CC BY
9
As a result, it was found that the "prepared" cylinder allows to reduce the run-in time of seals by an average of 10 hours, and also to reduce the wear rate for F4K15M5 and F4 materials, on average, by 1.3 times, that is, to increase the residual life of the seal by 30%. The conducted experimental studies open a new branch for the study of the burn-in process when two dissimilar materials come into contact.
Key words: running-in, wear, roughness, equilibrium roughness, friction, piston compressor.
Kobylsky Roman Eduardovich, engineer, assistant, roman. kobilsky@gmail. com, Russia, Omsk, Omsk State Technical University,
Busarov Sergey Sergeevich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Omsk, Omsk State Technical University,
Muslova Lyubov Anatolyevna, candidate of pedagogical sciences, docent, [email protected], Russia, Saint-Petersburg, Saint-Petersburg University of the Ministry of Internal Affairs
УДК 658.516
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-8-368-374
РЕЛЯЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА АНАЛОГОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИН
А.В. Анцев, А.В. Воробьев, В.Ю. Анцев
Рассмотрена задача повышения эффективности процесса проектирования грузоподъемных машин на предприятиях подъемно-транспортного машиностроения путем аналогового проектирования с использованием базы данных грузоподъемных машин. Проведена формализация конструкторской документации на изготовление грузоподъемных машин на основе реляционной алгебры (алгебры отношений), так как именно реляционную модель данных поддерживают многие широко распространенные в настоящее время системами управления базами данных (СУБД). Представлена декомпозиция логических операций, выполняемых инженером-конструктором при конструировании и их описания средствами реляционной алгебры, обеспечивающее возможность аналогового проектирования грузоподъемных машин. Представленная база данных грузоподъемных машин, используемая на ООО «Стройтехника», позволяет предприятию производить оперативный оптимизационный выбор комплектующих изделий грузоподъемных машин, давать оперативный ответ заказчику о возможности выполнения его заказа на изготовление грузоподъемной машины, сократить время на разработку конструкторской документации.
Ключевые слова: реляционная модель, база данных, аналоговое проектирование, грузоподъемные машины.
Одним из способов снижения трудозатрат на разработку конструкторской документации при производстве машин, в том числе грузоподъемных машин, является аналоговое проектирование, т. е. проектирование по аналогу, прототипу [1, 2]. Практическое использование аналогового проектирования предполагает анализ значительного количества разработанных ранее проектных решений и выбор из них аналога по максимальному значению коэффициента подобия
[3].
С целью оказания информационной поддержки принятия конструкторских решений при аналоговом проектировании грузоподъемных машин необходима формализация конструкторской документации (КД). В работах [4, 5] обосновано применение для этих целей средств реляционной алгебры (алгебры отношений), так как именно реляционную модель данных поддерживают многие широко распространенные в настоящее время СУБД. Каждое отношение при этом, как правило, имеет свое название (имя). Формально схема отношения R описывается следующим образом [6-9]:
R(4, A2, A3,..., Ak \
где A1, A2, A3, ..., Ak - имена атрибутов (реквизитов) кортежа; k - число атрибутов. Для обозначения ключа отношения K подчеркиваются имена атрибутов ключа, а для обозначения имени отношения используется строчная буква r .
368
Формализация КД предполагает наличие двух отношений: отношения q со схемой Rq (также записывается как q ( Rq )), содержащего описание грузоподъемных машин, выпущенных предприятием, и отношения Yq со схемой Rq ( Yq (Rq )), описывающего полученные предприятием заказы на создание грузоподъемных машин, среди которых могут быть заказы, не приятые к реализации в результате анализа контракта маркетинговой, финансово-экономической и кон-структорско-технологической службами предприятия по методике, представленной в [10, 11].
Над отношением ( Rq ), описывающем выпущенные предприятием грузоподъемные
машины, возможны следующие операции, соответствующие операциям, которые выполняет конструктор при аналоговом проектировании:
1. Добавление записи при появлении информации о новой грузоподъемной машине.
2. Изменение информации во всех или некоторых атрибутах записи с описанием грузоподъемной машины.
3. Удаление записи с описанием грузоподъемной машины.
Перечисленные операции с применением операторов реляционной алгебры могут быть выражены следующим образом [8]:
• добавление новой записи
ADD(rc (RC ); AC1 = NomC, VACi = {•••}, где i = 2, k -1);
• изменение записи
сн (rc (Rc); Лс. 1 = Nome; Ac.i = {новое значение}, где i = 1, k);
• удаление записи
DEL (rc (Rq ); Ac .1 = Nome ). Здесь Nome - заводской номер грузоподъемной машины; aq 1 - ключевой атрибут, соответствующий заводскому номеру грузоподъемной машины; Aq i - i-й атрибут отношения e (Rq ). В фигурных скобках « {...} » представлена операция, производимая под управлением субъекта и заключающаяся во вводе информации в соответствующий атрибут отношения q (Rq ). УAc i следует читать как «все атрибуты», т. е. представленная операция предполагает ввод информации во все атрибуты отношения rq .
На предприятии ООО «Стройтехника» (г. Донской Тульской обл.) описанное отношение e (Rc) было заполнено информацией о выпущенных предприятием 1185 мостовых кранах.
При этом в качестве атрибутов Aq i, где i = 2, k -1, были использованы:
- параметры, поступающие от заказчика при оформлении заказа на изготовление мостового крана: грузоподъемность, т; пролет, м; высота главного подъема, м/мин; база крана, м; высота крана, м; скорости передвижения крана и тележки (тали), м/мин; скорость подъема главного и вспомогательного крюка, м/мин; группа режима работы крана; климатическое исполнение с категорией размещения; тип подкранового пути; место установки; высота вспомогательного подъема, м/мин; база тележки, м; колея тележки, м; высота перил тележки, м; тип кабины; тип моста; тип тележки;
- параметры мостового крана, изготовленного по исполненному заказу: комплектующие механизмов главного и вспомогательного подъема (двигатель, тормоз и редуктор), их количество и стоимость, диаметр и длина барабана; комплектующие механизмов передвижения тележки и крана (двигатель, тормоз и редуктор), их количество и стоимость, диаметр колеса; концевые выключатели на главный и вспомогательный подъемы, передвижение крана и тележки, их количество и стоимость; марка канатов на главный и вспомогательный подъемы, их длины; затраты на заказ, руб., трудоемкость заказа, чел/час, стоимость заказа.
В атрибут Aq k отношения e при аналоговом проектировании мостового крана заносится значение коэффициента близости крана, описанного в данном кортеже отношения q, к
проектируемому крану по параметрам заказа с номером Z (коэффициент подобия), вычисляемого по методике, представленной в [3] как:
N Г к п = Е i=1
Wi •
1 -
P - P
1 ai 1 пк
P ■ + P ■
1 ai ^1 пк1
(1)
/У
где N - число параметров крана, используемых для расчета коэффициента подобия (N = 10); Wi - весовой коэффициент i-го параметра крана; Pai - значение i-го параметра крана-аналога; Pi - значение i-го параметра проектируемого крана.
Отношение q со схемой Rq , описывающее полученные предприятием заказы на создание грузоподъемных машин, формируется аналогичным образом. Отличие состоит только в наборе атрибутов отношения. В нем ключевой атрибут Aq j соответствует номеру заказа на создание грузоподъемной машины, а в качестве остальных l — 1 атрибутов используются параметры, поступающие от заказчика при оформлении заказа на изготовление мостового крана, описанные выше. Соответственно число атрибутов l в отношении q (Rq ) меньше числа атрибутов
к в отношении c (Rq ).
Здесь следует отметить, что ряд параметров спроектированного крана, соответствующих параметрам заказа на его изготовление, в ходе проектирования по согласованию с заказчиком могут быть изменены, обычно в сторону их улучшения. Поэтому первоначальное заполнение первых атрибутов отношения q (Rq ) со 2-го по 1 -й при добавлении в него новой записи можно произвести на основе соответствующего кортежа отношения q ( Rq ), содержащем информацию о заказе NomQ, путем выполнения следующей операции:
ADD(rc(Rq);Aq.1 = NomQ,VAq,- = (Rq); Aq.j = NomQ); i, где i = 2,l).
При расчете коэффициента подобия Kn, значение которого заносится в атрибут Aq к отношения c (Rq ), используется вспомогательное отношение Гвк со схемой Rвк((к1, Авк2, Авк3,..., Авк10), содержащее значения весовых коэффициентов Wi параметров крана, используемых для расчета коэффициента подобия [3]:
- грузоподъемность крана Aq 2, Aq 2: Авк1 = 0,18;
- пролет Лез AQ3: АВк2 = 0,15;
- высота главного подъема Aq 4, Aq 4 : Лвкз = 0,13;
- база крана Aq 5, Aq 5 : Лвк4 = 0,04;
- высота крана Aq g, Aq g : Лвк5 = 0,02;
- скорость передвижения крана Aq 7, Aq 7 : Лвк6 = 0,05;
- скорость передвижения тележки (тали) Aq 8, Aq 8 : Лвк7 = 0,07;
- скорость подъема главного крюка Aq 9, Aq 9 : Лвк8 = 0,09;
- группа режима работы крана Aq 10, Aq 10 : Лвк9 = 0,16;
- климатическое исполнение с категорией размещения Aq ц,Aq ц : Авкю = 0,11.
В соответствии с [3] значения Aq 2, • • •, Aq 9 и Aq 2,..., Aq 9 могут быть заданы численно в соответствии со своей характеристикой (например, грузоподъемность крана Q , т; пролет L, м; высота главного подъема Нгл п , м; база крана Лкр , м; высота крана Нкр , м; скорость
передвижения крана ь>пер кр , м/мин; скорость передвижения тележки (тали) ь>пер т , м/мин; скорость подъема главного крюка ь>под , м/мин).
Для численного представления группы режима работы крана Aq 10, Aq ю и климатического исполнения с категорией размещения Aq jj, Aq ц формируются два вспомогательных
отношения: Грр со схемой Rpp (Арр1, Арр2) и Гки со схемой Яки(Аки1, Аки2). Ключевые атрибуты Арр1 и Аки1 данных вспомогательных отношений содержат символьные обозначения
группы режима работы крана и климатического исполнения с категорией размещения соответственно. Во вторые атрибуты отношений занесены численные значения атрибутов так, как это представлено в [3]. Например, группе режима работы крана A3 по ГОСТ 34017-2016 [12]
370
в отношении ^ будет соответствовать кортеж {А3, 3}, а климатическому исполнению с категорией размещения ХЛ5.1 по ГОСТ 15150-69 [13] в отношении Гки будет соответствовать кортеж {ХЛ5.1, 2,31}.
Тогда процедуру определения коэффициента подобия для всех кортежей отношения C {R-c ) грузоподъемной машине, описанной в заказе Nomo, можно описать следующим образом:
Г re R ) VK; Ack = 1 -
CH
8 r
2 Аък1 • 1
i=1 V
r
+ Лк9 • 1 -
Ac.i+1 ro {Ro); Ao.1 = Nomo ); i +1)
Aci+1 + *(с(ro {Ro); Ao.1 = Nomo ); i +1)
ж((рр ({рр) Арр.1 = Ae.10) 2)-p ж{^ССрр ({рр)' Арр.1 = Ae.10 )- 2)+P
пк10
пк10
+A
вк10 '
1-
^((гки((?ки ) Аки. 1 = AC.11); 2)-Рпк11
ч ж(ки(R км/' ^ки.1 = Ae.11 )) + Рж11,, где K - ключ отношения и запись VK в соответствии с [8, 14] следует читать как «все записи с ключом K», т. е. представленная операция производит изменение значения атрибута Ae k во всех кортежах отношения re (Re)'
рпк10 = л{у(ТО (RO ) AO.1 = Nomo ); я-Цгрр ) лрр.1 = AC.10 ) 2)) - численное значение группы режима работы проектируемого крана;
рпк11 = ж(сг(Го (RO ); AO.1 = Nomo ); ^Игш fe )i Au.1 = AC.11 )i 2)) - численное значение климатического исполнения с категорией размещения проектируемого крана.
При необходимости сохранения полученных результатов с высокими значениями коэффициента подобия для дальнейшей работы, используется отношение rz со схемой
rz (az . ь aZ22: Az.3), в котором в атрибуте aZ.1 содержится номер заказа на изготовление грузоподъемной машины N0mo, в атрибуте Az 2 - заводской номер грузоподъемной машины N0me, в атрибуте Az 3 - коэффициент подобия грузоподъемной машины с заводским номером N0me, грузоподъемной машине, которую необходимо изготовить в соответствии с заказом Nomo.
Для выполнения данной операции применяется следующая последовательность процедур, сформированная на основе представленной последовательности в [8, 14].
1. В промежуточное отношение Г(с о со схемой Re заносятся все кортежи отношения
C (Re ), содержащие сведения об изготовленных на предприятии грузоподъемных машинах, у которых коэффициент подобия Kп > 0,9 :
rc.o (Re ) = c(re (Re); Ac.k > 0,9).
2. Производится логическое упорядочивание кортежей в промежуточном отношении Г(с 0 в порядке убывания коэффициента подобия Kn :
ORD (rc.0; Ac.0.k; DESC ).
3. В каждом кортеже отношения Г(с 0 производится изменение значения атрибута Aq 02 на соответствующее ему значение ключевого атрибута A( 0 1, содержащего заводской номер грузоподъемной машины Nome :
CH (re.0 (RC ); VAC.0.2; AC.0.2 = Ac.0.1).
4. В каждом кортеже отношения rc 0 производится изменение значения атрибута Aq 0 1 на номер заказа на изготовление грузоподъемной машины Nomo:
CH (re.0 (RC ); VAC.0.1; Ac.0.1 = Nomo ).
5. Производится вставка кортежей из промежуточного отношения Г(с 0 элементов в отношение rz (Rz):
rz = rz U^c.0;1, 2, k)
В результате выполнения данной операции в отношение r^ (Rz ) будут добавлены заводские номера грузоподъемных машин, наиболее соответствующих параметрам заказа Z на создание данной грузоподъемной машины. При этом степень соответствия определяется значением коэффициента подобия Кп > 0,9. Пороговое значение коэффициента подобия, равное в
представленном примере 0,9, определяется конструкторско-технологической службой предприятия и может при необходимости изменяться.
В конечном итоге сформированная база данных грузоподъемных машин будет иметь следующую схему:
RC(AC.b AC.2, AC.3, ¿C.k) RO(-¿O.b AO.2-> AO.3, Аэ.1), rz ((1 , aza , az .3 )
^к (-¿вк!, Авк2 г Авк3, •, Авк10 ),
R =
)
Ярр \Арр1, Арр2 Яки ((ки1, Аки2 )
Представленная база данных грузоподъемных машин, используемая на ООО «Строй-техника», позволяет предприятию производить оперативный оптимизационный выбор комплектующих изделий грузоподъемных машин, давать оперативный ответ заказчику о возможности выполнения его заказа на изготовление грузоподъемной машины, сократить время на разработку конструкторской документации.
Список литературы
1. Дизайн-проектирование // Дизайн интерьера: структура, содержание и перспективы развития специализации: сборник научных трудов. Екатеринбург: Рос. гос. проф.-пед. ун-т., 2009.С. 162-195.
2. Амелина О.Ю. Работа с аналогами как поиск источника вдохновения и креативности в сфере графического дизайна // Образование и общество. 2020. № 4 (123). С. 42-46.
3. Анцев А.В., Воробьев А.В. Типизация конструкторских проектных решений подъемных кранов при аналоговом проектировании // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 8. С.313-319.
4. Анцев В.Ю., Иноземцев А.Н., Пасько Н.И. Концепция компьютерной конструктор-ско-технологической подготовки машиностроительного производства // Избранные труды ученых тульского государственного университета. Тула: ТулГУ, 1997. С. 128-139.
5. Реляционное представление операций проектирования технологического процесса / С.А. Васин, В.А. Мельников, В.Ю. Анцев, А.Н. Крушин // Известия Тульского государственного университета. Серия Машиностроение. 1998. Вып. 2. С. 233-242.
6. Бойко В.В., Савинков В.М. Проектирование баз данных информационных систем. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Финансы и статика, 1989. 351 с.
7. Мейер Д. Теория реляционных баз данных: Пер. с англ. М.: Мир, 1987. 608 с.
8. Информационная поддержка систем управления качеством изготовления машин / С.А. Васин, В.Ю. Анцев, А.Н. Иноземцев, Н.М. Пушкин; Под общ. ред. С.А. Васина. Тула: Тул. гос. ун-т, 2002. 428 с.
9. Шумаков В.П. Delphi 3 и разработка приложений баз данных. М.: НОЛИДЖ, 1998.
704 с.
10. Анцев В.Ю., Чернецова Е.А. Структурно-функциональная модель процесса анализа контракта на машиностроительном предприятии // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2014. Вып. 3. С. 17-26.
11. Анцев В.Ю., Чернецова Е.А., Толоконников А.С. Анализ контракта в производстве грузоподъемных машин на основе функции потерь Тагути // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2014. Вып. 4. С. 73-82.
12. ГОСТ 34017-2016. Краны грузоподъемные. Классификация режимов работы. М.: Стандартинформ, 2017. 22 с.
13. ГОСТ 15150-69. Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды. М.: Стандартинформ, 2010. 72 с.
14. Анцев В.Ю. Информационная поддержка системы управления качеством в машиностроительном производстве: дисс. ... докт. техн. наук. Тула, 2000. 447 с.
Анцев Александр Витальевич, д-р техн. наук, доцент, заведующий кафедрой, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Воробьев Алексей Владимирович, заместитель главного инженера проекта, [email protected], Россия, Тульская область, Донской, ООО «Стройтехника»,
Анцев Виталий Юрьевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
RELATIONAL MODEL OF THE PROCESS OF LIFTING MACHINES ANALOG DESIGN
A.V. Antsev, A.V. Worobyov, V.Yu. Anzev
The problem of increasing the efficiency of the process of designing lifting machines at the enterprises of hoisting and transport engineering by means of analog design using a database of lifting machines is considered. The formalization of design documentation for the manufacture of lifting machines on the basis of relational algebra (algebra of relations) has been carried out, since it is the relational data model that is supported by many currently widespread database management systems (DBMS). A decomposition of logical operations performed by a design engineer during design and their description by means of relational algebra is presented, which provides the possibility of analog design of lifting machines. The presented database of lifting machines, used at Stroytekhnika LLC, allows the enterprise to make a optimization selection of components for lifting machines, to give a response to the customer about the possibility offulfilling his order for the manufacture of lifting machines, to reduce the time for the development of design documentation.
Key words: relational model, database, analog design, lifting machine.
Antsev Alexander Vitalyievich, doctor of technical science, docent, head of the department, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Worobyov Alexey Vladimirovich, deputy chief engineer of the project, [email protected], Russia, Tula region, Donskoy, Ltd «Stroytekhnika»,
Antsev Vitaliy Yur'evich, doctor of technical science, professor, manager of department, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
