WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

ГОУ ВПО «Брянский государственный технический университет»

На правах рукописи

Зуева Елена Павловна

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

КОНСОЛЬНЫХ СТАЦИОНАРНЫХ КРАНОВ

Специальность: 05.13.12 –

Системы автоматизации проектирования

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Брянск 2007

Работа выполнена на кафедре «Подъёмно-транспортные машины и оборудование» ГОУ ВПО «Брянский государственный технический университет».

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор

Лагерев А.В.

Официальные оппоненты – доктор технических наук, профессор

Лозбинев Ф.Ю.

кандидат технических наук, доцент

Рытов М.Ю.

Ведущее предприятие – ГОУ ВПО «Брянская государственная

инженерно-технологическая академия»

Защита состоится 15 мая 2007 года в 14.00 часов на заседании диссертационного совета К212.021.01 ГОУ ВПО «Брянский государственный технический университет» по адресу: 241035, г. Брянск, бульвар 50-летия Октября, д. 7, ГОУ ВПО «Брянский государственный технический университет».

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Брянский государственный технический университет».

Автореферат разослан 13 апреля 2007 года.

Учёный секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент В.А. Шкаберин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В условиях рыночной экономики и развития конкуренции все большее значение приобретает эффективность машиностроитель­ного производства. Особую актуальность для производственных предприятий приобретает проблема повышения качества выпускаемой продукции, сокращения сроков изготовления и стоимости технической подготовки, максимального удовлетворения запросов потребителя. Применение систем автоматизированного проектирования (САПР) позволяет решить эти проблемы, а также снижает себестоимость проектных работ.

Современные поточные технологические и автоматизированные линии, межцеховой и внутрицеховой транспорт, погрузочно-разгрузочные операции связаны с применением разнообразных грузоподъёмных машин и механизмов, обеспечивающих непрерывность и ритмичность производственных процессов. В цехах промышленных предприятий находят широкое применение грузоподъёмные краны, в частности, консольные стационарные краны. Они часто незаменимы при монтажных работах, а также в производственном процессе на машиностроительных, металлургических, сборочных, ремонтных и др. участках, железнодорожных и транспортных депо и т.п. Учитывая большую потребность применения консольных кранов в разнообразных производственных условиях, имеется необходимость в проектировании таких кранов с широкой гаммой технических характеристик (грузоподъёмностью, вылетом стрелы, размерами зоны обслуживания, режимом работы и др.).

Сокращение сроков проектирования консольных стационарных кранов, повышение их качества и технико-экономического уровня на стадии проектирования, а также существенное увеличение производительности труда и освобождение конструкторов от выполнения значительного числа рутинных проектных операций при анализе различных конструктивных решений возможно лишь на основе автоматизации проектирования.

Современный подход к автоматизации проектирования консольных кранов рассматривается в рамках тенденции внедрения в промышленное производство CALS-технологий, предполагающих создание единого информационного пространства на протяжении всего жизненного цикла изделия. Для успешной реализации CALS-технологий в производстве широко используются интегрированные САПР (CAD/CAM/CAE), предназначенные для проектирования изделий машиностроения любой сложности. Однако полным составом компонентов, необходимых для решения всех задач автоматизации проектирования кранов, не обладает ни одна из существующих систем. Некоторые из этих систем имеют специализированные модули для проектирования мостовых кранов. Однако для консольных кранов подобные разработки отсутствуют. Это обстоятельство и обуславливает актуальность решаемых в данной диссертационной работе научных и технических проблем, связанных с автоматизацией проектирования консольных стационарных кранов.

Цель диссертационной работы - формализация процедур автоматизированного проектирования консольных стационарных кранов в условиях применения современных САПР и создание на их основе математических, информационных моделей и алгоритмов для решения задач подобного класса.

Для достижения поставленной цели должны быть решены следующие взаимоувязанные задачи:

  1. Провести анализ известных в настоящее время подходов к типизации, формализации и автоматизации проектирования грузоподъемных кранов, адаптировать их применительно к задаче проектирования консольных стационарных кранов общего назначения.
  2. Разработать общую итерационную методику автоматизированного проектирования базовых конструктивных типов консольных стационарных кранов, включающую комплекс математических моделей анализа конструкторских решений металлоконструкции, основных механизмов и узлов кранов.
  3. Разработать информационное обеспечение автоматизированной системы проектирования консольных стационарных кранов, включающее базы данных используемых в их конструкциях стандартизованных изделий, полуфабрикатов и материалов.
  4. Разработать программное обеспечение автоматизированной системы проектирования консольных стационарных кранов, включающее интерактивный комплекс анализа конструкторских решений элементов металлоконструкции, основных механизмов и узлов кранов.
  5. Создать типажный ряд консольных стационарных кранов общего назначения, на основе которого сформировать конструкторскую базу данных типовых проектных решений кранов, ориентированную на включение в интегрированную САПР вспомогательного технологического оборудования машиностроительных производств.
  6. Выполнить апробацию функционирования САПР консольных стационарных кранов применительно к их проектированию для конкретных технологических производств с получением необходимой конструкторской документации.

Методология и методы исследования. При выполнении исследований и реализации поставленных задач использовались научные положения теории автоматизированного проектирования, основы конструирования, современные методики проектных и проверочных расчетов механизмов и металлоконструкции консольных стационарных кранов. При разработке программных модулей использовались методы структурного и объектно-ориентированного программирования.

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Общая методика и алгоритм автоматизированного проектирования консольных стационарных кранов.
  2. Разработанная автоматизированная система проектирования консольных стационарных кранов.

Научная новизна работы состоит в следующем:

  1. Разработаны общая итерационная методика и алгоритмы автоматизированного проектирования базовых конструктивных типов консольных стационарных кранов.
  2. Разработаны математические модели проектирования элементов металлоконструкции, основных механизмов и узлов кранов.
  3. Сформулированы принципы формализации процесса принятия конструкторских решений при автоматизированном проектировании консольных стационарных кранов.
  4. Разработана структурная схема автоматизированной системы проектирования консольных стационарных кранов, а также исследованы принципы функционирования и характер взаимодействия ее модулей.

Практическую ценность работы составляют:

  1. Созданные математические и информационные модели для решения задач автоматизированного проектирования консольных стационарных кранов, и разработанная на их основе САПР.
  2. Сформированный типажный ряд из более 250 вариантов консольных стационарных кранов общего назначения шести базовых конструктивных исполнений.

Реализация результатов работы. Разработанная система автоматизированного проектирования консольных стационарных кранов была использована в практике проектирования ОАО «Брянский завод металлоконструкций и технологической оснастки» и в учебном процессе кафедры «Подъемно-транспортные машины и оборудование» БГТУ.

Апробация работы. Основные научные и практические результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научной конференции «Математическое моделирование в научных исследованиях» (г. Ставрополь, 2000 г.), 4-й международной научно-технической конференции (г. Брянск, 2001 г.), молодёжной научно-технической конференции вузов приграничных регионов славянских государств (г. Брянск, 2002 г.), 56-й научной конференции профессорско-преподавательского состава БГТУ (г. Брянск, 2002 г.), научных семинарах кафедр «Подъемно-транспортные машины и оборудование» и «Компьютерные технологии и системы» БГТУ (2002-2007 г.г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ в виде научных статей и тезисов докладов.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы из 141 наименований и приложения. Основная часть работы содержит 147 страниц машинописного текста, 69 рисунков и 45 таблиц. В приложениях приведены основные параметры и размеры отечественных консольных кранов, коды модулей расчётов консольных стационарных кранов и основные фрагменты программного кода, реализующего обработку описанной структуры базы данных и объектно-ориентированное представление моделей. Общий объём работы - 238 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы диссертации, формулируется цель диссертационной работы, указываются применяемые методы исследований и научная новизна, приводится краткий обзор структуры работы и основные научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе даётся обзор известных конструкций консольных стационарных и передвижных кранов. Отмечены достоинства и недостатки конструктивного исполнения, монтажа и обслуживания этих кранов, сделан вывод о необходимости улучшения и оптимизирования конструкций консольных кранов.

Рассмотрены методы инженерных расчётов при проектировании подъёмно-транспортных машин (ПТМ). Над этим работали И.И.Абрамович, М.П.Александров, В.И.Анурьев, В.И.Брауде, А.А. Вайсон, В.Ф.Гайдамака, М.М.Гохберг, С.А.Казак, А.В.Кузьмин, Л.Г.Серлин, Б.Ф.Хазов, М.Шеффлер и др. Анализ работ показал, что отсутствуют методики целостного расчёта известных типов консольных кранов. Появляется насущная необходимость в создании современной унифицированной методики расчёта таких кранов.

Проведен анализ существующих методов проектирования ПТМ. Отмечены недостатки традиционного (ручного) метода и сделан вывод об эффективности использования автоматизированного метода проектирования консольных стационарных кранов в итерационном режиме.

Анализируется современное состояние работ по автоматизации проектирования кранов. Вопросы автоматизированного проектирования грузоподъемных кранов рассматривались в работах И.И. Абрамовича, Н.М.Капустина, С.А.Казака, А.О.Спиваковского, Г.Шпура и др. Однако в настоящее время практически не существуют или мало используются САПР кранов различных типов. Для консольных стационарных кранов разработка подобных систем не производилась.

В результате проведённого сравнительного анализа современных отечественных и зарубежных информационных технологий (CAD/CAM/CAE-систем) установлено, что наиболее целесообразно в качестве среды разработки программно-методических модулей, входящих в состав автоматизированного проектирования консольных кранов использовать C++Builder версии 6.0, для подключения базы данных - Microsoft SQL Server, а также систему T–FLEX CAD для параметрического проектирования.

Вторая глава посвящена разработке методики и алгоритмов автоматизированного проектирования консольных стационарных кранов.

Для удобства автоматизированного проектирования консольных кранов была введена их классификация по конструктивным признакам:

  • – консольный поворотный настенный кран;
  • – консольный поворотный кран на колонне с верхней и нижней опорами;
  • – консольный поворотный кран на колонне свободностоящий;
  • – электрический настенный поворотный консольный кран;
  • – электрический консольный поворотный кран на колонне с верхней и нижней опорами;
  • – электрический консольный поворотный свободностоящий кран.

Разработанные применительно к автоматизированному проектированию методики проектного и уточненного расчета металлоконструкции консольных стационарных кранов базируются на нормативном методе предельных состояний установленные СНиП II-23-81* и ОСТ 24.090.72-83.

Проектный расчет металлоконструкции консольных стационарных кранов предусматривает проведение такого объема расчетно-графических работ, в результате которых определяются размеры поперечных сечений основных несущих элементов крана (стрелы, колонны и др.) по условиям статической прочности и жесткости, общей устойчивости при действии расчетных комбинаций максимальных нагрузок рабочего состояния, а также основные размеры конструкции.

Расчетными комбинациями нагрузок рабочего состояния крана являются:

  • I.1.А – подъем номинального груза, расположенного на максимальном вылете;
  • I.1.Б – поворот крана с номинальным грузом, расположенном на максимальном вылете;
  • III.1.В – статическое приложение испытательного груза, расположенного на максимальном вылете (условия статических испытаний крана).

Полный перечень нормативных нагрузок, действующих на консольные стационарные краны в условиях эксплуатации, а также их расчетные значения, учитываемые при проектном расчете металлоконструкции, указаны в табл. 1.

Таблица 1

Нормативные эксплуатационные и расчетные нагрузки, учитываемые при

проектировании консольных стационарных кранов

Нормативная эксплуатационная нагрузка

Расчетная нагрузка для комбинации

I.1.А

I.1.Б

III.1.В

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»