Оценка погрешности расчета параметров универсальных малогабаритных погрузчиков с бортовым поворотом
Особенность зависимости установочной мощности двигателя от эксплуатационной массы машины. Характеристика обусловленности абсолютной погрешности безразмерного критерия от ошибок значений производительности и установочной силы автомобильного мотора.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.05.2017 |
| Размер файла | 331,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
УДК 621.869.44
Оценка погрешности расчета параметров универсальных малогабаритных погрузчиков с бортовым поворотом
В. В. Минин,
М. В. Носков
Первая машина, ставшая прототипом сегодняшнего универсального малогабаритного погрузчика с бортовым поворотом (УМП), была произведена в 1957 г. компанией Merloe, США (на рынке появилась под маркой Bobcat).
Универсальный малогабаритный погрузчик является удобной в эксплуатации машиной, ввиду возможности оснащения значительным количеством сменных рабочих органов, экономичности, высокой мобильности и маневренности, простоте управления в сочетании с быстрой сменой рабочих органов. Это высокоэффективное средство механизации ручного труда для малых объемов работ на различных рассредоточенных и разнообразных по технологии проведения работ объектах.
Недостатками, снижающими эффективность работы являются: короткобазовое шасси, ограничивающее грузоподъемность; высокая динамическая нагруженность машины и плохая управляемость машины на твердых скользких поверхностях; жесткое, безрессорное крепление колес к раме; закопотированное пространство энергетической установки и гидропередач, снижающее теплообмен с окружающей средой; значительные затраты энергии и ресурсов на обеспечение бортового поворота; затрудненный и небезопасный вход в кабину оператора со стороны рабочего оборудования, снижающий эффективность эксплуатации машин, ограниченный срок службы шин и др.
Ведущие фирмы-изготовители (более 30) постоянно совершенствуют конструктивные схемы и отдельные подсистемы машин, но варианта, решающего все вышеперечисленные недостатки так и не найдено. Проектирование машин данного типа требуется обеспечения точности и достоверности расчетов значений основных параметров, а также функций для оценки технического уровня, которые, в конечном счете, предопределяют направление совершенствования конструкции машины и эффективного применения в эксплуатации при изменяющихся факторах технологических процессов. Значительное (около 70 наименований) количество дополнительного сменного оборудования циклического и непрерывного действия усложняет задачу определения приемлемого варианта сочетания конструктивных параметров, обеспечивающих высокую эффективность вновь создаваемого образца.
Современный этап развития УМП - это широкое внедрение в практику использования в Сибири и на Дальнем Востоке, где климатические условия существенно отличаются от европейских стран. Без усовершенствования конструкции и определения рациональных параметров эффективность применения данных машин со сменным рабочим оборудованием имеет ограничения.
Традиционная постановка задачи проектирования для УМП [1] по теоретическим положениям и методикам, апробированным для машин среднего и тяжелого классов не всегда применима ввиду существенной нелинейной зависимости конструктивных параметров от главного параметра - эксплуатационной массы. Многообразие методик приводит к неоднозначной величине, рассчитываемого параметра (рис. 1, 2). Зависимости получены по техническим характеристикам более 100 моделей, выпускаемых фирмами США, Европейскими странами и Японии. Так, для заданного значения эксплуатационной массы грузоподъемная сила и установочная мощность двигателя имеют как минимум 30 % диапазон разброса значений.
Рис. 1. Зависимость грузоподъемной силы Z = 0,336•G - 18391 (R2 = 0,6619) от эксплуатационной массы (силы тяжести) машины
Ввиду сложности математического описания рабочих процессов, обеспечивающего необходимую точность расчетов, принята концепция выявления структуры модели на основе теории размерностей.
В обобщенной форме для УМП математическая модель взаимосвязи конструктивных и эксплуатационных параметров записывается в виде
где Z - грузоподъемность (грузоподъемная сила), H; H - показатель назначения, имеющий линейный размер, м; Q - секундная теоретическая производительность машины, Н/с; N - установочная мощность двигателя, кВт; G - эксплуатационная масса (сила тяжести) машины, кг.
В формулу (1) входят пять аргументов, размерность которых выражается посредством трех основных единиц измерения. Руководствуясь теоремами теории размерностей и проведя математические преобразования, разработаны три критерия:
.
Безразмерные критерии устанавливают закономерности характеризующие технологический процесс работы УМП и взаимосвязи конструктивных параметров УМП, имеющих различную размерность. Зависимости определяют направления повышения эффективности и служат для оценки технического уровня (степени совершенства и проработанности конструкции) машин. мощность двигатель автомобильный мотор
Данные условия с учетом стремления критериев к своим предельным значениям, имея в виду и ограничения для конкретных условий эксплуатации, записываются в виде:
рH, рZ, рG > mах при ;
Для повышения эффективности самих методов расчета и оптимизации конструктивных параметров важно определить функции эластичности.
С целью определения характера изменений критериев принято, что изменение численного значения критерия связано с изменением только одного из входящих в него параметров. Критерии представляются в следующем виде (при условии, что С = const):
1) для рH: F(N) = C•N-1; F(Q) = C•Q; F(H) = C•H;
2) для рZ: F(G) = C•G-1/3; F(Z) = C•Z; F(N) = C•N-1; F(Q) = C•Q1/3; F(H) = C•H2/3;
3) для рG: F(G) = C•G-1/3; F(Z) = C•Z; F(N) = C•N1/3; F(Q) = C•Q-1; F(H) = C•H2/3.
Устанавливая связь приращений критерия с приращением параметров (условно обозначив его X), можно записать:
где X0 - изначальное значение.
Следовательно
Представим критерий в виде
.
Тогда приращение безразмерного критерия записывается в виде:
Для каждого из критериев коэффициент эластичности
В результате подстановок получим выражения для каждого из конструктивных параметров:
1) для эксплуатационной массы (силы тяжести) G:
2) для грузоподъемной силы Z:
3) для установочной мощности двигателя N:
4) для производительности Q:
5) для линейного размера H:
;
На рис. 3 представлены графики приращения и эластичности вышеперечисленных безразмерных критериев при варьировании значений равном 10, 20, 30%. При этом Д принимает значения 0,1; 0,2; 0,3, соответственно.
Формулы для расчета абсолютной погрешности безразмерных критериев получены на основе выражения [2]
,
где xi - значения конструктивного параметра; Дxi - погрешность вычисления.
Тогда
от погрешностей значений производительности и установочной мощности двигателя
Рис. Зависимость абсолютной погрешности безразмерного критерия рZ
от погрешностей значений производительности и установочной мощности двигателя
Рис. Зависимость абсолютной погрешности безразмерного критерия рG от погрешностей значений производительности и установочной мощности двигателя
Установлено, что при равных условиях (значениях погрешностей в определении производительности машины ?Q и установочной мощности двигателя ?N) критерии рH и рZ на порядок менее чувствительны критерия рG. Это объясняется структурой критерия рG, включающей параметры установочной мощности двигателя N (находится в числителе критерия) и Q - производительности машины, находящейся в знаменателе критерия.
Рассматриваемый вопрос повышения точности методик расчета параметров решен путем формирования уравнений, отражающих физический процесс работы УМП в безразмерном виде, где погрешность определяется самой единицей измерения, а погрешность уравнений следует принимать на основе результатов исследований (рис. 4, 5, 6). Предлагаемые критерии оценки технического уровня отражают актуальную проблему ресурсо- и энергосберегающих технологий при проектировании и эксплуатации УМП и определяют направления повышения эффективности путем совершенствования конструкций.
Литература
1. Минин В. В. Методика выбора оптимизируемых параметров универсальных малогабаритных погрузчиков // Известия Самарского научного центра. РАН, Том 12 (33) № 1(2). Тематический выпуск «Машиностроение». - Самара, 2010. - С. 449-452.
2. Зайдель А. Н. Погрешности измерений физических величин. - Л.: Наука, 1985. - 112 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Определение рабочего тягового диапазона и эксплуатационной массы трактора. Расчет основных рабочих скоростей, передаточных чисел трансмиссии. Определение номинальной эксплуатационной мощности двигателя. Построение индикаторной диаграммы двигателя.
курсовая работа [170,5 K], добавлен 26.01.2009Расчет эксплуатационной массы трактора, номинальной мощности двигателя и теоретической регуляторной характеристики двигателя. Вычисление процессов газообмена, коэффициента остаточных газов, процесса сжатия и расширения. Определение размеров двигателя.
курсовая работа [195,8 K], добавлен 16.12.2013Характеристика топлива, определение состава горючей смеси, оценка продуктов сгорания и анализ теплового расчета автомобильного двигателя FIAT PALIO. Описание кинематики и динамический расчет кривошипно-шатунного механизма. Оценка показателей двигателя.
курсовая работа [636,2 K], добавлен 12.10.2011Определение производительности бульдозера D7G "CAT" и скрепера. Выполнение их тягового расчета. Практическая оценка транспортной и эксплуатационной выработки рыхлителя. Проведение перерасчета показателей землеройной машины согласно формуле Зеленина.
курсовая работа [99,6 K], добавлен 25.11.2010Расчёт внешней скоростной характеристики автомобильного двигателя. Определение кинематических параметров трансмиссии. Построение графиков пути и времени разгона АТС. Расчет тягово-скоростных и топливно-экономических свойств автомобиля Ford Transit.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 28.05.2015Построение скоростной характеристики двигателя. Обоснование и выбор основных узлов трансмиссии. Расчёт тяговой и динамической характеристики машины. Правильность определения мощности двигателя лесотранспортной машины. Колёсный и бортовой редукторы.
курсовая работа [107,1 K], добавлен 28.03.2015Основные параметры автомобильного двигателя. Определение давления в конце процессов впуска, сжатия, расширения и выпуска. Построение индикаторной диаграммы карбюраторного двигателя. Расчет массы поршневой группы, силы давления газов и крутящих моментов.
курсовая работа [147,8 K], добавлен 20.01.2016Расчёт массы деталей кривошипно-шатунного механизма, силы давления на поршень. Схема уравновешивания двигателя. Описание конструкции и систем двигателя: кривошипно-шатунный, газораспределительный механизмов, систем смазки, охлаждения, питания, зажигания.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 28.10.2015Назначение, классификация самоходных погрузчиков, их конструктивные схемы и функциональные особенности. Расчет основных параметров самоходных погрузчиков, технологического оборудования, производительности при выполнении принятой технологии работ.
курсовая работа [818,5 K], добавлен 25.12.2011Проведение тягового расчета автомобиля: полной массы, расчетной скорости движения, передаточных чисел трансмиссии и мощности двигателя. Обоснование теплового расчета двигателя: давление и температура. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма.
курсовая работа [619,5 K], добавлен 12.10.2011
