Оцінювання точності моделювання засобами програми SOLIDWORKS MOTION механізму маніпулятора тюбінгоукладача

Authors:

O.В.Панченко*, orcid.org/0000-0002-1664-2871, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2023, (3): 075 - 080

https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-3/075

Abstract:

Мета. Оцінити похибку обчислень у визначенні кінематичних і динамічних характеристик руху механізму маніпулятора тюбінгоукладача типу УТ62.

Методика. Використовуються сучасні методи ком­п’ю­терного аналізу, реалізовані в низці обчислювальних комплексів. Через складність завдання, для оцінювання похибки обчислень була розроблена математична модель фрагмента механізму маніпулятора, що являє собою гідроциліндр, який має два ступеня вільності. Цю модель використовували як тестову.

Результати. На прикладі дослідження моделі показано, що при імітації руху механізму можливі помилки в розрахунках, пов’язані з некоректною постановкою задачі, а також із неточним налаштуванням модулів перетворення вихідних даних. За цих обставин був зроблений висновок про те, що коли вхідне переміщення ланки задано у вигляді вектору, то, визначаючи кінематичні й динамічні характеристики механізму, необхідно в модулі інтерполятор використовувати кубічний сплайн.

Наукова новизна. Уперше було виконане пряме завдання динаміки механізму маніпулятора, що полягає у визначенні статичних і динамічних характеристик пристрою відповідно до заданого закону руху його приводів. Було відзначено, що коли рух задано у вигляді гладких аналітичних функцій, то спостерігається повний збіг результатів розрахунків, виконаних програмою SOLIDWORKS MOTION, з тими, що отримані шляхом математичного моделювання. До того ж, коли вхідне переміщення ланки механізму змодельоване у вигляді вектору, то застосований у модулі «інтерполятор» кубічний сплайн забезпечує гладкі гармонічні функції процесів руху, прискорення й ривка. У результаті моделювання параметрів механізму маніпулятора виявилося, що використовувати в дослідженні більше 50 точок дискретного часу недоцільно. Отже, похибки обчислення максимальних значень потужності двигунів маніпулятора не перевищують 20  % щодо силового гідроциліндра та 5 % – гідромотора.

Практична значимість. Пропонований алгоритм можна використовувати для моделювання руху складних механізмів у машинах.

Ключові слова: SOLIDWORKS, SOLIDWORKS MOTION, маніпулятор тюбінгоукладача, дискретний час, кубічний сплайн, сплайн Акіма

References.

1. Samorodov, V., Bondarenko, A., Taran, I., & Klymenko, I. (2020). Power flows in a hydrostatic-mechanical transmission of a mining locomotive during the braking process. Transport Problems, 15(3), 17-28. https://doi.org/10.21307/tp-2020-030.

2. Sabraliev, N., Abzhapbarova, A., Nugymanova, G., Taran, I., & Zhanbirov, Z. (2019). Modern aspects of modeling of transport routes in Kazakhstan. News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of geology and technology sciences, 2, 62-68. https://doi.org/10.32014/2019.2518-170X.39.

3. Naumov, V., Taran, I., Litvinova, Y., & Bauer, M. (2020). Optimizing resources of multimodal transport terminal for material flow service. Sustainability, 12, 6545. https://doi.org/10.3390/su12166545.

4. Nadutyi, V. P., Sukharyov, V. V., & Belyushyn, D. V. (2013). Determination of stress condition of vibrating feeder for ore drawing from the block under impact loads. Metallurgical and Mining Industry, 5(1), 24-26. Retrieved from https://www.metaljournal.com.ua/assets/24Nadutyi.pdf.

5. Pivnyak, G., Samusia, V., Oksen, Y., & Radiuk, M. (2015). Efficiency increase of heat pump technology for waste heat recovery in coal mines. New Developments in Mining Engineering: Theoretical and Practical Solutions of Mineral Resources Mining, 1-4. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/327964391_Efficiency_increase_of_heat_pump_technology_for_waste_heat_recovery_in_coal_mines.

6. Pivnyak, G., Samusia, V., Oksen, Y., & Radiuk, M. (2014). Parameters optimization of heat pump units in mining enterprises. Progressive technologies of coal, coalbed methane and ores mining, 19-24. Retrieved from https://www.taylorfrancis.com/chapters/edit/10.1201/b17547-5/parameters-optimization-heat-pump-units-mining-enterprises-pivnyak-samusia-oksen-radiuk.

7. Ziborov, K., & Fedoriachenko, S. (2014). The frictional work in pair wheel-rail in case of different structural scheme of mining rolling stock. Progressive Technologies of Coal, Coalbed Methane, and Ores Mining, 529-535. Retrieved from https://www.taylorfrancis.com/chapters/edit/10.1201/b17547-87/frictional-work-pair-wheel-rail-case-different-structural-scheme-mining-rolling-stock-ziborov-fedoriachenko.

8. Ziborov, K., & Fedoriachenko, S. (2015). On influence of additional members’ movability of mining vehicle on motion characteristics. New Developments in Mining Engineering 2015: Theoretical and Practical Solutions of Mineral Resources Mining, 237-241. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/327965239_On_influence_of_additional_members’_movability_of_mining_vehicle_on_motion_characteristics.

9. Protsiv, V., Ziborov, K., & Fedoriachenko, S. (2015). Test load envelope of semi – Premium O&G pipe coupling with bayonet locks. New Developments in Mining Engineering 2015: Theoretical and Practical Solutions of Mineral Resources Mining, 261-264. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/327965048_Test_load_envelope_of_semi_–_Premium_OG_pipe_coupling_with_bayonet_locks.

10. Ziborov, K. A., Protsiv, V. V., Fedoriachenko, S. O., & Verner, I. V. (2016). On Influence of Design Parameters of Mining Rail Transport on Safety Indicators. Mechanics, Materials Science & Engineering, 2(1), 63-70. https://doi.org/10.13140/rg.2.1.2548.5841.

11. Zabolotnyi, K., Panchenko, O., Zhupiiev, O., & Haddad, J. S. (2019). Justification of the algorithm for selecting the parameters of the elastic lining of the drums of mine hoisting machines. E3S Web of Conferences, 123, 01021. https://doi.org/10.1051/e3sconf/ 201912301021.

12. Zabolotnyi, K., Panchenko, O., & Zhupiiev, O. (2019). Development of the theory of laying a hoisting rope on the drum of a mining hoisting machine. E3S Web of Conferences, 109, 00121. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201910900121.

13. Iljin, S., Samusya, V., Iljina, I., & Iljina, S. (2015) Influence of dynamic processes in mine winding plants on operating safety of shafts with broken geometry. New Developments in Mining Engineering 2015: Theoretical and Practical Solutions of Mineral Resources Mining,  425-429. Retrieved from https://www.taylorfrancis.com/chapters/edit/10.1201/b19901-73/influence-dynamic-processes-mine-winding-plants-operating-safety-shafts-broken-geometry-iljin-samusya-iljina-iljina.

14. Zabolotny, K., Sirchenko, A., & Zhupiev, O. (2015). The development of idea of tunnel unit design with the use of morphological analysis. New Developments in Mining Engineering 2015: Theoretical and Practical Solutions of Mineral Resources Mining, 175-179. Retrieved from https://www.taylorfrancis.com/chapters/edit/10.1201/b19901-36/development-idea-tunnel-unit-design-use-morphological-analysis-zabolotny-sirchenko-zhupiev.

15. Zabolotnyi, K., Zhupiiev, O., Panchenko, O., & Tipikin, A. (2020). Development of the concept of recurrent metamodeling to create projects of promising designs of mining machines. E3S Web of Conferences, 201, 01019. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202020101019.

16. Zabolotny, K., Zhupiev, O., & Molodchenko, A. (2015). Analysis of current trends in development of mine hoists design engineering. New Developments in Mining Engineering 2015: Theoretical and Practical Solutions of Mineral Resources Mining, 175-179. Retrieved from https://www.taylorfrancis.com/chapters/edit/10.1201/b19901-31/analysis-current-trends-development-mine-hoists-design-engineering-zabolotny-zhupiev-molodchenko.

17. Zabolotnyi, K., Zhupiiev, O., & Molodchenko, A. (2017). Development of a model of contact shoe brake-drum interaction in the context of a mine hoisting machine. Mining of Mineral Deposits, 11(4), 38-45. https://doi.org/10.15407/mining11.04.038.

18. Zabolotnyi, K., & Panchenko, O. (2019). Development of methods for optimizing the parameters of the body of a fixed jaw crusher. E3S Web of Conferences, 209, 00120. https://doi.org/10.1051/e3sconf/ 201910900120.