CC BY
5The aim is to develop a mathematical and computer models of the process of movement of air within the enclosure haulm removing working body substantiating the optimum angle blades. Analysis of the movement of air within the enclosure haulm removing working body produced using modern computational software program SolidWorksFlowSimulation, which is designed for gas and hydrodynamic analysis in the environment SolidWorks. The paper presents an analysis of the movement of air within the enclosure haulm removing working body. Taking into account the admissible simplifications developed mathematical and computer models of the process of movement of air within the enclosure haulm removing working body. The analysis of the process of movement of air within the enclosure haulm removing working body was found the influence of the angle of installation of knives on speed characteristics of the air flow. Constructing mathematical models and computer work haulm removing working body allowed to establish (at various angles of installation knives): distribution and velocity trajectories of flows in the longitudinal plane inside haulm removing working body; visualization of the velocity vectors with the distribution of relative pressures in the horizontal plane; visualization streamlines air velocities in a vertical plane. The optimal design (blade width - 120 mm; length of the knife - 250 mm; installation angle of blades - 45 degrees, the distance from the field to the housing -100 mm shell diameter -280 mm; width haulm removing windows - 90 mm) and regime (corner the rotation speed of the blades 178 rad / sec) parameters haulm removing working body that improve the quality of cleaning cormophyte mass due to the intensification of the air flow inside the housing.
Key words:haulm removing body, cormophyte mass, onion tops, air flow.
Literatura
1. Laryushin, N. P. Optimal parameters of top removing working member of cutter for leaf-and-stalk mass /N. P. Laryushin, A. M. Laryushin, D. I. Frolov// Tractors and agricultural machines. -2010. - №2. -P. 15-17.
2. Laryushin, N. P. Cleaning without delay / N. P. Laryushin, A. M. Laryushin, D. I. Frolov // Rural machine operator. -2007. - №7. -P. 48-49.
3. Frolov, D. I. Development of cutter error is tops of onions and weeds with substantiation of constructive and operational parameters: dissertation of the candidate of technical sciences: 05.20.01 / Frolov Dmitry Ivanovich. - Penza, 2008. - 153 p.
4. Frolov, D. I. Development of cutter error is tops of onions and weeds with substantiation of constructive and operational pa-rameters: candidate of technical sciences dissertation author's abstract: 05.20.01 / Frolov Dmitry Ivanovich. - Penza, 2008. - 18 p.
5. Frolov, D. I. Substantiation of the haulm removing machine operating element rotation optimum frequency / D. I. Frolov, A. A Kurochkin, G. V. Shaburova // Bulletin of the Samara State Academy of Agriculture. - 2013.
- №3. - P. 18-23.
6. Laryushin, N. P. Substantiation of constructively operation characteristic plant-top removing machine by laboratory research / N. P. Laryushin, A. M. Laryushin, D. I. Frolov // NivaPovolzhya. - 2008. - № 2 (7). - P. 46-51.
7. Frolov, D. I. Reasoning effective parameters of the haulm removing machine on sowings of the onion / D. I. Frolov, S. V. Chekaykin //XXI century: the results of past and present problems plus. 2014.- №06 (22) .-P.159-162.
8. Frolov, D. I. Modeling the process to removing tops onions Of the haulm removing machine operating element / D. I. Frolov, A. A. Kurochkin, G. V. Shaburova // Bulletin of the Samara State Academy of Agriculture.
- 2014. - №3.- P. 29-33
УДК 621.8:004.9
ТЕХНОЛОГИЯ ЦИФРОВЫХ ПРОТОТИПОВ В РЕШЕНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ЗАДАЧ
КРАВЧЕНКО Андрей Михайлович, д-р техн. наук, профессор кафедры "Строительство инженерных сооружений и механика", Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева, kam@62.ru.
В статье представлен опыт использования технологии цифровых прототипов, основанной на твердотельном цифровом моделировании объектов научно-технической и учебной деятельности в условиях современного вуза при обучении по техническим кафедрам.
Ключевые слова: САПР, машиностроение, детали машин, проектирование, архитектура
Введение шиностроения невозможно без применения со-
Качественное выполнение государственного временных информационных технологий для заказа на подготовку научно-технических специ- решения задач проектирования и инженерного алистов в области эксплуатации продукции ма- анализа изделий машиностроения: транспорт_© Кравченко А. М.,2015г_
Технические науки
<1
ных машин, средств механизации, технического обслуживания и ремонта. Современные требования, предъявляемые к профессионалу, предполагают его высокие компетенции как в области анализа существующих технических систем, так и в области личного участия в проектировании (синтезе) образцов машин и механизмов с более совершенными тактико-техническими характеристиками (потребительскими свойствами).
В РВВДКУ на кафедре общепрофессиональных дисциплин активно осваиваются перспективные направления автоматизации учебно-научной деятельности с использованием самых современных специализированных информационно-аналитических систем - архитектурных и машиностроительных САПР В статье представлены полученные нами предварительные результаты по совершенствованию инженерного проектиро-
вания объектов профессиональной деятельности в рамках исследовательской деятельности в области информатизации педагогического труда с использованием специализированных программных продуктов.
Основная часть
В ходе занятий обучаемые выполняют учебный проект механического привода тягового конвейера для перемещения колесной техники на участке поточной линии ремонтного органа в структурных подразделениях по обслуживанию колесной техники.
По результатам проектировочного расчета компонентов механического привода по известным методикам [1] выполняют их цифровые прототипы (электронные модели) в среде машиностроительной САПР (рис. 1).
Рис. 1 - Изображения цифровых прототипов: зубчатого редуктора (а) и электромеханического привода (б)
На основании этих прототипов при необходимости система может в полуавтоматическом режиме генерировать любые виды конструкторской документации: чертежи, схемы спецификации (рис. 2).
В среде машиностроительной САПР в полной мере может быть реализована «концепция парадоксального проектирования» [3] - виртуальное интегрирование в структуре цифровой модели заведомо несовместимых в реальном изделии компонентов: рым-болт и проушина, маслоуказатель жезлового типа и в форме прозрачного окна. Это позволяет объективно и всесторонне проработать компоновочные особенности будущей механической системы (изделия). При необходимости можно легко выполнить ее полноценный инженерный анализ, вплоть до учета массы отдельных элементов (любых их комбинаций), а также осуществлять коллективную проработку конструкторских решений и дизайнерских особенностей в составе творческой группы разработчиков и неограниченное число раз согласовывать любые стадии проектирования с заказчиком (соисполнителем, руководителем и пр.), в том числе и дистанционно, без необходимости выполнять традиционные чертежи на бумажных носителях на промежуточных этапах.
Одной из характерных особенностей машиностроительной САПР является ее способность в интерактивном режиме следить за корректностью осуществления сборки деталей в узле (агрегате), отслеживая наличие сопряжений и учитывая их взаимную подвижность (степени свободы кинематических пар). Виртуальная проверка работы изделия, разработанного в САПР, снижает вероят-
ность ошибок и увеличивает технологичность его изготовления. Возможна как проверка пересечений статичных деталей с подсвечиванием (рис. 3,а) пересекающихся частей (коллизий), так и проверка потенциальных пересечений движущихся частей механизма с помощью вариации зависимостей или перетаскивания компонентов.
Рис. 2 - Электронный сборочный чертеж цифрового прототипа привода в трех видах с изометрией
Посадка подшипника с пересечением сопряженной роверхности
Правильная
посадка подшипника
Р Надыь
Четодрж-етл
1у$и»та* кож® !
МНянрсг» С 1« ».OK**
СХфХТ» л 1000,00 с6_г»м »
Крут А^.ик HOHfrrt Т яидинп
КПД и >
Х1ДОЧКП*« »11
Зу5ч»7М «jneto : wttwi
Зтбчагаг капко 2 £] jioiv ГЬгмл усшюсга гда Kirvdi ПОевеч *йпГ ачтпОЙ *СТ*леСги nasmiTwocri
' 352,6 И
¡«««от* 'с.эЬобк......
"pe^TwJqxK службы
смещений (рис. 4,б) и напряжений (рис. 4,в) видно, что максимальная деформация составляет порядка 1,176^10"8 мм, а максимальное напряжение -4^10-6 МПа. Очевидно, что в обычных условиях зафиксировать столь малые величины деформации и напряжения практически невозможно. Это свидетельствует о важности предлагаемого метода для оценки степени влияния различных факторов на обеспечение надежности функционирования технических систем.
а б
Рис. 3 - Цифровой прототип редуктора (а) и результат анализа качественных параметров его зубчатого зацепления (б) Автоматический мониторинг соблюдения основных конструкторских параметров позволяет снизить вероятность возникновения ошибок. Эта функция САПР позволяет контролировать геометрию и массу виртуальной модели проектируемого изделия. При выходе значений отслеживаемых параметров за пределы заданного диапазона появляется предупреждающий сигнал. Корректор ошибок - это диагностическое средство, с помощью которого можно выявлять потенциальные проблемы в конструкции и находить пути их исправления (рис. 3,б).
Кроме того машиностроительная САПР позволяет в интерактивном режиме моделировать процессы деформации в твердых телах под действием экстремальных нагрузок. Для этого выполняют цифровые прототипы (твердотельные 3D-модели) механической системы, назначают их элементам свойства реальных конструкционных материалов (рис. 4, а) и прикладывают в нужных местах сосредоточенные или распределенные нагрузки. Система проводит прочностной анализ компонентов механической системы методом конечных элементов и с высокой степенью наглядности информирует пользователя о ее напряженном состоянии.
Результат анализа напряжения, возникающего в железнодорожном рельсе, длиной 1 м под действием сосредоточенной нагрузки величиной 0,01Н представлен на рисунке 4,б и 4,в. По картам
Рис. 4 - Расчетная схема механической системы (а), результаты моделирования деформаций (б) и напряжений (в) от заданной нагрузки (concentrated force) Далее, в среде архитектурной САПР разрабатывается цифровая модель инфраструктуры ремонтного органа: здания, сооружения, оборудования, оргтехники, размещения машин и паркового оборудования. По технологии BIM-обмена в нее могут быть интегрированы цифровые модели из машиностроительной САПР (рис. 5). По такой интегрированной цифровой модели можно принимать логистические решения по оптимизации технологического процесса ремонта и обслуживания техники, расходованию эксплуатационных материалов и загруженности специалистов.
Технические науки
Рис. 5 - Фрагмент общего вида компоновки поточной линии по ТО колесных машин
Заключение
Предлагаемый метод комплексной автоматизации проектно-инженерной деятельности с использованием технологии цифровых прототипов позволяет поднять подготовку технических специалистов на качественно новый уровень, соответствующий современным требованиям. Методика виртуального моделирования изделий машиностроения позволяет одновременно участвовать в создании изделия машиностроения неограниченному числу участников и избежать типичных ошибок конструирования на более ранней стадии совместного проекта, что ведет к сокращению времени разработки. Овладение аналогичными программными продуктами способствует повышению качества спроектированных технических систем и позволяет перераспределить время пользователя
для решения творческих и интеллектуальных задач.
Представленный в данном материале метод измерения величины деформации изгиба твердых тел может быть полезен при проведении учебных занятий, выполнении научных исследований и испытаниях новых материалов в условиях учебных, научных и заводских лабораторий.
Материалы исследований по данному направлению опубликованы на международных информационных ресурсах [2-5] и апробированы на международных конференциях.
Список литературы
1. Основы инженерного проектирования [Текст] : монография / Н. В. Бышов, А. М. Кравченко, С. Н. Борычев и др. - Рязань : РГАТУ, 2011.
2. Kravchenko А.М. The method of registration of a very small deformations solids and a device for its implementation. - «International journal of applied and fundamental research» (ISSN 1996-3955) - 2013. -№ 2 - URL: www.science-sd.com/455-24388.
3. Kravchenko А.М. The paradoxical concept of design in the annex to the technology of digital prototypes. - International journal of applied and fundamental research» (ISSN 1996-3955) - 2014. -№ 2 - URL: www.science-sd.com/457-24559.
4. Kravchenko А.М. The technology of digital prototypes in engineering education. - «International journal of applied ad fundamental research» (ISSN 1996-3955) - 2014. - № 3 - URL: www.science-sd. com/457-24559.
5. Kravchenko А.М. A method of creating an electronic 3D models of products. - «International journal of applied ad fundamental research» (ISSN 1996-3955) - 2015. - № 2 - URL: www.science-sd. com/461-24806.
THE TECHNOLOGY OF DIGITAL PROTOTYPES IN SOLVING SCIENTIFIC AND ENGINEERING
PROBLEMS
Kravchenko Andrey M., Doctor of Technical Science, Full Professor, Professor of the Department "Building of engineering structures and mechanics", Ryazan state agrotechnological University named after P. A. Kostychev, kam@62.ru
The article presents the experience of using the technology of digital prototypes, based on solid-state digital modeling objects of scientific, technical and educational activities in terms of co-temporary of the University in teaching technical departments
Key words: CAD, mechanical engineering, machine elements, engineering, architecture
Literatura
1. Osnovy ingenernogo proektirovaniya [Tekst] : monografiya/ N.V.Byshov, A.M.Kravchenko, S.N. Borychev I dr. - Ryazan : RGATU, 2011
2. Kravchenko A. M. The method of registration of a very small deformations solids and a device for its implementation. - "International journal of applied and fundamental research" (ISSN 1996-3955) - 2013. - No. 2 URL: www.science-sd.com/455-24388.
3. Kravchenko A. M. The paradoxical concept of design in the annex to the technology of digital prototypes. - International journal of applied and fundamental research" (ISSN 1996-3955) - 2014. - No. 2 URL: www. science-sd.com/457-24559.
4. Kravchenko M. A. The technology of digital prototypes in engineering education. - "International journal of applied ad fundamental research" (ISSN 1996-3955) - 2014. - No. 3 - URL: www.science-sd.com/457-24559.
5. Kravchenko A. M. A method of creating an electronic 3D models of products. - "International journal of applied ad fundamental research" (ISSN 1996-3955) - 2015. - No. 2 URL: www.science-sd.com/461-24806.
