автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Система автоматизированного моделирования шестеренных гидронасосов и их диагностических комплексов

На правах рукописи

0034Ьсэш

СТРОГАНОВА НАДЕЖДА ВАСИЛЬЕВНА

СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ШЕСТЕРЕННЫХ ГИДРОНАСОСОВ И ИХ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ

КОМПЛЕКСОВ

Специальность 05.13.12 — Системы автоматизации проектирования (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

о о ■■ п з

Омск-2009

003467910

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия"

Научный руководитель:

кандидат технических наук Архипенко Маргарита Юрьевна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Галдин Николай Семенович

кандидат технических наук, доцент Пастухова Елена Ивановна

Ведущая организация: ОАО Конструкторское бюро

транспортного машиностроения, г.Омск

Защита диссертации состоится 5 июня 2009 г. в 14.00 ч. на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 212.250.03 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия" (СибАДИ) по адресу: 644080, г. Омск, пр. Мира, 5, зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия" (СибАДИ) по адресу: 644080, г. Омск, пр. Мира, 5.

Отзывы на автореферат направлять по адресу: 644080, г. Омск, пр. Мира, 5., тел, факс: (3812) 65-03-23, e-mail: Arkhipenko_m@sibadi.org

Автореферат разослан 27 апреля 2009 г.

Ученый секретарь объединенного диссертационного совета ДМ 212.250.03 кандидат технических наук

М. Ю. Архипенко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В современных конструкциях автогрейдеров, бурильных машин, скреперов и др. управление рабочими органами, рулевое управление осуществляется посредством гидравлического привода.

Как правило, гидросистемы различных типов строительно-дорожных машин рассчитаны под определенный тип исполнительных механизмов, которые должны обеспечить заданные условия работы гидросистемы -скорость перемещения поршня гидроцилиндра и усилия на штоке гидроцилиндра, крутящий момент на валу гидромотора.

Нагнетание рабочей жидкости в гидросистему производят различные по конструкции насосы, разновидностью которых является шестеренный насос. Насос является составной и неотъемлемой частью любой гидравлической системы, он преобразует механическую энергию двигателя в энергию потока рабочей жидкости. От технического состояния насоса зависит работоспособность всей системы привода.

Диагностика, испытания, регулировка и обкатка различных гидроагрегатов выполняется на диагностических комплексах, способных производить измерения различных параметров системы.

Вопросами проектирования подобных комплексов, как правило, занимаются конструкторские бюро.

Анализ технической литературы показал, что вопросу создания стендов уделяется недостаточно внимания и в частности, отсутствуют рекомендации по их проектированию и разработке.

На практике, многие предприятия, эксплуатирующие машины с гидроприводом, самостоятельно изготавливают диагностические стенды, предназначенные для простейших испытаний. Низкая квалификация специалистов, а также существенные изменения методов и средств, произошедшие за последнее десятилетие, часто не позволяют качественно прорабатывать вопросы проектирования комплексов, от чего во многом зависит достоверность результатов диагностирования.

Для дальнейшей успешной работы, в данном направлении, необходимо автоматизировать процесс формирования диагностических комплексов, что позволит значительно минимизировать трудовые и временные затраты и работать с системой специалистам различного уровня квалификации.

Таким образом, проблема разработки методики автоматизированного моделирования диагностических комплексов на основе современных компьютерных технологий является весьма актуальной и служит основой для создания системы автоматизированного проектирования диагностических комплексов всей системы гидропривода.

Целью диссертационной работы является создание методики автоматизированного моделирования шестеренных гидронасосов и их диагностических комплексов.

Объект исследования: процесс моделирования шестеренных гидронасосов и их диагностических комплексов.

Предмет исследования: закономерности процесса моделирования диагностических комплексов шестеренных гидронасосов.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1) разработка математической модели шестеренного гидронасоса;

2) разработка информационного обеспечения диагностического комплекса шестеренного гидронасоса;

3) разработка алгоритмов и методики автоматизированного моделирования диагностического комплекса;

4) подтверждение адекватности предложенной математической модели шестеренного насоса и оценка работоспособности предлагаемого программного комплекса.

Методы исследования. В работе использованы методы математического моделирования, прикладной математики, математического анализа, теории алгоритмов.

Научная новизна работы заключается в разработке:

—математической модели шестеренного гидронасоса;

—алгоритмов автоматизированного моделирования диагностических комплексов;

-методики автоматизированного моделирования шестеренных гидронасосов и их диагностических комплексов.

Практическая ценность:

1. Предложенные подход к автоматизации моделирования и разработанные математические модели могут быть использованы для решения практических задач формирования диагностических комплексов в условиях конструкторского бюро, а также на других предприятиях, занимающихся их разработкой.

2. Применение рассмотренных математических моделей и алгоритмов для автоматизации отдельных этапов процесса моделирования позволит значительно сократить трудовые и временные затраты.

3. Разработанные база данных и программные модули предлагаемой системы могут быть использованы как самостоятельные или в сочетании с имеющимися системами автоматизации на предприятиях, а также в процессе обучения специалистов.

4. Возможна работа с системой специалистов различного уровня квалификации.

Система автоматизированного моделирования (САМ) шестеренных насосов и их диагностических комплексов является основой для создания системы проектирования, позволяющей в кратчайшие сроки корректно

формировать диагностические комплексы специалистам различного уровня квалификации.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались на Международных научно-практических конференциях: «Научный потенциал высшей школы для инновационного развития общества»: (г. Омск, ОГИС, 2008г.), «Теоретические знания в практические дела»: (г. Омск, РосЗИТЛП, 2008г.), IV Международном технологическом конгрессе «Военная техника, вооружение и современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения»: (г. Омск, СибАДИ, 2007г.), II всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования» (г. Омск, СибАДИ, 2007г.), Межвузовских научно-практических конференциях: «Теоретические знания в практические дела»: (г. Омск, РосЗИТЛП, 2007г.), «Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт» (г. Омск, НГАВТ, 2007г.), 62-ой научно-технической конференции (г. Омск, СибАДИ, 2008г.), «Теоретические знания в практические дела»: (г. Омск, РосЗИТЛП, 2009г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 13 печатных работ.

Внедрение результатов работы. Система автоматизированного моделирования шестеренных гидронасосов и их диагностических комплексов внедрена в Конструкторское бюро Транспортного машиностроения.

Структура и содержание работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка использованных источников, включающего 121 наименование. Работа изложена на 111 страницах, содержит 3 таблицы и 51 рисунок.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулирована научная проблема, обоснована актуальность темы, определена цель исследования, сформулированы научная новизна и практическая ценность, приведено краткое содержание работы и сведения об ее апробации.

В первой главе диссертационной работы дается анализ тенденций развития систем диагностики, анализ математических моделей гидронасосов, с целью выявления наиболее пригодной для решения задач диагностики, а также анализ программного обеспечения моделирования гидравлических систем. Представлена классификация различных конструкций шестеренных насосов и средств диагностирования гидроагрегатов.

Сформулированы цель и задачи исследований диссертационной работы.

Во второй главе представлены математические модели шестеренного насоса, датчиков, созданные с применением символов приложения БшшНпк среды МАТЬАВ. Приведены алгоритмы работы системы.

При составлении математической модели шестеренного насоса приняты следующие допущения:

- скорость вращения насоса в установившемся режиме постоянна;

- объемный модуль упругости, коэффициент вязкости, плотность, теплоемкость рабочей жидкости в период исследуемого процесса постоянны;

- газосодержание рабочей жидкости не учитывается;

- инерционные свойства потока рабочей жидкости, в связи с их малостью, не учитываются;

- волновые процессы не учитываются;

- рабочий объем насоса в процессе работы не меняется;

- каналы утечек и перетечек рабочей жидкости в насосе отражены эквивалентными дросселями;

- давление на входе равно атмосферному.

Входными параметрами насоса являются угловая скорость вращения вала насоса ю, расход (^ь температура 11 и давление Р1 рабочей жидкости; выходными - подача насоса СЬ, давление Р2 и температура Хг.

Расчетная и блок — схема шестеренного насоса представлены на рисунках 1 и 2 соответственно.

Шестеренный насос описывается уравнениями расходов с учетом утечек, перетечек и сжимаемости рабочей жидкости, уравнениями давлений РЖ и уравнениями движения насоса, учитывающими уравнения моментов трения на валу гидронасоса.

где (¡2 — подача насоса, (),еаг — расход жидкости на входе насоса, Qy1 -расход, идущий на утечки в насосе, Qper - расход, идущий на перетечки в насосе, расход, идущий на сжатие жидкости;

Рисунок 1 — Расчетная схема Рисунок 2 — Блок — схема насоса

Уравнение расходов:

02 ~~ О.и-ог в„ Огкг >

(1)

Q*,=~q, (2)

где о) — угловая скорость, рад/с; q - рабочий объем насоса, м3;

О)

где ni — коэффициент расхода, fur - площадь проходного сечения дросселя;

Q,„r = Mi ■ fidr J^(P2-P,) , (4)

где ¡Ii - коэффициент расхода, f2jr - площадь проходного сечения дросселя;

0* = К«~-(Р2-Р.), (5)

где Ksg - коэффициент сжатия. Уравнение движения насоса:

(6)

dt

где 1„ - суммарный момент инерции вращающихся деталей, приведенный к валу насоса, М,«,,.„.- теоретический момент вращения на валу насоса, Н*м; Mtr - момент, создаваемый трением вращающихся деталей насоса;

р-Й, (7)

где Др - разность давления в полостях нагнетания насоса и в баке;

Ьр = рг~ рх, (8)

Mtr=M,rsyh+Mtrvyaz, (9)

где М^s,h~ момент сухого трения; Mlr vyaz- момент вязкого трения.

Ir.syh .podsh. .mang. ^tr.iorc.yplotn. • (10)

где Mtr podsh- момент трения подшипников качения; M^n^ng- момент трения манжеты, Mtr t0rcyPiotn - момент трения торцевых уплотнений.

Момент трения подшипников качения: f • R • d

• г J tr.ptMlsh tr. podsh. 2lr rwidrh /1 1\ Mb.rod,k. =-j-' '

где fir.podsh. - коэффициент трения подшипника, Rirpodsh. - радиус трения подшипника, dur.podsh. — средний радиус трения.

Момент трения для манжеты без учета гидромеханических процессов между валом и манжетой:

Л. (12)

где Rt — удельная сила давления кольца на вал.

со

1л'

где Ktr.vyaz. — коэффициент вязкого трения.

Mtr.vyaz. ^tr.vyaz. ' ^^ • - ^'О^)

Мощность насоса на входе:

2ж

где М„ — крутящий момент на валу насоса. Мощность насоса на выходе:

N2=62-^2. (15)

Общий КПД:

Объемные потери (на перетекание жидкости через зазоры): Потери напора (давления):

(16)

N.

н

^ ~ И Л. и '

П + Про(

где Н- напор, Ь.^ — гидравлические потери

н = (19)

Р'ё

где р — плотность РЖ, g — ускорение свободного падения. Потери на трение в механизме насоса:

(20)

где - мощность гидравлическая

ли. = (Л+М- (21)

Температура на выходе из насоса:

Г2=Г,+ДГ. (22)

Повышение температуры вследствие объемных и гидромеханических потерь:

= (23)

СР оЫЛ.

где с — средняя теплоемкость РЖ в диапазоне температур Т, и Т2.

Выражения (1) - (23) с учетом принятых допущений позволили представить шестеренный насос в виде структурной схемы в среде 81ти1шк (рисунок 3).

Таким образом, математическая модель шестеренного насоса учитывает такие параметры как давление, подачу, температуру, гидравлический, механический, объемный и полный КПД. Оценки величин этих параметров достаточно для обоснования рекомендаций о техническом состоянии насоса.

Рисунок 3 - Структурная схема шестеренного насоса в БтиНпк

Модель -САМ представлена в виде алгоритма, учитывающего основные этапы формирования диагностического комплекса (рисунок 4).

Начало !

Доар оенпе прукпрно»

. ................IEEE ...........

Опр еделенне марок _____nu^oarperaioR...........

Щшсвоёшгё >шо1№ны£ зюченнйтрамегров

nwpoaiperaim

Выбор дна гносифуемого

_________

В ыбор пара метров диагностики

....................... 'Jt..........................

¡Опредеденнекашпёсгва j и места рлатололоенш j дтчнков. Формирование: I штематческой шдеяи!

Решение 'мдлч аналта т геш Tt пескон модеш г

Сравнены« | результатов S

I Sltvs £П1 ф OB ЛН11Я С !

| жтгер»шшгальны i

j мндашя.ш».........j

Вывод р екомендашШ по дальнейшей жтпгатзюш гидроагрегатов

zzxzr

I Конец

! ВД

БД

/ '"Ввод' " экшер1шенгмьнЕ.к даи.к

БД |

Рисунок 4 — Алгоритм работы САМ диагностических комплексов

В третьей главе представлено информационное обеспечение САМ.

Информация, объединенная в базе данных (БД), представляет собой библиотеки различных типов и марок машин, элементов, составляющих гидросхемы, средств измерения, информацию о допускаемых и предельных значениях диагностируемых параметров.

В качестве программного продукта, необходимого для упорядочения и организации данных системы, выбрана устойчивая и мощная система управления базами данных Access, входящая в пакет MS Office.

Совокупность таблиц и связей составляет блок-схему базы данных, представленную на рисунке 5.

£ Индекс топа машинм Тип машины

Паям датчика темпера Мат модель датчика

..... ..... .......: 1 чы

Марга датчика Г-^вг мед*

Марка машины Схема

Индекс типа Машины

Имде« типа насоса > Рабочим £>бъ*м ^ * Давление на выход* 8 Давление на еы>;од« ^ Пздэчз (52 5

Частота врдьдоыя КПД аёммный ьцти" КПД оёымный маю КПД общим ».и!пимум КПД 9б ¡ДОИ ШГлИ».1}» *

^ Мяшинэ-тсог

Индекс марш машина Нзргз гидронасоса

У Еармлнт &1згностк14 Марг.э дячмга темлграт Мэр»-.а дггчнка дагмин; Марка датчика расхода !

: Н«д*кс типа насоса Тип гидронасос» Мзгмоде-хь насоса Б г риан г диагностик

' Маркадагчша расхода; гЛзт датчика ра<:

Рисунок 5 - Блок-схема базы данных

Формирование информация для разработки САМ диагностических комплексов гидронасосов осуществляется с помощью специальных таблиц.

В таблице, представленной на рисунке 6, приведен перечень основных параметров, таких как рабочий объем, подача, давление, частота вращения вала, КПД и т.п., численные значения которых необходимы при моделировании гидронасосов.

Рисунок 6 - Таблица «Основные параметры насоса» И

Разработанная БД отвечает требованиям простоты, удобства и гибкости при эксплуатации, что дает возможность развития и последующей адаптации системы к изменениям в предметной области и к новым потребностям пользователей.

Четвертая глава посвящена разработке программного комплекса системы автоматизированного моделирования. Функциональная схема системы моделирования представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 - Функциональная схема системы автоматизированного моделирования диагностических комплексов

Интерфейс САМ позволяет организовать в наглядной форме формирование структурной схемы гидропривода, ввод основных параметров и характеристик агрегатов, определить место расположения, наименование, количество необходимых средств измерений.

Первый этап работы системы автоматизированного моделирования предполагает Формирование структурной схемы гидропривода, которое может осуществляться тремя способами. Первый способ предполагает выбор типовой схемы гидросистемы из БД. В случае несоответствия типовой схемы существует возможность ее корректировки в соответствии С изменениями, внесенными в конструкцию строительно-дорожной машины эксплуатирующей организацией. Формирование гидросхемы также может осуществляться из отдельных элементов, включенных в БД гидроагрегатов.

Определение количества, типа и мест расположения средств измерения осуществляется через интерфейс окна, представленного на рисунке 8.

Первоначально выбираются диагностируемые параметры, в зависимости от чего формируется схема размещения средств измерения.

■ Задайте параметры диагностики .....

!«П Подача |М»|жа датчика ||

Ъ] дазление на входе ; Марта датчика!:

□ давление на выходе Мар;а датчика |

Р) Температура на входе ¡Марка датчика:;

1 0 Температура на выходе [Марка датчика]; ршше.

; КПД объемный

; Схема |

Отчет по датчикам;

Рисунок 8 - Окно определения типа, количества и мест расположения средств измерения

Работа алгоритма подбора оптимального типа и марки датчика в зависимости от диапазона измерения, точности, способа взаимодействия с рабочей средой и типа выходного сигнала, представленного на рисунке 9, инициализируется через интерфейс окна определения марки датчика (рисунок 10)

;Начаио|

Щ

2Т"

I Определить СЯОСОб ] взАимодзЙсгеия с рабочей .....................3>?Яей.....................]

( сигнала

Выдать яиапззс« I ШЫерЯ^МОЙ величины |

Опу «стелить точность ..........

; ; марки ■ | ! | датчика | ;

".А,

^Имеется а каяичии£,~ ~.....

/ Вътеод ьеар '/л / / на^ху-ан /

Способ взаимодействия с рабочей средой ;бесконтактн..

Тип выходного сигнала щфров ой

Диапазон измерения Л ;

Точность ' ; 0,5

| Определить марку |

ДМ-33

ОК I

Рисунок 10 - Окно определения марки датчика

(«ЖЙЦ 1

Рисунок 9 - Алгоритм выбора датчика

Результаты моделирования гидропривода с учетом средств измерения представлены на рисунке 11.

□ : й 0 Ш ■ s р. ® ф> ■;■>■ Г : £2 •■„■: ► й й'Г" jiisr^ia И 0 Ф ; » ® Я-ф

::0:

iri

[©Ни

Н—ЧЖЬ

Рисунок 11 - Окно моделирования гидросхемы

Представленная методика и программный комплекс системы автоматизированного моделирования позволяет в кратчайшие сроки формировать диагностические стенды неквалифицированному специалисту и является основой для создания системы автоматизированного проектирования диагностических комплексов гидроприводов при дополнении и расширении разработанной базы данных.

Помимо моделирования диагностического комплекса в процессе работы средствами визуальной среды MATLAB GUI создано приложение, позволяющее формировать заключение о техническом состоянии объекта после проведения испытаний на диагностическом стенде (рисунок 12).

Рисунок 12 - Окно формирования заключения о техническом состоянии объекта диагностирования 14

Приложение позволяет автоматически передавать данные о значениях параметров математической модели в специальные поля.

Диагностические данные, полученные в результате испытания системы, вносятся оператором вручную в специально предназначенные поля ввода.

Для реализации модуля анализа полученных измерений с заданными диапазонами изменения контролируемых параметров разработан алгоритм, позволяющий на основе сравнения перечисленных данных формировать заключение о техническом состоянии объекта (рисунок 13).

Подтверждение адекватности математической модели насоса проводилось сравнительным анализом основных параметров переходных процессов при нарастании подачи и давления в насосе. Переходные процессы, полученные при расчете, сравнивались с процессами, записанными в память компьютера аналого-цифровым преобразователем.

На рисунках 14 и 15 представлены примеры сравнения теоретического и экспериментального переходных процессов нарастания подачи и давления насоса соответственно.

При наложении на экспериментальные переходные процессы кривых теоретических переходных процессов качественных расхождений не наблюдалось.

Расхождение установившихся значений выходных характеристик не превышает 2 %. Расхождение качественных показателей переходных процессов не превышает 4 %.

Полученные значения расхождений приемлемы для решения задач, поставленных в данной работе.

Рисунок 14 - Теоретический и экспериментальный переходные процессы нарастания подачи насоса при включении гидропривода

[ Яюзй»

""-««С ^^

Г

•'-.„у/-

Недост«- 1 точи»е

•жяазде-НЙ4 ЖЙЯ-КФОТК

ЬФЯМВОИ

5? течки НеДИ*«)

Не <мр»гу-1 ¿¡»ровян 1 предвхра- | квтеяьиыЗ $ «спая«» I

. „ ЙЗГ

Нас^-с пригоден

зксззуа-тэди»

| УММММ-

г «■ наел»

¡жмадстеие

лрязгс я«соса »«заполнен ижв-| яо» пая слишком

к аз« ая частога враакиия;

Нгиооувяв'р- {

ке-тсГйИЕ | заборе- |

ЙЙ^ЕС^ЬЭИО

ШШКр*- щегв^у®»- |

вджт | пробелаели §

иагшзи }

а?г» {

йгазс т}уяаг/ля во-»«^ЖСЛТеЙ, ¡Г1Ш.

-гзригии юесггряяи г!р>£яе:г®к>щ!»а! вяае-шша_

р&^рраят клала»«®. {я еда«: в**«згаг* к»

Рисунок - 13 Алгоритм анализа параметров моделирования и диагностических данных

12

10 I >

Р, МПа

6

4

2

О 0,2 0,4 t, с 0,8

Рисунок 15 - Теоретический и экспериментальный переходные процессы нарастания давления насоса при включении гидропривода

ОБЩИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Предложен математический аппарат системы автоматизированного моделирования шестеренных гидронасосов и их диагностических комплексов. Математическая модель шестеренного насоса отражает изменения, происходящие в объекте при эксплуатации, и позволяет учитывать основные факторы, характеризующие техническое состояние объекта в процессе его диагностирования.

2. Создана база данных, содержащая информацию о различных типах и марках машин, элементах, составляющих гидросхемы, средств измерения, а так же информацию о допускаемых и предельных значениях диагностируемых параметров, позволяющая в автоматизированном режиме формировать модели диагностических комплексов.

3. Разработаны алгоритмы и методика моделирования, заложенные в основу автоматизированной системы формирования диагностических комплексов.

4. Экспериментальные исследования позволили подтвердить адекватность математической модели и работоспособность программного комплекса, а также эффективность его использования в условиях производства.

5. На основе системы MATLAB Simulink и приложения GUI разработан программный комплекс, позволяющий организовать машинное представление структурной схемы, используя разработанные библиотеки гидросхем и гидроагрегатов, определять количество, марки и места расположения датчиков. В дополнении к программному комплексу разработано приложение, позволяющее формировать заключение о техническом состоянии объекта диагностирования.

17

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Архипенко М.Ю. Автоматизированные системы диагностики гидравлических приводов строительно-дорожных машин / М.Ю. Архипенко, Н.В. Титова// Теоретические знания в практические дела / Сб. материалов межвузовской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых исследователей. - Омск : ГОУ ВПО «РосЗИТЛП» в г. Омске, 2007.-С. 139-140.

2. Титова Н.В. Комплексный подход к диагностике элементов конструкции гидравлического привода СДМ с использованием приборов неразрушающего контроля [Текст] / Н.В. Титова // Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук / Межвузовский сборник трудов молодых ученых, аспирантов и студентов. - Омск : СибАДИ, 2007. — Вып.4.-Ч.1.-С. 291-293.

3. Жданов A.B. Обоснование допущений при математическом моделировании объемных гидроприводов с целью выбора методики их диагностирования [Текст] / A.B. Жданов, В.В. Меньков, Н.В.Титова // Машины и процессы в строительстве : сб. науч. тр. №6. - Омск : СибАДИ, 2007.-С. 100-102.

4. Титова Н.В. Приборы и средства контроля технического состояния гидравлических систем [Текст] / Н.В. Титова // Военная техника, вооружение и современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения / IV Международный технологический конгресс (г. Омск, 4-9 июня 2007г.). - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2007. - 4.1. -С. 313-319.

5. Титова Н.В. Алгоритм системы автоматизированного моделирования процесса диагностики гидроагрегатов строительных и дорожных машин [Текст] / Н.В. Титова // Межвузовский сборник трудов молодых ученых, аспирантов и студентов.— Омск : СибАДИ, 2008. - Вып. 5.-4.1.-С. 309-313.

6. Титова Н.В. Информационное обеспечение для автоматизированного проектирования систем диагностики гидроагрегатов строительно-дорожных машин [Текст] : в 3 ч. Ч. 3 / Н.В. Титова // Теоретические знания в практические дела : сборник научных статей международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых исследователей / филиал ГОУ ВПО «РосЗИТЛП» в г. Омске -Омск, 2008.-С. 195-196.

7. Титова Н.В. Разработка математической модели шестеренного гидронасоса как элемента системы автоматизированного проектирования диагностических комплексов [Текст] / Н.В. Титова // Сборник научных трудов / Иртышский филиал ФГОУ ВПО «Новосибирская государственная академия водного транспорта» (в г. Омске). - Омск, 2008. - Вып. 6. - С. 160-163.

8. Строганова H.B. Разработка системы автоматизированного проектирования диагностических комплексов гидронасосов [Текст] / Н.В. Строганова ; под общ. ред. Н.У. Казачуна // Сборник статей VI Международной научно-практической конференции «Научный потенциал высшей школы для инновационного развития общества». - Омск, 2008. -С. 189-191.

9. Строганова Н.В. Проектирование диагностических комплексов гидроагрегатов [Текст] / Н.В. Строганова // Материалы 62-й научно-практической конференции СибАДИ. - Омск, 2008. - Кн. 2 - С. 150-154.

10. Архипенко М.Ю. Моделирование процесса диагностики шестеренных насосов [Текст] / М.Ю. Архипенко, Н.В. Строганова // Вестник СибАДИ. - Омск, 2009. - Вып. 4 (10). - С. 69-74.

11. Архипенко М.Ю. Система автоматизированного проектирования диагностических комплексов гидронасосов [Текст] / М.Ю. Архипенко, Н.В. Строганова // Научный вестник НГТУ. - Новосибирск, 2009.-Вып.2,-С. 43-52.

12. Строганова Н.В. Программный модуль «Анализ параметров» диагностического комплекса гидроагрегатов [Текст] / Н.В. Строганова // Теоретические знания в практические дела : сборник научных статей X международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых исследователей : в 2 ч. Ч. 2 / филиал ГОУ ВПО «РосЗИТЛП» в г. Омске - Омск, 2009. - С. 258-260.

13. Строганова Н.В. Подтверждение адекватности математической модели шестеренного гидронасоса путем экспериментальных исследований [Текст] / Н.В.Строганова II Сб. науч. тр.: вып. 7. - Омск: Омский институт водного транспорта (филиал) ФГОУ ВПО «НГАВТ», 2009.-С. 92-95.

Подписан о к печати 23.04.2009. Формат 60x90 1/16. Бумага офсетная. Отпечатано на дупликаторе. Гарнитура Times New Roman. Уел п.л. 1,09; уч. изд.л. 1,05. Тираж 100 экз. Заказ № 128.

Отпечатано в полиграфическом отделе УМУ СибАДИ 644080, г.Омск, пр. Мира 5.

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

1.1 Тенденции развития систем диагностики

1.2 Анализ конструкций шестеренных насосов

1.3 Анализ математических моделей гидронасосов

1.4 Программное обеспечение моделирования гидравлических 40 систем

Выводы по главе 1. Цель и задачи исследования

2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ

АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ШЕСТЕРЕННЫХ ГИДРОНАСОСОВ

2.1 Математическая модель шестеренного насоса

2.2 Математическая модель датчиков

2.3 Алгоритмы работы системы автоматизированного 53 моделирования диагностических комплексов гидронасосов

Выводы к главе

3 ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ

АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ГИДРОНАСОСОВ

3.1 Структура базы данных

3.2 Формирование информации для разработки системы 6 автоматизированного моделирования диагностических комплексов гидронасосов

Выводы к главе

4 СТРУКТУРА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО

МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ШЕСТЕРЕННЫХ ГИДРОНАСОСОВ

4.1 Структура системы автоматизированного моделирования 76 диагностических комплексов шестеренных гидронасосов

4.2 Интерфейс системы автоматизированного моделирования 78 диагностических комплексов гидронасосов

4.2.1 Формирование структурной схемы гидропривода

4.2.2 Программный модуль «Анализ параметров»

4.3 Экспериментальное подтверждение адекватности математической модели шестеренного гидронасоса

Выводы к главе

Актуальность темы. В настоящее время к техническому состоянию парка строительных и дорожных машин (СДМ) предъявляются прогрессивные требования: высокопроизводительная безотказная работа (надежность), контролепригодность, приспособленность к техническому обслуживанию и ремонту с минимальными затратами [89].

Поддержание эксплуатационной надежности СДМ достигается современными методами и средствами технического обслуживания и ремонта. Каждая машина, поступающая в эксплуатацию, имеет заложенный ресурс всех агрегатов. Период непрерывной эксплуатации зависит от многих факторов, в том числе и от качества технического обслуживания. Некорректные эксплуатация и обслуживание приводят агрегаты к досрочному выходу из строя, своевременное и качественное поддержание технического состояния агрегатов способствуют увеличению срока их использования [1,4, 87, 89, 90, 97, 114].

Неотъемлемой частью СДМ является гидропривод (ГП), за счет которого осуществляется управление рабочими органами, а также рулевое управление [21, 22, 25, 27, 98]. Однако, даже отвечающий современным требованиям ГП имеет ряд серьезных недостатков. По общему мнению специалистов количество отказов ГП составляет 40 — 50 % от общего числа отказов машин [13, 115].

Как правило, гидросистемы различных типов строительно-дорожных машин рассчитаны под определенный тип исполнительных механизмов, которые должны обеспечить заданные условия работы гидросистемы — скорость перемещения поршня гидроцилиндра и усилия на штоке гидроцилиндра, крутящий момент на валу гидромотора.

Нагнетание рабочей жидкости в гидросистему производят различные по конструкции насосы, разновидностью которых является шестеренный насос [27]. Насос является составной и неотъемлемой частью любой гидравлической системы, он преобразует механическую энергию двигателя в энергию потока рабочей жидкости [12]. От исправности насоса зависит работоспособность всей системы привода.

Диагностика, испытания, регулировка и обкатка различных гидроагрегатов выполняется с помощью диагностических комплексов, способных производить измерения различных параметров системы [18, 35, 37].

Вопросами проектирования подобных комплексов, как правило, занимаются конструкторские бюро.

Анализ технической литературы показал, что вопросу создания стендов уделяется недостаточно внимания и в частности, отсутствуют рекомендации по их проектированию и разработке [39, 40].

На практике, многие предприятия, эксплуатирующие машины с гидроприводом, самостоятельно изготавливают диагностические стенды, предназначенные для простейших испытаний. Низкая квалификация специалистов, а также существенные изменения методов и средств, произошедшие за последнее десятилетие, часто не позволяют качественно прорабатывать вопросы проектирования комплексов, от чего во многом зависит достоверность результатов диагностирования.

Для дальнейшей успешной работы, в данном направлении, необходимо автоматизировать процесс формирования диагностических комплексов, что позволит значительно минимизировать трудовые и временные затраты и работать с системой специалистам различного уровня квалификации [69-71, 73, 91, 109].

Работами И.П. Норенкова, Ю.М. Соломенцева, В.Г. Митрофанова, М.Г. Косова, Е.Р. Ковальчук, В.В. Емельянова и др. оказано существенное влияние на развитие систем автоматизации.

Вопросы эксплуатации и надежности объемного гидропривода машин рассмотрены в работах Т.М. Башты, Т.А. Сырицына, Т.В. Алексеевой, В.А.Васильченко, С.В. Колосова, А.А. Комарова и других советских и российских ученых.

Техническая диагностика гидроприводов машин является сравнительно новым разделом науки [35, 37]. Её основы были заложены в начале 70-х годов A.M. Харазовым, Р.А. Макаровым, когда получил широкое распространение объемный гидропривод [60, 108]. Вопросам диагностики систем посвящены работы В.А. Васильченко, Г.И. Зайончковского, В.Д. Бабанской, В.М. Мелешко, Н.П. Федорченко, и др [64, 105].

Однако, в настоящее время, вопросы моделирования диагностических комплексов не исследованы до конца.

Таким образом, проблема разработки методики автоматизированного моделирования диагностических комплексов на основе современных компьютерных технологий является весьма актуальной и служит основой для создания системы проектирования диагностических комплексов всей системы гидропривода.

Целью диссертационной работы является создание методики автоматизированного моделирования шестеренных гидронасосов и их диагностических комплексов.

Объект исследования: процесс моделирования шестеренных гидронасосов и их диагностических комплексов.

Предмет исследования; закономерности процесса моделирования диагностических комплексов шестеренных гидронасосов.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1) разработка математической модели шестеренного гидронасоса;

2) разработка информационного обеспечения диагностического комплекса шестеренного гидронасоса;

3) разработка алгоритмов и методики автоматизированного моделирования диагностического комплекса;

4) подтверждение адекватности предложенной математической модели шестеренного насоса и оценка работоспособности предлагаемого программного комплекса.

Методы исследования. В работе использованы методы математического моделирования, прикладной математики, математического анализа, теории алгоритмов.

Научная новизна работы заключается в разработке:

-математической модели шестеренного гидронасоса;

-алгоритмов автоматизированного моделирования диагностических комплексов;

-методики автоматизированного моделирования шестеренных гидронасосов и их диагностических комплексов.

Практическая ценность:

1. Предложенные подход к автоматизации моделирования и разработанные математические модели могут быть использованы для решения практических задач формирования диагностических комплексов в условиях конструкторского бюро, а также на других предприятиях, занимающихся их разработкой.

2. Применение рассмотренных математических моделей и алгоритмов для автоматизации отдельных этапов процесса моделирования позволит значительно сократить трудовые и временные затраты.

3. Разработанные база данных и программные модули предлагаемой системы могут быть использованы как самостоятельные или в сочетании с имеющимися системами автоматизации на предприятиях, а также в процессе обучения специалистов.

4. Возможна работа с системой специалистов различного уровня квалификации.

Система автоматизированного моделирования (САМ) шестеренных насосов и их диагностических комплексов является основой для создания системы проектирования, позволяющей в кратчайшие сроки корректно формировать диагностические комплексы специалистам различного уровня квалификации.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались на Международных научно-практических конференциях: «Научный потенциал высшей школы для инновационного развития общества»: (г. Омск, ОГИС, 2008г.), «Теоретические знания в практические дела»: (г. Омск, РосЗИТЛП, 2008г.), IV Международном технологическом конгрессе «Военная техника, вооружение и современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения»: (г. Омск, СибАДИ, 2007г.), II всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования» (г. Омск, СибАДИ, 2007г.), Межвузовских научно-практических конференциях: «Теоретические знания в практические дела»: (г. Омск, РосЗИТЛП, 2007г.), «Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт» (г. Омск, НГАВТ, 2007г.), 62-ой научно-технической конференции (г. Омск, СибАДИ, 2008г.), «Теоретические знания в практические дела»: (г. Омск, РосЗИТЛП, 2009г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 12 печатных работ.

Внедрение результатов работы. Система автоматизированного моделирования шестеренных гидронасосов и их диагностических комплексов внедрена в ОАО Конструкторское бюро Транспортного машиностроения.

Структура и содержание работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, списка использованных источников, включающего 121 наименования. Работа изложена на 111 страницах, содержит 3 таблицы и 51 рисунок.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

1. Представлена структура системы автоматизированного моделирования диагностических комплексов гидронасосов, состоящая из аппаратных средств, совмещенных с аппаратными средствами ЭВМ, набора программ и справочной документации.

В качестве приложения к автоматизированной системе разработан программный модуль «Анализ параметров», который позволяет сокращать время и повышать достоверность заключения.

Представленная методика и программный комплекс системы автоматизированного моделирования позволяют специалисту в кратчайшие сроки корректно формировать диагностические стенды и являются основой для создания системы автоматизированного проектирования диагностических комплексов гидроагрегатов при дополнении и расширении разработанной базы данных.

2. Программное обеспечение, созданное на основе использования математических моделей и алгоритмов, значительно сокращает затраты времени на моделирование систем привода, а также формирование заключения о техническом состоянии диагностируемой системы.

3. В ходе проведения эксперимента записаны осциллограммы рабочих процессов, протекающих в насосе, уточнены коэффициенты, входящие в математическую модель. Подтверждена адекватность математической модели насоса путем сравнения теоретических и экспериментальных зависимостей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации проведен анализ систем диагностики, систем автоматизированного моделирования гидроприводов, изучены вопросы формирования диагностических комплексов. Установлена целесообразность совершенствования процессов выполнения конструкторских работ по разработке диагностических стендов. Основные результаты и выводы заключаются в следующем:

1. Предложен математический аппарат системы автоматизированного моделирования шестеренных гидронасосов и их диагностических комплексов. Математическая модель шестеренного насоса отражает изменения, происходящие в объекте при эксплуатации, и позволяет учитывать основные факторы, характеризующие техническое состояние объекта в процессе его диагностирования.

2. Создана база данных, содержащая информацию о различных типах и марках машин, элементах, составляющих гидросхемы, средств измерения, а так же информацию о допускаемых и предельных значениях диагностируемых параметров, позволяющая в автоматизированном режиме формировать модели диагностических комплексов.

3. Разработаны алгоритмы и методика моделирования, заложенные в основу автоматизированной системы формирования диагностических комплексов.

4. Экспериментальные исследования позволили подтвердить адекватность математической модели и работоспособность программного комплекса, а также эффективность его использования в условиях производства.

5. На основе системы MATLAB Simulink и приложения GUI разработан программный комплекс, позволяющий организовать машинное представление структурной схемы, используя разработанные библиотеки гидросхем и

96 гидроагрегатов, определять количество, марки и места расположения датчиков. В дополнении к программному комплексу разработано приложение, позволяющее формировать заключение о техническом состоянии объекта диагностирования.

Полученные результаты предназначены для использования на предприятиях, занимающихся проектированием диагностических комплексов, а также на предприятиях, эксплуатирующих строительно-дорожную технику с целью моделирования диагностических стендов. Результаты диссертационной работы используются в Конструкторском Бюро Транспортного машиностроения г. Омска и в учебном процессе Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии при реализации образовательных программ по специальностям 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств», а также 190205 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование».

1. Алексеева Т.В. Техническая диагностика гидравлических приводов Текст. / Т.В. Алексеева, В.Д. Бабанская, Т.М. Башта, В.И. Загребельный, Г.И. Зайончковский, С.В.Колосов ; под общ. ред. Т.М. Башты. — М. : Машиностроение, 1989. 264 с. : ил.

2. Алексеева Т.В. Математическое моделирование элементов гидроприводов строительных и дорожных машин. Методические указания / Т.В. Алексеева, B.C. Щербаков, Б.П. Воловиков. — Омск : СибАДИ, 1986.-34 с.

3. Алексеева Т.В. Основы машиностроительной гидравлики : учеб. пособие / Т.В. Алексеева, B.C. Щербаков, Н.С. Галдин, Э.Б. Шерман. — Омск : ОмПИ, 1986.-87 с.

4. Алексеенко А.ГТ. Совершенствование технологии диагностирования гидропривода одноковшовых строительных экскаваторов по объемному коэффициенту полезного действия Текст. : дис. . канд. техн. наук : 05.05.04 / А. П. Алексеенко. С-Петербург, 2001. - 180 с.

5. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя Текст. : в 3 т. : [справочник специалиста] / В. И. Анурьев ; ред. И. Н. Жесткова. -9-е изд., перераб. и доп. — М. : Машиностроение, 2006.

6. Ануфриев И. Е. MATLAB 7 Текст. / И. Е. Ануфриев, А. Б. Смирнов, Е. Н. Смирнова. СПб. : БХВ-Петербург, 2005. - 104 с. : ил.

7. Архипенко М.Ю. Система автоматизированного проектирования диагностических комплексов гидронасосов Текст. / М.Ю. Архипенко, Н.В. Строганова // Научный вестник НГТУ. Новосибирск, 2009. - Вып. 2.-С. 43-52.

8. Бажин И.И. Автоматизированное проектирование машиностроительного гидропривода / И.И.Бажин, Ю.Г.Беренгард, М.М.Гайцгори и др.; Под общ.ред. С.А.Ермакова. — М. : Машиностроение, 1988. 312 с.

9. Башта Т.М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы Текст. / учебник для машиностроительных вузов / Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов, О.В. Байбаков, Ю.Л. Кирилловский — 2-е изд., перераб. — М. : Машиностроение, 1982. -423 с. : ил.

10. Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика Текст. / Т.М. Башта.- М.: Машиностроение, 1972. 320 с.

11. Башуров В.П. Судовые объемные насосы и их эксплуатация Текст. / В.П. Башуров : учебн. пособие М. : В/О "МОРТЕХИНФОРМРЕКЛАМА", 1991 г. - 112 с.

12. Бенькович Е.С. Практическое моделирование сложных динамических систем / Е.С. Бенькович, Ю.Б. Колесов, Ю.Б. Сениченков.- С.-Петербург: БХВ, 2001. 441 с.

13. Беренгард Ю.Г. Автоматизированные методы расчета гидрообъемных и гидромеханических приводов строительных и дорожных машин / Ю.Г. Беренгард, М.М. Гайцгори // Строительные и дорожные машины. — 1984.-№5.-С. 25-27.

14. Беренгард Ю.Г. Синтез уравнений произвольных систем гидропривода на ЭВМ / Ю.Г. Беренгард, М.М. Гайцгори // Автоматизация расчетов строительных и дорожных машин. М. : ВНИИстройдормаш, 1977. -№75.-С. 14-29.

15. Биргер И.А. Техническая диагностика Текст. / И.А. Биргер. — М. : Машиностроение, 1978. —240 с.

16. Бойко В.В. Проектирование баз данных информационных систем Текст. : учебн. пособие / В.В. Бойко, В.М. Савинков ; ред. JI.A. Табакова. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Финансы и статистика, 1989. — 352 с.

17. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем / Н.П. Бусленко. М. : Наука, 1978.-400 с.

18. Васильченко В.А. Гидропривод и средства гидроавтоматики Текст. /

19. B.А. Васильченко // Строительные и дорожные машины. 2004. - №101. C. 22-24.

20. Васильченко В.А. Гидропривод и средства гидроавтоматики Текст. /

21. B.А. Васильченко // Строительные и дорожные машины. — 2004. №111. C. 18-23.

22. Гаврилов К.Л. Дорожно-строительные машины иностранного и отечественного производства: устройство, диагностика и ремонт Текст. / К.Л. Гаврилов, Н.А. Забара. М. : Майор, 2006. - 480 с. : ил.

23. Галдин Н.С. Гидравлические машины и объемный гидропривод Текст. / Н.С. Галдин : учебн. пособие. — Омск : СибАДИ, 2007. — 257 с.

24. Галдин Н.С. Атлас гидравлических схем мобильного оборудования Текст. / Н.С. Галдин, А.В. Кукин : учебн. пособие. Омск : СибАДИ, 2006.-91 с.

25. Галдин Н.С. Основы гидравлики и гидропривода Текст. / Н.С. Галдин : учебн. пособие. Омск : СибАДИ, 2006. - 144 с.

26. Глушаков С.В. Базы данных Текст. / С.В. Глушаков, Д.В. Ломотько : учебный курс ; худож. оформитель А.С. Юхтман. - Харьков : ACT, 2001.-504 с.

27. Глушец В.А. Совершенствование системы управления рыхлительным агрегатом Текст. : дис. . канд. техн. наук: 05.05.04. / В. А. Глушец. — Омск, 2004.-185 с.

28. Гольчанский М.А. Гидротестер ГТ-600 для диагностики гидроприводов технологических машин Текст. / М.А. Гольчанский, А.А. Руппель // Дорожно-транспортный комплекс, экономика, экология, строительство, архитектура. 2003. - 2 т. — С. 282-283.

29. Гольчанский М.А. Гидротестер для оперативной диагностики гидросистем (ГТ-600) Текст. / М.А. Гольчанский, А.А. Руппель // Современные проблемы транспортного строительства, автомобилизации и высокоинтеллектуальный НТП. — 2002. — 3 т. С. 41.

30. ГОСТ 19.002 80. Единая система программной документации. Схема алгоритмов и программ. Правила выполнения Текст. — Введ. 01.07.81. — М. : Изд-во стандартов, 1985. — 17 с.

31. ГОСТ 19.002-80 Схемы алгоритмов и программ. Правила выполнения Текст. -М. : Изд-во стандартов, 1980. — 20 с.

32. ГОСТ 19.003-80 Схемы алгоритмов и программ. Обозначения условные графические Текст. — М. : Изд-во стандартов, 1984. -21 с.

33. ГОСТ 20911-89 Техническая диагностика. Термины и определения Текст. -М. : Изд-во стандартов, 1989. — 14 с.

34. ГОСТ 22771 77 Автоматизированное проектирование. Требования к информационному обеспечению Текст. — Введ. 1978.07 01. — М. : Изд-во стандартов, 1978. — 6 с.

35. ГОСТ 25044-81 Техническая диагностика. Диагностирование автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных и дорожных машин. Основные положения Текст. Введен 1983.01.01. - М. : Изд-во стандартов, 1982. — 9 с.

36. ГОСТ 25176-82. Техническая диагностика. Средства диагностирования автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных и дорожных машин. Общие требования Текст. — Введен 1983.01.01. — М. : Изд-во стандартов, 1986.-9 с.

37. Гринчар Н.Г. Выбор критерия оптимизации процесса поиска отказов в ГП машин Текст. / Н.Г. Гринчар // Механизация строительства. — 2003 — №6-С. 8-10.

38. Гринчар Н.Г. Основы создания и проектирования испытательных и диагностических гидростендов Текст. / Н.Г. Гринчар // Строительные и дорожные машины. — 2003. №7 - С. 22-24.

39. Гришин В.К. Математическая обработка и интерпретация физического эксперимента / В.К. Гришин, Ф.А. Живописцев, В.А. Иванов — М. : Изд-во Моск. ун-та, 1988. 318 с.

40. Даршт Я. Комплекс моделирования гидромашин и гидросистем / Я. Даршт, Пузанов А., Холкин И. // САПР и графика : электронный журнал. 2003. №5.URL: http://www.sapr.ru/article.aspx?id=7477&iid=298 (дата обращения 7.06 2008).

41. Допплеровский Ультразвуковой расходомер Sono-Trak Электронный ресурс. // компания «Ремстройтехно-Сервис» : [сайт]. URL: http://www.rst-s.ru/catalog/rashodomery/ultrasonic/doppler/ (дата обращения 09.09.2008).

42. Дьяконов В. MATLAB. Анализ, идентификация и моделирование систем. Специальный справочник / В. Дьяконов, В. Круглов — СПб. : Питер, 2002. 448 с.

43. Жданов А.В. Обоснование основных конструктивных параметров гидравлических рулевых механизмов строительных и дорожных машин с шарнирно-сочлененной рамой Текст. : дис. . канд. техн. наук: 05.05.04. / А. В. Жданов Омск, 2007. - 239 с.

44. Иванов В.А. Математические основы теории автоматического регулирования / В.А.Иванов, В.С.Медведев, Б.К.Чемоданов, А.С.Ющенко; Под ред. Б.К. Чемоданова : Учеб пособие для втузов. — М. : Высшая школа, 1977.-518 с.

45. Измерение температуры при помощи термопар Электронный ресурс. : ЗАО "Электронные технологии и метрологические системы" : [сайт]. URL: http://www.zetms.ru/support/articles/adcdacs/thermo.php (дата обращения 16.02.2009).

46. Иринг Ю. Проектирование гидравлических и пневматических систем Текст. / Ю. Иринг / Пер. со словац. Д.К. Рапопорта. — Л. : Машиностроение. Ленингр. Отдел-е, 1983. —363 с. : ил.

47. Колчин А.В. Датчики средств диагностирования машин Текст. / М. : Машиностроение, 1984.-120 с.

48. Колышев В.И. Основы автоматизации производственных процессов в дорожном строительстве Текст. : учебник / В.И.Колышев, Б.С.Марышев, В.А. Рихтер, Л.М. Кириллова, Ю,Н. Питецкий, А.Ф. Катаев, В.Н. Журавлева. М. : Транспорт, 1966. — 220 с.

49. Коробочкин Б.JI. Динамика гидравлических систем станков Текст. / Б.Л. Коробочкин. — М. : Машиностроение, 1976. — 240 с. : ил.

50. Лифанов И. С. Метрология, средства и методы контроля качества в строительстве Текст. : справ, пособие / И. С. Лифанов, Н. Г. Шерстюков. — М. : Стройиздат, 1979. — 223 с. : ил.

51. Любельский В. И. О системе диагностирования гидроприводов строительных и дорожных машин Текст. / В. И. Любельский, А.Г.Писарев // Механизация строительства. 2002. — №15 — С. 13-15.

52. Любельский В.И. Новое оборудование для диагностирования и испытания гидроприводов строительных, дорожных и коммунальных машин Текст. / В.И. Любельский, П.М. Черейский, Е.Н. Батурин // Строительные и дорожные машины. 2003. — №1 — С. 6-9.

53. Любельский В.И. Приборы ультразвукового контроля приводов строительных и дорожных машин Текст. / В.И. Любельский, А.Г. Писарев, Ю.А. Сапожников // Механизация строительства. — 2001. — №3 — С. 8-9.

54. Любельский В.И. Развитие системы диагностирования гидроприводов строительно-дорожных машин Текст. / В.И. Любельский, А.Г. Писарев, О.В. Борисенко, Ю.А. Сапожников // Строительные и дорожные машины. 2001.-№3-С. 15-18.

55. Любельский В.И. Современные средства контроля и диагностирования гидроприводов С ДМ Текст. / В.И. Любельский, А.Г. Писарев, Ю.А. Сапожников // Строительные и дорожные машины. — 2003. — №1 — С. 6-9.

56. Макаров Р. А. Диагностика строительных машин Текст. / Р. А. Макаров, А. В. Соколов. М. : Стройиздат, 1984. - 336 с. : ил.

57. Малиновский Е.Ю. Математическое моделирование в исследовании строительных машин / Е.Ю. Малиновский, Л.Б. Зарецкий — М. : НИИНФСтрой-доркоммунмаш, 1966. — 113 с.

58. Малиновский Е.Ю. Синтез уравнений движения и анализ динамики механизмов строительных и дорожных машин / Е.Ю. Малиновский //

59. В сб. : Автоматизация расчетов строительных и дорожных машин. Труды ВНИИС ДМ, вып. 75. -М.: 1977. С. 3-14.

60. Маркин Н.С. Метрология. Введение в специальность Текст. : учебн. пособие для техникумов / Н.С. Маркин, B.C. Ершов. — М. : Издательство стандартов. 1991. — 208 с. : ил.

61. Мелешко В.М. Разработка и исследование системы диагностического обеспечения эксплуатации гидроприводов одноковшовых строительных экскаваторов Текст. : дис. . канд. техн. наук: 05.05.04. / В.М. Мелешко -Омск, 1981.-132 с.

62. Месарович М. Общая теория систем: математические основы Текст. / М. Месарович, Я. Такахара / Пер. с англ. М. : Мир, 1978. - 311 с.

63. Михайлов A. Hydraulics vl.O Система автоматизированного проектирования гидравлических и пневматических схем в среде AutoCAD Текст. / А. Михайлов, Ю. Чигишев // CADmaster 2000. - №2 -С. 10-11.

64. Навроцкий К.Л. Моделирование и динамический расчет на ЭВМ гидро- и пневмоприводов Текст. / К. Л. Навроцкий // Ч. 1 : Моделирование приводов типовыми звеньями и руководство к универсальной программе расчета : Учеб. пособие М. : МАДИ (ГТУ), 1991. - 96 с.

65. Налимов В.В. Теория эксперимента Текст. / В.В. Налимов. М. : Наука, 1971.-260 с.

66. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических систем Текст. / И.П. Норенков. — М. : Высшая школа, 1980. 432 с.

67. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования Текст. : учеб. для вузов / И.П. Норенков. 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 336 с. : ил.

68. Норенков И.П. САПР. Принципы построения и структуры Текст. / И.П. Норенков : учеб. пособие для вузов. М. : Высш.школа, 1986. — 125 с.

69. Павальчук Е. Р. Основы автоматизации машиностроительного производства Текст. : учеб. для вузов / Е. Р. Ковальчук, М. Г. Косов, В. Г. Митрофанов; Ред. Ю. М. Соломенцев. 3-е изд., стер. - М. : Высшая школа, 2001. - 312 с. : ил.

70. Параллельные вычисления в программных продуктах ANSYS 11. ANSYS CFX-CAD2Mesh Электронный ресурс. // URL: http://cfdhelp.ru/library/russ/testl.html (дата обращения 17.12.2008).

71. Пат. 2024696 Российская Федерация, МПК5 E02F9/22. Способ диагностирования состояния гидрофицированной машины Текст. / Познянский Г. И., Познянская Н. В., Познянская Я. Г.; — № 5043866/03; заявл. 01.04.1992 ; опубл. 15.12.1994. 3 с. : ил.

72. Пат. 2027907 Российская Федерация, МПК6 F04B51/00, F15B19/00. Способ диагностики объемных гидромашин Текст. / Колесников JI. А., Жедь В. А.; -№ 5021318/29; заявл. 29.08.1991.; опубл. 27.01.1995.-3 с.: ил.

73. Пат. 2052675 Российская Федерация, МПК6 F15В19/00. Способ определения технического состояния гидропривода Текст. / Домогаров А.Ю.; № 93019922/06; заявл. 19.05.1993.; опубл. 20.01.1996.

74. Пат. 2187723 Российская Федерация, МПК7 F15В19/00. Система диагностирования гидропривода Текст. / Любельский В.И. ; -№2001118618/06 ; заявл. 06.07.2001.; опубл. 20.08.2002.

75. Пат. 2244172 Российская Федерация, МПК7 F15В19/00. Способ определения неисправностей в системе гидропривода машин Текст. / Ларионов С.А., Ларионов А.С. , Терехов А.Л. ; № 2003112544/06 ; заявл. 28.04.2003.; опубл. 10.01.2005.

76. Пат. 94040666 Российская Федерация, МПК6 F16В19/00 Способ диагностирования технического состояния гидропривода и устройство для его осуществления Текст. / Густомясов А.Н. , Деев С.В. , Иванов В.Е.; -№ 94040666/28; заявл. 26.09.1994.; опубл. 27.07.1996.

77. Пирометры. Электронный ресурс. / компания «Энерготест» : сайт http://www.energotest.ru/pm.html

78. Полосин М.Д. Машинист дорожных и строительных машин Текст. / М. Д. Полосин : учебное пособие для начального профессионального образования М. : Издат. Центр «Академия», 2002. — 288 с.

79. Птицын Г.В. Повышение эффективности диагностирования гидроприводов строительно-дорожных машин по переходным характеристикам Текст. : дис. . канд. техн. наук : 05.02.03. / Г. В. Птицын. Москва, 1999. - 128 с.

80. Расчет и проектирование строительных и дорожных машин на ЭВМ Текст. / под ред. Е.Ю. Малиновского. — М. : Машиностроение, 1980. — 216 с.

81. Российская энциклопедия самоходной техники. Основы эксплуатации и ремонта самоходных машин и механизмов Текст. : справочное и учеб. пос.: в 2 т. М. : МАДИ : Главгостехнадзор России, 2001.

82. Сафарбаков A.M. Основы технической диагностики Текст. : учебн. пособие / A.M. Сафарбаков, А.В. Лукьянов, С.В. Пахомов. Иркутск : ИрГУПС, 2006.-216 с.

83. Свешников В.К. Портативные гидротестеры Текст. / В.К. Свешников // Привод и управление. 2002. - №01 - 02. - С. 34-40.

84. Сидоров В.И. Повышение эффективности использования машин на основе диагностической информации Текст. / В.И. Сидоров,

85. В.М. Коншин, А.В. Рубайлов // Строительные и дорожные машины. — 2000.-№11- С. 18-21.

86. Синопальников В.А. Надежность и диагностика технологических систем Текст. : учебник / В.А. Синопальников, С.Н. Григорьев. М. : Высш. шк., 2005. - 343 с. : ил.

87. Соломенцев Ю.М. Автоматизированное проектирование и производство в машиностроении Текст. / Ю.М. Соломенцев, В.Г. Митрофанов, А.Ф. Прохоров ; под общ. ред. Ю.М. Соломенцева, В.Г. Митрофанова — М. : Машиностроение, 1986. —256 с. : ил.

88. Строганова Н.В. Проектирование диагностических комплексов гидроагрегатов Текст. / Н.В. Строганова // Материалы 62-й научно-практической конференции СибАДИ. Омск, 2008. - Кн. 2 - С. 150-154.

89. Сырицин Т.А. Эксплуатация и надежность гидро- и пневмоприводов Текст. / учебник для студентов вузов по специальности «Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика» / Т.А. Сырицин. -М. : Машиностроение, 1990. — 248 с. : ил.

90. Сыркин В.В. Динамика нелинейного привода с аксиально-поршневым гидродвигателем Текст. : автореферат диссертации на соискание ученой степени д-ра техн. наук: 01.02.06 / В. В. Сыркин. Томск, 1999. - 23 с. : ил.

91. Тестеры гидравлические (гидротестеры) Область применения и основные характеристики. Электронный ресурс. : сайт http://www.hydravlika.com. ua/diagnos/tg-1 .htm

92. Федорченко Н.П. Разработка и исследование методов технического диагностирования гидромашин одноковшовых строительных экскаваторов Текст. : дис. . канд. техн. наук : 05.05.04. / Н.П. Федорченко Омск, 1983. - 200 с.

93. Фрайден Дж. Современные датчики. Справочник Текст. : справочное издание / Дж. Фрайден ; ред. : Е. JI. Свинцова ; пер. с англ. : Ю. А. Заболотная. -М. : Техносфера, 2005. 588 с. : ил.

94. Харазов A.M. Диагностическое обеспечение технического обслуживания и ремонта автомобилей Текст. / A.M. Харазов. М. : Высш. шк., 1990. — 208 с. : ил.

95. Харазов A.M. Техническая диагностика гидроприводов машин Текст. /

96. A.M. Харазов. М. : Машиностроение, 1979. - 112 с. : ил.

97. Хокс Б. Автоматизированное проектирование и производство Текст. : [пер. с англ.] / Д.Е. Веденеев, Д.И. Волков ; под ред канд. физ.-мат. наук

98. B.В. Мартынова. М. : Мир, 1991. - 196 с. : ил.

99. Черных И.В. Simulink. Среда создания инженерных приложений Текст. / И.В. Черных. М. : Диалог Мифи,2003. - 496 с.

100. Чугаев, P.P. Гидравлика Текст. : учебник для вузов / Р. Р. Чугаев. — 4-е изд., доп. и перераб. — JI.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1982. — 672 с.: ил.

101. Шестеренные насосы Электронный ресурс. // URL: http://www.allpumps.ru/catalog/maamar06.htm (дата обращения 14.02.2009).

102. Щербаков B.C. Научные основы повышения точности работ, выполняемых землеройно-транспортными машинами Текст. : дис. . д-ра техн. наук: 05.05.04. / Щербаков B.C. Омск, 2000. - 416 с.

103. Эксплуатация объемных гидроприводов Электронный ресурс. // "Гидравлика" : URL : http://gidravl.narod.ru/motnexp.html (дата обращения 02.01.2008).

104. Эрнст В. Гидропривод и его промышленное применение Текст. / В. Эрнст; Пер. В. В. Иванов. М. : Машгиз, 1963.

105. Юревич Е.И. Теория автоматического управления Текст. : учеб. для студентов высш. техн. учебн. заведений / Е.И. Юревич. — Изд. 2-е, перераб. и доп. Л. : «Энергия», 1975. — 416 с.

106. Hunt В. R. Matlab R2007 с нуля®! пер. с англ. / B.R. Hunt, R.L.Lipsman, J.M.Rosenberg. — М. : Лучшие книги, 2008. 352 с. : ил.

107. MATLAB R2007a Электронный ресурс. / электронный диск (CD-ROM).

108. Microsoft Office Access 2007 Электронный ресурс. : URL: http://www.avalon.ru/courses/office/courses/About/?CourseID=501 (дата обращения 12.04.2008).

109. Mobile-industrial-AGRICULTURAL HYDRAULIC EQUIPMENT: CATALOGUEI. WEBTEC HYDRAULICS. Cambridge / Каталог/ 1991.-262 p.

110. Система позволяет моделировать комплексы диагностирования неисправностей гидроагрегатов с целью сокращения затрат времени и повышения достоверности диагностирования.

111. САМ предназначена для специалистов в области диагностики строительных и дорожных машин. Однако с системой могут работать специалисты различного уровня подготовки и квалификации. Необходимо отметить легкость и быстроту обучения работы с САМ.

112. Программный комплекс исключает субъективный анализ оператора и позволяет на основании алгоритма сравнения параметров обосновано формировать заключение о состоянии объекта диагностирования.

113. Комплекс позволяет оценивать качество и разрабатывать нормативно-техническую документацию готового оборудования.

114. Декан факультета ТТМ доктор техн. наук, профессор1. Зав. кафедрой «ПТТМи ГЦ»^1. Зав. кафедрой «АППиЭ»1. B.C. Щербаков1. ТГёгГалдии1. А.А. Руппельз

115. МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия1. СибАДИ)

116. УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой «ПТТМ и Гидррррйвод» д.т.н., профессор /хуН.С. Галдин UtJsJ^y 2009 г.1. МЕТОДИКА

117. Автоматизированного моделирования шестеренных гидронасосов и их диагностических комплексов1. Омск 2009 //V

118. НАИМЕНОВАНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

119. Создание методики автоматизированного моделирования шестеренных гидронасосов и их диагностических комплексов позволит значительно минимизировать трудовые и временные затраты и работать с системой специалистам различного уровня квалификации.

120. ЦЕЛЬ И НАЗНАЧЕНИЕ РАЗРАБОТКИ

121. Целью разработки является сокращение затрат времени на моделирование диагностических стендов в условиях конструкторского бюро, а также на других предприятиях, занимающихся их разработкой; повышение эффективности результата.

122. Источниками разработки диагностических комплексов являются патентно-техническая информация, научные и практические исследования по разработке диагностических стендов.

123. МОДЕЛИРОВАНИЕ ШЕСТЕРЕННОГО НАСОСА

124. Расчет таких параметров как давление, подача, температура, гидравлический, механический, объемный и полный КПД параметров позволяет достоверно оценивать техническое состояние объекта.

125. Входными параметрами насоса являются угловая скорость вращения вала насоса со, расход Qb температура ti и давление Pi рабочей жидкости; выходными — подача насоса Q2, давление Р2 и температура t2.

126. Расчетная и блок — схема шестеренного насоса представлены на рисунках 1 и 2 соответственно.

127. Шестеренный насос описывается уравнениями расходов с учетом утечек, перетечек и сжимаемости рабочей жидкости, уравнениями давлений РЖ и уравнениями движения насоса, учитывающими уравнения моментов трения на валу гидронасоса.со----- Qper

128. Qy,=tl. • fur^{Рг-Рх) > (3)где /лi — коэффициент расхода, fjdr площадь проходного сечения дросселя;

129. QPer = М2 ■ fidr J~(p2-pJ , (4)где i2 — коэффициент расхода, f2dr площадь проходного сечения дросселя;со 2пгде Ksg — коэффициент сжатия.e*=Kv—-<JP2-Pi), (5)

130. Момент трения подшипников качения:f • R • И

131. М J tr. polish tr.podsh. 2tr.pod.sh. /114 trPodsh =---^-'-, (И)где ftr.podsh. — коэффициент трения подшипника, Rtr.Podsh. — радиус трения подшипника, d2tr.Podsh. — средний радиус трения.

132. Момент трения для манжеты без учета гидромеханических процессов между валом и манжетой:

133. Объемные потери (иа.перетекание жидкости через зазоры):1. Vob= Q2+Qy,+Qper' (17>1. Потери напора (давления):Нidr~ H + hporгде Н— напор, hpot гидравлические потери1. Я = (19)1. P-gгде р — плотность РЖ, g ускорение свободного падения.

134. Потери на трение в механизме насоса:(20)где Ngicir. мощность гидравлическая

135. Ngidr=Q2'P'g'(H + hpol). (21)

136. Температура на выходе из насоса:1. Т2 = 7', + АТ. (22)

137. Повышение температуры вследствие объемных и гидромеханических потерь:1. АТ = ^— ср1. Ьр { 111Л23)tfobsch.где с средняя теплоемкость РЖ в диапазоне температур Т.И Т2

138. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ШЕСТЕРЕННОГО НАСОСА

139. Методика моделирования диагностического стенда состоит из нескольких этапов.

140. Второй этап заключается в определении количества, типа и мест расположения средств измерения. Схема размещения средств измерения формируется в зависимости от диагностируемых параметров.

141. Тип датчика определятся в зависимости от диапазона измерения, точности, способа взаимодействия с рабочей средой и типа выходного сигнала. Алгоритм выбора датчика, заложенный в основу работы программного комплекса, представлен на рисунке 3.

142. Рисунок 3 — Алгоритм выбора датчика

143. В общем, алгоритм формирования диагностического комплекса, учитывающего основные этапы представлен на рисунке 4.1. Конец

144. Рисунок 4 — Алгоритм формирования диагностических комплексов

145. На основе предложенной методики разработан программный комплекс. Ниже представлено техническое описание средств, необходимых для его реализации.

146. Ограничения использования программы

147. Методика позволяет обрабатывать данные только о шестеренных насосах.

148. Техническое описание программного комплекса

149. Структура программного продукта

150. Программный комплекс создан в интегрированной среде разработки графического пользовательского интерфейса MATLAB GUIDE, позволяющей создавать Windows-приложения с использованием баз данных на основе объектно-ориентированного программирования.

151. Применяемые программные средства

152. Для реализации использован программный комплекс MATLAB.

153. Используемые технические средства.

154. Модуль предназначен для использования на персональных компьютерах типа IBM PC Pentium/AMD, работающих под управлением русскоязычной версии операционных систем MS Windows ХР.

155. Специальные условия применения и требованияорганизационного, технического и технологического характера.

156. Для реализации программного комплекса необходим программный продукт MATLAB.

157. Условия передачи программной документации или ее продажи

158. Передача или продажа разработки и документации осуществляется по заявкам заинтересованных сторон. Условия передачи согласовываются с разработчиками.