Введение к работе
Актуальность исследований. Одними из областей применения пневматического привода на железнодорожном транспорте являются приводы рабочих органов путевых машин (ПМ) и приводы степеней подвижности промышленных роботов-манипуляторов (ПР), применяемых на предприятиях-изготовителях железнодорожного транспорта.
В настоящее время выбор параметров позиционных пневмоприводов осуществляется путем расчета большого числа различных вариантов привода и затем выбора из них наиболее подходящего по заданным критериям. Но методики поиска нужного сочетания параметров привода из рассчитанных вариантов как таковой не существует, недостаточно исследованы динамические процессы непосредственно в пневмоприводах ПР и ПМ, к которым на данный момент предъявляются достаточно высокие требования по надежности, массогабаритным и энергетическим показателям, быстродействию, по обеспечению безостановочной работы. Эти требования связаны с тем, что от качества работы пневмопривода напрямую зависит производительность ПМ или робота, согласованность его работы с другими рабочими органами и, следовательно, участка производства, составной частью которого они являются.
Одним из путей решения проблемы выбора параметров пневматических приводов является создание методик поиска необходимого варианта по заданному критерию.
Цель работы. Определение рациональных параметров пневматических приводов исполнительных механизмов железнодорожного транспорта с позиций достижения приводом установившейся скорости и получения режима автоторможения.
Методы исследования. В диссертационной работе использован метод математического моделирования процессов в пневматических приводах. Исследование проведено с помощью разработанных автором работы программ в среде универсальной интегрированной системы компьютерной математики (СКМ) MatLAB 6. Для решения системы нелинейных дифференциальных уравнений (ЦУ), описывающих динамику пневматических приводов, применялся численный метод Рунге-Кутта. Машинные эксперименты и обработка их результатов проводились на базе персонального компьютера Celeron 2,2ГГц с операционной системой Windows 98,
Научную новизну работы составляют:
результаты по исследованию влияния конструктивных параметров позиционных пневматических приводов исполнительных механизмов железнодорожного транспорта на динамические процессы в этих приводах с применением современной системы компьютерной математики;
построение пространственных номограмм для выбора конструктивных параметров позиционных пневматических приводов;
разработка методики выбора конструктивных параметров позиционных пневматических приводов на основе пространственных номограмм;
определение области рациональных параметров силовых пневмоприводов ПР и пневматических приводов выправочно-подбивочно-рихтовочных машин с позиций достижения приводом установившейся скорости и получения режима автоторможения.
Практическая ценность работы заключается:
в создании методики выбора рациональных параметров пневматических приводов на основе пространственных номограмм с учетом наложенных ограничений;
в применении разработанной методики для определения сочетания параметров силовых пневмоприводов ПР и пневматических приводов выправочно-подбивочно-рихтовочных машин, при которых привод достигает установившейся скорости;
в применении разработанной методики для определения сочетания конструктивных параметров пневматических приводов исполнительных механизмов железнодорожного транспорта, при которых привод работает в режиме автоторможения;
в созданном программном обеспечении в среде MatLAB 6, которое позволяет рассчитывать динамические процессы в пневмоустройствах различных типов (в физических и безразмерных величинах), производить расчеты при выборе рациональных параметров позиционных пневматических приводов и может быть использовано как элемент САПР пневматических приводов.
В диссертационной работе защищаются:
результаты исследований динамических процессов в пневматических приводах исполнительных механизмов железнодорожного транспорта;
методика выбора рациональных параметров позиционных пневматических при-
водов на основе пространственных номограмм;
результаты расчета рациональных параметров пневматических приводов исполнительных механизмов железнодорожного транспорта с позиций достижения приводом установившейся скорости и получения режима автоторможения;
алгоритмы и программное обеспечение для расчета динамических процессов в позиционных пневматических приводах и определения рациональных параметров пневмоприводов исполнительных механизмов железнодорожного транспорта.
Реализация результатов. Результаты работы используются на Калужском заводе «Ремпутьмаш», Московским государственным университетом путей сообщения в учебном процессе при прохождении студентами лабораторного практикума.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на седьмой московской межвузовской научно-технической конференции студентов и молодых ученых «Подъемно-транспортные, строительные, путевые машины и робототехнические комплексы» (Москва, апрель 2003г.); московской межвузовской научно-техническая конференции студентов и молодых ученых «Подъемно-транспортная техника» (Москва, март 2000г. и апрель 2004г), заседаниях кафедры «Путевые, строительные машины и робототехнические комплексы» Московского государственного университета путей сообщения (МИИТ).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав основной части, общих выводов, списка литературы, включающего 59 наименований отечественной и зарубежной литературы и 4 приложений. Общий объем работы составляет 131 страницу машинописного текста, включая 46 рисунков и графиков и 6 таблиц.
