1462

Представленная имитационная модель работы автосервиса позволяет оценить его технические параметры в условиях обслуживания семи категорий транспортных средств, предназначена для визуализации, анализа и поиска устойчивых параметров функционирования системы.

Список литературы

1.Куватов В.И., Онов В.А., Шаталова Н.В. Пути совершенствования перевозок и повышения безопасности автотранспорта // Проблемы управления рисками в техносфере. – 2013. – № 2. – С. 96–109.

2.Кокурин И.М., Тимченко В.С. Методы определения «узких мест», ограничивающих пропускную способность железнодорожных направлений // Известия С.-Петерб. ун-та путей сообщения. – 2013. –

№1. – С. 15–22.

3.Тимченко В.С. Оценка перспективной пропускной способности участков железнодорожной сети с учетом предоставления «окон» на основе применения имитационного моделирования процессов перево-

зок // Молодой ученый. – 2014. – № 2. – С. 199–204.

4.Галкина Ю.Е., Ковалев К.Е., Тимченко В.С. Учет загруженности оперативного персонала при оценке пропускной способности железнодорожных направлений // Наука и современность. – 2014. – № 30. –

С. 131–136.

Об авторе

Тимченко Вячеслав Сергеевич (Санкт-Петербург, Россия) – млад-

ший научный сотрудник, Институт проблем транспорта им. Н.С. Соломенко РАН (199178, г. Санкт-Петербург, Васильевский о-в, 12-я ли-

ния, 13; e-mail: tim4enko.via4eslav@mail.ru).

141

УДК 624.144.55

ПРИМЕНЕНИЕ РОБОТИЗИРОВАННОЙ ПЛАТФОРМЫ МАЛОЙ МЕХАНИЗАЦИИ ПРИ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ КАТАСТРОФАХ

М.А. Утев

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Россия

В ходе работы был проведен анализ воздействия на окружающую среду работы универсальной роботизированной платформы малой механизации для уборки снега, спроектированной и созданной на кафедре АТМ. В процессе выполнения работы были произведены испытания основных факторов, влияющих на окружающую среду.

Ключевые слова: робот, снегоуборочная машина, машина малой механизации, тягово-сцепная характеристика, проходимость.

Одной из самых главных проблем при ликвидации экологических катастроф является гибель и потеря здоровья ликвидаторов. Применение технических средств, управляемых оператором, снижает смертность и увеличивает скорость и качество ликвидации, тем не менее в большинстве случаев здоровью оператора наносится вред.

Применение безоператорных роботизированных платформ снизит риск потери здоровья ликвидаторов при определенных видах катастроф.

Под экологическим катастрофами в широком смысле слова понимается значительное региональное или локальное нарушение условий среды, которое приводит к полному или частичному нарушению местных экологических систем. Катастрофические природные явления представляют собой факторы среды, которые в конечном результате своего воздействия приводят к экологическим кризисам экосистем.

По своему происхождению экологические кризисы подразделяются:

–на эндогенные, связанные с внутренней энергией Земли (землетрясения, цунами, извержения вулканов);

–экзогенные, обусловленные солнечной энергией и силой тяжести (наводнения, штормы, оползни, ураганы, засухи);

142

–антропогенные катастрофы, возникающие в результате деятельности человека. Они вызваны человеком, но силы, приведшие к ним, являются экзогенными или эндогенными.

Экологические кризисы подразделяются по длительности протекания классифицируются следующим образом:

–кратковременные стихийные бедствия: землетрясения, лавины, извержения вулканов и т.д.;

–стихийные бедствия, возникающие в результате протяжённого во времени воздействия какого-либо негативного явления. Это прежде всего техногенное воздействие на окружающую среду, связанное с загрязнением атмосферы, литосферы, гидросферы;

–протяжённые во времени стихийные бедствия, когда поражение является длительным, постепенно затухающим последствием чрезвычайной ситуации, катастрофы, например взрыва на атомной электростанции.

Кризисные явления могут классифицироваться по охваченной ими площади. Соответственно экологические кризисы бывают:

–локальные, затрагивающие отдельные участки крупных экоси-

стем;;

–региональные, охватывающие отдельные регионы;

–глобальные, которые касаются всей планеты.

Для того чтобы снизить участие человека при ликвидации катастроф, на кафедре АТМ был спроектирован универсальный роботснегоуборщик (рисунок) для уборки малогабаритных участков. Он предназначен для работы на участках малой механизации, недоступных для крупногабаритной техники. Площадки коттеджей, парковки, тротуары, пешеходные тропинки и пр. Природноклиматические условия в районе работы характеризуются пониженной температурой воздуха, высокой заснеженностью и в зависимости от времени года высокой влажностью. Площадь рабочих участков имеет небольшие размеры. Средний размер участка

143

составляет 100 кв.м. Но в силу своих характеристик его применение возможно лишь на определенных видах катастроф (таблица).

Возможности применения платформы робота-снегоуборщика

По итогам проведенного анализа, можно сделать вывод, что применение универсальной платформы возможно при локальных и региональных катастрофах в любых условиях, при которых отсутствует повышенная температура и высокий уровень воды.

Список литературы

1.Юревич Е.И. Основы робототехники. – СПб.: БХВ-Петербург, 2010. – 360 с.

2.Носов Н.А. Расчет и конструирование гусеничных машин. – М.: Машиностроение, 1972. – 560 с.

3.Основы робототехники / Н.В. Василенко, К.Д. Никитан, В.П. Пономарев, А.Ю. Смолин / МГП «РАСКО». – Томск, 1993. – 470 с.

4.Хейзерман Д. Как самому сделать робота. – М.: Мир, 1979. – 196 с.

5.Основы конструирования: учеб. пособие для втузов: в 3 кн. / Е.И. Воробьев, А.В. Бабич, К.П. Жуков [и др.]; под ред. К.В. Фролова, Е.И. Воробьева. – М.: Высш. шк., 1989. – 383 с.

Об авторе

Утев Максим Алексеевич (Пермь, Россия) – аспирант кафедры «Автомобили и технологические машины», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь,

Комсомольский пр., 29; е-mail: utevmaxim@ yandex.ru).

144

УДК 62-531.7

ПОДВЕСКА СИДЕНЬЯ НА ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМАХ

В.В. Харин1, Д.Н. Парышев2, Г.Ю. Волков1, С.Г. Игнатьев1

1Курганский институт железнодорожного транспорта, Россия

2ЗАО «Курганстальмост», Россия

В статье рассматривается возможность применения октаэдрического параллельного механизма типа платформы Гью-Стюарта в подвеске сиденья. Показано, что такая подвеска не требует амортизаторов и упругих элементов. По своим виброзащитным качествам и при наличии быстродействующей системы управления сиденье может полностью реализовать свои потенциальные виброзащитные свойства.

Ключевые слова: сиденье, подвеска, гексапод, платформа, обобщенные координаты.

Проблема снижения вибронагруженности водителя (пассажира) за счет конструкции сиденья представляет задачу большой сложности. Наиболее высокими виброзащитными качествами обладают подрессоренные сиденья. Классическая подвеска таких сидений в общем случае состоит из трех частей: направляющего аппарата, демпфирующего элемента (амортизатора) и упругого устройства.

Направляющие аппараты большинства подрессоренных сидений представляют разновидности параллельных механизмов таких как: прямой параллелограмм; обратный параллелограмм; механизм типа «ножницы». Применение подобных направляющих аппаратов обеспечивает приемлемую эргономическую траекторию перемещения водителя на сиденье. В то же время виброзащитные качества современных сидений не могут обеспечить значительное снижение интенсивности действующих ускорений на водителя, особенно при движении автомобиля по изношенным и разбитым дорогам. Неудовлетворительные виброзащитные качества связаны с отсутствием регулирования параметрами подрессоривания (жесткостью и демпфированием) в процессе движения автомобиля. Даже применение регулируемых (активных) элементов в классической подвеске не позволяет полностью решить задачу виброзащиты водителя.

145

Число степеней подвески существующих сидений (исключая регулировки) не превышает одно-два. В то же время существуют параллельные механизмы с числом степеней 3, 4, 5 и 6. Шестистепенные механизмы реализуют в себе все преимущества механизмов параллельной структуры. Они имеют высокую жесткость, простую конструкцию шарниров и возможность управлять выходным звеном (платформой) по шести степеням свободы. В частности, один из механизмов известен как платформа Гью-Стюарта или под торговым знаком «гексапод»

(hexapod – шестиножник).

Применение гексапода в качестве подвески сиденья возможно только для управляемых (активных) виброзащитных систем. При этом конструкция гексапода выполняет все функции подвески (направляющего аппарата, демпфирующих и упругих элементов).

Определение положения платформы (на которую устанавливается подушка сиденья) по заданному набору обобщенных координат q штанг гексапода – прямая задача кинематики параллельного механизма. При этом необходимо решать до 40 уравнений.

Применительно к сиденью необходимо решать обратную задачу – по траектории движения платформы определить обобщенные координаты q, так как именно они и их вторые производные полностью определяют виброзащитные качества сиденья. При этом задача значительно упрощается. В предельном случае (если рассматриваются только вертикальные ускорения на сиденьи) количество уравнений может быть сведено к одному.

Решение задачи поиска обобщенных координат q при определенном положении сиденья относительно кузова автомобиля имеет вид

q = j−1 P,

где Р = р(х, у, z, α, β, λ) – вектор положения платформы; q = q(q1, q2, q3, q4, q5, q6) – вектор положения обобщенных координат; j–1 – обратный якобиан для частных передаточных отношений.

Своеобразность задачи управления виброзащитой сиденья с подвеской на гексаподе сводится к тому, чтобы при заданном значении

вектора → обеспечить такой вектор при котором выполняется

P min q,

146

условие → Подобная задача может решаться методом итераций

P

min

.

с использованием фильтра Калмана.

При этом сильные ограничения накладываются на вектор P так, что P ≤ [P], у которого компоненты относительных перемещений и относительных углов поворота платформы не должны нарушать эргономических возможностей водителя (пассажира) на сиденьи. Виброзащитные качества рассмотренного сиденья с применением быстродействующих алгоритмов управления обобщенными координатами q практически приближаются к потенциальным (предельным) возможностям подрессоренного сиденья.

Список литературы

1.Глазунов В.А., Колискор А.Ш., Крайнев А.Ф. Пространственные механизмы параллельной структуры. – М.: Наука, 1991. – 94 с.

2.Диментберг Ф.М. Теория пространственных шарнирных меха-

низмов. – М.: Наука, 1982. – 336 с.

3.Меркин Д.Р. Введение в теорию устойчивости движения. – М.:

Наука, 1976. – 320.

4.Перов А.И. Статистическая теория радиотехнических систем. – М.: Радиотехника, 2003. – 400 с.

Об авторах

Харин Валерий Васильевич (Курган, Россия) – кандидат технических наук, доцент, зам. директора по научной работе и инновационному развитию, действительный член РАТ, Курганский институт железнодорожного транспорта (64000, г. Курган, ул. К. Мяготина, 147; e-mail: uralakademia@mail.ru).

Парышев Дмитрий Николаевич (Курган, Россия) – действитель-

ный член РАТ, генеральный директор, ЗАО «Курганстальмост»

(640023, г. Курган, ул. Загородная, 3; e-mail: contact@kurganstalmost.ru).

Волков Глеб Юрьевич (Курган, Россия) – доктор технических наук, профессор, Курганский институт железнодорожного транспорта

(64000, г. Курган, ул. К. Мяготина, 147; e-mail: uralakademia@mail.ru).

Игнатьев Сергей Григорьевич (Курган, Россия) – директор На-

учно-производственного центра, Курганский институт железнодорожного транспорта (64000, г. Курган, ул. К. Мяготина, 147; e-mail: uralakademia@mail.ru).

147

УДК 629.113

САМОРЕГУЛИРУЕМЫЙ ПО ВОЗМУЩЕНИЮ АМОРТИЗАТОР ДЛЯ ПОДВЕСКИ СИДЕНЬЯ

В.В. Харин1, Д.Н. Парышев2, В.А. Воронкин1

1Курганский институт железнодорожного транспорта, Россия

2ЗАО «Курганстальмост», Россия

Рассматривается амортизатор для подрессоренного автомобильного сиденья. В конструкции амортизатора предлагается устройство в виде датчика резонанса. Датчик через исполнительное устройство управляет параметрами демпфирования амортизатора для реализации оптимального значения коэффициента эффективности сиденья.

Ключевые слова: амортизатор, сиденье, частота колебаний, датчик, коэффициент эффективности, дороги.

Вряде работ [1–3] показано, что с увеличением уровня возмущения со стороны кузова автомобиля необходимо увеличивать и коэффициент апериодичности амортизатора подвески сиденья.

Предположим, что в конструкции амортизатора имеется некоторое устройство, реагирующее на уровень ускорений кузова таким образом, что коэффициент сопротивления амортизатора r является некоторой функцией от уровня возмущения.

Вкачестве устройства амортизатора, реагирующего на уровень возмущения, рассматривается датчик резонанса, управляющее воздействие которого изменяет сопротивление амортизатора согласно выражению

где (σуд)отн – среднеквадратическое значение относительных перемещений груза датчика; na – показатель степени.

Практически удобно датчиком резонанса иметь несбалансированный подпружиненный маховик с эксцентриситетом e. Уравнение колебаний датчика резонанса

148

где x, y – перемещения оси маховика и его центра масс соответственно; ωд – собственная частота колебаний датчика.

Если обозначить

где ρ2 – радиус инерции маховика, то передаточная функция для (2) будет иметь выражение

Для рассматриваемого амортизатора поиск параметров, влияющих на его демпфирующую характеристику или коэффициент сопротивления (1), сводится к определению ψд, ωд, na, Ka, которые обеспечивают необходимые виброзащитные качества сиденья в различных условиях эксплуатации.

Для случая, когда виброзащитные качества сиденья определяются коэффициентом эффективности K, решение задачи оптимизации можно проводить согласно алгоритму

Коэффициент эффективности рассчитывается по соотношению

K= σˆ 2x ,

σˆ 2r

где σˆ 2x , σˆ 2r – оценки дисперсий ускорений на сиденье и на кузове под

мещений подвески сиденья; σ2 =10−4 м2.

δ

Рисунок иллюстрирует зависимость виброзащитных свойств сиденья от собственной частоты колебаний человека на сиденье ωc = 5c–1

применительно к автобусу КАВЗ-3970 для различных условий эксплуатации. Так, если собственная частота датчика ωд = 5 рад/с, то необходимо из условия (3) обеспечить: коэффициент апериодичности датчика ψд = 0,3, значения na = 1 и Ka = 0,4. При этом коэффициент эффективности в условиях движения по асфальтированным дорогам K =18 %.

149