Введение к работе
Актуальность темы. Автоматизация процессов проектирования является в настоящее время одним из основных путей ускорения научно-технического прогресса, сокращения сроков разработки и создания новых машин, улучшения их качественных показателей.
Отечественный и зарубежный опыт проектирования лесозаготовительной техники показывает, что применение методов оптимального проектирования позволяет существенно снизить металлоемкость и энергоемкость, повысить производительность и надежность, улучшить экономические и другие показатели машин и механизмов.
При этом, наиболее полная реализация принципов системного
проектирования, всесторонний учет требований к проектируемым
объектам, получение надежных и практически значимых технических
решений возможны лишь при многокритериальной постановке задач
оптимального проектирования. . . . .
Однако до настоящего времени систематической постановки к исследования основных задач проектирования лесозаготовительной техники в многокритериальном аспекте не производилось. Вышеска-. занное свидетельствует об актуальности темы диссертаі;ии.
Цель исследс лния. Основной целью диссертации является разработка теоретических основ многокритериальной оптимизации параметров при' проектировании грузоподъемных механизмов рычажного типа для лесозаготовитель г ък машин - комплекса математических моделей проектируемых объектов, постановка многокритериальных задач их оптимизации, создание эффективных методов» алгоритмов и пакета программ для решения основных конструкторских и научно-иссле.доватегьских задач многокритериального оптимального проектирования грузоподъемных механизмов рычажного типа для лесозаготовительных машин.
Научная новизна работы состоит в том, что в рамках сформулированной проблемы разработаны вопросы общей теории многокритериальной оптимизации параметров при проектировании лесозаготовительных машин и механизмов:
1) разработан метод направленной многокритериальной оптими
зации и предложэна методика проведения диалоговой оптимизации, с
использованием вышеуказанного метода; . . . .'
-
выработана система критериев и дана постановка задач многокритериальной оптимизации параметров для основных видев грузоподъемных механизмов 'лесозаготовительных машин различных иерархических уровней - манипуляторов, грейферных механизмов и захватов лесопогрузчиков, элементов- их металлоконструкций;
-
разработаны математические модели указанных объектов, 'необходимые дня зыполнекия оптимизационныхрасчетов; получен ряд
корреляционных соот.чс.-гений для оценки параметров мак-іпулятсров на начальных стадиях проектирования, а также формулы дая опреде-
ления коэффициента запаса управляющего момента валочного устройства, угла обхвата дерева рычагами захватного устройства, оптимальных размеров сечений балок коробчатого типа;
4) разработана уточненная теория процесса зачерпывания круглых лесоматериалов, включающая методы расчета нагрузок, а также их вероятностных характеристик при взаимодействии челюстей захватных устройств с массивом (пачкой, штабелем) круглых лесоматериалов; при этом:
сформулирована краевая задг. ja для определения нижней границы нагрузок на челюсть на основе уравнений предельного равновесия сыпучей среды; предложен метод численного решения указанных уравнений; рг зработан приближенный метод "слоев" для определения нижней границу нагрузок и указаны области рационального использования различных методов;
получены уравнения и исследована задачаустойчивости, до-критического и эакритического поведения системы сжатых гладких цилиндрических тел; установлена устойчивость данных систем к бесконечно мальм и неустойчивость по отношению к конечным возмущениям; показано, что несимметричные формы данных систем являются неустойчивыми при любых значениях сжимающих сил;
разработан метод расчета верхней границы нагрузок с учетом упругости челюсти и лесоматериалов;
разработан вероятностный метод расчета нагрузок, установлены законы 'их распределения; показано, что при достаточно большом числе слоев бревен закон распределения' нагрузок приближается к нормальному;
получены динамические уравнения и проведено численное моделирование на ЭВМ движения в ограниченной области системы ци-
линдрических тел со случайными значениями радиусов.
Практическая значимость. Практическую ценность диссертации представляют разработанные метод и методика многокритериальной оптимизации,_ комплекс моделей и методов для исследования - грузоподъемных механизмов лесозаготовительных машин, реализованные в пакете программ ОПТИМУМ, представляющем собой практический инструмент, который может использовать любой проектировщик при решении широкого круга конструкторских и научно-исследовательских задач в процессе проектирования лесозаготовительной техники.
Реализация работы. Разработанные в диссертации методы, математические модели и программы внедрены для использования. Пакет программ ОПТИМУМ зарегистрирован в Российском государственном фонде алгоритмов и программ, внедрен в фонд алгоритмов и программ НИИ высшего образования. Вышеуказанные методы, модели и программы внедрены й применяются в АО ЦНИШЭ при проектировании оборудования лесозаготовительных машин, в ЦОКБлесхс змаше при проектировании оборудования лесохозяйственных машин.
Результаты диссертации широко используются в учебном процессе в МГУЛ при преподавании курсов Основы конструирования ма-, шин, Проектирование и расчет лесозаготовительного оборудования-.
Апробация работы. Основные положения диссертаций и ее отдельные разделы были заслушаны' и одобрены:
на десяти научно-технических , конференциях профессорско-преподавательского состава Московского государственного университета леса в 1987-1996 годах;
на V Всесоюзной научно-технической конференции по комплексной механизации переместительных операций в лесной промышленности в 1989г.;
на семинаре "Методология проектирования в' машиностроении", Международный центр экономики, науки и техники; Петербургский гос. университет путей сообщения, Санкт-Петербург, 1993г;
на Всероссийской научно-технической конференции по теории, проектированию и методам расчета лесных и деревообрабатывающих машин в 1997г;
пакет программ ОПТИМУМ экспонировался на международной, выставке "Лесдревмаш - 96" в 1996г;
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 науч
ных работ общим объемом ЗЗ.п.л. . '
Объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав/
заключения и приложений.- Работа изложена на 317 страницах, со
держит 22 таблицы, 79 рисучков и список литературы из 143 наиме
нований. ..-.' ' '
Научным консультантом по вопросам.теории зачерпызгния крут-
тых лесоматериалов грейферными механизмами являлся заслуженный
деятель науги и'техники РФ/ профессор, доктор технических наук.
Гаубер, Б.А. .'.;..-.