Введение к работе
Актуальность проблемы. Рынок связи меняется очень быстро, его объем резко вырос за последние 10 лет. С увеличением объемов' информации увеличились и возможности по ее передаче, предоставляемые разными отраслями связи, особенно это касается электросвязи. С 1990 по 1995 гг. произошел прирост объемов услуг, предоставляемых ею, на 31%; с 1995 по 2000 год прогнозируется прирост на 62%.
Даже с огромными технологическими изменениями в электросвязи почта до сих пор занимает важное место в современном обществе. Необходимо отметить, что письмо по сравнению с другими видами услуг связи обладает такими свойствами,- как возможность пересылки вещественной информации, обеспечивает сохранность тайны содержания, возможность четкой формулировки, неограниченное время использования и т.д.
Ценность информации зависит от скорости ее пересылки. Обработка почтовых отправлений стала строиться на принципе срочности их доставки. Пересылка с опозданием торговой корреспонденции, приглашений, извещений на уровне народного хозяйства может нанести большой ущерб нуждающемуся в информации обществу. Можно констатировать, что письмо в течение 24 часов сохраняет ценность своей информации, но за этими пределами она снижается.
Потребители почтовых услуг нуждаются в увеличении скорости, гибкости обслуживания при удовлетворении своих потребностей, означающих рост инвестиций и услуг. Службы всех развитых стран мира стремятся так ускорить прохождение письменной корреспонденции, чтобы этот вид услуг связи мог конкурировать с услугами, которые предоставляет электрическая связь.
В решении такой сложной задачи важное значение имеют разработка и внедрение новых высокопроизводительных, надежных механизмов, машин и автоматизированных линий для обработки почтовых отправлений. Для их создания необходимо тщательно изучать динамические процессы, влияющие на прочность, надежность и безотказность работы этих конструкций. Анализ указанных динамических процессов, а также разработка их математических моделей являются актуальными вопросами, успешно разрабатываемыми, в частности, на кафедре робототехники, механики и материалов МТУСИ. Теоретический анализ позволяет ускорить компьютерное проектирования новых машин, а также совершенствовать уже существующие.
Цель работы. Целью работы является исследование и разработка методов расчета и алгоритмов, используемых при изучении динамических процессов, происходящих в почтообрабатывающих машинах, и влияющих на их прочность и надежность.
Методы исследования. В работе использовался математический аппарат теоретической механики, сопротивления материалов, теории механизмов и машин, робототехники и математической физики. Практическая ценность работы.
Разработанные математические модели динамики крутильных и изгибных колебаний могут быть использованы при проектировании новых установок, содержащих стержневые конструкции с закрепленными на них сосредоточенными массами.
Методики моделирования динамических процессов являются эффективным средством получения надежных данных о переменных нагрузках, приложенных к звеньям проектируемых машин, в частности, установок для обработки почты.
Разработанные процедуры доведены до программной реализации. Личный вклад. Все основные научные результаты, изложенные в диссертации, получены автором лично. Новые научные результаты работы.
1. Разработаны процедура и алгоритм задачи определения начальных условий
возникновения колебаний в стержневых конструкциях, основанная на
применении теории удара для определения начальных нагрузок, вызванных
ударными импульсами, возникающими при захвате носителем пачки писем.
-
Разработаны математические модели динамики крутильных и изгибных колебаний стержней с присоединенной сосредоточенной массой, позволяющие получить параметры колебаний при различной производительности работы машины .
-
Найдены решения задач о крутильных и изгибных колебаниях спицы с закрепленным на ней грузом, вызванных действием ударных импульсов.
-
На основании оценки параметров крутильных и изгибных колебаний спицы, возникающих при захвате пачки писем в письмосортировочной машине МАП-У МС для различных режимов работы сделан вывод о возможности использования машины при форсированных режимах работы, позволяющих повысить производительность машины в 3 раза..
5. Разработан алгоритм решения задачи об изгибных колебаниях носителя писем, представляющего собой стержень с закрепленным концом, при неоднородных граничных условиях и, определяемых с помощью теории удара, начальных условиях при переходе с одного яруса на другой, получены результаты ее решения. Основные положения, выносимые на защиту.
-
Начальные условия возникновения колебаний в стержневых конструкциях, вызванные ударными импульсами, возникающими при захвате носителем пачки писем, определяются с помощью теории удара.
-
Крутильные колебания закрепленной спицы с присоединенной точечной массой описываются уравнением в частных производных второго порядка с заданными граничными условиями и начальными условиями, определенными с помощью теории удара.
-
Изгибные колебания закрепленной спицы с присоединенной точечной массой описываются уравнениями в частных производных четвертого порядка с неоднородными граничными условиями и начальными условиями, определенными с помощью теории удара.
-
Задача об изгибных колебаниях носителя писем при переходе с одного яруса на другой сводится к задаче об изгибных колебаниях спицы с одним закрепленным концом и неоднородными граничными условиями и начальными условиями, определенными с помощью теории удара.
-
Результаты анализа крутильных и изгибных колебаний спицы письмосор-тировочной машине МАП-У МС параметров позволил позволяет провести оценку спицы на усталую прочность и контактную выносливость. Реализация результатов работы. Разработанное программное обеспечение для решения задач об изгибных колебаниях спицы используется в учебном процессе в департаменте информатики Высшей Национальной Школы Связи TELECOM-PARIS.
Разработанное математическое обеспечение для решения задачи об изгибно-крутильных колебаниях спицы используется в учебном процессе МТУСИ по кафедре робототехники, механики и материалов при чтении лекций в курсе "Теоретическая механика".
Материалы диссертационной работы использовались в заключительном отчете по ГБ НИР по теме "Исследование проблемы автоматизации и применения роботов при обработке штучных почтовых грузов." Шифр "Роботизация", М.: МТУСИ, 1995.
Реализация результатов подтверждена соответствующими актами. Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международном форуме, информатизации на секции "Оптимизация сложных динамических систем в экономике и технике"(1994, 1995), на семинаре департамента информатики Высшей национальной школы связи Франции TELECOM-PARIS (199G), на научных конференциях профессорско-преподавательского состава, сотрудников и аспирантов МТУСИ (1993,1994,1995), на заседаниях кафедры робототехники, механики и материалов. Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ.