VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Возможные пути решения проблемы подготовки высококвалифицированного специалиста заключаются в совместном использовании, по крайней мере, двух категорий процесса обучения: модульно-рейтинговой системы организации учебного процесса; формирования мотивации к самообучению при организации практикума нетрадиционной формы.

Работа выполнена в формате курсового проектирования для образовательных программ бакалавриата технических направлений.

Цель работы: проверка разработанной нами ранее методологии модельно-математического исследования технических систем [1].

Динамический анализ позволяет произвести полный силовой расчёт технического объекта с целью определения законов движения его звеньев под действием заданных сил.

В работе исследуется многомассовая механическая система с одной степенью свободы, представленная в учебнике [2]. Составим уравнения движения системы в форме уравнения Лагранжа 2-го рода. В качестве обобщённой координаты принят угол поворота ведущего звена .

Вычисляем кинетическую энергии многомассовой механической системы реального объекта.

. (1)

Обобщенная сила системы равна:

(2)

Уравнения (1) и (2) решены в среде математического пакета MathCad 14 методом Рунге-Кутта.

Изменение энергосиловых характеристик системы представлены на рисунке 1. Например, величина кинетической энергии механической системы Т зависит от угловой скорости ведущего звена и не зависит от направления движения точки D (точка подвеса штанг). Величина обобщенной силы Q отличается по модулю на 30% для различных перемещений точки D.

Рисунок 1 – Изменение энергосиловых параметров системы за время равное полному обороту ведущего звена.

Модуль крутящего момента меняется в зависимости от направления движения точки D.

Для хода точки D вниз: увеличение модуля крутящего момента носит линейный характер (см. рисунок 1).

Для хода точки D вверх: модуль крутящего момента увеличивается до 2,5 раз; изменение его носит скачкообразный характер (рисунок 1),

Модуль крутящего момента пропорционален величине углового ускорения ₁ и тангенциальной составляющей суммарного усилия F_ на пальце ведущего звена (точка А).

Подтверждается известное положение [2], что силовое взаимодействие в точке D отличается по величине при ходе точки D «вверх» и «вниз» на 30-50%. Дисбаланс активных сил при ходе «вниз» заставляет механическую систему в целом дополнительно «разгонять» приводной электродвигатель, переведя его на работу в «генераторном» режиме.

Выводы.

1. Предложенная методология модельно-математического мышления, использована для формирования учебно-исследовательской компетентности обучающихся на примере исследования динамики механической системы.

2. Применение данной методологии требует от обучающегося умения пользоваться специальной технической литературы и позволяет ему самостоятельно получить углубленные знания и навыки, развивающие его творческие способности.

Литература.

1. Свидетельство № 50201000900 о Государственной регистрации электронного ресурса «Формирование информационного поля профессиональной деятельности бакалавров технического направления». Авторы: Гриненко Н.Ю., Тряпицын Ю.Д. Зарегистрировано в Объединенном фонде электронных ресурсов «Наука и образование» РАО 08 июня 2010 г. №15817.

2. Ивановский В.Н., Дарищев В.И., Сабиров А.А., Каштанов В.С., Пекин С.С. Скважинные насосные установки для добычи нефти. – М.: ГУП, Изд-во «Нефть и газ», РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2002. – 824 с.

Код для цитирования: Скопировать