Geum.ru

6. Машиностроение

Вид материалаДокументы
Шифр гранта Т00-6.8-0888
Руководитель НИР
Шифр гранта Т00-6.8-776
Математические модели анализа крупногабаритных космических конструкций
Шифр гранта Т00-6.8-330
Шифр гранта Т00-6.9-1030
Моделирование и оптимизация посевного агрегата
Подобный материал:
1   2   3   4   5

Шифр гранта Т00-6.8-0888

Публикации


1. Кибзун А.И., Кан Ю.С., Кузнецов Е.А. Мирошкин В.Л. "Построение адекватной математической модели движения КА с учетом упругих колебаний" по теме №804-01-01, // ВНТИЦентр, ИК 02200205717, Москва, 2001

доклады:

1. Григорьев П.В., Кан Ю.С., Квантильное управление угловым движением твердого тела. // Тезисы докладов 7-й Международной конференции "Системный анализ и управление космическими комплексами". -

г. Евпатория: 2002, сс. 38-39

2. Кибзун А.И., Мирошкин В.Л., Об эффективных алгоритмах вычисления интеграла Лапласа на ЭВМ. // Тезисы докладов 7-й Международной конференции "Системный анализ и управление космическими комплексами". - г. Евпатория: 2002, с. 38

3. Кибзун А.И., Кузнецов Е.А.. Построение позиционного управления для системы мультипликативной структуры по квантильному критерию // Тезисы докладов 7-й Международной конференции "Системный анализ и управление космическими комплексами". - г. Евпатория: 2002, с. 40

4. Кан Ю.С. "Достаточные условия оптимальности квантильного управления с обратной связью" // Тезисы докладов 6-й международной конференции "Системный анализ и управление космическими комплексами". --

г. Евпатория, 2001, с. 75.

5. Кибзун А.И., Кузнецов Е.А.. "Оценивание неизвестных параметров в линейной модели наблюдения со смешанными типами неопределенных факторов" // Тезисы докладов 6-й международной конференции "Системный анализ и управление космическими комплексами". -- г. Евпатория, 2001, с. 77.

6. Кибзун А.И., Мирошкин В.Л., О проблемах математического моделирования движения космических аппаратов с жидким топливом. // Тезисы докладов 6-й Международной конференции "Системный анализ и управление космическими комплексами". - г. Евпатория: 2001, сс.76--77


РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ НОВЫХ ТИПОВ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН НА ОСНОВЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Руководитель НИР: Ковалев Л. К.

Московский государственный авиационный институт

Данная НИР направлена на создание высокоэффективных электрических машин принципиально нового типа на базе ВТСП материалов для электротехнического оборудования летательных аппаратов.

При выполнении НИР рассмотрены основные аспекты создания высокоэффективных реактивных электрических машин с объемными высокотемпературными сверхпроводниковыми элементами на основе иттриевой керамики. Уникальные свойства слоистого композитного ротора на основе ВТСП и ферромагнитного материалов позволяют использовать в рабочих процессах реактивных двигателей как диамагнитные свойства ВТСП, так и ферромагнитные свойства электротехнических сталей. Реализация этих свойств в реактивных ВТСП двигателях, позволяет получить более высокие коэффициенты мощности и эффективности, чем в реактивных двигателях традиционного исполнения.

При выполнении НИР получены следующие результаты:

  1. Разработана конструкция и изготовлен макетный образец реактивного ВТСП двигателя мощностью порядка одного кВт со слоистым композитным ВТСП ферромагнитным ротором.
  2. Проведены экспериментальные исследования макетного образца ВТСП электродвигателя и получены его характеристики.
  3. Разработаны математические модели двухмерных магнитных полей реактивных ВТСП двигателей с учетом процессов в ферромагнитных и ВТСП элементах машины.
  4. Проведен анализ влияния характеристик ВТСП керамических и ферромагнитных материалов на выходные характеристики ВТСП реактивных двигателей.
  5. Получены основные соотношения для расчета электромагнитных параметров реактивного ВТСП электродвигателя.
  6. Сформулированы рекомендации по использованию новых типов реактивных ВТСП двигателей в энергетике и аэрокосмической технике.

Результаты, полученные при выполнении данной НИР, находятся на уровне достижений российских и зарубежных ученых в этой области. Полученные результаты

используются в учебном процессе кафедры 310 МАИ при подготовке лабораторных работ по специальностям “Электроэнергетические комплексы ЛА” и “Электрооборудование ЛА”, при чтении новых курсов лекций: “Физико-технические основы преобразования энергии” и “Основы теории криогенных электромеханических преобра­зователей на базе низкотемпературной и высокотемпературной сверхпроводимости”.

По результатам выполнения НИР имеется пять публикаций. Результаты работы по проекту явились частью итоговых результатов коллектива , отмеченных Премией правительства 2002 г. и Золотой медалью выставки ЭлектроТехноЭкспо – 2002.

Шифр гранта Т00-6.8-776

Публикации


1. L.K. Kovalev et al. Electrical Machines With Bulk HTS Elements. The Achieved Results and Future Development.Physica C 357-360, 2001.

2. L.K. Kovalev et al. "High Output Power Reluctance Electrical Motor with Bulk Elements". 5-th International Conference on Electrical Machines and Systems August 18 - 20 2001, Sheyang China.

3. L.K. Kovalev et al Electrical Machines on the Basis of the Bulk HTS Elements 3-th International Workshop on Processing and Application of Superconducting (Re)BCO Large Grain Material. 11 - 13 July 2001, Seattle Washington USA

4. L.K. Kovalev, K.V. Ilushin, V.T. Penkin et al. Electrical Machines With Bulk HTS Elements. The Achieved Results and Future Development. 5-th European Conference on Applied Superconductivity EUCAS-2001 26 -30 August 2001, Copenhagen Building.

5. Ковалев Л.К., Алиевский Б.Л., Илюшин К.В. и др. Сверпроводниковые электрические машины: состояние разработок и перспективы развития. Электричество № 5, 2002 .


МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ АНАЛИЗА КРУПНОГАБАРИТНЫХ КОСМИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

Руководитель НИР: Усюкин В.И.

МГТУ им. Н.Э.Баумана

Настоящая НИР посвящена вопросам создания математических моделей и анализа поведения крупногабаритных тонкостенных конструкций с малой изгибной жесткостью (мягкие оболочки). Подобные конструкции, обладают рядом достоинств по сравнению с классическим исполнением изделий космической техники (низкие массовые характеристики, возможность укладки в малый объем на этапе выведения и получения поверхностей большой площади с высокой точностью в развернутом виде, низкая стоимость), что делает их крайне перспективными на современном этапе развития космических технологий.

Невозможность комплексной экспериментальной отработки конструкций из мягких оболочек в наземных условиях потребовала разработки нового метода расчета, позволяющего оценить напряженно деформированное состояние конструкции с учетом зон образования складок. Основу этого метода составляют формулировка нового конечного элемента, описывающего зону образования складок в пленочной конструкции и учетом их ориентации в пространстве, и принципиальная новая универсальная итерационная схема расчета, предложенные исполнителями НИР. Основная задача данной НИР – разработка программного комплекса, сочетающего в себе эффективность метода конечных элементов и совершенно новые подходы к расчету пленочных конструкций – была успешно выполнена исполнителями проекта, сотрудниками кафедры СМ1 МГТУ им. Н.Э.Баумана. Данный программный комплекс позволяет определять напряженно-деформированное состояние конструкции и, что не менее важно, распределение зон образования складок, что крайне важно для оценки эффективности работы пленочной конструкции.

Несомненным достоинством предложенной методики является ее универсальность, т.е. возможность ее применения при расчете различных типов конструкций с малой изгибной жесткостью. С другой стороны, в разработанном программном комплексе эффективно используются уже существующие алгоритмы и инструменты построения конечно-элементных сетей, что позволяет существенно сократить время построения модели и проведения расчета.

В нашей стране разработка подобных комплексных методик расчета проводится впервые и не имеет аналогов.
Шифр гранта Т00-6.8-330



Подраздел 6.9. Тракторное, сельскохозяйственное машиностроение; машины для пищевой промышленности



МЕХАНИКА ПРИВОДОВ РАБОЧИХ ОРГАНОВ УБОРОЧНЫХ СЕЛЬХОЗМАШИН

Руководитель НИР: Л.И.Алексеев, А.В.Каплич

Донской ГТУ

Испытания и эксплуатация технических средств различного назначения показывает, что наименьшую наработку на отказ имеют, как правило, элементы привода их рабочих органов. Для уборочных сельхозмашин, работающих в сравнительно узком кинематическом режиме при значительной флуктуации массы обрабатываемого продукта, существенно ужесточаются требования к двигателям из-за недопустимости выхода за пределы регуляторной ветви статической характеристики, типичной для транспортных машин. Это приводит к необходимости запаса момента на регуляторной ветви, что и заставило ряд зарубежных фирм подойти к созданию двигателя постоянной мощности, а для обычных дизелей использовать системы регулирования, позволяющие получать в одной модификации двигателя как автотранспортную, так и комбайновую характеристику. Проблема усложняется и актуализируется для уборочных сельхозмашин с развитием их модульного проектирования, предусматривающего разработку широкого шлейфа адаптеров (модулей), предназначенных для выполнения узкоспециализировнных операций и агрегатируемых с базовым универсальным энергетическим средством (УЭС), а также имеющейся в сельхозмашиностроении тенденцией замены в приводах рабочих органов машин муфт сцепления тракторного типа на сцепление типа леникс (специальная ременная передача с гидравлическим включением), имеющим значительные преимущества в эксплуатации.

Комплексный учет отмеченных факторов на проектной стадии создания машины требует качественно нового подхода к исследованиям механики приводов рабочих органов сельхозмашин, основанного на построении и использовании адекватных этим факторам динамических модели привода, постановке и решения новых задач моделирования процесса их функционирования. Достижение этой цели потребовало решения следующих научных задач: систематизировать типовые модели привода и построить обобщенную модель, позволяющую решать задачи динамики переходных и установившегося процессов его функционирования; построить модель тяговой характеристики сцепления типа леникс в режиме буксования, обосновать оптимальные кинематические режимы пуска машинного агрегата, минимизирующие работу буксования; разработать методику анализа реакции привода на импульсные, периодические и квазипериодические возмущения; обосновать границы эффективного использования упругих муфт в приводе; проанализировать чувствительность типовых элементов передач и обобщенной модели привода к вариации их параметров; разработать рекомендации по динамическим расчетам при модульном проектировании; разработать методику анализа поведения типовых элементов передач при прохождении через резонанс при пуске и выбеге машинного агрегата.

Результатами исследования явились оригинальные модели, методики и алгоритмы моделирования, использование которых приводит к сокращению сроков проектирования, испытаний и постановки на производство при создании новых и модернизации существующих конструкций сельхозмашин. Разработанные: - методика подбора двигателя по запасу момента на регуляторной ветви статической характеристики; - методика расчета лениксной передачи в приводе рабочих органов уборочных сельхозмашин; - методика расчета эквивалентной нагруженности типовых элементов привода на весь комплекс эксплуатационных нагрузок – апробированы при расчете приводов агрегатов зерноуборочного комбайна “Дон 1500” и проведении их стендовых испытаний в ОАО “Ростсельмаш”.

Результаты исследования могут быть использованы при проектировании машин не только сельскохозяйственного, но и другого назначения (например, дорожные, горные и пр.), функционирование которых сопровождается интенсивными динамическими процессами.
Шифр гранта Т00-6.9-1030
Публикации

1.Долгов И.А., Мочалов В.А. Агрегатирование сельскохозяйственных машин. Уч. Пособие с грифом УМО. Ростов н/Д: ДГТУ, 2001.

2.Алексеев Л.И., Каплич А.В. Тяговая характеристика сцепления рабочих органов уборочных, сельхозмашин в режиме буксования. /ДГТУ. Деп. в ВИНИТИ 09.02.02, №3927-ВО2.


МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПОСЕВНОГО АГРЕГАТА

Руководитель НИР: Жаров В.П.

Донской государственный технический университет

Мобильные сельскохозяйственные машины работают в режиме копирования неровностей агрофона. Наибольшие требования по копированию предъявляются к посевным машинам, что связано с необходимостью равномерного размещения по длине и глубине рядка семян (особенно мелкосеменных культур).

Особенность посевных агрегатов заключается еще и в том, что посевной материал высевается односемянным или гнездовым размещением семян (так называемый точный посев), механика которого недостаточно разработана, так как семена являются чрезвычайно мелкими и для моделирования их движения необходима высокая точность.

Рабочие органы (посевные секции) агрегата имеют упругие связи с его рамой и взаимодействуя с агрофоном образуют кинематические пары силового замыкания, которые при некоторых состояниях агрофона и скоростях движения агрегата могут размыкаться и нарушать процесс копирования.

Большинство копирующих систем мобильных сельскохозяйственных машин проектируются эвристическими методами ввиду отсутствия методов моделирования и оптимизации их копирующих систем.

В связи с этим, в работе выполнены моделирование и оптимизация копирующей системы посевного агрегата, включающего трактор и прицепную овощную сеялку.

Для моделирования использовался модифицированный формализм Лагранжа (уравнения Лагранжа с неопределенными множителями и с дополнительно налагаемыми голономными связями - связями копирования).

Возмущающие воздействия представлены неровностями агрофона под колесами трактора, сеялки и сошниками в виде стационарных случайных процессов.

Относительно небольшие скорости движения посевных агрегатов создают низкочастотный спектр возмущений со стороны случайного поля неровностей агрофона, что позволило представить колебательную систему посевного агрегата как систему с сосредоточенными параметрами. На основе выполненных экспериментальных исследований упругие и диссипативные характеристики копирующей системы приняты линейными.

Обобщенная механико-математическая модель представлена в матричной форме, в качестве выходных переменных приняты неопределенные множители Лагранжа, представляющие реакции агрофона на копирующие элементы динамической системы, дисперсии которых использованы в качестве целевой функции в задаче оптимизации.

Оптимальный выбор структуры и параметров системы осуществлялся на основе минимизации целевой функции при помощи алгоритма Нелдера-Мидда при заданной области ограничений параметров в виде неравенств.

Оптимизация параметров копирующей системы позволила найти оптимальные геометрические размеры механизма копирования агрофона сошником сеялки, упругие и диссипативные характеристики его подвески и оптимальные скорости движения агрегата.

По результатам оптимизации совместно с научно-производственной фирмой "С-2 Реал ЛТД" был разработан, изготовлен и испытан экспериментальный образец посевного агрегата с оптимальными параметрами, который по сравнению существующими агрегатами повысил качество копирования на 40 %.

Учитывая, что мобильные сельскохозяйственные машины работают в режиме копирования агрофона, результаты исследования можно использовать для оптимизации копирующих систем других машин: плугов, культиваторов, уборочных и транспортных машин не только в отрасли тракторного и сельскохозяйственного машиностроения, но и в отраслях транспортного, общего машиностроения и др.

Шифр гранта Т00-6.9-1042

Публикации


1. Жаров В.П., Скрыльников М.С. Моделирование колебательной системы посевного агрегата. Вестник Донского государственного технического университета. Ростов-на-Дону, 2002 (в печати).
роения, но и в отраслях транспортного, общего машиностроения и др.

Шифр гранта Т00-6.9-1042

Публикации


1. Жаров В.П., Скрыльников М.С. Моделирование колебательной системы посевного агрегата. Вестник Донского государственного технического университета. Ростов-на-Дону, 2002 (в печати).