Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследований 11
1.1 Стабильность железнодорожного пути и качество уплотнения его щебеночного основания 11
1.2 Современный технический уровень машин для подбивки и стабилизации пути и тенденции их развития 15
1.3 Колебания давления в гидрообъёмных передачах как фактор, влияющий на эффективность работы механизма 20
1.4 Цель и задачи исследования 24
Выводы 26
ГЛАВА 2. Структура и параметры привода циклического перемещения подвижной рамы подбивочных блоков 27
2.1 Методика и расчет параметров привода циклического перемещения подвижной рамы на стадии проектирования путевой машины ПМА-1 27
2.2 Методика и расчет параметров цикла механизма циклического перемещения подвижной рамы подбивочных блоков 39
2.3 Алгоритм и результаты предварительного расчета механизма циклического перемещения подвижной рамы с под- бивочными блоками 51
Выводы 56
ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования режимов нагружения комплекса гидроприводов выправочно-подбивочной машины ПМА-1 57
3.1 Цель, методика и условия экспериментального исследования 57
3.2 Результаты экспериментальных исследований 64
Выводы 79
ГЛАВА 4. Определение рациональных параметров комплекса гидроприводов выправочно-подбивочной машины ПМА-1 методом компьютерного моделирования 80
4.1 Цель и задачи исследования 80
4.2 Математическая модель комплекса приводов ПМА-1 80
4.3 Компьютерное моделирование нелинейной математической модели комплекса гидроприводов выправочно - подбивочной машины непрерывно-циклического действия 102
4.4 Структура и параметры приводов подвижной рамы подби-вочных блоков и передвижения машины ПМА-1 117
Выводы 156
ГЛАВА 5. Моделирование системы управления гидропривода циклического перемещения подвижной рамы подбивочного блока 158
5.1 Линейная модель замкнутой системы управления гидропривода 158
5.2 Передаточная функция силовой части гидропривода 161
5.3 Исследование динамики системы управления гидропривода в системе Visual Simulator 166
5.4 Результаты моделирования 170
Выводы 178
ГЛАВА 6. Эксплуатационные испытания путевой машины-автомата ПМА-1 и ее экономическая эффективность 179
6.1 Методика и условия проведения эксплуатационных испытаний ПМА-1 и Дуоматик 09-32 CSM 179
6.2 Результаты эксплуатационных испытаний машин ПМА-1 и Дуоматик 09-32 CSM 181
Выводы 186
Основные выводы по результатам работы 187
Список используемой литературы 192
Приложения 202
- Современный технический уровень машин для подбивки и стабилизации пути и тенденции их развития
- Методика и расчет параметров цикла механизма циклического перемещения подвижной рамы подбивочных блоков
- Компьютерное моделирование нелинейной математической модели комплекса гидроприводов выправочно - подбивочной машины непрерывно-циклического действия
- Исследование динамики системы управления гидропривода в системе Visual Simulator
Введение к работе
Отечественный и зарубежный опыт показывает, что одним из резервов повышения производительности и снижения энергоемкости выправочно-подбивочных машин является использование принципа непрерывно — циклического перемещения, когда во время непрерывного движения путевой машины подбивочный блок циклически перемещается от одной рабочей зоны к другой. В этом случае очевидно нет затрат энергии привода на разгон и торможение основной массы машины, а производительность и энергетические затраты существенно зависят от времени цикла и перемещаемой массы рабочего органа. Учитывая конструктивные и эксплуатационные недостатки, заключающиеся в достаточно большой циклически перемещающейся массе исполнительного рабочего органа машины Duomatic 09-32 CSM австрийской фирмы «Plasser & Theurer», творческим коллективом ОАО «Калужского завода «Ремпутьмаш» предложена оригинальная конструкция механизма перемещения исполнительного устройства, которая защищена патентом [58]. В данной конструкции предлагается циклически перемещать только подбивоч-ные блоки, а подъемно-рихтовочное устройство (ПРУ) устанавливается на основную раму машины и тем самым выправка пути ведется непрерывно. Таким образом, циклически перемещаемая масса снижается в два раза по сравнению с машиной Duomatic 09-32 CSM, при этом можно ожидать повышение точности выправки рельсошпальной решетки и качества уплотнения щебеночного балласта. Отмеченные преимущества могут быть реализованы при рациональной структуре и параметрах системы приводов циклического перемещения подвижной рамы с подбивочными блоками и рабочего передвижения машины в условиях жестких ограничений. Ошибки в определении рациональных структуры и параметров приводов уменьшают эффективность их применения и увеличивают срок внедрения в производство. В связи с этим вопрос синтеза структуры, рациональных статических и динамических параметров системы гидрообъёмных приводов механизма циклического перемещения подбивочных блоков и рабочего передвижения выправочно-
7 подбивочных машин является актуальным и требует своего решения.
В фундаментальных трудах отечественных ученых О.Н. Трифонова, Д.Н. Попова, В.К. Свешникова, Н.В. Навроцкого, Я.А. Даршт., В.Н. Прокофьева, В.В. Ермакова, И.З. Зайченко, А.А. Комарова, Б.Л. Коробочкина, и др. разработаны основные положения конструирования и расчета гидропри-вода, проведен анализ динамики и дано обоснование режимов работы с учетом большинства факторов, влияющих на характер и надежность работы гидросистем машинных агрегатов. Значительный вклад в теорию и практику динамики и надежности приводной техники внесли работы Е.М. Кудрявцева, Е.А. Пучина, П.А. Сорокина, В.Ф. Ковальского и др. При этом указывается на необходимость рассмотрения в комплексе внутренней и внешней динамики механизма. В тоже время специфические особенности режимов нагруже-ния и кинематических связей, а также жесткие ограничения по величине времени цикла механизма перемещения подбивочных блоков и динамических нагрузок на привод рабочего передвижения выправочно-подбивочных машин непрерывно-циклического действия предопределяют необходимость проведения дальнейших исследований.
НАРОДНО-ХОЗЯЙСТВЕННАЯ ПРОБЛЕМА, РЕШАЕМАЯ В ДИССЕРТАЦИИ - создание экспортно-заменяющих технологий и конструкций путевых машин.
НАУЧНАЯ ПРОБЛЕМА, РЕШАЕМАЯ В ДИССЕРТАЦИИ - определение основных закономерностей работы гидрообъемных приводов выправочно-подбивочных машин нового поколения с непрерывно-циклическим технологическим процессом и повышенной производительностью.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ - повышение производительности и надежности современных выправочно-подбивочных машин непрерывно-циклического действия на основе системного анализа и синтеза структуры и параметров комплекса основных приводов и системы управления.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ - математическое моделирование технических систем, теория колебаний, теория автоматизированного гидроприво-
8 да, теория случайных процессов и математической статистики, численные методы решения дифференциальных уравнений, натурный эксперимент в условиях ремонта железнодорожного пути. НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ:
впервые установлены основные закономерности работы гидрообъемных приводов выправочно-подбивочных машин нового поколения с непрерывно-циклическим технологическим процессом и повышенной производительностью.
обоснована структурная схема привода механизма циклического перемещения подвижной рамы с подбивочными блоками современной выправоч-но-подбивочной машины-автомата ПМА-1 непрерывно-циклического действия;
разработана методика расчета и выполнен расчет рациональных статических параметров и выходной характеристики гидрообъёмного привода механизма циклического перемещения подвижной рамы с подбивочными блоками путевой машины-автомата ПМА-1 нового поколения;
экспериментально получены режимы нагружения комплекса гидроприводов механизма циклического перемещения подвижной рамы с подбивочными блоками и рабочего передвижения при различных условиях эксплуатации машины и параметрах настройки системы управления и в том числе рациональный;
разработана нелинейная математическая модель системы объемных гидроприводов механизмов циклического перемещения подвижной рамы подби-вочных блоков и рабочего передвижения машины с наложенными функциональными и параметрическими ограничениями, позволяющая анализировать процессы изменения силовых и скоростных параметров приводов при изменении управляющих воздействий и времени цикла;
разработана методика и выполнен расчет рациональных динамических параметров системы гидроприводов механизмов циклического перемещения подвижной рамы подбивочных блоков и рабочего перемещения машины,
10 Основные этапы и положения работы докладывались и получили одобрение на научно-практических конференциях «Путевые машины» г. Калуга в
2006 и 2007 годах; на седьмой, восьмой и девятой научно-практических конференциях «Безопасность движения поездов», г. Москва, 16-18 апреля
19-20 апреля 2007 и 30-31 октября 2008 годов; на научно-технической конференции с международным участием в связи с 75-летием ПТКБ ТТЛ ОАО «РЖД», г. Москва, 15-16 марта 2007 года; на совместном заседании кафедр «Путевые, строительные машины и робототехнические комплексы» и «Машиноведение и сертификация транспортной техники» Московского государственного университета путей сообщения (МИИТа), на заседаниях научно-технического совета ОАО «Калужский завод «Ремпутьмаш» в 2005, 2006 и 2007 годах. Многие методические разработки диссертации легли в основу трех методических указаний к курсовому и дипломному проектированию, двух учебных пособий и учебника «Путевые машины» для' студентов специальностей «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» и «Роботы и робототехнические системы».
Основные положения диссертации опубликованы в 25 статьях.
По теме диссертации опубликовано 7 работ в изданиях, рекомендованных ВАК Российской Федерации по специальности 05.02.02 «Машиноведение, системы приводов и детали машин», и 18 в других изданиях, 3 методических указания, 3 учебных пособия, получен патент на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, общих выводов по результатам работы, приложения, списка используемой литературы и содержит 240 страниц текста, 60 рисунков, 25 таблиц и приложение на 38 страницах.
Современный технический уровень машин для подбивки и стабилизации пути и тенденции их развития
В нашей стране и за рубежом производятся выправочно-подбивочные машины циклического, непрерывно-циклического и непрерывного действия, предназначенные для выправки и подбивки железнодорожного пути при строительстве линий значительной и малой протяженности, а также для текущего содержания и ремонтов пути.
Машины непрерывного действия типа ВПО - 3000 широко применяются в основном в нашей стране. Они имеют достаточно высокую производительность и неплохое качество уплотнения, но при более низком качестве выправочных работ, по сравнению с машинами циклического и непрерывно - циклического действия. Уплотнительные рабочие органы машин непрерывного действия представляют собой вибрационные подбивочные плиты и предназначены для обработки балласта в подшпальной зоне при непрерывном его виброобжатии в горизонтальной плоскости со стороны торцов шпал. Левая и правая виброплиты располагаются симметрично относительно оси машины и имеют независимую подвеску для установки их в рабочее и транспортное положение. Подвеска каждой виброплиты состоит из механизмов подъема и сдвига её в горизонтальной плоскости. На верхней площадке виброплиты размещаются дебалансные вибраторы с приводом вращения, вынуждающая сила которых действует в горизонтальной плоскости и направлена перпендикулярно продольной оси виброплиты. В рабочем положении виброплиты заглублены на 50-100 мм ниже нижней постели шпал обрабатываемого пути, а внутренним клином заходят под торцевые концы шпал на 120-175 мм. Уплотнительные клинья виброплит при поступательном движении машины подают балласт в подшпальное пространство в процессе виброобжатия и уплотняют его в подрельсовых зонах.
Выправочно-подбивочно-рихтовочные машины циклического действия типа ВНР (ВПР-02, ВПР-02М, ВПР-03, ВПР-04, ВПРС-02, ВПРС-П, ВПРС-10 и т.п.) [15,82,96], оснащенные системами автоматического и полуавтоматического контроля положения путевой решетки, обеспечивают наиболее высокое качество выправки пути. Производительность и качество подбивки пути зависит от целого ряда технологических показателей и параметров шпалоподбивочных рабочих органов, а также состояния балластного слоя. По ряду определяющих показателей отечественные машины циклического действия, в целом, соответствуют мировому уровню.
Основные балластоуплотняющие рабочие органы машин циклического действия — подбивочные блоки. Как правило, машина оснащается двумя подбивочными блоками (левый и правый), каждый из которых уплотняет балласт в зоне левой или правой рельсовой нити. Привод подбивочного блока циклического действия реализует горизонтальное виброобжатие балласта, для чего блок снабжен механизмами заглубления подбивочных инструментов, обжатия балласта в подшпальной зоне и вибрации. Дополнительно могут устанавливаться механизмы смещения подбивочных блоков вдоль или поперек оси пути для работы в кривых участках железнодорожной колеи, а также поворота (опрокидывания) подбивочных инструментов для работы на стрелочных переводах.
Подбивочные блоки всех современных отечественных и большинства зарубежных шпалоподбивочных машин циклического действия [29] имеют эксцентриковый механизм вибрации с приводом от гидромоторов. Возвратно-поступательные движения подбивочных инструментов (подбоек) при обжатии балласта и заглублении-подъеме их в балласте достигается попеременной подачей рабочей жидкости под давлением в полости соответствующих гидроцилиндров обжатия и заглубления. Кроме основных балластоуп-лотнительных органов на машинах данного типа размещаются также дополнительные - для уплотнения балласта на плечах и откосах балластной призмы [72].
Производительность выправочно-подбивочно-рихтовочных машин циклического действия однозначно определяется временем цикла и количеством шпал, подбиваемых за цикл. Уплотнению балластного основания железнодорожного пути посвящены исследования Вериго М.Ф., Алешина В.А., Покровского Г.И., Сырей-щикова Ю.П., Плохотского М.А., Поповича М.В., Задорина Г.П., Панина И.А., Панчева О.Н. и других авторов [4, 41, 10, 47, 73, 100].
В трудах исследователей обоснованы положения теории вибрационного уплотнения сыпучих сред, выявлен затухающий характер процесса уплотнения, показано снижение коэффициента внутреннего трения под действием вибрации, развит вероятностный подход к исследованиям процесса уплотнения грунтов и строительных материалов.
Виброуплотняющие рабочие органы могут работать как с отрывом от обрабатываемого материала, так и без отрыва. В ряде работ [86, 47, 6, 48, 67, 90, 100, 102] подчеркивается, что применение безотрывных вибрационных процессов для уплотнения сыпучих сред неэффективно. Показано, что колебательные режимы с малым отрывом дают незначительный эффект [88]. Более эффективны виброударные уплотнители [90]. Для достижения ощутимого уплотнения величина отрыва должна в 2-3 раза превосходить величину ударного взаимодействия обрабатываемого материала с рабочим органом за цикл, а время отрыва составлять не менее 0,015- 0,02 с, так как относительные перемещения, обуславливающие более плотную переупаковку частиц щебня, а, следовательно, и уплотнение балласта, происходят не только под действием ударного воздействия подбивочных органов (активные относительные перемещения), но и вследствие упругой отдачи балласта (пассивные относительные перемещения частиц), происходящей в период отрыва.
Установлены основные параметры виброуплотнения и показано их влияние на качественное уплотнение сыпучих материалов [7, 41, 49, 50, 68, 90]. Этими параметрами являются: амплитуда колебаний А рабочих органов, круговая частота со, скорость виброобжатия Уобж, величина обжатия SOC;K за цикл колебаний, величина отрыва S за цикл колебаний, время отрыва t и время контакта tK за цикл колебаний, скорость удара Ууд в момент встречи со щебнем, время вибрирования в уплотняемой среде t :пл. Влияние амплитуды А на конечный эффект уплотнения определяется прямой зависимостью от общего количества относительных перемещений частиц балласта. Величина отрыва Soip и скорость удара Ууд оказывают аналогичное влияние на эффект уплотнения. Однако, все три параметра имеют свое оптимальное значение, соответствующее максимальному уплотнению, и при дальнейшем увеличении этого значения не приводят к повышению степени уплотнения [88]. Влияние круговой частоты со связано с изменением общего числа вибровоздействий, пропорционального произведению cot . Вместе с тем, повышение частоты уменьшает время обжатия и время отрыва to , которое является наиболее весомым фактором, определяющим влияние со на конечный результат процесса уплотнения. Увеличение скорости обжатия УоСж также повышает эффективность уплотнения до определенного значения Уобж, выше которого начинают сокращаться пассивные относительные перемещения частиц щебня. Оптимальные значения скорости обжатия определены эмпирически для конкретных значений А и со [84]. Исследование процесса виброуплотнения показало, что результат уплотнения балласта является случайной величиной с распределением весьма близким к нормальному. Дисперсия результата уплотнения не превосходит 4-5 % его среднего значения.
Методика и расчет параметров цикла механизма циклического перемещения подвижной рамы подбивочных блоков
Таким образом, результаты расчета показывают, что выбор исходных параметров и гидроагрегатов привода циклического перемещения подвижной рамы подбивочных блоков определяется в первую очередь принятыми параметрами цикла работы машины и параметрами подвижной рамы: массой и расчетным перемещением.
Анализ полученных результатов позволил нам разработать принципиальную гидросхему привода циклического перемещения подвижной рамы Циклическое перемещение подвижной рамы с подбивочными блоками осуществляется гидроцилиндром Ц35, управляемым гидрораспределителями Р36, Р37 и пропорциональным распределителем Р35, на входе которого поддерживается практически постоянное давление за счет насосно-аккумуляторной группы Н2-АК1-АКЗ. Для предотвращения возникновения вакуума и разрыва потока в полостях гидроцилиндра Ц35, при его работе, на основании выше разработанных рекомендаций в гидросистему введены обратные клапаны КОб и К07.
Предохранительные клапаны КП16 и КП17 ограничивают давление в соответствующих полостях гидроцилиндра Ц35.
Гидросистема работает следующим образом. На пропорциональный гидрораспределитель Р35 и на гидрораспределители Р36, Р37 подаются электрические сигналы. Рабочая жидкость поступает в поршневую полость гидроцилиндра Ц35 и, опережая движение машины, происходит перемещение подвижной рамы с подбивочными блоками вперед. Для остановки подвижной рамы гидрораспределитель Р35 отключается. При отключении гидрораспределителей Р36, Р37 поршневая полость гидроцилиндра Ц35 соединяется со сливной магистралью, а в штоковую подается жидкость под давлением, установленным редукционным клапаном КРЗ. Подвижная рама с подбивочными блоками в это время остается на месте и совершается рабочий процесс подбивки щебня, а поршень гидроцилиндра Ц35 перемещается со скоростью движения машины в исходное положение.
Выбранные параметры гидросистемы являются предварительными и требуют уточнения, так как работа привода существенно зависит от формы сигнала управления, подаваемого на пропорциональный гидрораспределитель Р35, времени цикла и динамических параметров системы.
Указанные в 1.2 преимущества схемы навески подбивочных блоков машины ПМА-1 могут быть реализованы только при создании механизма циклического движения подвижной рамы с подбивочными блоками, удовлетворяющего ряду требований: 1. Механизм должен обеспечить время выдвижения подбивочных блоков на очередную позицию подбиваемых шпал, определяемое требуемой производительностью машины с учетом времени, необходимого для уплотнения балласта. 2. Так как в конструкции навесной подвижной рамы реактивные усилия гидроцилиндра выдвижения передаются полностью на раму машины (в отличие от машины Duomatic 09-32 CSM), то требуемое время цикла должно быть обеспечено при минимальных ускорениях, а, следовательно, и минимальных динамических нагрузках. Динамические воздействия на базовую машину могут вызывать циклические изменения её скорости движения. Помимо чисто силовых факторов, это создает дискомфорт обслуживающего персонала. 3. Точное позиционирование двигающейся с высокой скоростью рамы с подбивочными блоками над очередной группой подбиваемых шпал определяет необходимость иметь в цикле участок с пониженной скоростью движения. На участке доводки абсолютная скорость движения рамы является суммой относительной скорости рамы, определяемой скоростью движения штока гидроцилиндра и переносной скорости машины, определяемой механизмом её рабочего движения. Для упрощения настройки параметров системы управления, особенно в процессе эксплуатации, относительное перемещение подвижной рамы с подбивочными блоками при доводке желательно исключить. 4. Система управления приводом подвижной рамы должна допускать простую перенастройку параметров цикла при изменении эпюры шпал и производительности машины. Известно, что при фиксированном времени цикла перемещения инерционной системы на заданное расстояние минимальные ускорения будут при треугольной форме изменения ее скорости, т.е. при равноускоренном разгоне и торможении (рис. 2.4).
Компьютерное моделирование нелинейной математической модели комплекса гидроприводов выправочно - подбивочной машины непрерывно-циклического действия
В результате теоретического исследования нами разработаны методики расчета параметров привода и цикла механизма продольного перемещения подвижной рамы на стадии проектирования путевой машины ПМА-1, выявлены возможные негативные явления в гидрообъемной передаче в рабочем режиме, а также предложен алгоритм предварительного выбора структуры и параметров, обеспечивающих заданную производительность при технически обоснованных реактивных нагрузках на основную раму машины. Однако допущения, принятые при составлении и анализе математических моделей, определяют необходимость экспериментальной проверки полученных результатов.
С другой стороны, величина и характер режимов нагружения комплекса гидрообъемных приводов подвижной рамы и рабочего передвижения машины при неоднозначно определенном сигнале управления дросселирующим распределителем и сложном циклическом характере движения подби-вочных блоков не могут быть с достаточной точностью оценены аналитически.
Целями экспериментального исследования являлись: 4-Анализ режимов работы приводов циклического перемещения подвижной рамы и рабочего передвижения выправочно-подбивочной машины непрерывно-циклического действия в условиях реального рабочего процесса. Оценка корректности разработанной имитационной математической модели путем сравнения количественных показателей и характера изменения параметров процесса при эксперименте и на модели. -4-Идентификация экспериментальных режимов работы машины методом моделирования условий работы машины, параметров приводов, характе 58 pa управляющих воздействий со стороны оператора и системы управления и сопоставление результатов моделирования с экспериментом. 4 - Разработка предложений по корректировке структуры и параметров приводов и систем управления, исходя из результатов анализа натурных режимов. Натурный эксперимент был проведен в процессе испытаний опытного и серийного образцов путевой машины ПМА-1 в условиях испытательного полигона ОАО «Калужского завода «Ремпутьмаш». В соответствии с программой экспериментов проводились инструментальные измерения следующих параметров режимов нагружения приводов циклического перемещения подвижной рамы и рабочего передвижения путевой машины-автомата ПМА-1 (общий вид машины показан на рис. 3.1 , а схема измерений представлена на рис. 3.2): о Давление в линии подвода рабочей жидкости к поршневой полости гидроцилиндра циклического перемещения подвижной рамы, Ра. о Давление в линии подвода рабочей жидкости к штоковой полости гидроцилиндра циклического перемещения подвижной рамы, РЬ. о Давление в подводящей (при рабочем направлении движения машины) линии гидромотора объемного гидравлического привода механизма рабочего передвижения машины, линия N, Рп. о Давление в отводящей (при рабочем направлении движения машины) линии гидромотора объемного гидравлического привода механизма рабочего передвижения машины, линия S, Ps. о Скорость вращения ведущей оси механизма передвижения машины, практически пропорциональная (при минимальном буксовании) скорости движения машины, v. о Относительное перемещение рамы подбивочных блоков, Y. о Сигнал системы управления пропорциональным распределителем привода передвижения подвижной рамы, X. о Время процесса, t. 61 Давление в гидроприводе фиксировалось тензометрическими датчиками давления типа LPT с диапазоном измерения 1 -40 МПа, а частота вращения - датчиками типа ЛИР. Сигнал управления гидрораспределителем снимался непосредственно с его катушки управления. Установка датчиков показана на рисунках 3.3 - 3.4. Перед проведением экспериментов проводилась тарировка датчиков и измерительной аппаратуры, результаты которой сравнивались при проведении вторичной тарировки после выполненных экспериментов. Тарировка датчиков давления осуществлялась на стенде, представляющем собой плунжерный насос и образцовый манометр, контролирующий давление. Датчики оборотов тарировались в сверлильном станке, частота вращения шпинделя которого, контролировалась образцовым тахометром. Тарировочные графики всех датчиков линейные. Частота опроса датчиков в процессе эксперимента составляла 18,2 Гц. Сигналы с датчиков параметров через коммутирующее устройство выводились на входы аналогово-цифрового преобразователя ПЭВМ и записывались в темпе процесса на жесткий диск. Управление процессом записи выполнялось специальной программой. Длительность записи одного режима 55с. Данные записывались в текстовый файл с предварительным масштабированием. Для оперативного просмотра и контроля записанных режимов использовалась специализированная программа. Последующая обработка проводилась в системе электронных таблиц EXCEL. Данные считывались из текстового файла и повторно масштабировались для удобства представления на диаграммах. Применение электронных таблиц для обработки результатов экспериментов существенно упрощает графическое представление экспериментальных зависимостей и определение статистических оценок процесса. К недостаткам следует отнести достаточно жесткую регламентацию форм и методов представления данных, например, в части разметки диаграмм и дефрагментации таблиц.
Исследование динамики системы управления гидропривода в системе Visual Simulator
Процесс сохранил описанный выше характер, но при уменьшенной скорости движения машины он имеет относительно сглаженный характер. Длительность цикла рассматриваемого процесс составляет 4.0 секунды, что при эпюре 1840 шпал/км соответствует производительности 1800 шпал/час. Время на подбивку балласта - 1.1с, что составляет 28% времени цикла. Время на доводку подвижной рамы 1 до точки позиционирования подбивочных блоков при движении машины и при неподвижном цилиндре ЦІ - 0,6 секунды. Максимальное давление Ра в поршневой полости гидроцилиндра ЦІ при ускорении подвижной рамы 8.5 МПа, что соответствует динамическому усилию 43 кН. Максимальное давление Рв в штоковой полости гидроцилиндра ЦІ при торможении подвижной рамы достигает 11.7 МПа, что соответствует динамическому усилию на основную раму машины 35.8 кН.
Таким образом, при уменьшенной во второй серии на 25% производительности машины значительно возросла интенсивность колебаний давления в гидросистеме выдвижения подвижной рамы подбивочных блоков 1, что не только уменьшает производительность машины, но и снижает её надежность. Одновременно время на уплотнение балласта сократилось практически в 1.7 раза, что, по данным ВНИИЖТ, отрицательно сказывается на качестве уплотнения щебеночного балласта.
В течение одного цикла привод механизма передвижения машины работает в двигательном и тормозном режимах при существенных забросах напорного и сливного давлений гидромоторов Ml и М2. Момент привода при этом меняет направление, что приводит к ударам в механической трансмиссии при выборке зазоров. Режим знакопеременных нагрузок, как известно, отрицательно сказывается на надежности привода.
Выполненные эксперименты показали, что режимы нагружения комплекса гидроприводов опытного образца машины ПМА-1 характеризуются нестабильностью. В первую очередь это относится к работе системы управления движением подвижной рамы подбивочных блоков, связанной как с выбором основных параметров системы, так и с системой задания настроечных характеристик. Причиной является неопределенность критериев качества управления, многочисленность настроечных параметров и субъективный характер оценки параметров цикла и режимов работы приводов и системы управления.
В целом, как показали экспериментальные исследования, работа машины ПМА-1 соответствует параметрам, заложенным в ее конструкцию. С целью повышения производительности и надежности машины ПМА-1 дальнейшие теоретические и экспериментальные исследования должны быть направлены на разработку и реализацию рациональных параметров системы управления приводом подвижной рамы и алгоритма ее настройки, а также на оптимизацию статических и динамических параметров рассмотренных гидроприводов.
Для идентификации полученных экспериментальных режимов была использована математическая модель движения системы «подвижная рама -базовая машина» разработанная в главе 4. При идентификации режимов в исходных параметрах математической модели необходимо отразить условия проведения натурного эксперимента, в первую очередь, сопротивление движению машины по ж.д. пути. В эксперименте зафиксирован режим реверса рабочего движения машины ПМА-1 на участке пути ОАО «Калужский завод «Ремпутьмаш». Этот режим дает возможность уточнить уклон пути и сопротивление движению машины по перегону для оценки сходимости результатов эксперимента и математического моделирования. На участке рабочего движения от 0 до 10 секунд (рис. 3.11) среднее давление в напорной Рп и сливной Ps линиях гидромоторов механизма передвижения машины (при рабочем движении) составляет соответственно: р8=3.6МПа, рп=1.8МПа. в подводящей и отводящей линиях гидромоторов механизма рабочего перемещения машины при установившемся движении. Анализ экспериментальных режимов позволил выявить цикл, приведенный на рисунке 3.12, на наш взгляд, в наибольшей мере приближающийся по характеру изменения параметров к теоретически обоснованному циклу. Экспериментальный цикл имеет следующие параметры: ? Длительность цикла - 3.13 с. При расчетном шаге за цикл 1.087 м и эпюре 1840 шпал/км это соответствует производительности 2300 шпал/час или 1.25 км/час. ? Время на подбивку балласта - 1.76 с, что составляет 56% времени цикла. Перемещение машины относительно неподвижной рамы подби-вочных блоков за время подбивки при средней скорости машины составляет около 0,6 м. ? Время на относительное перемещение подвижной рамы подби-вочных блоков- 0.77 с, при этом относительное перемещение рамы составляет примерно 0.6м и переносное перемещение 0.27м. График относительной скорости подвижной рамы подбивочных блоков, полученный дифференцированием перемещения рамы, показывает, что цикл выдвижения имеет трапециидальный характер с примерно равными ускорениями при разгоне и торможении. Время на разгон рамы 0.26 с, время установившегося движения 0.2 с, время торможения 0.31 с.
