10.14489/vkit.2023.04.pp.010-015

DOI: 10.14489/vkit.2023.04.pp.010-015

Кузнецов И. С.
ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДВИЖЕНИЯ ФРЕЗЕРНОГО РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ЭКСКАВАТОРА
(с. 10-15)

Аннотация. Рассматривается моделирование процесса движения фрезерного рабочего оборудования экскаватора при выполнении подкопа трубопровода. Вычислены параметры ремонтно-строительной полосы, установлено положение систем координат механизма манипулятора экскаватора. Выдвинута гипотеза о том, что положение экскаватора на полосе влияет на объем движения при выполнении подкопа, что увеличивает энергозатраты и снижает экономическую эффективность. Манипулятор экскаватора рассмотрен в виде пятизвенного механизма. Задана кинематическая схема механизма, на основе которой создана программа, основанная на синтезе движений по вектору скоростей. Для создания программы использован язык программирования Visual Lisp, встроенный в среду AutoCAD. Программа дала возможность получить графические модели движения механизма манипулятора экскаватора при его различных положениях, а также рассчитать объем движения. На основе полученных данных построен чертеж Радищева, отражающий зависимости обобщенных координат механизма манипулятора экскаватора и объема движения от глубины опускания рабочего оборудования. Сделан вывод о том, что при срединном положении экскаватора на полосе для движения обеспечивается меньший объем движения, что означает меньшие энергозатраты и бóльшую скорость выполнения работ.

Ключевые слова: синтез движения; геометрическое моделирование; чертеж Радищева; оптимизационная задача; ремонт трубопровода.

Kuznetsov I. S.
GEOMETRIC SIMULATION OF THE MOVEMENT PROCESS OF THE EXCAVATOR’S MILLING WORKING EQUIPMENT
(pp. 10-15)

Abstract. The simulation of the process of movement of the milling working equipment of an excavator when digging a pipeline is discussed. The parameters of the repair and construction strip are calculated, the position of the coordinate systems of the excavator manipulator mechanism is established. A hypothesis has been put forward that the position of the excavator on the strip affects the volume of movement during digging, which increases energy consumption and reduces economic efficiency. The excavator manipulator is considered as a five-link mechanism. A kinematic scheme of the mechanism is given, on the basis of which a program based on the synthesis of movements along the velocity vector is created. The construction of the movement trajectory was carried out in such a way, that the output link was in a horizontal position throughout the entire movement process. The program was created using the Visual Lisp programming language built into the AutoCAD environment. The program made it possible to obtain graphic models of the movement of the excavator manipulator mechanism in its various positions, as well as to calculate the amount of movement. Based on the data obtained, a drawing by Radishchev was constructed, which reflected the dependence of the generalized coordinates of the excavator manipulator mechanism and the amount of movement on the depth of lowering of the working equipment. As a result, it was concluded that with the middle position of the excavator on the traffic lane, a smaller amount of traffic is provided, which means less energy consumption and a higher speed of work. The results of the conducted research can be used in the design of software and hardware systems for controlling moving objects, in particular, control systems for the motion of an excavator manipulator.

Keywords: Movement synthesis; Geometric modeling; Radishchev’s drawing; Optimization task; Pipeline repair.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

И. С. Кузнецов (Омский государственный технический университет, Омск, Россия) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Eng

I. S. Kuznetsov (Omsk State Technical University, Omsk, Russia) E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Булавинцева А. Д., Мазуркин П. М. Динамика аварий по причиненному ущербу на линейной части магистральных нефтепроводов ОАО АК «Транснефть» // Современные наукоемкие техно¬логии. 2011. № 4. С. 64 – 67.
2. Ruggieri C., Fernando D. Numerical Modelling of Ductile Crack Extension in High Pressure Pipeline with Longitudinal Flaws // Engineering Structures. 2011. V. 33(5). P. 1423 – 1438. DOI: 10.1016/j.engstruct.2011.01.001
3. Archibald I. C. Soil Stabilizer // Pipeline and Gas Journal. 1984. V. 11. P. 44 – 46.
4. Timashev S., Bushinskaya A. Methods of Assessing Integrity of Pipeline Systems with Different Types of Defects // Diagnostics and Reliability of Pipeline Systems. 2016. P. 9 – 43. DOI: 10.1007/978-3-319-25307-7-2
5. Демиденко А. И., Кузнецов И. С. Совершенствование конструкции рабочего оборудования гидравлического экскаватора // Вестник СибАДИ. 2020. № 17(1). С. 12 – 21. URL: https://doi.org/ 10.26518/2071-7296-2020-17-1-12-21.
6. Аникин Е. А. Эффективные методы ремонта магистральных трубопроводов. М.: ИРЦ Газпром, 2001. 108 с.
7. Притыкин Ф. Н. Виртуальное моделирование движений роботов, имеющих различную структуру кинематических цепей. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2014. 172 с.
8. Whitney D. E. The Mathematics of Coordinated Control of Prosthetic Arms and Manipulators // Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control. 2010. V. 94(4). P. 303 – 309.
9. Притыкин Ф. Н., Небритов В. И. Способ преодоления тупиковых ситуаций при движении до целевой точки по произвольной траектории центра выходного звена // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2019. № 12. С. 3 – 9.
10. Притыкин Ф. Н., Небритов В. И. Определение формы и размеров области в шестимерном пространстве задающей допустимые мгновенные состояния механизма руки антропоморфного робота // Программные системы и вычислительные методы. 2019. № 4. С. 115 – 124.
11. Вертинская Н. Д. Задачи геометрического моделирования технологических процессов: научно-методическое пособие. М.: Издательский дом «Академия Естествознания», 2015. 132 с.
12. Юрков В. Ю., Волков В. Я., Куликова О. М. Инженерная геометрия и основы геометрического моделирования: учеб. пособие. Омск: ОГИС, 2005. 119 с.
13. Чижик М. А., Московцев М. Н., Монастыренко Д. П. Геометрическое моделирование многофакторных процессов на базе проекционных алгоритмов // Омский научный вестник. 2013. № 1(117). С. 14 – 17.
14. Яковенко К. С., Волков В. Я., Прокопец В. С. Метод геометрического анализа моделей многофакторных процессов // Вестник СибАДИ. 2012. № 3(25). С. 87 – 91.

Eng

1. Bulavintseva A. D., Mazurkin P. M. (2011). Dynamics of accidents caused by damage on the linear part of the trunk oil pipelines of Transneft. Sovremennye naukoemkie tekhnologii, (4), pp. 64 – 67. [in Russian langauge]
2. Ruggieri C., Fernando D. (2011). Numerical Modelling of Ductile Crack Extension in High Pressure Pipeline with Longitudinal Flaws. Engineering Structures, Vol. 33 (5), pp. 1423 – 1438. DOI: 10.1016/j.engstruct.2011.01.001
3. Archibald I. C. (1984). Soil Stabilizer. Pipeline and Gas Journal, Vol. 11, pp. 44 – 46.
4. Timashev S., Bushinskaya A. (2016). Methods of Assessing Integrity of Pipeline Systems with Different Types of Defects. Diagnostics and Reliability of Pipeline Systems, pp. 9 – 43. DOI: 10.1007/978-3-319-25307-7-2
5. Demidenko A. I., Kuznetsov I. S. (2020). Improvement of hydraulic excavator working equipment design. Vestnik SibADI, 17(1), pp. 12 – 21. Available at: https://doi.org/10.26518/2071-7296-2020-17-1-12-21. [in Russian language]
6. Anikin E. A. (2001). Effective methods of repair of trunk pipelines. Moscow: IRTs Gazprom. [in Russian language]
7. Pritykin F. N. (2014). Virtual simulation of robot movements with different structure of kinematic chains. Omsk: Izdatel'stvo OmGTU. [in Russian language]
8. Whitney D. E. (2010). The Mathematics of Coordinated Control of Prosthetic Arms and Manipulators. Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, Vol. 94 (4), pp. 303 – 309.
9. Pritykin F. N., Nebritov V. I. (2019). Method for overcoming the dead ends during movements to the target point along an arbitrary trajectory of the output link center. Vestnik komp'yuternyh i informatsionnyh tekhnologiy, (12), pp. 3 – 9. DOI: 10.14489/vkit.2019.12.pp.003-009
10. Pritykin F. N., Nebritov V. I. (2019). Determination of the shape and dimensions of the area in six-dimensional space defining the admissible instantaneous states of the arm mechanism of an anthropomorphic robot. Programmnye sistemy i vychislitel'nye metody, (4), pp. 115 – 124. [in Russian language]
11. Vertinskaya N. D. (2015). Tasks of geometric modeling of technological processes: a scientific and methodical manual. Moscow: Izdatel'skiy dom «Akademiya Estestvoznaniya». [in Russian language]
12. Yurkov V. Yu., Volkov V. Ya., Kulikova O. M. (2005). Engineering Geometry and Fundamentals of Geometric Modeling: textbook. Omsk: OGIS. [in Russian language]
13. Chizhik M. A., Moskovtsev M. N., Monastyrenko D. P. (2013). Geometric modeling of multifactor processes based on projection algorithms. Omskiy nauchniy vestnik, 117(1), pp. 14 – 17. [in Russian language]
14. Yakovenko K. S., Volkov V. Ya., Prokopets V. S. (2012). The method of geometric analysis of multifactor process models. Vestnik SibADI, 25(3), pp. 87 – 91. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/vkit.2023.04.pp.010-015

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 500 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/vkit.2023.04.pp.010-015

and fill out the form