Система автоматизации проектирования рабочего оборудования строительного манипулятора с активным рабочим органом
Разработанная система автоматизации проектирования позволяет проводить исследования статических и динамических характеристик динамической системы «активный рабочий орган — строительный манипулятор — человек-оператор» в автоматизированном режиме, определять геометрические параметры элементов рабочего оборудования с целью нахождения оптимальных размеров зоны действия, а также находить оптимальное… Читать ещё >
Содержание
- 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
- 1. 1. Классификация строительных манипуляторов
- 1. 2. Основные тенденции развития строительных манипуляторов
- 1. 3. Санитарные нормы на вибрацию рабочих мест
- 1. 4. Воздействия активного рабочего органа на строительный манипулятор
- 1. 5. Способы и средства защиты человека-оператора от динамических воздействий
- 1. 6. Факторы, определяющие жесткость элементов рабочего оборудования строительного манипулятора
- 1. 7. Обзор исследований, посвященных динамике строительных манипуляторов
- 1. 8. Пакеты моделирования сложных динамических систем
- 1. 9. Обоснование и выбор критерия эффективности
- 1. 10. Цель и задачи исследования
- 2. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
- 2. 1. Общая методика теоретических исследований
- 2. 2. Обеспечение надежности измерений экспериментальных данных
- 2. 3. Решение задачи оптимизации
- 2. 4. Структура работы
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ «АКТИВНЫЙ РАБОЧИЙ ОРГАН СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАНИПУЛЯТОР — ЧЕЛОВЕК-ОПЕРАТОР». 54 3.1 Составление модели рабочего процесса строительного манипулятора с активным рабочим органом.
3.2. Выбор и обоснование обобщенной расчетной схемы динамической системы «активный рабочий орган — строительный манипулятор — человек-оператор».
3.3. Уравнения геометрических связей динамической системы «активный рабочий орган — строительный манипулятор — человек-оператор».
3.4. Линеаризация математической модели строительного манипулятора.
3.5. Уравнения кинематики упруговязких элементов строительного манипулятора.
3.6. Уравнения динамики системы «активный рабочий орган — строительный манипулятор — человек-оператор».
3.7. Математическое описание возмущающих воздействий, создаваемых активными рабочими органами.
3.8 Уравнения геометрических связей элементов рабочего оборудования строительного манипулятора.
3.9. Выводы по главе.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ «АКТИВНЫЙ РАБОЧИЙ ОРГАН СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАНИПУЛЯТОР — ЧЕЛОВЕК ОПЕРАТОР».
4.1. Исследование статических характеристик динамической системы «активный рабочий орган — строительный манипулятор — человек-оператор».
4.1.1. Исследование влияния статического отклонения режущей кромки активного рабочего органа от величины и направления реакции со стороны разрабатываемого объекта.
4.1.2. Исследование влияния жесткости элементов рабочего оборудования на статическое отклонение рабочего органа.
4.1.3. Исследование влияния положения элементов рабочего оборудования строительного манипулятора на величину вертикального статического отклонения режущей кромки активного рабочего органа.
4.1.4 Исследование влияния формы элементов рабочего оборудования строительного манипулятора на параметры зоны действия.
4.2. Исследование динамических характеристик системы «активный рабочий орган — строительный манипулятор -человек-оператор».
4.2.1. Исследование переходных процессов динамической системы «активный рабочий орган — строительный манипулятор — человек-оператор».
4.2.2. Исследование влияния величины возмущающего воздействия на динамическую систему «активный рабочий орган — строительный манипулятор — человек-оператор».
4.2.3. Исследование влияния положения элементов рабочего оборудования на динамическую систему «активный рабочий орган — строительный манипулятор — человек-оператор».
4.2.4. Исследование влияния параметров динамических связей рабочего оборудования на динамическую систему «активный рабочий орган — строительный манипулятор — человек-оператор».
4.2.5. Исследование влияния частоты возмущающего воздействия на динамические характеристики системы «активный рабочий орган — строительный манипулятор — человек-оператор».
4.2.6. Исследование влияния параметров подвески кресла на динамические воздействия на человека-оператора
4.3. Аппроксимация зависимостей.
4.4. Выводы по главе.
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО МАНИПУЛЯТОРА.
5.1. Структура системы автоматизации проектирования строительного манипулятора.
5.2. Пользовательский интерфейс системы автоматизации проектирования.
5.3. Подтверждение адекватности математической модели 154 5.3.1. Сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследований.
5.4 Рекомендации по выбору параметров и места установки устройства виброзащиты.
5.5. Выводы по главе.
Список литературы
- Алексеев С.П., Казаков A.M., Колотинов Н. Н. Борьба с шумом и вибрацией в машиностроении. М.: Машиностроение, 1970.
- Анциферов Е.Г. Методы оптимизации и их приложения/ Е. Г. Анциферов, Л. Т. Ащепков, В. П. Булатов. — Новосибирск: Наука, 1990. — Т.1. 158 с.
- Базанов А. Ф., Забегалов Г. В. Самоходные погрузчики. 2-е изд., перераб. — М.: Машиностроение, 1979. — 406 с.
- Байкалов В. А. Исследование системы управления рабочим органом автогрейдера с целью повышения эффективности профилировочных работ. Канд. дис. — Омск, 1981, — 202 с.
- Балагула В .Я., Гайцгори М. М. Выбор структуры управления и параметров активной подвески землеройно-транспортных машин. В кн.: Автоматизация расчетов строительных и дорожных машин. Труды ВНИИстройдормаш, вып. 75. -М., 1977, с. 39−48.
- Барайщук С.И., Аверьянов Ю. Г., Федоров С. В. Поиск эмпирических зависимостей по экспериментальным данным: Методические указания по выполнению курсовой работы / — Омск: Изд-во СибАДИ, 1994. — 20 с.
- Баранов В.Н., Захаров Ю.Е, Электрогидравлические и гидравлические вибрационные механизмы. М.- Машиностроение, 1977. -326 с.
- Бауман В.А., Быховский И. И. Вибрационные машины и процессы в строительстве. М.: Высшая школа, 1977. — 255 с.
- Бауман В.А., Варфоломеев В. П. Направления развития строительных и дорожных машин в XI пятилетке. Механизация строительства, 1982, № 2, с. 2−3.
- Башкиров B.C., Дудков Ю. Н., Пивцаев А. Н., Капитонов O.K. Установка для определения количества нерастворенного газа в исследуемой жидкости. А.с. № 767 620 0.1 7/00. Опубл. 30.09.80.
- Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. М.: Машиностроение, 1971. — 671 с.
- Башта Т.М., Зайченко И. З., Ермаков В. В., Хаймович Е. М. Объемные гидравлические приводы. М.: Машиностроение, 1969. — 620 с.
- Беркман И.Л., Раннев А. В., Рейш А. К. Универсальные одноковшовые строительные экскаваторы. М.: Высшая школа,. 1981. — 304 с.
- Борьба с вибрацией на производстве ВЦНИИОТ. М.: Наука, 1976. -128 с.
- Бындас JI.A., Глухарев К. К. и др. К оценке функционального состояния человека-оператора при действии вибраций. В кн.: Виброзащита человека-оператора и вопросы моделирования. — М.: Наука, 1973, с. 28−34.
- Быховский И.И. Основы теории и вибрационной техники. М.: Машиностроение, 1969. — 357 с.
- Варсанофьев В.Д., Кузнецов О. В. Гидравлические вибраторы. -Л.: Машиностроение, 1979. 244 с.
- Васильев Ю.М., Готлиб Я. Г., Филатов А.Е.: Нормирование производственных вибраций в СССР и за рубежом. М.: Машиностроение, 1976.-20 с.
- Васильев Ю.М., Готлиб Я. Г., Филатова А. Е. Нормированиепроизводственных вибраций в СССР и за рубежом. М.: Машиностроение, 1976.-20 с.
- Васильченко В.А., Беркович Ф. М. Гидравлический привод строительных и дорожных машин. — М.: Стройиздат, 1978. 166 с.
- Веденяпин Г. В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. М.: Колос, 1973. — 200 с.
- Вибрация на промышленных предприятиях и меры борьбы с ней. Новосибирск: Наука, 1967. — 160 с.
- Вибрация в технике: Справочник в 6-ти Т. / Под ред. К. В. Фролова. М.: Машиностроение, 1981. — 456 с.
- Вибрация в технике: Справочник в 6-ти Т. / Под ред. К. В. Фролова. М.: Машиностроение, 1981. — 456 с.
- Вильман, Ю.А. Основы роботизации в строительстве: Учеб. пособие. М.: Высшая школа, 1989. — 271 с.
- Волков Д.П. Проблемы динамики, прочности, долговечности и надежности строительных и дорожных машин: Тезисы доклада на международном симпозиуме «Стройдормаш-81 «-М., 1981.-21 с.
- Вольперт Э.Г. Динамика амортизаторов с нелинейными упругими элементами. — М.: Машиностроение, 1972. 136 с.
- Воробьев, В.А. Анализ состояния и тенденции развития робототехники в строительстве./ В. А. Воробьев, Г. Ю. Френкель, А. Я. Юков // Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. — 1984, № 9.
- Вязовикин В.Н. Гидромолоты как сменное рабочее оборудование к гидравлическим экскаваторам. Строительные и дорожные машины, 1981, № 6, с. 6 — 7.
- Гамынин Н.С. Гидравлический привод систем управления. М.: Машиностроение, 1972. — 376 с.
- Гришков Г. В. Динамическое гашение колебаний твердого тела, имеющего три степени свободы. В кн.: Механика. Труды МИЭМ, вып. 39. -М., МИЭМ, 1974, с. 9−19.
- Дегтярев Ю.И. Методы оптимизации: Учеб. пособие для вузов. — М.: Советское радио, 1980. — 267с.
- Денисов В.П. Оптимизация тяговых режимов землеройно-транспортных машин. Дис.. докт.техн.наук. Омск: СибАДИ. 2006. -261 с.
- Дехтяренко И.И., Коваленко В. П. Определение характеристик звеньев системы автоматического регулирования. М.: Энергия, 1973. — 120 с.
- Дмитревич Ю.В., Соколов В. А. Эргономические показатели гидравлических молотов, применяемых на гидравлических экскаваторах. — В сб.: Исследование и разработка ударных строительных и дорожных машин. Труды ВНИИСДМ, вып. 84. М., 1979, с. 19−22.
- Дмитревич Ю.В., Соколов В. А., Касьянов П. Д. Сменное рабочее оборудование гидромолот СП-62 к экскаватору ЭО-5122. — Строительные и дорожные машины, 1981, № 11, с. 7.
- Добронравов В.В. Основы аналитической механики. М.: Высшая школа, 1976, — 263 с.
- Добронравов В.В. Основы механики неголономных машин. М.: Высшая школа, 1970, — 272 с.
- Дьяконов В.П. Справочник по алгоритмам и программам на языке Basic для персональных ЭВМ: Справочник. М. Наука, 1987. — 240 с.
- Жданов А.В. Обоснование основных конструктивных параметров гидравлических рулевых механизмов строительных и дорожных машин с шарнирно-сочлененной рамой. Дис.. канд.тех.наук. — Омск: СибАДИ, 2007. -218 с.
- Загороднюк, В.Т., Строительная робототехника / В. Т. Загороднюк, Д. Я. Паршин. М.: Стройиздат, 1990. — 268 с.
- Зырянова С.А. Система автоматизированного моделирования стрелового грузоподъемного крана: Дис.. канд. техн. наук. Омск, СибАДИ, 2006. — 153 с.
- Иванов Н.И. Борьба с шумом и вибрациями на путевых истроительных машинах. М.: Транспорт, 1987. — 223 с.
- Йориш Ю.И. Виброметрия. М.: Машгиз, 1969.
- Кемнец Ю.В. Теория ошибок и измерений. М.: Геодезиздат, -1961.- 126 с.
- Кичигин А.Ф., Янцен И. А., Савчак О. Г., Моделирование динамического внедрения инструмента в горную породу. Горный журнал. Изв. вузов, 1972, № 1.
- Клаус, О. Брайен. Точное измерение и расчет значений объемного модуля упругости для жидкостей и смазок / Пер. с англ. В кн.: Теоретические основы инженерных расчетов. Серия Д. М., Мир, 1964, с. 6672.
- Княжев Ю.М. Исследование одноковшового экскаватора с целью повышения точности выполняемых работ. Автореферат — канд. дис. — Омск, 1980.- 15 с.
- Кожевников С.Н., Пешат В. Ф. Гидравлический и пневматический приводы металлургических машин. М.: Машиностроение, 1973. — 359 с. (48)
- Колесные тракторы для работы на склонах / П. А. Амельченко, И. П. Ксеневич, В. В. Гуськов, А. И. Якубович М.: Машиностроение, 1978. -248 с.
- Коловский М.З. Автоматическое управление виброзащитными системами. М.: Наука, 1976. — 319 с.
- Колпакова М.Н. Оптимальное проектирование геометрических параметров ковшей скреперов с принудительным загрузочным устройством шнекового и винтового типа: Дис.. канд. техн. наук: 05.05.04. — Саратов, 2002. 156 с.
- Корчагин П. А. Совершенствование одноковшового экскаватора с целью снижения динамического воздействия на рабочее место человека-оператора (на примере экскаватора второй размерной группы): Дис. канд. техн. наук. Омск, СибАДИ, 1997. — 188 с.
- Котенко, И.П. Опыт применения манипуляторов на погрузочно-разгрузочных, транспортных и складских работах. Обзорная информация/ И. П. Котенко, А. И. Черкасский. М.: ЦНИИТЭИМС, 1983. — 43 с.
- Крутов В.И., Грушко И. М., Попов В. В. и др. Основы научных исследований: Учеб. для техн.вузов. — М.: Высшая школа 1989. — 400 с.
- Кулешов B.C., Лакота Н. А. Динамика систем управления манипуляторами. М.: Энергия, 1971. — 305 с.
- Курицкий Б.Я. Поиск оптимальных решений средствами Excel 7.0. СПб.: BHV — Санкт-Петербург, 1997. — 384 с.
- Лузанова И.А., Прокофьев В. Н. Экспериментальные определения адиабатического модуля объемной упругости жидкости. В кн.: Проблемы гидроавтоматики. — М.: Наука, 1969, с. 25−30.
- Лурье А.Б. Динамика регулирования навесных сельскохозяйственных агрегатов. Л.- Машиностроение, 1969. — 288 с.
- Марфенко А.Н., Мордвинкин Л. К. Исследование динамических режимов машины для дорожных и строительных работ. В кн.- Строительные и дорожные машины. — Караганда, 1972.
- Матвеев Ю.И. Вибродозиметрия контроль условий труда. — М.: Машиностроение, 1989. — 96 с.
- Математические основы теории автоматического регулирования / Под ред. В. К. Чемоданова. М.: Высшая школа, 1977, — 366 с.
- Матеметические основы теории автоматического регулирования / Под ред. Б. К. Чемоданова. М.: Высшая школа, 1977. -366 с.
- Машины для уплотнения грунтов в стесненных условиях строительства / ЦНИИТЭстроймаш. М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1976.-50 с.
- Машины для уплотнения грунтов и дорожно-строительных материалов / Под ред. С. А. Варганова, Г. С. Андреева. М.: Машиностроение, 1982.-240 с.
- Медведев B.C., Лесков А. Г., Ющенко А. С. Системы управления манипуляционных роботов. М.: Наука, 1978. — 416 с.
- Москофиди А. А. Исследование и оптимизация параметров сменного навесного оборудования землеройной машины с гидропневмоударным рабочим органом. Канд.. дис. — Ростов — на — Дону. 1977.-211 с.
- Мэнли Р. Анализ и обработка записей колебаний / Пер. с англ. -М.: Машиностроение, 1972. 376 с.
- Налимов В. В. Теория эксперимента. — М.: Наука, 1971. — 260 с.
- Научные работы институтов охраны труда ВЦСПС М., Профиздат, 1972, вып. 77. — 96 с.
- Недорезов И.А., Звягинцев А. Н., Исаев O.K. Навесной рыхлитель к гидравлическим экскаваторам. Строительные и дорожные машины, 1978, № 5.
- Недорезов И.А., Исаев O.K. и др. Опыт эксплуатации и результаты испытаний пневмомолотов на гидравлических экскаваторах. -Строительные и дорожные машины, 1980, № 5, с. 7−10.
- Николаев В.М., Горбачев В.П, Уплотнение и закрепление грунтов в стесненных условиях строительного производства. — М.: изд-во лит-ры по строит., 1968. 153 с.
- Опыт применения манипуляторов и роботов в строительстве. Материалы семинара. М., 1988. 190 с.
- Пановко Я.Г. Введение в теорию механических колебаний. М.: Наука, 1971.-240 с.
- Пахомов М.П., Осиновский А. А., Николаев В. А., Проблема нормирования вибраций и виброзащита человека-оператора, В кн.: Взаимодействие подвижного состава и пути и динамика локомотивов дорог
- Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера. Омск, 1981, с. 20−24.
- Пеллинец B.C. Измерение ударных ускорений. М.: изд-во стандартов, 1975. — 287 с.
- Перов С.А. Структура системы автоматизированного моделирования строительного манипулятора // материалы IV Международного технологического конгресса (Броня 2007) Омск — 2007, стр. 217−218.
- Перов С.А. Уравнения геометрических связей механической подсистемы строительного манипулятора // Межвузовский сборник трудов молодых ученых, аспирантов и студентов. Выпуск 4 часть 1 — Омск: СибАДИ-2007 г., стр. 231−235.
- Петровский И.Г. Лекции по теории обыкновенных дифференциальных уравнений. М.: Наука, 1970. — 279 с.
- Пивцаев А. Н. Исследование экскаватора с активным рабочим органом с целью снижения динамических воздействий на человека-оператора: Дис. канд. техн. наук. Омск, СибАДИ, 1982. — 223 с.
- Пол Р. Моделирование, планирование траекторий и управление движением робота-манипулятора: Пер. с англ. М.: Наука, 1976. — 104 с.
- Попов Д.П. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистемы. М.: Машиностроение, 1977. — 424 с.
- Потемкин В.Г. Вычисления в среде MATLAB. — М.: Диалог-МИФИ. 2004. — 328 с.
- Прокофьев В.Н., Лазариди А. П., Лузанова И. А. Некоторые свойства рабочей жидкости экскаватора при эксплуатации в южных районах страны. Изв. вузов. Машиностроение, 1970, № 8, с. 92−97.
- Расчеты и проектирование строительных и дорожных машин на ЭВМ / Под ред. Е. Ю. Малиновского. М.: Машиностроение, 1980. — 215 с.
- Реброва И.А. Автоматизация моделирования оптимальной траектории движения рабочего органа строительного манипулятора: Дис.. канд. техн. наук. Омск, СибАДИ, 2006. — 135 с.
- Резинометаллические опоры для узлов и агрегатов строительных и дорожных машин. Одзаки Хисао, Кикичми Мицуру, Омиси Токио, Фукудоава Кисси, Накачаба Кэй. Мицубиси дэюко тихо, 1930, 17, № I с. 5664.
- Резник Ю.Н. Многомерные активные виброзащитные системы, их динамика и особенности расчета. Канд. дис. — Иркутск, 1978.
- Руководящий нормативный документ. Машины строительные и дорожные. Определение эргономических показателей РД 22−32−80: М. ВНИИстройдормаш, 1980. 93 с.
- Румшинский JI.3. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука, 1974, с. 107−123.
- Руппель А. А. Повышение точности разработки грунта одноковшовым экскаватором с гидроприводом: Дис.. канд. техн. наук. -Омск, СибАДИ, 1986.-266 с.
- Савчак О.Г. Создание и исследование двухмассовых гадропневматических ударных устройств применительно к активным рабочим органам дорожно-строительных машин. Канд. дис. — Караганда, 1978.- 240 с.
- Сагинов А.С., Кичигин А. Ф., Лазуткин А. Г., Янцен И. А. Гидропневмоударные системы исполнительных органов горных и строительно-дорожных машин. М.: Машиностроение, 1980.
- Санитарные нормы и правила по ограничению вибрации и шума на рабочих местах тракторов, сельскохозяйственных, мелиоративных, строительно-дорожных машин и грузового автотранспорта. М., 1974, — 9 с.
- Сменное рабочее оборудование ударного действия одноковшовых гидравлических экскаваторов: Обзор. — М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1979. — 53 с.
- Смоляницкий Э.А., Перлов А. С. К динамическому анализу рабочего оборудования гидравлического экскаватора. Труды ВНИИ-стройдормаш. М., 1969, с. 20−27.
- Соколинский В.Б. Машины ударного разрушения. М.: Машиностроение, 1982. — 184 с.
- Соловьев B.C., Старожук И. А. Тракторист, вибрация и GRAMMER// Тракторы и сельскохозяйственные машины.- 1995. № 5.
- Строительные роботы и манипуляторы/ В. И. Баловнев, Л. А. Хмара, В. П. Степаневский, П. И. Немировский. — К.: Будивэльнык, 1991. — 136 с.
- Тауякбаев Ш. Исследование динамики самоходных бутобоев, оснащенных гидропневмоударными исполнительными органами.- Автореф.канд. дне. Караганда, 1981.-25 с.
- Тихомиров Ю.Ф. Промышленные вибрации и борьба с ними. — Киев: Техника, 1975. — 184 с.
- Универсальный одноковшовый гидравлический экскаватор, фирмы Schxving /ФРГ/. Строительные и дорожные машины, 1979, № 8, с. 67.
- Фролов К.В. Влияние вибрации на организм человека и проблемы виброзащиты: Материалы III Всесоюзного симпозиума. — М.: Наука, 1977, с. 15−17.
- Фролов К.В., Фурман Ф. А. Прикладная теория виброзащитных систем. М.: Машиностроение, 1980. — 280 с.
- Фурунжиев Р.И. Проектирование оптимальных виброзащитных систем. Минск: «Вышэйшая школа», 1971. — 320 с.
- Харкевич А.А. Спектры и анализ. М.: Гостехтеориздат, 1957.
- Хохлов В.А., Прокофьев В. Н., Борисова Н. А. и др. Электрогидравлические следящие системы. М.: Машиностроение, 1971. -431 с.
- Чупраков Ю.И. Гидропривод и средства гидроавтоматики. М.: Машиностроение, 1979. — 232 с.
- Щербаков В. С. Исследование системы управления одноковшового гидравлического экскаватора с целью повышения точности разработки грунта: Дис.. канд. техн. наук. Омск, СибАДИ, 1974. — 148 с.
- Щербаков Е. С. Исследование неуправляемых перемещений рыхлительного агрегата с целью повышения эффективности разработки мерзлых грунтов: Дис.. канд. техн. наук. Омск, СибАДИ, 1980.-207 с.
- Щербаков B.C. Математическое описание рыхлительного агрегата в однородных системах координат. М., 1980, — 48 с. Деп. в ВНИИТИ, 1980, № 11.
- Щербаков B.C., Амельченко В. Ф. Математическое описаниеодноковшового экскаватора как объекта управления. В межвуз. сб.: Гидропривод и системы управления землеройно-транспортных машин, вып. 1. Омск, СибАДИ, 1973, с. 29−38.
- Щербаков B.C., Шлыков В. И. Пространственная математическая модель одноковшового экскаватора. Деп. в ВНИИТИ, 1978, № 3.
- Янковский В.А. Борьба с шумом и вибрацией. Строительные и дорожные малины, 1981, № 3, с. 28.
- Янцен И.А. Асимметрия рабочих циклов импульсных систем. В сб.: Механизация и автоматизация горнодобывающей промышленности. -Караганда, КПТН, 1973.
- Gentle R., P. Edvards, В. Bolton, Mechanical Engineering Systems, 2001,-320 с. 125. http://www.vashdom.ru.