Моделювання руху скреперного потягу
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
івнянні 2.9 є ще одна змінна величина, це сила тяги - Т. Ця сила є одним з основних чинників, що визначають навантаження на окремі частини скрепера. Під час роботи скрепера вона змінюється за величиною, а при поворотах скрепера - за напрямом.
Сила тяги може бути максимальною в наступних випадках:
)під час наповнення ковша при максимальній товщині стружки, що зрізається, при упорі ножа в перешкоду або ж в кінці наповнення, коли стружка проштовхується в ківш, заповнений ґрунтом;
2)при наїзді навантаженого скрепера на перешкоду.
При поворотах сила тяги діє під кутом до подовжньої осі скрепера. В цьому випадку її можна розкласти на дві складові: у осьовому і поперечному напрямах. Під дією поперечної складової виникають сили і моменти в горизонтальній площині, що викликають значну напругу в частинах скрепера.
Найбільша можлива сила тяги визначається потужністю двигуна тягача або умовами зчеплення ходового обладнання з ґрунтом.
Оскільки копання проводиться на прямолінійній ділянці, то додаткових осьових і поперечних навантажень не виникатиме.
Для опису сили тяги в ході вирішення диференціальних рівнянь візьмемо її як поліном пятого ступеня [20]:
, (2.15)
де - максимальне значення швидкості на передачі (=1,41 м/с); - поточне значення швидкості; - максимальне тягове зусилля по зчепленню; и - коефіцієнти, відповідно рівні 0,06 и 0,94.
Графічно ця залежність представлена на рисунку 2.15.
Рисунок 2.15 - Апроксимація сили тяги від швидкості
Оскільки в рівняння (2.15) входить максимальне тягове зусилля по зчепленню, то підставляючи в диференціальні рівняння необхідно врахувати, що маси скреперів відрізнятимуться на величину добраного ґрунту копаючим скрепером. А відповідно і тягові зусилля відрізнятимуться.
2.3 Висновки
. У якості розрахункової схеми для визначення динамічних навантажень, що діють на скреперний агрегат в процесі копання, може розглядатися плоска чотирьохмасова система з пружними звязками.
. У якості розрахункових умов роботи скреперного тандему слід розглядати процес копання на горизонтальній поверхні.
. Найбільш навантаженою є тягова рама копаючого скрепера в тяговому режимі скреперного поїзда.
. Найбільший опір копанню, що не виходить за межі сили тяги скреперного поїзда, спостерігається при глибині копання 0,09 метра в кінцевий момент копання скрепера.
. Треба врахувати, що в рівняння сили тяги входить максимальне тягове зусилля, яке залежить від зчіпної ваги.
3. Результати математичного моделювання руху скреперного потягу за допомогою програми Simulink
.1 Запис системи диференційних рівнянь за допомогою програми Simulink
Програма Simulink є додатком до пакета MATLAB. При моделюванні з використанням Simulink реалізується принцип візуального програмування, відповідно до якого, користувач на екрані з бібліотеки стандартних блоків створює модель пристрою й здійснює розрахунки. При цьому, на відміну від класичних способів моделювання, користувачеві не потрібно досконально вивчати мову програмування й чисельні методи математики, а досить загальних знань, що вимагаються при роботі на компютері і, природно, знань тієї предметної області в якій він працює.є досить самостійним інструментом MATLAB і при роботі з ним зовсім не потрібно знати сам MATLAB й інші його додатки. З іншої сторони доступ до функцій MATLAB й іншим його інструментам залишається відкритим і їх можна використати в Simulink. Частина вхідних до складу пакетів має інструменти, що вбудовують в Simulink (наприклад, LTI - Viewer додатка Control System Toolbox - пакета для розробки систем керування). Є також додаткові бібліотеки блоків для різних областей застосування (наприклад, Power System Blockset - моделювання електротехнічних пристроїв, Digital Signal Processing Blocket - набір блоків для розробки цифрових пристроїв і т.д.).
При роботі з Simulink користувач має можливість модернізувати бібліотечні блоки, створювати свої власні, а також становити нові бібліотеки блоків.
При моделюванні користувач може вибирати метод рішення диференціальних рівнянь, а також спосіб зміни модельного часу (з фіксованим або змінним кроком). У ході моделювання є можливість стежити за процесами, що відбуваються в системі. Для цього використовуються спеціальні пристрої спостереження, що входять до складу бібліотеки Simulink. Результати моделювання можуть бути представлені у вигляді графіків або таблиць.
Отже система диференційних рівнянь (2.9) була записана в цій програмі. Нижче приведено загальний вигляд запису системи диференційних рівнянь (рисунок 3.1).
Рисунок 3.1 - Загальний вигляд системи диференційних рівнянь у пакеті Simulink
Звісно, мало що можна зрозуміти, дивлячись на рисунок 3.1, тим більше людині, яка зовсім не знайома з програмою Simulink. Зробимо деякі пояснення. Отже на вхід (з лівого боку) до центрального блоку подаються сигнали у вигляді відомих для нас констант з так званого м-файла (маси тягачів та скреперів, жорсткості тягової рами та зчіпного пристрою та ін.), а на виході (з правого боку) ми отримуємо величини, які ми визначаємо. Вся система рівнянь записана в центральному блоці.
Щоб зрозуміти як складаються даного роду системи, розглянемо невеликий приклад, а саме блок перетворення сигналів Mux. Він обєднує вхідні сигнали у вектор, при чому сигнали, які подаються на вхід блоку повинні бути одного типу або комплексні, або дійсні. На рисунку