CC BY
24
УДК 62-82:681.581.5
МНОГО КРИТЕРИАЛЬНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ О СНОВНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ КРАНО-МАНИПУЛЯТОРНЫХ УСТАНОВОК МОБИЛЬНЫХ МАШИН
И.А. Лагерев, A.B. Лагерев
Брянскийгосударственный университет имени академика И. Г. Петровского, г. Брянск, Россия
Аннотвция.Представлена методика оптимального проектирования крано-манипулвторных установок мобильных транспортно-технологических машин на предпроектной стадии разработки технического предложения. Предпроектная оптимизация позволяет комплексно опре-делить оптимальное сочетание достаточно большого числа базовых проектных параметров - основных характерных конструктивных размеров металлоконструкции установки (длин и габаритныхразмеров поперечных сечений звеньев, присоединительных размеров для гидро-двигателей)и характеристик гидропривода (рабочего давления и расхода рабочей жидкости).
Кнючйвыу снова: мобильная машина, крано-манипуляторная установка, многокритериальнав оптимизация, вес конструкции, рабочеедавление.
ВВЕДЕНИЕ
Для крано-манипуляторных установок (КМУ), предназначен ных для размещения на подвижном шасси мобильных транспор-тно-технологических машин различного назначения, их оптимальное проектирование является в настоя щее время одним из наиболее перспективных направлений повышения эффективности функционирования данного вида подъемно-транспортной техники и действенным инструментом выявления резерво в грузоподъемности в уже известных конструкциях [1, 2].
При этом задача оптимального проектирования КМУ, включая совместное рассмотрение конструктивныхэлементов металлоконструкции и силового привода, должна ставиться и решаться ка к задача многокритериально й оптимизации на основе учета значимых показателей качества и степени их приоритетности с точки зрения обеспечения надежности, экономичности, энергоэффективности и безопасности эксплуатации проектируемого оборудования. Это обусловлено несколькими причинами:
- для большинства подлежащих расчету конструктивных элементов КМУ мобильных машин значащими являются несколько (два и более) показателей качества, как правило, выражающих массогабаритные и энергетические характеристики оптимизируемых конструкций и систем [3];
- как показывают результаты расчетов [4, 5], проведение широко используемой ранее
одн окритериальной оптимизации конструкций грузоподъемных машин [6-8] при одинаковых исходных данных последовательно для различных показателей качества приводит к получению но совпадающих ме>еду собой оптимальных значе ний искомых уп равляемых параметров оптимизации.
При оптимальном проектирован ии гидрав-ли ческой КМУ мобильных машин целесообразно ориентироваться на такие показатели качества, как ее собственная масса и мощность насосной установки силового гидропривода Nн. в этом случае решается двуединая технико-экономическая задача: для спроектированной КМУ одновременно обеспечиваются как низкие эксплуатационных расходы за счет энергоэффективности привода, так и низкие производственные расходы за счет материалоемкости металлоконструкции. Оптимизация позволяет комплексно определить оптимальное сочетание достаточно большого числа базовых проектных параметров - характерных конструктивных размеров металлоконструкции КМУ (длин и габаритных размеров поперечных сечений звеньев, присоединительных размеров для гидродвигателей) и характеристик гидропривода (рабочего давления и расхода рабочей жидкости).
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Данная оптимизационная задача является многокритериальной. Ее математическую постановку рассмотрим на примере трехзвенной КМУ с поворотными звеньями, соединенными
с поворотными звеньями
между собой шарнирами.
Такую кинематическую схему имеют, вчастно-сти, КМУ мобил машин АСТ-4-А (Россия), Barco 295М L (США) и др., а также судовые палубные краны-гидроманипуляторы. Учитывая хорошо зарекомендовавшие себя на пра ктике варианты конструктивного исполнения металлоконструкции поворотных звеньев гидравлических КМУ,приводящихся в движение с ПОМОЩЬЮ СИЛОВЫХ гидроцилИНДрОВ, ИМввТСЯ В возможных варианта ком пон овки грузо подъемной стрелы (р^ис^. 1).
Так как последовательность действий, выполняемая при построении математической модели и задачи оптимизации для любого из конструктивныхвариантов КМУ, одинакова, то далее детально она будет показана на примере варианта 2, который соответствует кинематической схеме энергетической машины АСТ-В-А для сварки магистральныхгазо- и нефтепроводов [9].
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ
Изменение в процессе поиска оптимально го решения присоедин ительныхразмеров, определяю щих места крепления гидроцилиндров к металлоконструкции звеньев, позволя-етуправлять величиной внутренних силовых факторовв характерных сечениях звеньев (что оказывает влияниена размеры их поперечных сечен ий и собственную массу грузоподъемной стрелы а также необходимыми тяговы-
ми усили ями и л иней ными скоростями движения гидроцилиндров (что оказывает влияние на величину рабочего давления рн, расход рабочей жидкости 0>н и мощность гидропривода ^н). Анализ вариантов конструктивного исполнения трехзвенной КМУ показывает, что собственная масса металлоконструкции грузоподъемной стрелы и мощность насосной установки определяется сочетанием следую-
щих по раметров: длин звеньев {Ц_,Ь2 пр исоединительных размеров гид-юцилин,
ДРОВ (^01,/гЛ 2,/>1\2,с1 >Ьъ,Ь ' 1'ghИef ^с^ ,1'Д) ,
габаритных размеров поперечных сечений з.еньев (высоты . , ^, ^, 'е2,
1Ь3 1 еЗ 1Ь ■
; ширины
51 С
'), толщин стенок
ЗВеНЬе [3 (¿>1,£>2 УГЛС51Е^ П0Е!0):»0Та рыч сгов
(И2 хода звеньев (Г20,Гз0) и начального
положениязвеньев ). Всего 31 пара-
метр дл я кажд о го варианта.
П оказатель качества - собственная масса Мш КМУ - определяется суммированием оасо отоельныхзвенрев с учетом ид коистдэук-тивного исполнения (с рычагом и без рычага) и силовых гидроцилиндров. Для / -го варианта манипуляционной системы (рис. 1) она выражается одной из соинветитиуящих зависимостей
яятл = ХИИ Иг ДМИ ДМгЦ2, ДМгц3;
= ЯИ -Я*2 дЯЯнИ Д-Ягц2 ДЯгф
МтИ = М1 -М*21 +Я сЯгц2 дМгЦЪ ;
ЯтД = ЯД -Я*21 -ЯХз/ дЯгЧ2 сЯгЧЪ ())
где АДу , МД - мрсса г' -|\о заена КМУ без уих чага и с рычагом соответственно: Я-- - месса гидусцириндре, пуиводного по оиношению к : —му звену рМУ.
Для рассоатривасмого ^^ригант<а 2 кир) ственная насср яят)2 КМУ> выраженная с учето ил р>гэ нте рных конструктивны- р><а;^1\/1^|Э0Ез зженьев, будет и мерь вид:
Я™- = РАИО'- П -2 Р -4И) я
с- рИ2 {>^2 [¿2 - О - -2 + Р Д ^ Д 2 ) 2 Д1П, / -Д Д(Р-к24-г~\ -(tb2-tf)h2J-
K- / + ^ ХА р - 'Р12гР- К + + )(^2 ^^,4 ) } Я
рьз — ^е з + Д 31, ь +
"^Л^^^ИоО^Д ^ _ ^ )2 ] -
+ & + —ЬъР.зЛ И(е3! 'ез)'Х } "
■ ркгцц А/гц2[(А°2Д ) 2—(1 /4-
гдр ^^^гг^ - ЕЦ>уффитрeн\т "рмассы вcпумoгaтeлрных рлемениов ги(еьзэс5ци.^и^(црэ"
/с . р
4 - роэффициест оиамерра иит.окг^ ^10];
гц
- ход н^токга ' -го ги,!1|эо1п^ио1рндр^£^; лгц2 - ти)л-щцР1И1 стен1ии --ио гидроцилрндра, огирпеде^^:^-ир ы€Е с;о д: а ^н о [10] .
Вторюй пок£|;5ат(5^^ кгзч(^с"пи^ - дощность
-1асос^ной )^cтaнoити гидиопривкда -о г: ределяееся как 1и1аксимал^ гая мгно(^«эн ная |\лои1^о ^ть>, ^е0(5(>10^и1\/1гзя для совершхния /^о-п ^c"гиlpгчг0 совместного движения звеньев 2 и 3. оар>е!1р еляется спиот н оше гниеяг/!:
Мр-^О&хрнИ
н [игц 2угц 2,т;г!;
Д ИгцрУгцз,тах (.Ъ ^
пд
(2)
г/^е - диаметр гидроцилиндра - -го
^г?-) - максимальная лине1Тная
Звена; 0;гг(г,т!1!х\Ч-
скорость штока гидроцилиндра 1 -го звена, обеспечивающая требуемую угловую скорость
повороти и.
Анализ зависимости (Т) показывает, что мощность насосной установ ки ог^р^е;дег^я(^т^ся
Трех Параметров - рн> ИИгц2>ИИ>гцз.
Параметры, входящие в зависимости (С) и
М .
(Т) для рар^чета показателей каре^ст^ и
1Н , могут рассматриваться как управляемые параметры задачи оптимизации КМУ мобиль-
ноймаш ины, из которыхдолжен формироват ься подлежащий оптими зации вектор нител ьно к вариаззу 2 конструктивного исполнения КМУ он будет иметь вид:
. Приме-
{х}2 - {А ¿2 Ц #20 #30 Рн Вгц2 Вгц3 81 52 53 {1 {2 {3 Iф Ь ^ ^2 Ь ^3
112,1 1е/ 112,й 1сй 123,Ь 1й Фз Ч} = {и1 Х2 Х3 Х4 Х5 Х6 Х7 Х8 Х9 Х10 Х11 Х12 Х13 Х14
15 Х16 Х17 Х18 Х19 Х20 Х21 Х22 Х23 Х24 Х25 Х26 Х27 Х28 Х29 Х30 Х31 Х32 Х33
Х10 Х1
ХХХХХХХ
Х, 1 .Хо
Х34} "
Для построениякомплексн ой целевой функции з ад ази многокритери альной опт имизации КМУ мобильной м аш ины целесообразно использовать разработанную в [4] аддитивную функцию, которая адаптируется к виду:
Ц 2({ХЫЗ2) =
И,
^А
ЦM2({Х}м'2>{z ^М^1
+
где ЦМ2,ЦаЦ ~ целе-ые функц ии задачи однокрите риальной оптимнзации показателей качества Мтя и 55н варианта 3 исполнения КМУ; {х}М\ ({х}51), Ж (М51) - векторы управляемых и неуправляемых параметров в точке оптимума показателя качества Мт$ при одникритериальной оптимизации;
ЦМ2({ЦМ'2>{гИМ11' 1 ~
значения целевых (функций в ипиималиной точке при однокритедиальной оптимизиции;
и2 _ неновые коэффициенты, харанте ри-зующие степень важности показатолл качиства
сточкизрения проектировщииа ( 1 2 ).
Как того требует теория зногокритериаль-ной опт имизац ии [3,11], отдельны е ела гаемые в выражении (3) являнтся безразмерными и нормированными вел ичинами, значения которых в допустимом пространстве искомых векторов ^ лежат в интервале .
При использокании компле ксной целе^с^1Ч функции вида (3) процесс опиимального проектирования технического одъекта протекает вдваэтапа:
- на первом :эт£^пе выполняется однокри-териальная оптимизацияна основе условно й
минимизации [целевых функций Ц^ по всегу| е
е учитываемым показателям качества с нахождением значений векторов управляемых
{х}Г МГ
1 'е и емых 1 'к параметров в
точке оптимума ^ -й целевой функции н , а также значений целевых функций в оптималь-
нойточке
1-
ц N 2({ •x}AЦ{z)N2) ЦN2{Х {, {г}2)
—^ шт , (И)
- на второ м этапе выполняется многокритериальная оптимизация на основе условной минимизации целевой функции (И) с нахожде-
{Х}°р1 {г\ °Р1
ниемоптимальныхвекторов 1 > и 1 > . Содержащиеся в оптимальных векторах
{Х}°р1 {z\opt
1 > и 1 > параметры характеризуют такую конструкцию проекч ирэу КМУ, которая в наибольшлй степениотражает учитываемые
М . N
ее показатели качества т*1 щ ц и наилучшим образом обеспечивает их одновременное сочетание. Вычислительная эффективность применения свертки нескольких показателей качества при многокритериальной оптимизации в виде комплексной целевой функции вида (И) обусловлена тем, что требуется проведения ряда однотипных расчетов для нескольких различных сочетаний весовых коэффициентов при неизменном вычислительном алгоритме. Это имеет существенное значение для разработки универсального программного обеспечения для автоматизации проектирования мо-бильныхтранспортно-технологическихмашин. Нахождение минимума целевой функции
и 1 '1 в точке ее оптимума должно выполняться с учетом системы ограничений неравенствами, в общем виде выражающими условия компоновки звеньев и гидроцилиндров, допустимое сочетание габаритных размеров поперечных сечений звеньев, обеспечение требуемых размеров рабочей зоны КМУ, подбор типоразмеров выпускаемых насосов и гидроцилиндров, обеспечение тягового усилия, мощности и плавности хода гидроцилиндров, прочность харак-терныхсечений звеньев КМУ и ряд других.
{Х}°р1
(И), а также векторов 1 >1
Конкретное сочетание перечисленных условий иих математическое выражение определяются вариантом конструктивного исполнения трехзвенной КМУ (рис. 1). Для варианта р система ограничений задачи оптимизации КМУ, содержащая йй ограничений-неравенств, имеет следующий в ид:
- общие условия компоновки звеньев:
А--и>о; L2-/^>о; А^-кг,г>о; h/з-/23,ь>о; ¡2ХЬ-о,7>3>о; ^-^>0; te3 / 3 > 0; ^ -0,7tf > 0; /0</- 0,7td > 0 ; g - 0,7> > 0;
- b - (te2 - tb2)l12,f /L2 > 0; ^ - ^ - (tel - tw)/01,A /h > 0; tA - tb2 > 0; td-tb2-^e2-ЧгУп,*! L2> >e2- tb3 > 00 - h^Ax^ t62 - te2 > 0 - tb3 " te3 > 00 !
п/6- | q20 |> 0; п/6- | q30 |> 0; n/2 - q20 -Aq2 > 0; n/2 - q30 -Aq3 > 0;
-3-;r/4> 0; 5п/6-—3 > 0,
- условия компоновки гидроцилиндровзвеньев:
"Y l12,e + l12,g + 2/12,e/12,g sin{q20 - arctg(/ef //12,f ) - arctg[/gh /(L- - ¿0U)]} - ^2 > 0 ; V/22^— А/гЦ3 > 00,
- допустимое соч етание габаритных размеров поп еречных сечений звеньев:
уtb!-Cn>о; f Гх-Vtb1>о; Vte1-fr>о; ffmax-Vt*>0; s,/^-Сш>0;
Cax-s2/tb2>0; s2/te2-Cin>0; ffax-S2/te2>0; S3/b-^S"'">0;
^smax-S3/ tb3> 0; S3/te3-Cin> 0; ^smax-S3 / te3 > 0; s /th - ffmm > 0; f""-S1/1„> 0
; S2/tf-Cn>0; fSmax-S2/tf>0; S2/td-fr>0; £ГХ-S2/td>0; Sb/tb-fT> 0; ffax - S3 / tb > 0; Cax-S1/S2; S2/S1-C111; Cax - S2/S3; S3/S2-C"1; S1-3^1> 0; S2-3^2> 0; S3-3^> 0; w- th/tM > 0; W-1-/t> 0 ; Wt-tf/tb2>0; WSt-tf/te2>0; <Wt-td/<Wt-td/te2>0; ¿^¿^х);
^2-^min> 0; ^3-^min> 0,
- условия обеспечения требуемых размеров рабочей зоны манипуляционной системы:
(L2 + L3) cos q%)- ^max >0; 7min- L1- L2sin q%)+L3 cos(q20 + q30) >0; Rmin- L2 cos(q20 + Aq2) - L3 sin(q20 + q30 + Aq2 + Aq3) > 0; L1 + L2 sin(q20+Aq2) - L3 cos(q20+q30+Aq2 + Aq3) - ^max > 0 ,
- возможностьподбораобъемного насоса,выпускаемогопромышленностью:
Рн - Pn,min > 0 ; Pn,max - Рн > 0 ; 6n,max - n(D?2/2Vr/2,max + Dl/3Vr/3,max) / 4 > 0 ,
- возможность обеспечения требуемых тягового усилия, мощности, плавности хода и прочности корпуса силовыхгидроцилиндров:
ИцРн /р р итах > 0; игц1 - МцЦ1 /18 > 0> пРнИгЦзVгцз,max / 4 --з)Гз > 0;
П Рн ЪЦц 2*Ецц 2,тах / 4 р [ ¿2^ - - ^ 5 2/2)-¿з(^п - /2)]^2 > 0;
Зцц2 _ ,т - 0 ' Зццз ~ ^цц,тт - 01 ,
- возможность подбораста ндартизованного гидроцилиндра:
рцц ,тах Дн — 0 ; Ицц,тах ИИцц' — 0 ; ^~"цц,тах ^ищ — 0 ;
хц ( • ) > 0 ; и/ и гтах > 0
хгц,тах _ ^рцЕ,тах(Г- ) — 0 ; ицц,тах иццг _ 0 ,
-условия из гибной прочности характерныхсечений звеньев манипуляционной системы:
[а]р 0"1ах /[^ р(51 - 2И)(/М р2еО-1 )з]; [а]- /[5^ р («1 р2-Х^ р2Иl)3];
[а] - бгЯтах /^ - ( 52 - 2.2- 2И2)зц; [а] - Ы^т " /^ - 5 - 2.2- 2.2)з ];
[а] р- б^ьзЯТ /^ - (5з - 2еИ - 2е- )з ] > 0,
- услоел^я пр характерных сечений звеньев КМУ при де йс^т^в(ии по силы:
рт] - ИЛ^И /[И3 (^ез >0 5р - 2Из)] > 0 ; [р] - 0,7н0ьтах /[-— - «з - 2Из)] > 0 ; Т] - 0,7502. /[-(е - 5з - 2Из)] > И ; [г] - 0,75CH23aX /[-2.2 - 52 - 2И2)] > 0 ; [г] - 0,75^ /[-р(^ - 52 - 2 И2)] >0; [г] - 0,750тах /[-2^2 - 52 - 2И2)] > 0 ;
[г]-0,75атах/[^е1-^1-2^1)] >о,
- условия пр очности характерных звена1 при действии продольной силы:
[а] - 0,5101 /[5Т(р - 51 - 2 И1)]; [а] - 0,5Ып /[н>(е - 51 - 2 -1)],
- условие обеспечения устойчивости звена 1 при действии продольной сжимающей нагрузки с вне-ентргнным изгибом:
+ S
г min <r max
где ''s - минимальное и максимальное отношение ширины и высотыпоперечного
zmin zmax
сечения звена; Css ,Css - минимальное и максимальное отношение ширины по перечного сеч ения смежных звеньев; ^ - коэффициент допустимого усиления поперечного сечения зве на в местекрепления гидроцилин-
дрк; min - минимально допустимая толщина
стенки зкена; ^majo^im _ максимальный и
Y Y ■
ми нимальный вылет КМУ; шах' Ш1П - м ак-симальная и ^/lинn^/laJ^ьнaя высота подъема
КМУ; PH,min (pH,max
)> Qu ,max - МИНИМЭЛЬ-
- 2-1) - N01 > 0 ,
ное (максимальное) давление на выходе и максимальная объемная подача насосов,
выпускаемых промышленностью; ^и^тах'
рХ^ец,тах, игцтах, Хц,тах — МаКСИМЭЛЬ-ные диаметр, ход, тяговое усилие и скорость штока cтaндapтпзoвaнныx гидроцили иц./дрс^!з;
игц1 - наибольшее тяговое усилие, которое долже н развивать г-й гидроцилиндр [9];
п - ноцинал-ная грузоподъемность КМУ;
мш ртах ^
1 1 ' 1 - максимальные значения изгибающих моментов, пнререз ывающих и
продол ьных сил в -м [н, 12];
[а],[г]- - допустимые нормальные и каса-
рн, МПа О
рн, МПа О
рн, МПа
Рис. 2. Зависимость параметров оптимизированной КМУ от рабочего давления в гидросистеме р„:а- оптимизациямассы КМУ; б - оптимизация мощности гидропривода;
в - многокритериальная оптимизация (1 - масса КМУМтз;2-масса звеньев КМУ Мз;3 - мощность гидропривода NJ
тель ныенапряжени я для материала з веньев;
Д>е - коэффициднт устойчивости при сжатии с изгибом.
Задачи однокритериальной оптимизации
показателей качества и тн дл я г -го варианта и сполнения КМУ, результат ы решения кото рых необходимы для формирования целевой функции многокритериальной оптимизации веда (3), представляютсобой минимизацию следующих целевых функций наоснове соотношений(1) и (2):
ЦМг ({х}МгЛ^Мг) = Мтг ({х}Мг ЛЦ Мг) ^ ™Ы ■
Цт( {4т) = Нт({х}т,{Ц) ^ т1ы
и нахождения в точке их оптимума векторов
управляемых параметров ММ и мг
Структуре! векторов {х}М1' {х}тг и системы ограничений, используемых при минимизае ции данных целевых функций, совпадают со структурой вектора управляемых параметров
{х} -
1 'г и ограничениями многокритериальной оптимизации.
Предложенная методика оптимального проектирования трехзвенных КМУ была апрое бирована применительно к оптимизации КМУ мобильной энергетической машины АСТе4еА [13]. Результаты ее одное и многокритериалье ной оптимизации с использованием метода типа ХукаеДживса [14] приведены на рис. У. Внешний вид оптимизированной КМУ мобилье ной машины АСТе4еА (в масштабе 1:75) при рн =16 МПапоказан нарис.Н.
ВЫВОДЫ
Анализ полученных результатов показьн вает, что однокритериальная оптимизация,
эффективно обеспечивая минимизацию оде ного показателя качества КМУ, приводит к суе щественному ухудшению другого показателя качества (рис. У, а, б). С помощью многокрие териальной оптимизации возможно получение такой оптимальной конструкции КМУ, которая одновременно обеспечивает значения Мтз и N равными своим минимальным значениям после соответствующей однокритериальной оптимизации (рис. У, в). По сравнению с суе ществующей конструкцией КМУ оптимальная конструкция характеризуется существенно улучшенными показателями качества: масса КМУ составляет У85 кг против 454 кг у сущее ствующей конструкции, мощность гидропривое да - 7,1 кВт против 7,9 кВт. Также было устае новлено, что предложенная для проведения многокритериальной оптимизации комплексе ная целевая функция (1) имеет благоприятную структуру, так как обеспечивает устойчивость результата оптимизации в широком диапазоне взаимного сочетания весовых коэффициентов
Рис. 3. Результаты оптимизации: а-исходнаяконструкция; б - оптимизация по массеКМУ; в-оптимизация помощности гидропривода; г-многокритериальная оптимизация
при " = " = 0,5 В целом, можно говорить о том, что преде
ложенная методика оптимального проекта рования КМУ мобильных машин позволяет достаточно эффективно выявлять резервы повышения показателей качества проектируее мых и эксплуатируемых конструкций, обеспее чивая получение высоких показателей их экое номичности и энергоэффективности.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Кобзев, А.П. Оптимальное проектировае ние тяжелых козловых кранов / А.П. Кобзев. -Саратов: СГУ, 1991. - 160 с.
У. Лагерева, Э.А. Научные проблемы прое ектирования гидравлических краноеманипуе ляторных установок мобильных транспоре тноетехнологических машин / Э.А. Лагерева // Достижения вузовской науки. - У015. е № 14. - С. 101е106.
Н. Беляков, В.В. Многокритериальная опе тимизация в задачах подвижности, конкурене тоспособности автотракторной техники и дие агностики сложных технических систем / В.В. Беляков, М.Е. Бушуева, В.И. Сагунов. - Н. Новгород: НГТУ. - У001. - У71 с.
4. Лагерев, И.А. Проектирование повороте ных гидродвигателей для манипуляционных систем мобильных машин на основе многое критериальной оптимизации / И.А. Лагерев, Е.А. Шатунова // Научноетехнический вестник Брянского государственного университета. -У016. е № 4. - С. Н4е51. DOI: 10.УУУ81/У41Не 99У0еУ01бе0Уе04еН4е51.
5. Автоматизированное проектирование машиностроительного гидропривода / Под общ. ред. С.А. Ермакова. - М.: Машиностроее ние, 1988. - Н1У с.
6. Вершинский, А.В. Строительная механика и металлические конструкции / А.В. Вершинский, М.М. Гохберг, В.П. Семенов. - Л.: Машиностроение, 1984. - 231 с.
7. Демокритов, В.Н. Оптимальное проектирование крановых мостов / В.Н. Демокритов. -Ульяновск: Приволж. кн. изд-во, 1978. - 108 с.
8. Кобзев, РА. Выбор метода оптимального проектирования металлических конструкций козловых кранов высоких классов ответственности / РА. Кобзев // Мир транспорта и технологических машин. - 2012. - № 4. - С. 48-52.
9. Лагерев, И.А. Динамика трехзвенных гидравлических кранов-манипуляторов / И.А. Лагерев, А.В. Лагерев. - Брянск: БГТУ, 2012. - 196 с.
10. Свешников, В.К. Станочные гидроприводы: справочник / В.К. Свешников. - М.: Машиностроение, 2008. - 640 с.
11. Хорошев, А.Н. Введение в управление проектированием механических систем. - Белгород, 1999. - 372 с.
12. Lagerev, A.V. Preliminary Dynamics and Stress Analysis of Articulating Non-Telescoping Boom Cranes Using Finite Element Method / A.V. Lagerev, I.A. Lagerev, A.A. Milto // Int. Rewiev on Modelling and Simulations. - 2015. - Vol. 8. - № 2.- P. 223-226.
13. Лагерев, И.А. Моделирование рабочих процессов манипуляционных систем мобильных многоцелевых транспортно-технологи-ческих машин и комплексов / И.А. Лагерев. -Брянск: РИО БГУ, 2016. - 371 с.
14. Reklaitis G.V., Ravindran A., Ragsdell K.M. Engineering optimization. Methods and applications. John Wiley & Sons, Inc., 1983.
MULTI-OBJECTIVE OPTIMIZATION OF THE MAIN DESIGN PARAMETERS OF THE HYDRAULIC CRANE-MANIPULATOR INSTALLATIONS OF MOBILE MACHINES
I.A. Lagerev, A.V. Lagerev
Abstract. Presents a methodology for optimal design of crane-manipulator installations of mobile transport technological machines at the pre-design stage of development of the technical proposal. Pre-design optimization allows to comprehensively determine the optimum combination of a sufficiently large number of basic design parameters - the characteristic dimensions of metal structures of installation (lengths and dimensions of cross sections, links, and mounting dimensions for hydraulic cylinders) and characteristics of the hydraulic system (working pressure and flow rate of the working fluid).
Keywords: mobile machine, crane-manipulator installation, multi-objective optimization, the weight of the structure, working pressure
REFERENCES 1. Kobzev A.P. Optimalnoe proektirovanie
tyazhelykh kozlovykh kranov [Optimal design of heavy gantry cranes], Saratov, SGU, 1991. 160 p.
2. Lagereva E.A. The scientific problem of designing hydraulic crane-manipulating installations of mobile transport technological machines. Dostizheniya vuzovskoy nauki, 2015, No.14, pp. 101-106.
3. Belyakov V.V., Bushueva M.E., Sagunov V.I. Mnogokriterialnaya optimizatsiya v zadachakh podvizhnosti, konkurentosposobnosti avtotraktornoy tekhniki i diagnostiki slozhnykh tekhnicheskikh system [Multicriterial optimization in problems of mobility, the competitiveness of automotive engineering and diagnostics of complex technical systems]. N.Novgorod, NGTU, 2001. 271 p.
4. Lagerev I.A., Shatunova E.A. Design of turning hydraulic engines for manipulators of mobile machines on the basis of multicriterial optimization. Nauchno-tekhnicheskiy vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo universiteta, 2016, No. 4, pp. 34-51. DOI: 10.22281/24139920-2016-02-04-34-51
5. Bazhin I.I., Berengard Yu.G., Gaytsgori M.M., Ermakov S.A., Klaptsova T.S., Kudinov A.V., Chkalov V.V. Avtomatizirovannoe proektirovanie mashinostroitelnogo gidroprivoda [Computer-aided design of machinery hydraulic drive]. Moscow, Mashinostroenie, 1988. 312 p.
6. Vershinskiy A.V., Gokhberg M.M., Semenov A.V. Stroitelnaya mekhanika i metallicheskie konstruktsii [Structural mechanics and metal constructions]. Leningrad, Mashinostroenie, 1984. 231 p.
7. Demokritov V.N. Optimalnoe proektirovanie kranovykh mostov [Optimal design of crane bridges]. Ulyanovsk, Privolzhskoe knizhnoe izdatelstvo, 1978. 108 p.
8. Kobzev R.A. The choice of method for optimal design of metal structures of gantry cranes with a high grade of responsibility. Mir transporta i tekhnologicheskikh mashin, 2012, No. 4, pp. 48-52.
9. Lagerev I.A., Lagerev A.V. Dinamika tryekhzvennykh gidravlicheskikh kranov-manipulatorov [Dynamics three-tier hydraulic crane-manipulators]. Bryansk, Bryanskiy Gosudarstvennyy Tekhnicheskii Universitet, 2012. 196 p.
10. Sveshnikov V.K. Stanochnye gidroprivody [Hydraulic machine]. Moscow, Mashinostroenie,
2008. 640 p.
11. Khoroshev A.N. Vvedenie v upravlenie proektirovaniem mekhanicheskikh system [Introduction to control of mechanical systems design]. Belgorod, 1999. 372 p.
12. Lagerev A.V., Lagerev I.A., Milto A.A. Preliminary Dynamics and Stress Analysis of Articulating Non-Telescoping Boom Cranes using Finite Element Method. International Review on Modelling and Simulations, 2015, Vol. 8, No. 2. pp.223-226.
13. Lagerev I.A. Modelirovanie rabochikh protsessov manipulyatsionnykh sistem mobilnykh mnogotselevykh transportno-tekhnologicheskikh mashin i kompleksov [Modeling of work processes in manipulation systems for mobile multi-purpose transport and technological machines and complexes]. Bryansk, RIO BGU, 2016. 371 p.
14. Reklaitis G.V., Ravindran A., Ragsdell K.M. Engineering optimization. Methods and applications. John Wiley & Sons, Inc., 1983.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Лагерев Игорь Александрович (Брянск, Россия) - кандидат технических наук, проректор по инновационной работе ФГБОУ ВПО «Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского» (241036, Брянск, ул. Бежицкая, д. 14, e-mail: [email protected]).
Igor A. Lagerev (Bryansk, Russian Federation) - Candidate of Technical Sciences, Vice rector for Innovations, Academician I.G. Petrovskii Bryansk State University (241036, Bryansk, Bezhitskaya st., 14, e-mail: [email protected]).
Лагерев Александр Валерьевич (Брянск, Россия) - доктор технических наук, профессор, заместитель директора по научной работе НИИ фундаментальных и прикладных исследований ФГБОУ ВПО «Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского» (241036, Брянск, ул. Бежицкая, д. 14, e-mail: [email protected]).
Alexander V. Lagerev (Bryansk, Russian Federation) - Doctor of Technical Sciences, Professor, Vice director, Research Institute of Fundamental and Applied Research at Academician I.G. Petrovskii Bryansk State University (241036, Bryansk, Bezhitskaya st., 14, e-mail: [email protected]).
и и mi mi mi и mi mi mi и mi mi и mi mi mi и mi mi и mi mi mi и mi mi и mi mi mi и mi mi и mi mi mi и mi mi и mi mi mi и mi mi и mi mi mi и mi mi и mi mi mi и mi mi и mi
