CC BY
196
УДК 621.87:681.5
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОСНОВНЫХ МЕХАНИЗМОВ МОСТОВЫХ КРАНОВ
Н. С. Галдин, С. В. Курбацкая, О. В. Курбацкая
Аннотация. Приведены основные сведения об общих принципах проектирования механизмов мостовых кранов.
Ключевые слова: мостовой кран, механизмы, проектирование.
Введение
Комплексная механизация и автоматизация производственных процессов во многих отраслях промышленности, строительства невозможны без использования подъемнотранспортных машин. Применение которых позволяет исключить тяжелый ручной труд при выполнении основных и вспомогательных
производственных операций, погрузочноразгрузочных работах [1, 2, 6].
Краны мостового типа (рис. 1) являются разновидностями подъемно-транспортных машин. Мостовые краны общего назначения, снабженные в основном грузовым крюком, предназначены для выполнения массовых погрузочно-разгрузочных работ.
Рис. 1. Общий вид специального мостового крана с грейферным оборудованием
Краны мостового типа являются одними из наиболее универсальных средств механизации монтажных и погрузочно-разгрузочных работ на промышленных предприятиях. Поэтому важное значение имеет совершенство-
вание мостовых кранов, направленное на повышение их основных параметров: грузоподъемности; производительности и точности выполнения работ; расширение номенклатуры по грузоподъемности; использование раз-
личных видов приводов; улучшение их технических характеристик и качества.
Проектирование мостовых кранов
Мостовые краны являются динамической системой, которая представляет собой совокупность различных подсистем, состояние
которых изменяется во времени под воздействием различных возмущений.
Ведущим принципом автоматизированного проектирования мостового крана является представление его в виде иерархической системы. Иерархическими называются системы, имеющие многоуровневую структуру (рис.2).
Система
Подсистема
2-ая ступень
Рис. 2. Иерархическая структура мостового крана
Составные части иерархической системы при проектировании могут рассматриваться как самостоятельные части целого. Каждая из частей первой ступени (подсистемы), в свою очередь, делится на более мелкие составные части: сборочные единицы, агрегаты, которые образуют вторую ступень элементов иерархической структуры системы.
Проектирование мостовых кранов, при котором необходимо рассматривать большое число вариантов конструкций, параметров, изменять и уточнять математическую модель, представляет процесс, включающий синтез структуры объекта, выбор параметров элементов, исследование математической модели, анализ результатов и принятие решения.
Создание любого объекта включает следующие стадии: техническое задание (ТЗ), техническое предложение, эскизный проект, технический проект, разработка рабочей документации.
Этапы процесса проектирования мостового крана показаны на рис. 3. Из рисунка видно, что проектирование начинается с разработки технического задания, тщательного анализа возможных решений. Затем создается математическая модель разрабатываемого объекта (процесса). Построив математическую модель, приступают к ее исследованию, изучению ее свойств, стремясь выяснить, в какой мере разработанный объект соответствует своему назначению.
Составление Разработка
ТЗ проекта
Вывод результатов. Передача проекта в производство
Рис. 3. Процесс проектирования мостового крана
В целом для процесса проектирования характерна итерационная цикличность, причем на некоторых этапах приходится выполнять большие объемы самых разнообразных вычислений.
Идея итерационного метода, т.е. метода последовательных приближений поиска точного или оптимального решения, или, наконец, наиболее рационального решения, когда нет достаточно четких критериев оценки результатов, не является новой при выполнении обычных проектных и конструкторских работ.
Исходной информацией для проектирования служит ТЗ, где приведены основные требования к проектируемому объекту. Проектант-разработчик, получив ТЗ, на основании своего опыта, известных ему аналогов и интуиции намечает первоначальный приближенный вид решения - принципиальную схему, некоторые конструктивные формы, взаимодействие элементов и т.д.
Затем, с помощью расчетных методов, различных критериев оценки, он анализирует полученное решение и вносит определенные изменения в первоначальный вариант. Далее весь цикл анализа и корректировки решения повторяется.
При обычном методе проектирования разработчик, затрачивая много времени, стремится одним, максимум двумя исправлениями, получить желаемый, наиболее подходящий результат. В автоматизированном проектировании применяется тот же итерационный метод. Но реализация метода существенно отличается от обычного.
Машинная итерация отличается быстродействием. Благодаря быстродействию можно осуществить большое число итераций, проработать множество различных вариантов и получить при этом высокую степень оптимизации.
Машинная итерация позволяет использовать расчетные и оценочные программы, применять специальные, хорошо разработанные методы оптимизации.
Принципиальное отличие процесса итераций при обычном и машинном проектировании состоит в том, что в обычном методе проектант-разработчик стремится к минимальному числу итераций, пытаясь за один проход решить все вопросы, при машинной итерации разработчик стремится решить задачу путем последовательных приближений за счет многократного повторения циклов.
Основой автоматизированных систем проектирования (САПР) становятся математические методы. При этом роль человека-проектанта-разработчика не принижается, а повышается, так как постановка задач и принятие окончательных решений остается за человеком [3, 5].
В настоящее время реальный подход к проектированию объектов заключается в наиболее полном сочетании возможностей вычислительной техники по переработке больших объемов информации и умении про-ектанта-разработчика оценивать ситуацию на основе качественных требований и суждений и выполнять функции, требующие воображения, интуиции и способности учитывать различные факторы, не предусмотренные первоначальной программой.
При решении задач проектирования требуется не только осуществление автоматизации, но и выбор оптимального решения.
Параметр - величина, характеризующая свойства или режим работы объекта. В общей постановке системная модель мостового крана характеризуется:
совокупностью определяющих проект требований (внешние параметры) -
У1>У2>->Уш;
совокупностью параметров, определяющих проект (внутренние параметры) -
Х1 > Х2 >--->Хп ;
целевой функцией (критерием или критериями качества), позволяющей выбирать среди альтернативных проектов лучший, обеспечивающий экстремальное значение целевой функции.
Формирование математической модели проекта предполагает:
- получение уравнений связи внутренних и внешних параметров
У1 = /(Х1,Х2,...,ХП);
- наложение ограничений на внутренние параметры:
^1(х1,х2,...,хп){ < ,= ,> }[Х1];
(3)
У2 = /(х1,х2,...,хп); Ут = /(Хі,Х2,...,Хп);
(1)
•т J \ ~'‘1>л2’
- наложение ограничений на значения внешних параметров, т.е. учет требований:
р1(у1,У2,-,Ут){ < >=>> }[У1]; (Р2(У1>У2>->Ут){ < >=>> }[У2]; (2)
Фт(У1’У2’-’Ут){ < >=>> }[Ут];
^П(Х1,Х2,...,Х„){ < =, > }[ХП].
В каждом из условий (2) и (3) может быть любой из знаков < , = , >, однако если в условиях (3) знак равенства приводит лишь к резкому сокращению числа альтернативных вариантов рассматриваемых проектов, то в условиях (2) - к невозможности получения области существования проекта [3, 4].
Рабочее окно определения параметров механизма передвижения мостового крана приведено на рис. 4.
Разработана методика автоматизированного моделирования подсистемы мостового крана, которая позволяет рассчитать сопротивление передвижению мостового крана. Повышение эффективности мостовых кранов во многом определяется выбором конструктивных, энергетических и рабочих параметров его элементов с учетом назначения и выполняемых функций.
Рис. 4. Фрагмент расчета параметров мостового крана
Выводы
Проектирование мостового крана, являющегося сложной динамической системой, представляет собой итерационный процесс, связанный с последовательным улучшением системы, принятием уточняющих конструктивных решений. Каждый цикл включает в себя анализ эффективности объекта проектирования, влияния на него характеристик элементов системы и ограничений.
Библиографический список
1. Александров М. П. Подъемно-транспортные машины: Учеб. для машиностроит. спец. вузов / М.П.Александров. - М.: Высш. шк., 1985. - 520 с.
2. Гохберг М. М. Справочник по кранам: В 2 т. Т. 2. Характеристики и конструктивные схемы кранов. Крановые механизмы, их детали и узлы. Техническая эксплуатация кранов /М.П. Александров, М. М. Гохберг, А. А. Ковин и др.; Под общ. ред. М. М. Гохберга. - М.: Машиностроение, 1988. - 559 с.
3. Керимов З. Г. Автоматизированное проектирование конструкций / З. Г.Керимов, С.А.Багиров. -М.: Машиностроение, 1985. - 224 с.
4. Матвеенко А. М. Проектирования гидравлических систем летательных аппаратов: Учебник для авиационных вузов / А. М. Матвеенко, И. И. Зверев. - М.: Машиностроение, 1982. - 296 с.
5. Норенков И. П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем /И.П.Норенков. - М.: Высш. школа, 1980. -311 с.
6. Ремизович Ю. В. Транспортнотехнологические машины / Ю. В.Ремизович. -Омск: СибАДИ, 2011. - 160 с.
FEATURES OF DESIGNING OF THE BASIC MECHANISMS OF BRIDGE CRANES
N. S. Galdin, S. V. Kurbatskaya,
O. V. Kurbatskaya
The basic data on the general principles of designing of mechanisms of bridge cranes are resulted
Галдин Николай Семенович - д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Подъемнотранспортные, тяговые машины и гидропривод» Сибирской государственной автомобильнодорожной академии. Основное направление научных исследований - теория и проектирование многоцелевых гидроударных рабочих органов ДСМ. Имеет более 210 опубликованных работ. Email: galdin_ns@sibadi.org
Курбацкая Светлана Владимировна - инженер кафедры «Компьютерные информационные автоматизированные системы» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований -автоматизированное проектирование систем. Имеет 4 опубликованные работы.
Курбацкая Ольга Владимировна - инженер кафедры «Подъемно-транспортные, тяговые машины и гидропривод» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление исследований - автоматизированное проектирование систем. Имеет 4 опубликованные работы.
УДК 621.43.629
ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЯ ПРИ УПРАВЛЕНИИ СИСТЕМОЙ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
В. П. Денисов, А. П. Домбровский, О. О. Мироничева
Аннотация. Предложен метод повышения надежности функционирования автомобиля в экстремальных условиях эксплуатации, например, при длительном нахождении в транспортной пробке и высокой забортной температуре. Предлагается способ устранения перегрева двигателя внутреннего сгорания реализацией режима пульсирующего изменения скорости теплоносителей в системе охлаждения.
Ключевые слова: полосовой фильтр, система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, частота вращения электропривода, автоматическое управление.
Введение надежная работа двигателя внутреннего сго-
Основным фактором, влияющим на техни- рания (ДВС). Сегодня к двигателям внутрен-ческую эксплуатацию автомобиля, является него сгорания транспортных средств выдви-
