манній, в яких поліпшуються окремі властивості. Однак покращення одних властивостей машини за рахунок вибору відповідного режиму руху приводить до погіршення інших властивостей. В зв"язку з цим випинає потреба вг:бору таких релшмів руху вантазспідйсмних маакн, які б найкращим чином поєднували в собі не тільки окремі показники їх якості' і ефективності, але й комплекс цих показників.

Мета роботи полягає в подальшій розробці теоретичних полонень синтезу оптимальних режимів руху механізмів вантажопідйомних машин, направлених на задоволення комплексу властивостей на компромісній основі.

Для досягнення поставленої мети необхідно розв"язати наступні основні задачі:

- розробка інтегральних динамічних критеріїв оцінки режимів руху механізмів вантажопідйомних машин;

- розробка методики синтезу оптимальних режимів руху механізмів вантажопідйомних машин;

- синтез оптимальних режимів руху основних механізмів вантажопідйомних машин;

- розробка методики динамічного аналізу стрілових систем кра ні в з оптимальними режимами зміни вильоту вантажу;

- розробка універсальної математичної моделі опису руху і аналізу різних типів стрілових систем та їх механізмів;

- дослідження результатів динамічного аналізу різних типів стрілових систем кранів в процесі зміни вильоту вантажу;

- розробка приводів, які забезпечують необхідні оптимальні режими руху механізмів вантажопідйомних машин.

Наукова новизна. На основі узагальнень о використанням варіа ційних принципів механіки сформульовані теоретичні полонення синтезу оптимальних режимів руху механізмів вантажопідйомних машин, які базуються на розроблених одиничних і комплексних динамічних критеріях, що представляють собою інтегральні функціонали з піді» тегральними функціями у вигляді "енергії" прискорень різних порад ків і розвивають перспективний науковий напрямок оптимального динамічного синтезу машин і механізмів. Це дає можливість отримати режими руху механізмів вантажопідйомних іаиші, які до мінімуцу зводять енергетичні витрати, дозволяють встановлювати приводи мінімальної потужності, значно знижують динамічні навантаження, в тому числі навантаження коливального характеру, зоо вибирають компроміс міг; цими факторами. . •

На захист виносяться:

- одиничні і комплексні динамічні інтегральні критерії оцінки режимів руху механізмів вантажопідйомних машин;

- методика синтезу оптимальних режимів руху основних механізмів вантажопідйомних машин;

- узагальнююча математична модель механізмів вантажопідйомнії; машин з плоским рухом;'

- оптимальні режими руху механізмів .зміни вильоту, пересування, повороту і підйому вантажу;

- методика динамічного аналізу стрілових систем кранів з оптимальними режимами зміни вильоту вантажу;

- універсальна математична модель руху стрілової системи крана при зміні вильоту вантажу;

- методика проектування приводів вантажопідйомних машин,які забезпечують реалізацію необхідних оптимальних режимів руху.

Практичне значення. Розроблена методика синтезу оптимальних режимів руху механізмів вантажопідйомних машин, яка дозволяє під-

випити їх якість і ефективність. За розроблено» методикою синтезовані оптимальні режимі руху механізмів вантажопідйомних шзін на початковій і кінцевій стадіях проектування. Розроблені конструкції приводів і системі керування ними, які забезпечують реалізацію необхідних оптимальних режимів руху механізмів.

Реалізація •роботи. Результати роботи впроваджені у виробництво при модернізації кранів-маніпуляторів моделі 3953 спеціалізованим проектно-технологічним бюро "І'ехбуд", співставленні варіантів стрілових систем кранів КИМ 40-27-10,5 на Маріупольскому заводі "Азов-иаш”, розробці нових модифікацій навантажувального та екскаваціп-ного обладнання екскаватора Е0-262І ка Бородянському екскаваторно-ї.ту заводі, а також при модернізації мостових та баштових кранів. Результати роботи використовуються лри вивченні дисципліни "Технічні основи створення машин" студентами спеціальності 15.04 "Підйомно-транспортні , будівельні і дорокні машини та обладнання".

Апробація -роботи. Окрзмі' етапи і основний зміст роботи доповідались на науково-технічних конференціях Київського хнкенерно-будівельного інституту в 1978-1993 p.p., в Київському будинку науково-технічної пропаганди /1977» 1978, 1982, 1990-1992 p.p./, на чотирьох Всесоюзних конференціях з автоматизацій пошукового конструювання /м.Йошкар-Ола ,1978р.; м.Новочеркаськ,1930 p.; м.Волгоград, 1987 p.; м.Ікевськ,І990 р./, ка кафедрі ІШі Луганського машинобудівного інституту /1979 р./, на кафедрі теоретичної і прикладної механіки Маріупольского металургійного інституту /1580 р./, в конструкторського відділі ПТМ БО "Азовмаш" /1980, 1982 p.p./, на кафедрі ІЩ1 Уральского політехнічного інституту /1981 р./, на Всесоюзній нараді "Сучасні методи синтезу машин-автоматів та їх систем" /м.Тамбов,1981 р./, на нарзді "Проблемі оптимізації в машинобудуванні" /м.Харків, 1982 р./, на конференції ''Підвищення ефективності землерийно-транспортних машкн',/м*Харків,І934 р./, на другій Всесоюзній конференції з автоматизації і механізації земляних робіт/м. Київ, 1985 р./, на конференції "Роботизація і гнучкі, автоматизовані виробництва"/*».Чернівці,I9S6 р./, на Всесоюзній нараді з робототех-нічних систем /м.Київ,І987 р./, в Севасгопольскому будинку науково-технічної пропаганди /1988, 1989 p.p./, на шостом., Національному конгресі з теоретичної і прикладної механіки /Болгар і я,м.Варка,

1989 р./, в конструкторському бюро баштових кранів /м.Москва,1989р./ в інституті "Ш>ИСтройдормаа"/м. Москва, 1990 р./, на ХІУ Міжнародній конференції "Механізація і автоматизація земляних робіт"/м.Київ,

1991р./, на Всесоюзній конференції "Нове в вантажопідйомному маши-нобудуванні'ДДТУ ім.М.Е.Баумана,и.Москва, 1991р./, в інституті "Укрнраненерго'Ум.Харків, 1994 р./, на кафедрі ПТМ і ДМ Харківського інженерно-педагогічного інституту /1981, 1994 p.p./.

Публікаці ї. За результатами наукових робіт опубліковано 80 наукових праць.

Oo"sm роботи. Дисертація складається з вступу, семи розділів, висновку, списка літератури і додатка. Має 289 сторінок машинописного тексту, 93 рисунки, 23 таблиці, 267 найменувань бібліографії.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі показана актуальність і ката роботи, поставлені задачі досліджень, приведена наукова новизна роботи та її практична цінність.

В першому розділі приведена загальна характеристика режимів руху механізмів вантажопідйомних машин. Відзначено, що разим руху визначається законами зміни кінематичних характеристик ланок механізмів протягом всієї ділянки руху. Режими руху окремих ланок механізму залежать від його кінематичної схеми, точності виготовлення деталей, їх динамічних параметрів, діючих навантажень і характеристики двигуна. Двигун задає режим руху ведучій ланці, через яку визначаються режими руху інших ланок.

Визначення режимів руху е актуальною проблемою для машин і механізмів різного призначення. Тону цим питанням приділено значну увагу в працях таких вчених: І.І.Артоболевського, В.І.Бабицько-го, Н.А.ЬернатеЛна, В.Л.Взйця, АЛ.Голубенцева, Б.Л.Давидова,

Б.Є.Горського, 5.К.Івапченка, І.І.Вульфсона,Ц.Н.Коденка, С.М.Кожевникова, Л.З.Каховського, А.А.Кобринського, А.Є.Кс5р;:кського,

A.Є.Кочури, Г.В.Креіініна, В.К.Кулика, М.І.Левицькогс, Д.Е.Охоцим-ського, Ю.П.Петрова, іІ.М.Оедорова, Р.Л.Халфмана, В.£.Хитрика, М.І.Хрисанова, Г.Є.Цейтліна та інших.

Значна увага визначенню режимів руху і динамічних навантажень, цо виникають в процесі руху вантажопідйомних машин, приділена в роботах: U.А.Александрова, В.І.Брауде.Л.Я.Будикова, В.£.Гайдамаки,

B.В.Гамаюнова, £.Г.Голоскокова, О.В.Григорова, М.1.Григорьева,

Д.П.Волкова, А.Н.Дукельоьього, И.І.Єрсфєєва, Б.І.2ерцунського,

З.ЬІ.Єрмоленка, С.А.Казака, Б.С.Ковальського, П.А.Коваленка,- М.С.Комарова, М.А.Лобова, В.Л.Ліфшнця, В.П.Місшри, В.В.¡¿ихайлака,А.П.Нестерова, гі.О.Невзорова, В.§.Семенюка, Л.Г.Серліна, А.А.Смєхова,

В.П.Черенкова, В.МЛзрмалих, В.$.Ойротського та інших.

В практиці проектування, машин і механізмів використовуються такі типові решши руху: постійної швидкості; постійного прискорення; змінного прискорення за лінійним, косинусоїдальншл, синусоїдальним та поліноміальним законах. Кожний. з цих режимів руху оп-тимізуе ті чи інші властивості механізмів з лінійною функцією положення ведучої ланки відносно ведомої. В механізмах з нелінійною функцією полонення типові режими руху не можуть оптимізузати їх динамічних властивостей, бо нелінійний зв"язок між ланками змінює типові режими руху при передачі руху від однієї ланки до інпої. Крім того, окремі тішові режими руху оптимізують тільки якусь одну властивість механізму. Так, від влбранного режиму руху приводної ланки суттєво залежать пружні коливання в елементах машини. Б ряді випадків необхідно вибирати режими руху, які оптимізують комплекс властивостей механізму. Для вибору таких режимів руху вантажопідйомних машин необхідні динамічні критерії їх оцінки.

Розробці критеріїв оцінки вантажопідйомних та інших машин присвячено багато праць, з яких можна виділити два класи критеріїв: позиційні /максимальні величини кінематичних характеристик, динамічних навантажень, амплітуди і частоти коливань, коефіцієнти динамічності і т.д./ і інтегральні /середньоквадрітичні за час руху величини кінематичних характеристик і динамічних навантажень,ефективна потужність приваду, затрати енергії і т.д./. Аналіз цих критеріїв показав, що для оцінки режимів руху вантажопідйомних машин необхідно використовувати інтегральні критерії, бо вони оцінюють р>л на протязі всього циклу. Існуючі інтегральні критерії оцінки вантажопідйомних машин достатньо повно відображають статику і кінематику 'елементів. Для оцінки режимів руху необхідно використовувати динамічні критерії, тому що відвибраного режиму руху механізму суттєво залежать динамічні навантаження. При цьому динамічні критерії повинні включати в себе режими руху на протязі всього циклу і враховувати динамічні характеристики окремих ланок механізму або машини в цілому. . •

Другий розділ присвячений розробці інтегральних динамічних критеріїв Оцінки режимів руху механізмів вантажопідйомних машин. Оскільки режими руху являють собою функціональні „залежності переміщень, швидкостей, прискорень і т.д. ланок механізму від просторового і часового аргументів на протязі всього циклу руху, то критерій оптимальності.повинен мати еигляд інтегрального функціонала. Крім того, процедура порівняння допустимих режимів руху можлива тільки в тому випалку. коли критерій ¡¿ас вигляд скалярної велич*.,;:

і для кожного рішення приймає конкретне число. В процесі руху механізмів залежності редимів руху можуть мати додатні і від"ємні значення, тому у виразах підінтегральних.функцій вони повинні входити в квадратичному вигляді.

Всім переліченим вимогам до критеріїв режиму руху машини або механізму відповідав структура критерію у вигляді дії

Рп (і, Ях)сіі, К=і,2і...,$г ^

де Ь - час; £0, ií - початковий і кінцевий моменти часу закінченого циклу руху; /Г - "енергія'' прискорень /2-І - го порядку

• П . (^\ .

механізму або машини; , Ц, ,..., 0'к - узагальнюючі координати системи і їх похідні включно до П -го порядку; Б - кількість узагальнюючих координат. Назва "енергія” прискорень взята за аналогією з кінетичною знергією, але с цілком умовною і не відпозідае відомому поняттю анергії.

Для випадку, коли П =1 функція являє собою кінетичну енергію системи і критерій /І/ оцінюз енергетичні виграти для створення руху. Цей критерій відповідає відомій дії за Лагранжем. При П.= =2 функція відповідає "енергії" прискорень, яка має назву функції Гіббса. В цьому випадку критерій /І/ виражає ефективну потужність руху системи і відповідає дії за Аппелем. При П. =3 функція являє собою "енергію" прискорень другого порядку або "енергію" ривків і критерій /І/ оцінве ефективну величину динамічних навантажень, системи, зважених по ривках окремих елементів машини. Для оцінки режимів руху мо;куть бути використані критерії в формі /І/ з підінтегральнимк функціями у вигляді "енергії" прискорень більш високих порядків /третього, четвертого і т.д./. Прискорення вищих порядків вивчались з фундаментальних працях О.П.Сомова, М.Є.Еуков-ського і інших. Боки враховуються при виборі рекікмів руху мащин і механізмів о пруаними елементами, для досягнення неперервності швидкостей і прискорень окремих ланок.

Кожний з розглянутих критеріїв оцінює-окремі властивості машини або механізму. Для оптимізації режимів руху по декількох критеріях одночасно запропоновано комплексний критерій, який включає в себе окремі критерії у вигляді лінійної згортки

К=|/іКг = £$Іі/Гг, ігі

де Кі - і-й /і=І,2,..., /г/ безрозмірний критерій /дія/; [• - мінімально можливе значення і-го критерія , яко визначається шляхом мінімізації критерія /І/ при різних П\ безрозмірний ваго-

вий коефіцієнт, який враховує долп і-го критерія. Сума цих коефіцієнтів 2о1=І> а кожний з них приймається в межах від 0 до І і встановлюється в залеяності від еимог до машини шляхом співставлений абсолютних максимальних величин кінематичних характеристик окремих ланок з їх допустимими величинами або шляхом експертних оцінок. Розроблені критерії складають основу критеріїв для оцінки рекимів руху вантажопідйомних машин.

В третьому розділі розглянуть методика синтезу оптимальних режимів руху механізмів вантажопідйомних машин. Ця методика включає в себе вирішення таких питань: ідеалізація машини у вигляді однієї або декількох динамічних схем; побудова математичної моделі або ієрархії моделей машини; визначення критеріїв оцінки режимів руху машини; визначеная допустимої множини варіантів релжмів руху машини і вибір серед них оптимального региму.

Реиими руху механізмів вмивають на енергетичні витрати приводів, динамічні навантаження в елементах, точність позиціювання' виконавчих елементів і т.д. Тому всі ці фактори відображаються в динамічних моделях вантажопідйомних машин. На початковій стадії проектування цапина розбивається на функціональні механізмі, які виконують ті чи інші рухи, і кожний з цих механізмів розглядається як окрема система. Для такої системи складають свою динамічну модель, з якій враховують тільки основний рух виконавчих елементів. Рух інших елементів механізму не враховується, тому що їх характеристики ще нз визначені. Для таких динамічних моделей визначаються попередні оптимальні репсимн руху виконавчих елементів. По цих режимах проводиться початкове проектування машини і визначаються її конструктивні параметри. При наявності проекту малини складаються повторні, більш детальні,динамічні моделі окремих механізмів або машини в цілому. В цих моделях враховуються геометричні, інерційні, люрсткісні та інші характеристики складових елементів машини. Прийнятій динамічній моделі машини або механізму однозначно відповідає система диференціальних рівнянь, яка описує їх рух. За допомогою принципу Гамільтона-Остраградського отримані диференціальні рівняння вантажопідйомних механізмів з плоским рухом

||д|, . . /3/

де II Mil - квадратична матриця коефіціснттз біля узагальнюючих прискорень; {4>- катриця-стозбець узагальнюючих прискорень; {В}-матриця-стсвбець правих частин диференціальних рівнянь /З/. В рівнянні /3/ елементи матриць ||Д{|та {В}- визначаються залежностями

ний, плоский і обертальний рух; ^ , ¡/¿- координати центрів мас ланок з поступальним і плоским рухом; 9} - кутові координати ланок о плоским та обертальним рухом; , <^р , узагальнюючі координати системи; Ші- маса і-ої ланки з поступальним і плоским

ким і обертальним рухом; рх^ , руі - складові по координатних осях рівнодіючої всіх сил, які приведені до центра мас і-о! ланки; Ьі} -момент всіх сил і -ої ланки системи відносно осі повороту для ланок, які виконують обертальний рух і відносно центру мас для ланок

- опера-

тори передачі руху і-ої і і-ої ланок системи.

Отримані диференціальні рівняння використовуються для складання рівнянь механізмів вантажопідйомних машин з плоским рухом.

Ці рівняння особливо корисні ари складанні моделей руху систем із значною кількістю ступенів свободи. Вона дозволяє значно скоротити час на складання рівнянь руху конкретних механізмів та застерігає від можливості появи похибок при їх складанні. Крім.того, отримані рівняння руху конкретної машини мокуть використовуватись як універсальні математичні моделі машин даного класу.

Синтез оптимальних ранимі в руху механізмів вантажопідйомних машин проводиться шляхом мінімізації критеріїв /І/. Для синтезу оптимального енергетичного реииму руху використовується дія за Лагранжем, яка має вигляд функціоналу /І/, коли П= І

де Т - кінетична енергія механізму аоо машини.

Оптимальний режим руху, який забезпечує мінімум потужності на рух машини, знаходяться за допомогою дії за Аппелем, яка відповідає критерію /І/ при п. =2

рухом; ^ - момент інерції відносно центра мас і-ої ланки з гшос-

що мають плоский рух; дКі/д<$п-> ОЧі/д^*-, дгХі/(доі,(і8аЛ~

оч . /> - _ . я . , . . ' ^

/5/

/6/

Для вибору режиму руху, що забезпечує найкращу зміну динамічних навантажень використовується дія за ривком, яка має еигляд крите-

рія /І/ при =3 |.іг, .........

^/”(^> Ц/іг Я><7 Н'К, Я'к) СІІ, /7/

де V > IV - енергія прискорень відповідно першого і другого порядків. Для мінімізації коливань в елементах машин використовуються критерії з лідінтегральними функціями у вигляді "енергії" прискорень другого і більп високих порядків.

Мінімум критеріїв /І/ досягається на функціях (і) , які є розв’язуванням рівняння Пуассона дРа /дх - (І {дРпІЗЦ,^/сІі +

При мінімізації критеріїв /5/,...,/7/ в рівняннях /8/ використовуються відповідно 2,3 і 4 члени, а функція Рп замінюється на функції Т , У і IV • В результаті розв'язування рівнянь /8/ отримуємо закони зміни узагальнюючих координат , швидкостей , прискорень цГн і т.д.» Що забезпечують той чи іниий оптимальний режим ■РУХУ.

Для синтезу оптимальних рекимів руху, які враховують декілька властивостей машини використовується комплексний інтегральний критерій. Якщо в оптимальному режимі руху.машини Необхідно врахувати енергетичні витрати, динамічну складову потужності і інтенсивність зміни інерційних навантажень, то комплексний критерій має вигляд

к^'І^Пі.ЦхЛЛ/Їт + &у(і> Цю \*А«)/Ї< +

^ + к-ІЇг$г)Ч{і,Ч«А*А«Л«)/ /9/

де о, , р2 - безрозмірні вагові коефіцієнти, які оцінюють долю енергетичних Еіітрат і долю динамічної складової потужності; ¡т , іі/ > їм ” мінімально «тязі затрати кінетичної енергії-часу, динамічної складової потугності і "енергії" ривків-часу.

*Б::бір кінцевого оптимального рег.кму руху проводиться шляхом динамічного аналізу мазка з різними оптимальним:: рехимага руху.

При такому аналізі використовуються загально прийнятні інканерні крнгзрії. Для сантазопідйоїмк:: мзажн тайга критеріям:! могуть бути: питома маса метплоконстоукцій, гантаидаїП та сумарний нзврІБнсват.е-ппЛ тгсмонт, питома потугиість приводу, гаиспмальїи величини кінзгз-тичіглх характерно:!.:;: лг'нс::, коеМціект динамічності, безрозмірні ді £ і т.д. В процооі динамічного аналізу спочатку для кегзіого оптимального ре.-.:нму руху визначг/отьсл рупіШіі сили приводу. На друге-7 етапі розробляється, детальна динамічна і математична моделі, за до-

помогою яких визначаютья критерії оцінки при різних режимах руху машини. Після співставлення'цих критеріїв вибирається кінцевий оптимальний режим руху механізму або машини в цілому. .

В четвертому розділі приведений синтез оптимальних режимів руху механізмів різних вантажопідйомних машин на початковій і кінцевій стадіях проектування. На початковій стадії проектування машини за її динамічну модель вибирається модель руху вантажу у вигляді матеріальної точки. Так, наприклад, захватний пристрій вантажопідйомного маніпулятора можна розгчядати як матеріальну точку масою 171, яка рухається по деякій траєкторії. Подібні моделі монуть бути прийняті також для інших вантажопідйомних машин. Для значної частини вантажопідйомних малин рух робочий органів можна розглядати на початковій стадії проектування як горизонтальний рух вздовж осі X матеріальної точки масою /71 з полоаення Х0 в положення X, на відстань лХ = Хг- Х0 за заданий час ¿|. Для такої динамічної моделі знайдені оптимальні режими руху за різними критеріями.

Синтез оптимального енергетичного режиму руху здійснюється шляхом мінімізації крктерія /5/, в якого підінтегральна функція Т має вигляд Т = т X /2. В результаті мінімізації-такого критерій при граничних умовах руху матеріальної точки Ь =0, X = Х0та і = і,, X = Хі маємо оптимальний енергетичний реким руху _

_ Х = Х* + Х= (Х,-Хо)/іі=Хс, /ю/

де і = - відносний час руху. Оптимальним енергетичним /шзид-

кісним/. режимом руху матеріальної точки є рух з постійної) швидкістю Хс на всій ділянці. Однак на пракїиці такий реюш не цок а бути реалізований, бо в ньому відсутні ділянки розбігу та вибігу.

Синтез оптимального динамічного режиму руху здійсняється шляхом мінімізації критерія /6/ з підінтєгральнся функцією V = /7їл /2. Умоеою мінімума такого критерія є диференціальне рівняння четвертого порядку X ІІ/=0. З результаті розв"язування цього рівняння з граничними умовами: і =0, X - Х0, X =0 та і = і(, X = ХІ, X =0, ікаємо

Х = Х0 + АХ(3-2Ї)їг- Х*6аХ(1-І)Ї/і,; X* ЄлХ(і-2І)/С,. /II/ На відміну від оптимального швидкісного рехиму, оптимальний динамічний режим руху мохе бути реалізований на практиці. Однак при цьому рекимі руху в 2,25 рази збільшуються енергетичні витрати порівняно з оптимальним евидкісним режимом. Крім того, цей режим має максимальні прискорення на початку і в кінці руху, цо не дозволяє його використати в машинах, яким потрібні досить плавний пуск і точна зупинка. Оптимальний динамічний реним ру:су використовується в каши-

нах, які потребують мінімальної потужності приводу в процесах пуску і гальмування.

Оптимальний ривковий режим руху отримано шляхом мінімізації функціоналу /7/ з підінтегральною функцією № = №Х /2. Після підстановки цієї функції в рівняння /8/ маємо Х^'^О. Розв'язування цього рівняння з граничними умовами їЬ =0, X = Ха , X =0» X =0 та І =ІІ, Х = Х,, ¿=0, АГ =0 дає: Х=Ха + ЛХ({0- 1ЄЇ+ б?2,)?3;

І= 30АК(і-гї-ьїг)Іг/і1', Х = бОйХ(і-ЗЇ+2Їг)і/іІ. /І2/

Цей режим руху забезпечує плавну зміну прискорення ка всій ділянці руху, що дає можливість використати його при точній зупинці механізмів. Однак при оптимальному ринковому режимі руху значно зростають енергетичні витрати, які перевищують витрати енергії при оптимальному енергетичному режимі руху в 3,45 рази. Аналогічним чином отримані оптимальні реиими руху'матеріальної точки за прискореннями третього і більш високих порядків. Ці режими використовуються в тому випадку, коли необхідно до мінімуму зменшити коливання з пружних елементах механізмів. Однак при цих режимах руху ще більие зростають енергетичні витрати.

Приведений, аналіз режимів руху показує, що кожний з режимів покращує одні властивості машини і одночасно погіршує інші. Тому .більш перспективними визнаються комплексні оптимальні режими руху. При врахуванні енергетичних витрат, динамічної складової потужності та інтенсивності .зміни динамічних навантажень комплексний критерій /9/ має вигляд

/Г=£ '{[£Іг+&Х*ії/і2 + (і-5г)Х гії/?2о]і,/лХ2}^{. /ІЗ/ Умовою мінімуму критерія /ІЗ/ є диференціальне рівняння виду

X*- П,Х /ІЇ + Пі'х/ЬІ^О, /14/

де Пі* ЄОІЇг/О-Ь-ІЇг)-, пг = ?20&/(і-$-%,).

При розв'язуванні рівняння /14/ можливі два Еипадки: І. Пі&2'/п7; 2- Пі£-2.'ЛГг- Для першого випадку розв'язок рівняння /14/ дає

Х=А,’А,Ї * ¿„е Ч А'Є*Ї пь/

а для другого - _ ’

Х=аігвгі+ г1'і(віеіп 4>і + вчСОїУ?)*

'______ + Р. Л *(85 5ІП <Рі +в6сої <рі)> /'І°/

де ■, Рг=Ус^Г-г/п‘-чп;)/2'-' - Уй7соз(ос/г); У=УН7^(сс/г); сс=агсі$учпг/п'--і\

А,тАг,...,А6,В4,Вг,...,В6- постійні інтегрування. В залежності/І5/ та /16/ входять вагові коефіцієнти <?, і &г , які приймають різні значення в області, що граничить з осями ординат & =0, абсцис <5г = =0 та прямою АВ - =1 - З'і /рис.І/. Ця область розділена на дві

зони І і 2, межа між якими описується апроксимованим рівнянням

дг-\ і^{і- о, - [і-Ві- (*-&/]} • /І?/

Ящцо значення вагових коефіцієнтів знаходяться в зоні І, то оптимальний комплексний режим руху описується рівняннями/І5/, а якщо в зоні 2, то рівняннями /16/. Отримані раніше оптимальні режими руху від-

повідають таким точкам на площині вагових коефіцієнтів: А - енергетичний режим; В-динамічний режим; С - ривковий режим.

ЦЧ О,Б 0,1 1,0 $ Визначено оптимальний комплексний Рис.І.Область існування режим руху вантажного візка крана, який вагових коефіцієнтів ш початковій стаді! проектування можна

уявити як рух матеріальної точки вздовж горизонтальної прямої X з полонення X =0 в положення X=І0*за час ¿,=10 с при обмеженні на максимальні значення швидкості 2^6 1,5 м/с і ривк? 60,8 м/сЗ.

Для цих даних визначено, що Р, = 7,75, Рг = 5,48, Л»= 90, Пг = =1600, яким відповідають <^= 0,5 та 8% = ,0,3. Цим величинам вагових коефіцієнтів відповідає точка 2) на рис.І, яка належить зоні І.

Тому кінематичні характеристики комплексного оптимального режиму руху визначаються за допомогою залежності /15/ і її похідних. За результатами розрахунків побудовані графіки швидкостей /а/, прискорень /б/ та ривків /в/ комплексного -І, швидкісного -2, динамічного -З та ривкового -4 режимів руху /рис.2/. Аналіз отриманих оптимальних режимів руху показує, що найбільш прийнятним слід признати комплексний режим руху, який дозволяє зменшити максимальну величину швидкості в порівнянні з ривковим режимом руху, а також дозволяє забезпечити необхідний характер зміни прискорень, в тому числі їх нульові значення на початку і в кінці руху.

Визначені оптимальні комплексні режимі пуску та гальмування вантажопідйомного маніпулятора в процесі висування захвату і повороту. Для цих маніпуляторів підвищують вимоги до точності позицію-вання, яка залежить не тільки від величин прискорень, а й від характеру їх зміни в часі. То:,¡у при визначенні оптимальних режимів руху механізмів маніпулятора використані критерії, які Еключаать в

себе прискорення першого,

■/Я Ö

з>^ \ ,г

о.г 0,4 Щ %

Рис.2.Графіки кінематичних характеристик оптимальних режимів руху на всій ділянці руху

другого та більш високих порядків. В ряді випадків на кінематичні ха-раГТ'РермСГ"”" .'.сиіип маніпу.”." тора вводяться обмекення.Так, для захватного пристрою, який рухається з встановленою швидкістю =1,0 м/с, введене обмеження на максимальну величину прискорення 8 м/с2. Для таких обмежень при вагових коефіцієнтах =0 і ¿г =0,5 визначені тривалості ділянок пуску Ьп=0,225 с та гальмування іг =0,225 с і побудований комплексний оптимальний режим руху захватного пристрою на цих ділянках руху /рис.З/.

За допомогою принципу максимуме Понтрягіна визначений оптимальний режим руху механізма підйому вантажу, який забезпечує максимальну швидкодію /продуктивність/ при обмеженні на рушійну си-

1,0

0,5

X, м/с а.

/

А і

1.0

0,5

Х,м/е S лу F , енергетичні витрати/5/

та ефективну потужність /6/. При цьому механізм підйоцу вантажу представлений дина' ї мічною моделлю У ЕИГЛЯДІ вер-

І ' г

Рис.3.Графіки швидкостей/а,б/ та прискорень/в,г/ захвата маніпулятора в перехідних режимах

тикального підйому на висоту 1,01 h матеріальної точки з приведенною масою /71 л, рівняння руху якої мас вигляд:

Уг- (tT-Fc)/mn

при обмеженнях:

Г \т„/2) у/dt А ^0 .

/І0/

J0

граничних умовах: У,(0)=0, Чг(0}=0. УУЛфО і крите-

рій І = t,. Тут прийняті такі позначення: |F«|,|F0/- максимальні абсолютні величини рушійної і гальмівної сили; Д , Р - допустимі величини енергетичних Еіітра'т і динамічної складової потужності; Рс-сила статичного опору; , уг - координата і швидкість вантажу.

В результаті розв'язування поставленої задачі визначено, що для забезпечення максимальної швидкодії при встановлених обмеженнях рушійна сила приводу змінюється по такому закону:

Г Ff, RKaflûéb ¿-і'-,

І -С,Ь+Сг, ЯЩОІ4І

F(*)= -

якщо і 41 І. Ь(

/19/

Постійні ної сили

інтегрування о,, и2, t' , ta . tr , і" І

нематичних характеристик,

м

О

JL

'i\tn *Г і"

І

Рис.4.Графік зміни прискорення вантажу кеханізма підйому

~сз£+ якщо г.. Ро, ЯКЩО £"¿¿6 -і*.

С,, С», С3, С* і.моменти перемикання рушій-¿, визначені з умов неперервності кі-обмежень /18/ та граничних умов руху.

Отриманий оптимальний режим підйому вантажу складається з ділянок рівноприскореного пуску-І з прискоренням &а, руху з постійною по-, тужністю-2, сталий рухом з постійною швидкістш-3 та рівносповільне -ного гальмування^2! з прискоренням О-г /рис.4/.

На кінцевій стадії проектування механізмів вантажопідйомних машин оптимальні режими р^ху визначаються за більш повними динамічними моделями, але з використанням тієї ж самої методики, що і на початковій стадії проектування. Визначено різні оптимальні режими руху стрілової системи крана з горизонтальним переміщенням вантажу в процесі зміни вильоту. Динамічна модель такої стрілоеої системи представлена у вигляді механічної системи з абсолютно жорсткими ланками і з одним ступенем свободи/рис.5/. іХ За узагальнюючу координату вибрано Рис.5.Схема стрілової системи кутову координату стріли ОС. При крана при зміні вильоту цьому прийнято, що вантаж І руха-

\Z

+

еться по горизонталі вздовя осі X , а стріла 2 повністю врівноважена рухомою противагою 3, яка рухається зздоен ос і У .

Для такої стрілової системи визначено оптимальний енергетичний режим руху шляхом мінімізації критерій /5/ з кінетичною енергією

Т = ©с2[ур (3?/dcc)z+ jc + тп(дн/8<х)г+ т (Зх/¿fee)2], /20/

де УР - момент інерції привода, приведений до осі повороту ротора двигуна: 'Зс - г;оі.:ент інерції стріли відносно осі її повороту; тп,

ГП - маси противага та вантажу; - кутова координата ротора двигуна; X > У - координати центрів кас вантажу та противаги. Після підстановки функції /20/ в рівняння /8/ отримано крайову задачу ¿С = - 6с2 О (д lf/8oc) (02 >Р/дссг)+ тп(3«1оы)(з%{дсС *)-+ т (дх/оос)(82х/ЗоС2)]/[Ур (3<f/3cc)z+ чс + тп (дЧпрог)г + т(дх/оос)г] /2І/

з граничними умовами: і =0, оС = оС0і і = ±f, cC~ocf. Для механізмів стрілової системі визначені оператори передачі руху, які для приводу та вантажу мають вигляд:

U = ~/ctz+ Ь&+ 2<z&cos(9+\+°c) І дЧ’ІдоСп- (io.b/Ru)sin(e*X-Kx)y dzy/doc2=-(ab/Uz)[(LU/R)cos(9+\+zc)- (ду/дес)sintQ+i*'*)]-,

X - L cos сС; дк/воС^-LSinvC', ' дгХ/8сСг=- Looser, /22/

де і - постійне’передаточне число привода; /?- радіус початкового кола зубчастого колеса приводу. Отримані диференційне рівняння /21/ разом з оператораіяі /22/ є нелінійним зі змінними коефіцієнтами,тому для його розв'язування використано наближений метод колокації. При цьому розв'язування ~ крайової задачі /21/ мас вигляд

сс= oCo+tlAcc+fr-tjCcii+azt)], /23/

де 4 оС= ос,-оС0; ос0, ос, - початкове та кінцеве значення кутової координати стріли крана; £,- тривалість циклу руху стрілової системи; CLit <Хг- постійні коефіцієнти, які знаходяться з системи рівнянь

а, = [л СС+ с а, + аг)/з\%/2; аг= - at(& ос- аг/з)г {г /2 г /24/

•г §£ Лї. + +т£ї —

ле г _ й вссі аоС(г______Qc<i dec* дос,- дог* і=і,г. /2Ь/

Вирази_/25/ відповідають кутовим координатам стріли в точках колокації if=I/3 і ?2=2/3.

Для стрілової системи крана "Ганц"/рис.5/ з конструктивними параметрами: Jfe=7,5 м; ^,=29,0 м; ос„=0,62о рад; дос=0,746 рад; ^ =

=22 с; ¿.=36 м; а =6,64 м; Ь =7,40 м; й =0,105 м; і =42,5; А = =-0,192 рад; в =1,648 рад; ¿Гр=0,60 кг-м^- Зс =5,05.К)6 кг-м2; щп= =12300 кг;т =6000 кг визначені невідомі коефіцієнти <2,=0,115 і О-г =-0,050. По цих даних побудовані графіки ютової швидкості стріли І та лінійної швидкості вантажу 2 /рис.6/, які відповідають оптимальному енергетичному режиму руху стрілової системи. Оптимальний

оС,с 0,040 -

1.І

1,0

0,9 О,І

2\

0,036 •

0,032-

°'ог& о 0,г о,ч 0,6 o,g і,о Рис.6.Графіки швидкостей стріли-І та вантажу-2

X, М/с ■ енергетичний режим руху стрі-

лової системи використовується на ділянці сталого руху,а режими пуску і гальмування визначаються аналогічно, як £ це показано для матеріальної ~ точки за тим чи інший критерієм шляхом його мінімізації. Аналогічно оптимальному енергетичному режиму руху отримані динамічний і ривковий оптимальні режими руху стрілової системи. Оптимальний динамічний режим руху визначено шляхом мінімізації функціоналу /&/ з "енергією" прискорень стрілової системи в процесі зміни вильоту вантажу

У виразі /26/ не враховані доцентрові прискорення, бо рух ротора двигуна та стріли в напрямках ДІЇ цих прискорень не виконується. Після підстановки функції /26/ в рівняння /8/ отримано крайову задачу з диференціальним рівнянням четвертого порядку

"•=_{(<(*** * -я,*#» ♦ 44\*

ос

’Зос дс*г " Осг &ссг дос дос*)

+ос

д3Уп

т

- г

*ос

рд°с 3or5 " де* dec*

дЧ> ЬЧ'Р п дУ„а*уя дх

- ‘ дсс досч,

дХ д3Х

(Ур дог дог•? * т” дог досі

і)' )]>/

дог дссз) З'Х

/ iJf>(li)2+л+тл (Ш*+ т(Щг] ./27/

і граничними умовами: І =0, оС- оґ0, оС =0 і t - і,, сС= ос,, of =0.

Ця задача теж розвпязана методом колокації і її розв"язок має вид

ОС- оС0+ їг[&ос(5-гі)+ І>({-2І+іг)]. /26/

Для стрілової системи того ж крана "Ганц" визначено невідомий коефіцієнт Ь =0,46. За допомогою залежності /28/ і її похідних побудовані графіки /рис.7/ швидкостей /а/ та прискорень /б/ стріли-І і вантажу-2. Оптимальний динамічний режим руху стрілової системи дозволяє знизити до мінімуму потужність приводного механізму. Однак

при цьому режимі руху миттєво зростає прискорення всіх елементів

6с, с'\

0,04& 1,6

0,032 ■ 1,0

0,016' 0,6

0 0

6Ь,сг

0,012 0,2Н

о.оое- 0,(2

0- 0

-0,00£- -0,12

*0,0121 -ф

X. міс.

V ^ ' <2

!/ \\

£ на початку і в кінці циклу руху стрілової системи. Така зміна прискорення приводить до появи коливань приводу, металоконструкція стріли та

»-розкачуванню вантажу.

^ * Оптимальний ривковий

режим руху отримано в результаті мінімізації функціоналу /7/ з "енергією" прискорень ■»•другого порядку СТрІЛОЕОЇ системи/рис.8/. Ривковий оптимальний режим руху стрілової системи дозволяє отрима-

Рис.7.Графіки швидкостей /а/ та приско- ти досить плавну зміну при-

рень/б/оптимального динамічного режи- скосень її елеМентів Пси му руху стрілової системи скорень її елементів, ири

сс,сг

0,064 2,0

0,032' 1,0

а

- 2 1 ос С О

0,010 ол

0,005- 0,14

0

0

-0,006 -0,14

-0,0 ю. ■021

Рис.8.Грай скорень/б/

к

.. о,г Х,и/сг

о,ч о,б о,5 еог

скорень

¿1 цьому режимі руху прискорення стріли і вантажу на початку і я кінці циклу приймають нульові значення, цо дозвсляє знизити коливання вантажу в процесі зміни вильоту. Однак

0,2

Та

0,4

0,%

1,0,

такий резким руху приводить ' до значного зростання максимальних величин швидкостей стріли і вантажу.

. Ті чи інші недоліки ча-' сткових оптимальних

режимів руху стрілової системи усуваються за допомогою комплексного оптимального режиму руху. Крім комп-жиму руху стрілової системи лексного оптимального режиму

руху використовується також складений оптимальний режим руху, коли на різних ділянках руху стрілової системи приймаються різні оптимальні режими руху. На рис.9 приведені графіки залежностей швидкостей стріли-І і вантажу-2 при складеному оптимальному режимі руху стрілової системи, де на ділянках пуску і гальмування використані оптимальні відповідно динамічний і ривковий режими руху, а на ділян-

ог,с' 1,2

0,0023

о,оагь

0,1

о,оочА о,ч

а 0

ці сталого руху - оптимальний енергетичний режим. Такий режим руху

м/с __________ при мінімальних енергетичних

витратах забезпечує мінімізації) потужності приводу в процесі пуску та зменшує коливання вантажу при гальмуванні.

Синтезовано оптимальні динамічний і ривковий режими пово-

0,- ОД 0,6 0,% <і?г’роті крана з урахуванням доце-

Рис.9.Графіки швидкостей оптима- нтрового прискорення вантажу і лького складового режиму руху. швидкості його зміни в часі. В результаті чого встановлений значний вплив доцентрового прискорення вантажу на оптимальні режими повороту крана.

В ряді випадків на кінцевій стадії проектування вантажопідйомних машин при виборі режимів руху враховуються коливання ланок, тому ідо вони суттєво впливають на динамічні навантаження, які виникають в процесі руху. При такому розрахунку режимів руху вибираються динамічні моделі Ьи'.шин з врахуванням координат основного руху і координат коливань окремих ланок. Як приклад розглянуто пе^ ресування візка з вантажем на гнучкому канаті. Таку модель може мати мостовий кран, механізм зміни вильоту вантажу баштового крана при нерухомій стрілі та інші. В цій моделі враховується основний ?.ух візка та коливальний рух вантажу на гнучковд канаті /рис. 10/.

За узагальнюючі координати руху вибрані координати центрів мас візка Лд та вантажу X •

Якщо врахувати в цій моделі, що вантаж незначно відхиляється від вертикалі, то зв"язок між узагальнюючими координатами має вигляд Х+(Х-Хв)д/1 = 0. З цього рівняння знайдено

X

X - п

X Ч

Рис.10.Динамічна мо- відхилення між координатами, швидкостями,при-де.лЬ Еізка. ^ скореннями^ ривками

ЛХ*(1/1)Х', &Х=(ІІ$)Х) ¿х=(1/$)х" ЛХ*(І($)Х*/29/

де д - прискорення вільного падіння.Максимальні або середньоквад-рагичні відхилення координат, швидкостей і т.д. можуть служити критеріями оцінки режимів руху з урахуванням коливань.

Знайдено реміми руху вантажу і візка, які забезпечують мінімальні середньоквадратичні величини коливальних кінематичних характеристик. Режими, які відповідають мінімуцу середньоквадратичних відхилень переміщень і швидкостей не молить бути реалізовані на практиці, тому що при цих режимах не забезпечуються граничні умови

руху. Сєредньоквадратичне відхилення прискорень записується у вигляді Фїикціоиаяу,. ...і,, і ,„лг , ,ІЙ

лХ‘г[т,1 (у* ^ ] ■ /30/

В результаті мінімізації функціоналу /ЗО/ встановлено, що вантаж повинен рухатись з режимом, який відповідає оптимальному за прискореннями третього порядку режиму руху матеріальної точки. Для пересування візка з вантажем на відстань Х,-К0= 10 м за час ¿,=10 с при і =10 м визначені швидкості та прискорення вантажу і візка оптимального реяиму руху,, який мінімізує серадньоквадратичні відхилення прискорень /рис.II/. З приведених графіків видно, що вантаж має до-

{>6

О, Ь 0,4 о

-0,4

-0&

Х,Хя, м/с

С.

/

АГ Ч N

(А VI

0,2 о,Ч . ХЬ. 11 !сг

о, Є Р,Ь

1,0 і г*

о

сигь плавну зміну швидкості і прискорення, а візок на початку і в кінці руху має максимальне прискорення. Такий рух коне призвести до появи коливань в елементах візка в процесі пуску і після зупинки. Для зменшення цих коливань необхідно використовувати оптимальні режими руху візка з вантажем, які відповідають мінімуму серед-ньоквадратичних відхилень риеків. *Лри цьому режимі забезпечується * неперервність прискорень вантажу і візка, яка дозволяє до мінімуму звести коливання в цих елементах.

Визначено вплив режиму руху приводного механізма підйому на коливання вантажу для двомасової моделі з приведеною' масою /72,і масою вантаяу Шг, з "єднаних пруиним елементом із жорсткістю С /рис. 12/. При режимі руху пригода в процесі пуску і гальмування з сталим прискоренням коефіцієнт динамічності вантажу за прискореннями Кп=2, а при перемиканні з .максимального прискорення на мінімальне - Кп=4.

0,2

0,4

А.

о, з

Рис.II.Графіки швидкостей /а/ та прискорень /б/ візка і вантаау

пг

т

У,

Ф

При оптимальному ринковому режимі пуску приводе .його прискорення визначається залежністю

У, = 12Гс(і-2£+їг)і/іп, /ЗІ/

де Щ - стала швидкість руху вантаду; і„- довгота пуску; і = £/ і„. Цьому реяиму відповідає такий закон зміни прискорення вантаау

‘¡,+[іггь/(мії[ч(І-сош)-іі-

підйому вантажу , , .« . . •> . /32/

іп(і- б/СЛі^іпЛі ]/£„

де Л = Ус//7гг' • Для механізма підйому мостового крана з параметрами С =17200 кН/м, /тг2=2000 кг, ¿„=3 с коефіцієнт динамічності ванта-гу Кп =І>005. Таке зменшення коефіцієнта динамічності при оптимальному ринковому режимі пуску механізма підйому досягається за рахунок того, цо прискорення приводу У,и) неперервне і має нульові значення е крайніх точках. Це дозволяє практично до нуля звести дію коливальних навантажень. Аналогічні результати отримані і при • .оптимальному ривковому режимі гальмування. З досліджень встановлено, цо прукні^ть каната суттєво впливає на динамічні характеристики механізма підйому. Ці характеристики значно покращуються шляхом синтезу оптимальних режимів руху з використанням інтегральних динамічних критеріїв, які враховують прискорення вищих порядків.Для того, щоб не допустити розривів швидкості приводу у^швидкість Уг та прискорення другого порядку вантажу повинні бути неперервні на всій ділянці руху і дорівнювати нулю в крайніх точках. Такий режим підйому вантажу визначаються в результаті мінімізації функціоналу /І/ з підіктегральною функцією у вигляді "енергії" прискорень третього порядку механізма підйому. Аналогічно, щоб ..а допустити розривів прискорення приведу у,,прискорення перыого Уг та третього Уг порядків вантаку повинні також бути неперервними. Цей режим знаходиться я умов мінімуму критерія /І/, в якоцу підінтегральна функція - "енергія" прискорень четвертого порядку механізма.

Ь результаті подальших досліджень встановлено, що при оптимі-Зації режимів руху механізмів з 5 ступенями свободи для забезпеченая неперервності швидкості та прискорення приводу необхідно використовувати інтегральні критерії /І/ з підінтеградьними функціями у вигляді "енергії" прискорень відповідно 25 та 28+-І -го порядків. Якщо Еикикає також потреба в зменшенні енергетичних витрат і потужності, то синтез оптимального режицу руху проводиться шляхом мінімізації комплексного критерія, в який входять перераховані вище складові і "енергія" прискорень такого порядку, що забезпечує неперервність швидкостей і прискорень всіх елементів механізму.

В г,"ятсму розділі розроблена методика динамічного аналізу оптимальних: режимів руху стрілових систем кранів в процесі зміни вильоту валтажу, яка включає в себе визначення рушійних сил привода, вибір динамічної моделі і формування на її основі математичної моделі стрілової системи, вибір критеріїв оцінки стрілових систем з різними оптимальними ремімами руху, розрахунок моделей з цими режимами і аналіз огриманих результатів. За розробленою методикою, проведана динамічний аналіз оптимальних режимів руку стрілової си-

степи крана "Ганц" /рис.5/. Величина рушійного моменту привод}- при різних оптимальних режимах руху стрілової системи залежить від прискорень стріли, ротора двигуна, вантажу та противаги.' Для стрілових систем подібного класу важливо знати співвідношення мін динамічною та статичною складовими рушійного моменту або відповідними зусиллями в рейці приводу. При оптимальної?/ динамічному режимі руху стрілової системи динамічна складова зусилля в рейці приводу в декілька разів більша за статичну складову /рис.ІЗ/. Величина цього зусилля має вазливе значення, бо в процесі експлуатації стрілових систем ' рейкова передача досить часто .виходиіь з ладу. Одною з причин цього є те,що при розрахунках рейкової передачі не завади враховується динамічна складова сумарного зусилля в рейці приводу.

При розробці динамічної моделі стрілової системи враховано основний рух та коливання вантажу, геометричні та інерційні характеристики ланок, неврівноваженість стріли та вантажу. Стрілова система крана /рис.5/ представлена як голономиа .механічна система з двома ступенями свободи. За узагальнюючі координати прийняті кутові координати стріли сСв основному русі та відхилення ваятаиного каната від вертикалі в площині зміни вильоту

--------------------------- )) в коливальному русі вантажу.Згідно

Рис.ІЗ.Графіки зміни статичної' ,,птта7т; ,„пп

-І,динамічної-2 та сумарної-3 прийнятій динамічній моделі за допо-

складових зусилля в приводі, могою рівнянь руху плоскої системи складена математична модель стрілової системі /рис.5/, яка виражена узагальнюючими диференціальними рівнянняі.м руху

сС + О-іг \) - ; 0-2! & + ^22 & - Ьг;

40

-го

а,і -<хгі-т

Зх

V Эсс д\) Ь'=мд£+ И'+Гп*8^

З У

■ Ъ>)

■ сс

з у дгч>

3<х Оссг

■+

г + г ЁЛ

ЗсС 3* Зос

ЗХ±3У„ 1 ВУ„ Э*УЛ Эс<" д<*г ЭсС Осе2/

Р — -

Гйч ~___

дос

+ т

Зх 32Х і

Зсс дс<~2

зу згУ VI . . /Зх дгх . зч 8И_Л_ ^ші)\'2сСї)т(дх~д^дї дог а* а о)

гг

.2 / дХ дгХ дУ ЭгУ \ .

т(а«- д\>г + дос Э)>г)>

ЭХ _ ЗУ -г /ЗХ ВгХ дУ дгУ \

&г = Р'вх зТ- 4 Ьу-гЛТ ^ пг{.'д$ д<хг до досг/

. • /Я* <?г* дУ д*У \ '21Г.(дХ д2Х дУ 8гУ\

~2оСі>гПШ)8аГ\>+ ді> Зсгдр) 9 ^Хдїд))* 30 8і>г)>

/32/

де М , Мс- рушійний момент на валу двигуна та момент статичних ' сил, цо діють на стрілу відносно осі її повороту; рпх , ґпу, , Ґ6і(

- горизонтальні та вертикальні проекції сил, що діють ка противагу

та вантак. -

Для оцінки різних оптимальних рекимів руху використані безрозмірні дії та загальноприйняті критерії оцінки стрілових систем кранів. Залежність безрозмірної дії за Гаусом мас вигляд _

к_ -______£!і-------р‘{з Ш- - ч>)2+ .їсЦг - я)2-* то\{" - хУ+

с т(12лХг+ 9г*4,)¿с 1 >-Др ' ' Зс І'-'

* а)] * т [ііп '*) + ^Ст ' Щ IV* • №

Аналогічно безрозмірній дії за Гаусом визначені безрозмірні дії за Аппелем Яд , Лагранжем Кл . Декартом КД, Буріданом /С6 , Коріолі-сом-Понеелє Кк-п » Віттекбауером Кб та за імпульсом К;. Ці критерії обчислюються для системи в цілому і для окремих її елементів. Крім цих критеріїв для оцінки стрілових систем використані коефіцієнти нерівномірності р;у>;у 8" , динамічності 9С та їх сумарної оцінки £> , питомі максимальні величини кінематичних характеристик ланок і ін-пі критерії.

Розрахунок математичної моделі проводився шляхом інтегрування рівнянь /32/ числовим ыетодом Рунге-Кутта на ділянках руху стрілової системи від максимального вильотуде мінімального Хаі навпаки

- Еід^»доЛ,,з одночасним розрахунком критеріїв оцінки. Для розрахунку такої моделі складена програма дли ЕОМ. Проведено зіставлення результатів, отриманих за допомогоз математичної моделі, з результатами, які отримано експериментальним шляхом для стрілової системи крана КПш 4С-27-Ю.5. Таке зіставлення дало задовільні результати. В:дм;легінг. максимальних величин координат і кутових швидкостей стріли склаг.и::ть еідпоездко 3£ і 22£. За розробленою програмо» для ЕСІЛ прг2сде:-о динамічний аналіз стрілової системи з різними оптимальними рекимзми руху за допемог^о розглянутих критеріїв. Зіставивши

критерії, вибирається той режим руху, при якої?/с найбільш сприятливе поєднання критеріїв. Однак таке поєднання критеріїв не завжди здається виявити, тому багатокритеріальна задача зводиться до одно-критеріальної шляхом використання метода Ііарето. Для стрілової системи крана "Ганц" визначені критерії при різних оптимальних режимах руху. Так, для режиму руху з постійним прискоренням на ділянках пуску і гальмування отримані такі значення критеріїв: Кл =3,86;

Кд =4,02; Кд =8,01; КГС=ІІ,І; Кк.п =7,69; Кв =12,4; % =5,88; Кі= =7,69; З-=0,11; ?€=0,0042;А =0,016. '

В шостому розділі проведено динамічний аналіз врівноважених стрілових систем кранів з однотипними режимами руху в процесі зміни вильоту вантажу. Динамічний аналіз проведено на основі банка даних, що' містить в собі вхідні і вихідні дані стрілових систем. Вхідні дані включають геометричні та інерційні характеристики ланок, а також діючі сили. Вихідні дані включають різні критерії оцінки режимів руху стрілових систем. На основі такого банка даних проведено зіставлення стрілових систем різних типів /табл.І/.Вияв-

Таблиця І лено вдалі та невдалі Зіставлення різних типів стрілових систем конструкції стрілових

Тип стрілової системи систем іїх елементів.Ви-

ІІІарнірно-зчлешвана явлено, що між безрозмір-

Крите- Одно- Хобот ними діями та раніше за-

рії ланко- профі- ПРЯМОЛІНІЙНИЙ пропонованими критеріями

ва льова- ВІД гяжка існує взаємозв’язок. Так,

ний жорстка гнучка

Kfc «л о,64 9,54 3,67 14.06 10.06 2,90 15,38 8,61 2,65 26,93 4,97 2,01 стрілові системи, що кра-ді за безрозмірними діями за лагранжем, Декартом та Гаусом, з кращими за

кд 3,83 3,59 3,2ь 2,20 коефіцієнтами відносної

Кк-п 10,00 10,67 14,67 16,17 маси Ко та моменту Км j

кБ 7,68 9,04 13,79 14,39 питомими максимальними

ка 2,6й 2,47 2,56 1,96 величина(ет швидкості ЇЇ/г£

Кц 1,76 1,64 1,69 1,45 та прискорення Ьґ/1ґс ван-

км 2,00 2,00 2,77 2,79 тажу. Безрозмірні дії за

к 0,011 0,013 0,01 0,01 Коріолісом-Понселе та Бу-

V-ЦАс 2,47 2,41 2,22 2,03 ріданом пропорційні пито-

w/% 1,05 0,99 0,95 0,73 мій потужності приводі’ Кц-

За допомогою безрозмірних дій за Коріолісом-Понселе та Ьуріданом оцінені затрати механічної роботи та імпульсу сили на основний рух стрілової системи та коливання вантажу. Встановлено, що приблизно

третина цих витрат йде на коливання ванталу.

Розроблений алгоритм визначення перспективного варіанту стрілової системи, який складається з чотирьох етапів. На першому етапі вибирається прототип з найменшою величиною ключового /головного/-критерія К„із всіх досліджених кранів. На другому етапі вибираються найкращі технічні рішення окремих механізмів. Ці технічні рішення відбираються за найменшою величиною ключового критерія, і з них формується морфологічна таблиця /табл.2/. З цієї таблиці вибираються декілька технічних рішень стрілової системи, в яких величина ключового критерія менша, ніж в прототипа. На третьому етапі визначається перспективний варіант стрілової системи з вибраних за таблицею 2 механізмів. На четвертому етапі в виораному варіанті стрілової системи проводиться оптимізація конструктивних параметрів. Проведена оптимізація довжини стріли, важеля противаги, та кута нахилу стояка механізму врівноваження стрілової системи крана ШШ 40-27-і0,Ь. В порівнянні з базовим варіантом крана оптимізація дала зменшення Кп на 14,2$, яке досягнуте за рахунок оптимізації .

довжини стріли. Таблиця 2

морфологічна таблиця варіантів стрілових систем за критерієм Кл

механізми

к= п.п, Стріловий пристрій Врівно- важення Вирівнювання траєкторії вантажу

І Лряма стріла - 1,02 Лоліспаст-ний -0,17 Зрівнювальний блок -1,42

2 іііарнірно-зчленований з профільованим хоботом 0,93 Чотирьох- ланковий 0,09 Зрівнювальний поліспаст 1,32

3 ■ііарнірно-зчленований з зрямол і ні Ініим хоботом тг жорсткою відтяккою С,7о ІІІести- ланковий 0,07 Вантажний канат паралельний осі стріли або відтяжки 1,2В

4 ді&рнірко-зчленований з прямолінійним хоботом та гнучкою відтяккоз 0,оо Вантаїлний канат не паралельний осі' стріли або ГІДТЯЕКИ - 1,21

- В сьоеому розділі приведені технічні пристрої приводів ваагз-иопід;ізиних ма:л:н, які забезпечують оптимальні резпка руху. Розглянуті механічні, гідравлічні та електричні приводі;. Цс-.: о;.:іні вильоту стрілової системи крана оптимальний енергєг.гаг.Л ре ру;:у дс-сягйстьск - (¡¿обхідним ступс;:е„; точності ва рахуно:: ььоогу мгтрі ь ири^оду /рис.о/: до сикни стояка С , нуга нахилу г.огс до к-

ризонту 9 , довжини коромисла Ь та кута розхилу стріли Д . Для приведеної схемі приводу кутова швидкість стріли при постійній

шввдкості двигуна со має вигляд_______

сс=- сОЯі/аг+ $+2аЬ сс5(в+\+сс)/[І<%Ьзіп (б + д+сс^]. /34/

Оптимальний енергетичний реяим руху стрілової системи визначається залежністю /23/. Після підстановки координати і швидкості цього резжцу в вираз /34/ отримано рівняння, в якому невідомими є перелічені вище параметри приводу. Ці параметри знайдено методом найкращого наближення функцій за Чебишевим; О. =6,Ї2 м; Ь =7,29 м; X-=-0,192 рад; в =1,401 рад. В реальні конструкції крана Танц” ці параметри такі: О. =6,64 м; Ь ¿7,40 м; Л =-0,192 рад; б =1,676 рад. Знайдені параметри приводу забезпечують оптимальний енергетичний режим руху стрілової системи на ділянці сталого руху. На ділянках пуску та гальмування використовуються інші оптимальні режими руху, які реалізуються шляхом відповідного керування електродвигуном за допомогою регуляторів струму /моменту/ та напруги /швидкості/.

Розглянуто реалізацію оптимального региму пуску стрілової системі при мініцумі динамічної складової потужності. При цьому двигун повинен мати таку механічну характеристику

со = сон [(м„- М)/(МП-Мс)) [2-(м„- М)/(МП-Мс}], /35/

де о) , сО„- кутова швидкість ротора електродвигуна та її номінальне значення; М , Мп, Мс - моменти на галу електродвигуна відповідно рушійний, пусковий та статичного спору. На рис.14 приведені механічні характеристики електродвигуна, яким відповідають оптимальні динамічний-І та ривковий-2 ре;хлми пуску. Ці резики луску реалізуються двигунгмл постійного і змінного струму. На рис. 15 показана механічна характеристика двигуна постійного струму, яка реалізує оптимальний динамічний реакм пуску за допомогою побудови итучних характеристик. На цьому рисунку: 0 - оптимальна динамічна характе-

Мс М

Рис. І5.І.5еханічні характеристики двигуна постійного струму

ристика; І,2,...,6 - штучні характеристики; 7 - реальна характеристика двигуна, яка з достатнім ступенем точності реалізує оптималь-

Рис.14.Оптимальні механічні характеристики двигуна

ний динамічний реїшм пуску. Аналогічним чином реалізуються і інілі оптимальні, режими пуску механізмів вантажопідйомних машин.

Оптимальні режими руху механізмів вантажопідйомних машин реалізовані також за допомогою гідроприводу. Розглянуто механізм висування захвату вантажопідйомного маніпулятора з гідроприводом і дросельним иіляховим керуванням подачі робочої рідини в виконавчий гідроциліндр /рис.Іб/. Робоча рідина від насосу І через реверсивний

Рис.16.Механізм висування захвату маніпулятора

розподільник 2 попадає в безштокову порожнину гідроциліндра 3,який приводить в рух захват 4. Паралельно циліндру на нерухомій рамі 5 встановлено дросельний шляховий регулятор Ь, який контактує з кулачком 7, профіль якого визначає необхідний оптимальний рзжим руху захвату. Для реалізації оптимального динамічного режиму руху захвату маніпулятора профіль кулачка 7 має вигляд '

- У .

і-

\бтАХ(!-2£)/£?+Рс де У ■і/тах- координата поршня дроселя та її максимальне значення; д X ~ довжина ходу захвата маніпулятора; іїі - маса висувного пристрою з вантакем: рс ~ сила статичного опору переміщенню захвату.

Розроблені конструкції гідроприводів вантажопідйомного крана екскаЕатора-ва'нтажника та інших машін, гякі реалізують оптимальні режими руху виконавчих механізмів. Для забезпечення в гід-

равлічних малинах оптимальних режимів пуску та гальмування розроблена конструкція гідророзподільника, в якому золотник виготовлений з дроселюючими отворами спеціальної форми. Таку конструкцію гідро-розподільника впроваджено при модернізації крана-маніпулятора на транспортних засобах моделі 3963 та при розробці нових.моделей екскаватора-ваигажника ЕО-2625.

Основні результати та висновки по роботі

І. В результаті проведених досліджень і аеореткчню: узаголь-

нень розв"язана науково-технічна проблема в галузі створення вантажопідйомних машин з покраденими технічними та експлуатаційними характеристиками, яка розвиває перспективний науковий напрямок оптимального динамічного синтезу машин і базується на більш повному використанні внутрішніх можливостей механізмів шляхом вибору режимів їх руху за допомогою розроблених інтегральних динамічних критеріїв.

2. Розроблено методику синтезу оптимальних режимів руху механізмів зміни вильоту, пересування, повороту та підйому вантажопідйомних машин, яка включає в себе ідеалізацію машини у вигляді динамічної моделі з абсолютно жорсткими ланками і врахуванням координат основного руху та коливань ванта-яу на гнучкому канаті, визначення критеріїв оцінки режимів руху, які відображають окремі властивості машини або їх комплекс, побудову допустимої множини варіантів режимів руху шляхом мінімізації окремих критеріїв і вибір серед них оптимального реккму руху.

3. Для оцінки режимів руху механізмів вантажопідйомних мащщ запропоновано динамічні критерії інтегрального характеру, які розроблені на основі фундаментального поняття дії і представляють собота квадратичні інтегральні функціонали з підінтегральниш функціями у вигляді "енергії" прискорень різних порядків. Ці критерії мають реальну фізичну суть: затрати енергії; ефективна потужність приводу; ефективні сумарні інерційні навантаження ланок машини, зважені по ривках і т,д. Для задоволення декількох вимог одночасно до рєииму руху машини розроблено у вигляді згортки комплексний інтегральний безрозмірний критерій, в який входять окремі критерії зі своїми ваговими коефіцієнтами.

4. За запропонованого методикою синтезовано оптимальні режими руху механізмів різних вантажопідйомних машин, як на початковій стадії проектування, коли відомі лише технологічні параметри, так і на кінцевій стадії проектування, коли відомі основні конструктивні параметри машини. Отримано оптимальні-режими руху механізмів, представлених у вигляді руху матеріальної точки. По окремих критеріях

ці режими відповідають відсіжм з теорії машин і механізмів типовим режимам руху /постійної швидкості, постійного і змінного прискорення по лінійному, коєинусоїдальному, синусоїдальному- та поліноміналь-ному законах/. Для динамічних моделей машин зі змінними передаточними функціями між окремими ланками отримано оптимальні режими руху, які не відповідають типовим режимам. Тут коїїна лайка мас свій режим руху. Оптимальний енергетичний режим руху стрілової системи при зміні вильоту забезпечується параболічним законом швидкості стріли,

через який визначаються режими руху інших ланок. При оптимальних енергетичному та динамічному режимах руху стрілової системі зберігаються постійними відповідно функції кінетичної енергії та потужності на протязі всього циклу. Аналогічні результати отримані і для інших оптимальних режимів руху механізмів вантажопідйомних машин.

5. Розроблено методику динамічного аналізу стрілових систем кранів в процесі зміни вильоту, яка включає в себе визначення ру-> аійких сил приводу, вибір динамічної моделі і складання на її основі універсальної математичної моделі, придатної для опису руху і зіставлення різних типів систем. За цією методикою проведено динамічний аналіз різних типів стрілових систем, в результаті якого виявлені вдалі і недосконалі конструкціїї за різними критеріями.

По більшості критеріїв кращі показники у стрілових систем з прямолінійним хоботом та гнучкою відтяжкою, а гірші у систем з профільованим хоботом. Однак ці системи мають кращі режими транспортування вантату. Для всіх типів стрілових систем кранів біля третини енергетичних витрат йде на розкачування вантажу, в якого самий високий коефіцієнт динамічності /в середньому в 1,8 разів більшій ніж в ікиїих елементів/. Розроблено методику вибору перспективного варіанту стрілової системи і оптимізації її конструктивних параметрів. Оптимізація параметрів крана ЩШ 40-27-10,5 дозволила зменшити довжину стріли на 6,4/5 в порівнянні з базовим варіантом крана.

6. Для складання математичних моделей руху окремих механізмів вантажопідйомних машин запропоновані узагальнюючі диференційні рівняння, які описують рух плоских механізмів. Узагальнення цих рівнянь досягнуто за рахунок введення в них операторів передачі руху першого і другого порядків. Крім того, для синтезу режимів руху стрілових систем використані оператори передачі руху більш високих порядків. На основі математичної моделі плоскої механічної системи розроблено універсальну модель і відповідну їй програмі’ для ЕОН руху різких типів стрілових систем при зміні вильоту вантажу.

7. Приведено приклади реалізації оптимальних режимів руху механізмів вантажопідйомних машин-за допомогою механічних, гідравлічних і електричних пристроїв приводів. Визначено конструктивні параметри рейкового приводного механізму, цо забезпечують оптимальний енергетичний рекик зміни вильоту системі крала з прямою стрілою і зменшення на 15% енергетичних витрат. Розроблено конструкції приводу, які забезпечують оптимальні динамічний і ривковий режими пуску Мр/.анізмІЕ. Перлий .з цих режимів дозволяє зменшити потужність приводу в порівнянні з рекимом постійного прискорення в І,4-І,С разів,

а другий - значно знижує динамічні навантаження коливального характеру. Запропоновано конструкції гідроприводу з дросельним керуванням, які дозволяють реалізувати різні оптимальні режими руху механізмів вантажопідйомних ' машин1 і покращити їх технічні та експлуатаційні показники. Використання золотникового дросельного розподільника в гідроприводі ексказатора-вавтахкика EQ-2625 дозволило в 1,4 рази зменшити динамічні навантаження в його елементах.

8. Синтезовано оптимальні режими руху механізмів мостових і стрілових кранів, які покращують основний рух і зменшують коливання вантажу. Аналіз цих режимів руху дозволив встановити закономірність використання запропонованих критеріїв для мінімізації коливань механічній систем з s ступенями свободи, згідно з якою критерії оптимізації повинні включати в себе "енергій" прискорень основного руху до 2S + I-ro порядку.

9. Техніко-економічна ефективність результатів роботи досягається за рахунок зкенаєння енерговитрат, встановлення приводів меншої потунності та зниження динамічних навантажень, що приводить до підвищення продуктивності і надійності вантажопідйомних малин, а також покращення їх ергономічних показників. Така ефективність отримана від впровадження в виробництво монтажних кранів KffiJ 4027-10,5, кранів-маніпулятсрів моделі 3963 з комплектом змінних захватних пристроїв, екскаваторів-вантажкиків Е0-2625,при модернізації мостових і баштових кранів та інших машин.

Основний зміст дисертації опубліковано в таких роботах:

І.Ловейкин B.C. Расчеты оптимальных режимов движения механизмов строительных машин:Учебное пособие для вузов.-К.:УиК ВО Украины.-1990.- 166 с.

2.Ііовейкин З.С. Оптимизация режимов движения механизмов и машін // Теория мааин и механизмов.-ларькоз:ОсноЕа,1990.-Вып.49.- С.3-11.

3.Ловейкин B.C. Оценка динамичности стреловых систем кранов птзи из-

менении Еылета груза //1іодьемно-трансп.обооуд.-К.:Тєхніка,І9ь4.-Вш.IF*.- СЛ9-22. *

4.Ловейкин B.C. Математическая модель плоской механической системы //Подъемно-трансп.оборуд.-л.:Техніка,1985,- Вып.¿6.- С.І6-і9.

5.Ловейкин З.С. Оценка движения механизмов и маыин //Подъзмно-трансп.оборуд.-К.¡Техніка,1906.- Вып.20.- C.L5-I8.

6.ЛовеЯкин B.C. Определение оптимальных режимов движения механизмов грузоподъемных мапин //Подъемно-трансп.оборуд.-К.:Техніяа, 1967.- Вып.Х.- С.31-35,

7.Ловейкин B.C. Оптимизация режима движения механизмов грузоподъемных машин для транспортирования пассажиров //Подъемно-трансп. оборуд.-К.:Техніка,1991.- Вып.22.- С.9-14.

В.Ловейкин B.C. Управление производительностью механизмов.подъемно-транспортных машин //Подъемно-трансп.оборуд.-К. .-Техніка,

І99І-- Зелі.22.- С.29-34.

so

Э.Ловейкш B.C. Оптимизация рекима двикекия манипуляционных систем роботов по комплексному критерию //Вестник машиностроения. -1.1.: машиностроение,1988.- Ii2.- С.o-IO.

Ю.Ловейкии B.C. Оптимизация режимов движения роботов и манипуляторов //їеориги-iHa к приложена механика.- София:Изд-во на Бьлгар-ската Академия на Науките,1990,- Кн.1.- С.323-326.

П.Ловейкин B.C. Оптимизация режима движения механизма поворота экскаватора по комплексное критерию //Горные,строит.,дор.и мсли-орат. ¡.ли.-К. ¡Техніка,І9Б9.- Вш.42.- С.ІІ5-І20. '

12.Лове>“.кин B.C. Управление пускотормозныки режимами движения моха-ьизмое строительных машин //Горные,строит.,дор.и ыелиорат.м. л.-

h -Tovuivo QOf, _ А-, ЛП, _ П О.ЧІОя

IS.jiOBe/iKiiH В.С Оптимизация режимов движения механизмов экскаватора //Механизация и автоматизация земляных работ:Сб.докладов Х1У «ездушродной ШК. -К. :КИСИ, 1991. - С.268-270.

К.ЛоьзЯкин B.C. Динамический анализ стреловых систем крапов с горизонтальным перемещением гоуга при изменений вылета //Подъемно-трансп. оборуд.- й.: ^Ш8И1яашав,19сО.- Jfo-80-Ib.- С.6-8.

1о.Лоэейкин B.C. Сопоставление конструкций стреловых систем^порталь-ьих кранов //Подьемнс -трансп.оборуд.-к1,:1рВ'1ТЭИТяЕыа1и, 1980.-;io-80-Ib.- С.8-12.

К.Ловейкик B.C. Выбор режима движения механизмов грузоподъемных :.;aui/,H, обеспечивающего повышение их надежности , /Подьеьяо-трансп. оборуд.- U.: ЩЖТ£ЛТяаьаш,1985.- ¡Г6-Й6-39.- С.6-9.

17.Ловейкин B.C. Анализ движения стреловых систем кранов с горизонтальны’.! перемещением груза при изменении вылета по обобщенны..! координа таи //Ио^ъешо-трансп. оборуд. -М.: ЦЩИТЭИТяжмаа, 1981. -Ao-ol-15.- C.o-Ii. ' . ■

1о.Лозейкин З.С. Синтез эталонных законов движения манипуляционных систем роботов в переходник режимах //Библиограй.указатель"Депо-нпров. рукописи"•— 5.: B/iHHT/i,I989.- Ь.- С.2 1.

Х9..!.овейкин B.C. Оценка динамичности машин и их элементов //Сб.тезисов докладов II Всесоюзной конференции по статике и динамике пространственных конструкций.- К.: КИШ, 1985. ~ C.II9.

20.J:oseilKHH S.C. Выбор режима движения механизмов экскаватора //Сб.

тезисов докладов li Всесоюзной конференции по автоматизации и механизации земляных работ.-,К.: КйСЯ.х&зб.- С.177-178. '

21.Лоззйкин B.C. Оптимизация реаима движения манипуляционных систем "роботов //Сб.тезисов докладов НТК:Роботизация и гибкие автоматизированные производства.-К..Черновцы,1936,- С.41-43.

22.Лобейкин B.C. Оптимизация реалмив движения механизмов и машин на различных стадиях проектирования //Сб.тезисов докладов У Всесоюзной кон4е£окции:^Автоматизация поискового конструирования,

23.Лобсйкик B.C. Синтез режимов движения манипуляционных систем роботов //Сб.тезисоЕ докладов 1У Всесоюзной конференции:Автоматизация поискового конструирования.Том II.-Волгоград,1967.-С.165-167.

24.Дсвейгин B.C. Оптимизация режима движения манипуляционных систем роботов по комплексному критерию //Сб.тезисов докладов 1У Всесоюзного совещания по роСототехническим системам.- К.: Институт кибернетики ЛЯ УССР,±967.- С.75,76.

2о.Ловейкин B.C. Управление пуском механизмов подъемно-транспортных

машин //Теория машин металлургического и горного оборудования.-Свердловск: ЛШ, 1989,- Вып. 13.- C.II8-I24.

26.Ловейнин B.C. Оптимизация режимов движения теин и механизмов.-К.: Техн1ка,199 .-124 о. /Принято к печати/.

27.Ловзйкин З.С.,Горский Б.Е. Безразмерные критерии динамического совершенствования механических систем //Критерии качества и эффективности механических систем.-К.: Общество "Знаниз" УССР,1978.-

С.5-7.

28.Горский Б.Е. Довейкин B.C. Критерии динамического совершенства механических систем //Теория машин металлургического и х'орного оборудования,- Свердловск: УШ1.1989.- Вып.13,- С.98-102.

29.Горский Б.Е.ДоЕейкин B.C. Расашр-ние понятия коэффициента полезного действия на все удельные действия //Динамика й прочность тяжелых машин.-Днепропетровск:ДГУ,1982.- Был.6.- С.13-20.

30.Горский Б.Е.Довейкин B.C. Универсальная математическая модель крановой качающейся укосины но удельным действиям //Горные,строит, и дор. маш • -К.: íexn i ка, 1978, — Bm.Zb,- С.74-81.

31.Горский Б.Е.,Ловейкин B.C. Алгоритм вычисления удельных действий в днизерсальной математической модели краноЕой качающейся укосины //Горные,строит.и дор.маш,-К.:Техш ка,1978.-Вып.26.- С.74-82.

32.Гот>ский Б.Е,Довейкин B.C. Методика составления операторов передачи движения //Горные,строит.и дор.маш.-К. :Техшка,1979,-Бып.28.- С.99—105.

33.Горский Б.Е. Довейкин B.C. Алгоритм определения оптимального конструктивного варианта стреловой системы крана //Горные,строит, и дор.маз.-К.:TexHÍKa,I982.~ Вып.33.- C.60-dü.

34.Горский Е.Е..ЛовеЯкин B.C. Математическая модель кранового меха-низма^поворота //Горные,строитлдор.маш.-К.:iexHÍKa,1983.-

Вып•2о.— С.92—9S•

35.Горский Б.Е.Довейкин B.C. Применение коэффициентов удельных действий при исследовании крановых механизмов //Горные,строит.и дор.маш.-К.:Техшка,I960.-Вкп.29.- С.67-73.

35.Горский Б.Е.»Издебская Р.А.»Ловейкин B.C. Влияние параметров качающейся укосины крана на динамику укосины //Проблемы машиностроения. -К..‘Паукова думка,'1984.- Вып.21.- С.22-24.

37.Назаренко И.И. Довейкин В.С, Синтез оптимальных реышов движения механизмов подъемно-транспортных машин //Сб.тезисов докладов НТК: Новой в П'Ш.- М.:ГТУ им.Н.Е:Бау1/гна,1991.- С.23.

В работе решена научно-техническая проблема в области создания грузоподъемных машин с улучшенными техническими и эксплуатационными показателями путем оптимизации режимов их движения. Синтез оптимальных режимов движения механизмов осуществляется по методике, которая включает в себя: идеализацию механизма в виде определенной динамической модели; определение критериев оценки режимов движения; построение допустимого множества вариантов режимов движения путем минимизации отдельных критериев и выбор среди них оптимального режима. Для оценки режимов движения предложены новые динамические единичные и комплексные критерии, которые получены на основе фундаментального понятия действия и представляют собой квадратичные интегральные функционалы с подынтегральными функциями в виде "энергии" ускорений разных порядков. Эти критерии имеют реальную физическую сущность: затраты энергии; эффективная мощность привода; приведенные инерционные нагрузки звеньев, взвешенные по рывкам и т.д. По предложенной методике синтезированы оптимальные режимы движения механизмов грузоподъемных мамин на начальной и конечной стадиях проектирования.-Разработана методика динамического анализа уравновеиенных стреловых систем в процессе изменения вылета с различными оптимальными режимами движения. По этой методике проведен анализ различных типов стреловых систем. Для составления математических моделей движения отдельных механизмов грузоподъемных маиин разработаны обобщенные дифференциальные уравнения, которые описывают движение плоских механизмов. Обобщенность этих уравнений достигнута за счет введения в них операторов передачи двикения. Синтезированы оптимальные режимы движения механизмов, которые улучшают основное движение и уменьшают до минимума колебания упругих звеньев и груза на.гибком подвесе. Установлена закономерность использования предложенных критериев для минимизации колебаний механических систем с 5 степенями свободы, согласно которой критерии оптимизации долтг.ны включать в себя "энергию" ускорений основного движения до 2 3+1 - го порядка. Приведены примеры реализации оптимальных режимов движения механизмов при помощи механических, гидравлических и электрических устройств приводов. Определены конструктивные параметры реечного приводного механизма стреловой системы, которые обеспечивает оптимальный энергетический режим изменения вылета, уменьшавший на 15# снергегические затраты. Разработаны конструкции гидропривода, которые обеспечивают оптимальные рывковий и динамический режимы движения/ снихасда з 1,4 и 1,5 раза соответственно динамические нагрузки и мощность привода. '