Введение к работе
Актуальность работы. Автомобильные парки крупных городов намного превышают количество доступных мест для парковки. В Москве ежегодно появляется более 200 тыс. новых автомобилей. В настоящее время в Москве эксплуатируется около 4 млн. легковых автомобилей, из которых на улицы города ежедневно выезжает около 900 тыс. В последние годы резко обострилась проблема временного размещения автотранспортных средств населения, прибывающего в различные зоны города к объектам массового посещения. Беспорядочно припаркованные автомобили препятствуют проезду транспорта и движению пешеходов. Снижается уровень безопасности и комфорта, ухудшается экологическая обстановка. Автомобили, не обеспеченные организованными местами хранения, занимают примерно 2,5 тыс. га благоустроенных городских территорий. Перегруженность магистралей Москвы достигла предельных величин, особенно в центральных районах города, где более 90 % протяженности магистральных улиц уже исчерпали свою пропускную способность.
Рост автомобильного парка в крупных городах делает необходимым широкое строительство средств компактного хранения автотранспорта. Поставленная задача по организации культурного хранения и парковки автотранспорта решается комплексно. В том числе при помощи строительства новых многоэтажных автостоянок или замене ими одноэтажных. Многоэтажные автостоянки и гаражи эффективны тем, что позволяют максимально использовать земельный участок, защищают автотранспорт от осадков и угонов. Многоэтажные автостоянки призваны увеличить общественную активность в местах их размещения.
Современные многоэтажные автостоянки и гаражи имеют множество вариантов исполнения: надземные, подземные, немеханизированные, механизированные и всевозможные их комбинации. Выбор варианта зависит от многих условий, важнейшим из которых является наименьшая себестоимость одного машиноместа. На неё влияют площадь и объем, приходящиеся на одно машиноместо, а также затраты на устройства (подъёмники) для перемещения автомобилей на территории автостоянки.
Известно несколько различных типов автомобильных подъёмников: лифтового, элеваторного, револьверного (барабанного, карусельного) и др. У каждого есть свои преимущества и недостатки. Выбор варианта подъёмника зависит от многих условий: объема, занимаемого подъёмником на автостоянке, производительности, удобства в эксплуатации и др. Одним из перспективных подъёмников для механизированной автостоянки является автомобильный подъёмник револьверного типа (АПРТ). Экономический эффект от использования АПРТ в значительной степени определяется оптимизацией его металлоконструкции (МК).
Цель работы: разработать методику оптимального проектирования МК АПРТ на основе численных исследований с учетом ограничений по несущей способности и деформативности.
Задачи работы:
-
Обосновать и разработать расчетные схемы МК АПРТ.
-
Сформулировать экономически оправданный критерий оптимального проектирования МК АПРТ.
-
Обосновать метод оптимизации и модифицировать его применительно к проектированию МК АПРТ.
-
Разработать методику оптимального проектирования МК АПРТ и практические рекомендации по ее применению.
-
Провести сравнительный анализ структурных вариантов АПРТ и их параметрическую оптимизацию.
-
Сформулировать рекомендации по разработке нормативных документов по механизированным автостоянкам применительно к АПРТ.
Методы исследования. В работе использовались известные методы: теоретической и строительной механики, методы компьютерного моделирования, аналитические и численные методы анализа напряженно-деформированного состояния (НДС) МК, метод декомпозиции, метод последовательного квадратичного программирования.
Научная новизна:
Обосновано применение новой конструктивной формы автомобильного подъёмника револьверного типа (АПРТ) на основе имитационного моделирования движения потока автомобилей на многоуровневых автостоянках и расчета экономического эффекта от её внедрения.
Выявлены необходимые для проектирования расчетные схемы МК АПРТ с определением действующих на нее нагрузок на основе разработанных компьютерных моделей основных сборочных единиц и численных исследований НДС МК с построением окружностей влияния максимальных эквивалентных напряжений.
Разработана методика оптимального проектирования МК АПРТ на основе применения метода декомпозиции, критерия оптимальности - приведённых затрат на перегрузку одного автомобиля - и дополняющей САПР Pro/Engineer программой проверки ограничений по несущей способности и деформативности МК, способствующей более точному проведению многопараметрической оптимизации структурных вариантов основных сборочных узлов МК АПРТ методом последовательного квадратичного программирования в расчетном модуле Pro/Mechanica. Методика позволяет наиболее эффективно синтезировать элементы МК с учетом таких особенностей как: стоимость материалов и приводных механизмов, их срок службы, эксплуатационные расходы и трудоемкость изготовления.
Практическое значение результатов работы
Разработанная методика позволяет на стадии проектирования МК АПРТ наилучшим образом синтезировать сборочные узлы, определять НДС и оптимальные размеры поперечных сечений элементов. Применение результатов работы дает возможность сократить во времени процесс проектирования МК АПРТ. Данную методику целесообразно использовать в составе САПР при проектных и научно-исследовательских работах по разработке АПРТ.
Достоверность обеспечивается обоснованным выбором расчетных схем, принятием допущений при численных исследованиях НДС МК, решением тестовых задач.
Аппобппии: Основные положения докладывались и обсуждались на: кафедре «Подъемно-транспортные системы» МГТУ им. Н.Э. Баумана; ежегодных московских международных научно-технических конференциях; специализированных выставках «Подъемно-транспортная техника и технологии» в г. Екатеринбурге в 2007 г., в г. Москве в 2008, 2009, 2010 гг. и г. Санкт-Петербурге в 2007 г.
Реализация работы: методика оптимального проектирования и результаты теоретических исследований путей снижения приведённых затрат на изготовление и эксплуатацию МК АПРТ, изложенные в работе, были приняты к использованию на ОАО «НПК «Уралвагонзавод», ЗАО «НПГ ПАРСЕК» и в учебном процессе при подготовке инженеров на кафедре «Подъемно-транспортные системы» МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Публикации: По материалам диссертации опубликовано 9 научных работ.
Объем работы: Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы, приложений. Работа содержит 279 страниц машинописного текста, в том числе 34 таблицы, 81 рисунок, список литературы (106 наименований) и 4 приложения на 89 страницах.
Похожие диссертации на Разработка методики оптимального проектирования металлоконструкции автомобильного подъемника револьверного типа многоуровневой автостоянки
