CC BY
44 который под действием слоя клубней свободно поворачивается по направлению движения клубней, после чего последние попадают в сектор питающего битера 4 и там укладывается в один ряд. При повороте битера 4 вокруг своей оси на заданный угол клубни из сектора сбрасываются на загрузочную ветвь распределительного транспортера 7. Здесь клубни располагаются над ячейками 14 последнего. При взаимодействии звеньев цепного контура 8 транспортера 7 с огибающей звездочкой 10 происходит трансформация ячеек 14, в результате чего соответствующий клубень западает в последнюю. При сходе цепного контура 8 с огибающей звездочки 10 и посредством поворота его звеньев клубни зажимаются между захватом-ложечкой 13 и эластичной лентой 12. Далее клубни транспортируются до зоны сброса Г, где в результате очередной трансформации ячеек 14 на ведущее звездочке 9 клубни освобождаются и гравитационно транспортируются на дно борозды. Загортачи образуют над высаженными клубнями заданных размеров гребень.
Использование предлагаемого высаживающего аппарат является тем необходимым компромиссным решением деликатного обращения с проросшими клубнями и их равномерного распределения в продольно-поперечном направлении посадочных борозд, которое во многом предопределяет высокую рентабельность возделывания ранних сортов картофеля.
Литература
1. Тюрин, И.Ю. Совершенствование технологического процесса досушивания сена на стационаре [текст]/ Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук/ Саратов, 2000, 24 с.
2. Тюрин, И.Ю. Значение процесса и способы сушки зерна [текст] // Тюрин И.Ю., Тельнов М.Ю // Научное обозрение, № 4. - Саратов, ООО «АПЕКС-94», 2011., с.112...115.
3. Тюрин, И.Ю. Перспективы развития экспери
ментальных исследований процесса сушки. [текст] / И.Ю. Тюрин //Научное обозрение, № 5. - Саратов, ООО «АПЕКС-94», 2010, с.76...78.
4. Тюрин, И.Ю. Принципы и направления модернизации инженерно-технологического обеспечения возделывания сельскохозяйственных культур [текст] / И.Ю. Тюрин // Научное обозрение. 2011. № 2. С. 47-51.
5. Тюрин, И.Ю. Совершенствование процесса досушивания сена [текст]/ Монография / Saarbrucken, 2012
6. Дугин, Ю.А. Совершенствование технологии и разработка роторно-винтового молотильного аппарата для обмолота нута [текст] /
Ю.А. Дугин/ диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия. Волгоград, 2008.
7. Соколов, Н.М. Почвовлагосберегающий способ основной обработки почвы на склонах [текст] / Н.М. Соколов / Тракторы и сельскохозяйственные машины - 2012, №5, с.17-18.
8. Левченко, Г.В. Погрузчик-смеситель / Г.В. Левченко, П.И. Павлов, И.С. Алексеенко // Патент на полезную модель №87153; МПК B65G67/24, опубл. 27.09.2009, бюл. №27.
9. Левченко, Г.В. Результаты исследований погрузчика-смесителя почвы для теплиц [текст] / Г.В. Левченко, А.О. Везиров, П.И. Павлов / Аграрный научный журнал, №8, 2013, с.62.64.
10. Левченко, Г.В. Устройство для упорядоченной укладки рулонов грубых кормов [текст] / Г.В. Левченко, В.Н. Соколов, А.В. Ракутина / Научное обозрение, № 3. - Саратов, ООО «АПЕКС-94», 2014., с. 38.41.
11. Левченко, Г.В. Машина для подъёма тепловых регистров / Г.В. Левченко, Н.А. Андреев, С.Л. Медведев, В.М. Подбельский, В.Ф. Левченко // Патент на полезную модель № 127736; МПК B66D 3/00;опубл. 10.05.2013, бюл. № 13.
ВЫБОР КРИТЕРИЯ КАЧЕСТВА ПРИ ОПТИМИЗАЦИИ МЕХАНИЗМА ПОДЪЕМА КРАНОВ МОСТОВОГО ТИПА ВЫСОКОГО КЛАССА _ОТВЕТСТВЕННОСТИ
Kobzev Roman
Candidate of Science, assistant professor BETI (branch) NRNU «MEPhI», Balakovo
АННОТАЦИЯ
Рассматривается вопрос выбора критерия качества при оптимальном проектировании механизмов подъема кранов мостового типа с использованием метода Парето ABSTRACT
The question of a choice of quality criterion at optimum design of load-lifting winches of bridge cranes with use of a method of Pareto is considered
Ключевые слова: оптимальное проектирование; механизм подъема груза; краны мостового типа; критерий качества, метод Парето
Keywords: optimum design; load-lifting winch; bridge cranes; quality criterion; method of Pareto.
При оптимальном проектировании основным инструментом, с помощью которого проводится сравнение различных вариантов проектируемой конструкции между собой, является целевая функция или критерий качества. В наиболее простом случае в качестве кри-
терия качества используется какой-либо единственный параметр. Наиболее часто таковым параметром является масса, себестоимость конструкции, общие приведенные затраты. Для более полного рассмотрения параметров проектируемой системы используют
целевые функции, включающие в себя несколько критериев, в этом случае задача становится пространственной, а оптимизация называется многокритериальной. В тех случаях, когда имеется возможность установить зависимость одного рассматриваемого критерия от другого, следует избавляться от одного из критериев, выражая его через другой/другие, что приведет к упрощению целевой функции. Однако в сложных технических системах довольно часто имеет место неявно выраженная взаимосвязь отдельных критериев оптимизации между собой, причем довольно часто приходится иметь дело с заведомо конфликтующими параметрами, то есть улучшение одного показателя невозможно без снижения другого. Довольно часто [1] используемые критерии ранжируются между собой с помощью весовых коэффициентов, что дает возможность одновременно учитывать в целевой функции сколь угодно большое число параметров:
К = ± у г ■ с„
г =1
где С - ьый параметр, входящий в критерий качества, и - весовой коэффициент ^го параметра, п - общее число учитываемых критериев, К - критерий качества.
В реальности далеко не всегда удается четко количественно оценить соотношение между собой различных критериев оптимальности, кроме того в некоторых случаях эти соотношении могут меняться в зависимости от каких-либо условий. В этом случае задача построения целевой функции значительно усложняется. Теоретически изменение веса того или иного критерия в разных условиях также можно выразить функционально, например, переходя от линейной целевой функции (1) к полиномной или какой-либо иной форме зависимости, однако, при достаточно большом числе рассматриваемых параметров построение искомой функциональной зависимости между отдельными критериями уже не представляется возможным.
Наиболее общая постановка задачи многокритериальной оптимизации возможна с применением принципа Парето [2-3]. Одним из преимуществ метода Парето является возможность использования векторного критерия качества f = (й1, f2, f3 ...йт), включающего в себя отдельные компоненты, соответствующие необходимым для оценки оптимальности, по мнению ЛПР, т критериям оптимальности. При этом векторный критерий качества позволяет учитывать как критерии, связанные между собой некоторыми предпочтениями ЛПР, так и критерии, между которыми ЛПР не может определить четкого предпочтения. В этом случае не требуется определения весомости всех критериев в количественном выражении, однако наличие у ЛПР предпочтений между отдельными параметрами позволяет дополнительно сузить множество выбираемых решений. Определим основные критерии оптимальности, которые могут быть выражены в виде отдельных компонент векторного критерия качества f = (й1, f2, f3 ...йт).
Наиболее часто в качестве критериев оптимизации используются экономические характеристики, прежде всего затраты на проектирование, изготовление и эксплуатацию машины, а также ее производительность.
Следует отметить, что для кранов высокого
класса ответственности в подавляющем большинстве случаев свойственна легкая группа классификации режима работы, соответственно такой критерий, как производительность не является определяющим. При этом все необходимые эксплуатационные параметры проектируемого крана определяются технологическими особенностями эксплуатации опасного объекта, на котором установлен кран, и задаются в техническом задании, дополнительное увеличение производительности крана выше значений, определенных технологическими потребностями, на объектах высокой ответственности не имеет никакого смысла, более того, может привести к нежелательным последствиям. Следовательно, включение в векторный критерий качества такого параметра как производительность нецелесообразно.
При выборе оптимального решения с помощью метода Парето, помимо критерия качества, включающего в себя ряд параметров, оказывающих непосредственное влияние на качество решения, между которыми невозможно установить однозначное предпочтение, но каждым из которых можно пожертвовать в угоду другому критерию, необходимо также учитывать ряд ограничений, выполнение которых должно быть обеспечено во всех рассматриваемых вариантах решения. Прежде всего, это ограничения по прочности и надежности механизма подъема, техническим заданием могут быть также введены ограничения по максимальным габаритным размерам механизма, его по-жаробезопасности или сейсмостойкости. Для кранов высокого класса ответственности таковым критерием, помимо прочих, должен стать необходимый уровень безопасности эксплуатации, который количественно может быть выражен через риск отказа. Таким образом, при поиске оптимального решения для механизма подъема кранов высокого класса ответственности для каждого из рассматриваемых решений следует также проводить процедуру оценки риска, и, в случае, если необходимый по мнению заказчика уровень риска не достигается, вносить в рассматриваемую конструкцию изменения, направленные на снижение риска отказа.
Капитальные затраты на изготовление механизма подъема могут быть выражены:
К = С + Смонт
здесь С - себестоимость механизма, включающая закупочную стоимость покупных элементов механизма плюс затраты на изготовление оригинальных элементов, Смонт - стоимость монтажа механизма.
Очевидно,что
где С - закупочная стоимость или затраты на изготовление ^го элемента механизма.
Поскольку процесс монтажа можно представить как последовательную установку отдельных элементов механизма, аналогичное выражение можно составить и для второй составляющей капитальных затрат:
^монг " ^игани.'
где Смонт - закупочная стоимость нго элемента механизма.
Для определения стоимости монтажа используется следующее выражение:
Смонт = Км • Тмонт + Спм, (1) где Тмонт - трудоемкость монтажа, Км - постоянный коэффициент, Спм - затраты, не связанные с трудоемкостью монтажа.
При этом трудоемкость монтажа отдельного элемента принято считать пропорциональной его массе: Тмонт = ai + Ы х Gi, (2)
где а^ Ы - коэффициенты, зависящие от трудоемкости, укрупнения и установки элементов конструкции; Gi - масса отдельного элемента механизма. Таким образом, верно выражение: Смонт = f
где G - общий вес монтируемого механизма. При этом следует отметить следующие моменты:
- во-первых, часть затрат, не связанных с трудоемкостью монтажа Спм, например, транспортные затраты, также пропорциональны массе механизма G;
- во-вторых, оставшаяся часть Спм, не зависящая от массы механизма, включает в себя в основном затраты на инструменты, и составляет весьма незначительную часть от общей стоимости монтажа;
- в-третьих, составляющая ai из выражения (2), учитывающая подготовительные и прочие сопутствующие работы, также составляет сравнительно небольшую часть от общей трудоемкости работ, кроме того, имеет практически одинаковое значение для всех вариантов конструкции.
На основании вышесказанного можно считать справедливым допущение, что стоимость монтажа механизма пропорциональна его массе, т.е. выражение (1) может быть записано как
Смонт = кмонт • G = kмонтGi = кмонтдтк Эксплуатационные затраты для крана в общем случаев включают в себя затраты на проведение ремонтов Ср, технических обслуживаний СТО, а также затраты на энергопотребление машины СЭ: Сз = Ср + СТО + СЭ. (3)
Для кранов ВКО, к которым предъявляются весьма высокие требования по надежности, а также учитывая, что задано значение «приемлемого риска», общее для всех вариантов конструкции механизма, затраты на проведение ремонтов Ср будут принимать близкие значения для всех вариантов конструкции механизма подъема. Затраты на техническое обслуживание СТО зависят прежде всего от трудоемкости работ по осмотру, смазке и настройке механизма, которая также для различных вариантов конструкции будет меняться незначительно. Таким образом, можно допустить, что основной составляющей выражения (3), которую необходимо учитывать при оптимальном проектировании механизмов подъема кранов, являются затраты на энергопотребление.
При проектировании механизма подъема выбор того или иного варианта конструкции сказывается как на энергопотреблении самого механизма подъема, так и механизмов передвижения грузовой тележки и крана вследствие изменения массы механизма подъема и сопутствующего изменения массы грузовой тележки.
Параметром, определяющим собственное энергопотребление механизма подъема, является его КПД, несколько сложнее установить влияние конструкции механизма подъема крана на энергопотребление дру-
гих механизмов крана, например, механизмов передвижения крана и грузовой тележки.
Определяющими параметрами механизма подъема, оказывающими основное влияние на энергоемкость механизмов передвижения крана и грузовой тележки, являются его масса и габаритные размеры. Mасса механизма подъема напрямую оказывает влияние на мощность указанных выше механизмов, габаритные размеры в свою очередь определяют размеры, а, следовательно, и массу грузовой тележки, таким образом также увеличивая потребную мощность вышеупомянутых механизмов. При этом точное определение затрат на энергоемкость механизмов передвижения крана и грузовой тележки, связанных именно с перемещением механизма подъема и грузовой тележки, на стадии проектирования механизма подъема невозможно, поскольку не определены еще такие параметры, как диаметры ходовых колес механизмов передвижения, коэффициенты трения качения колеса по рельсу и внутри цапфы колеса, а также другие параметры. Таким образом, свести такие параметры, как масса механизма подъема и его габариты к единому экономическому критерию на данном этапе проектирования крана не представляется возможным.
Подводя итог всему сказанному, перечислим установленные параметры, которые необходимо включать в векторный критерий качества для механизма подъема кранов высокого класса ответственности:
1. С - себестоимость механизма, как параметр определяющий капитальные затраты на изготовление крана,
2. M - масса механизма подъема, как параметр определяющий стоимость монтажа, а также эксплуатационные затраты механизмов передвижения крана и грузовой тележки,
3. n - К.П.Д. механизма подъема, как параметр определяющий эксплуатационные затраты самого механизма подъема,
4. А, Б - габариты механизма, оказывающие влияние на размеры и вес грузовой тележки, что, в свою очередь, определяет энергопотребление механизмов передвижения крана и грузовой тележки.
Преимуществом предложенного векторного критерия является то, что параметры, входящие в него, относительно просто могут быть определены уже на стадии проектирования механизма подъема, и при этом позволяют учесть его влияние на другие, еще не спроектированные, системы крана.
Литература:
1. Кобзев, Р.А. Выбор критериев оптимального проектирования специальных козловых кранов ГЭС [Текст] / Р.А.Кобзев, А.П.Кобзев // Сборник научных трудов по материалам I региональной научн.-техн. конференции «Системы автоматического проектирования и автоматизация производства» Саратов: СГТУ, 2009. с. 183-184.
2. Cristina Bazgan, Florian Jamain, Daniel Vanderpooten. Approximate Pareto sets of minimal size for multi-objective optimization problems. Operations Research Letters, In Press, Accepted Manuscript, Available online 27 October 2014.
3. Victor Pereyra, Michael Saunders, Jose Castillo. Equispaced Pareto front construction for constrained bi-objective optimization. Mathematical and Computer
