Реферат: Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. №3 (11) Транспортное машиностроение

Вестник Брянского государственного технического университета. 2006. № 3 (11)

Транспортное машиностроение УДК 621.86

А.В. Лагерев, Е.П. Зуева


АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

КОНСОЛЬНЫХ СТАЦИОНАРНЫХ КРАНОВ


Представлена САПР консольных стационарных кранов, которая обеспечивает выбор вида крана по заданным техническим условиям и возможность расчета конструкций шести типов кранов по ГОСТ 19494-74 и ГОСТ 19811-82.


Компьютерное моделирование различных физических процессов при функционировании сложных механизмов и машин (в частности, пространственной кинематики и динамики исполнительных и рабочих органов, накопления прочностных и износных повреждений и т.д.) является важным элементом формирования оптимальных проектных решений конструкций в системах их автоматизированного проектирования [, ].

В статье рассматриваются вопросы реализации названного подхода для автоматизации проектирования консольных стационарных кранов различных кинематических схем. Они широко используются во многих отраслях промышленности для механизации погрузочно-разгрузочных и складских операций.

А
втоматизированная система проектирования консольных стационарных кранов разработана в среде объектно-ориентированного программирования С++Builder. Это позволяет создать графический интуитивно понятный пользовательский интерфейс с системой многоуровневых меню, что, в свою очередь, помогает пользователю (инженеру-конструктору) повысить производительность труда при нахождении оптимальных проектных решений. Пример интерфейса программы приведён на рис. 1.

Рис. 1. Ввод исходных данных для расчёта консольного поворотного крана

на колонне с верхней и нижней опорами

Основными направлениями разработки программного комплекса являются поддержка проектирования, обработка полученных результатов и формирование на их основе моделей параметризованных чертежей. При этом возможен контроль за ходом инженерных расчётов и визуальное представление полученных результатов.

По требованию технического задания на проектирование консольного крана в автоматизированной системе проектирования рассчитываются основные характерные конструктивные параметры крана. Затем они передаются в параметрическую модель консольного крана, включающую сборочный чертеж общего вида. В результате формируются все необходимые расчёты (в том числе и промежуточные) для проектирования консольного крана и общий вид рассчитанного крана [].

Основные функциональные возможности автоматизированной системы проектирования консольных стационарных кранов включают:

выбор вида крана по заданным техническим условиям (необходимой грузоподъемности, вылету стрелы, высоте крана, месту монтажа и т.п.);

возможность проектирования консольного крана с техническими характеристиками и геометрическими размерами, не соответствующими стандартным значениям;

расчет конструкций шести типов консольных стационарных кранов;

расчёты отдельных модульных узлов (стрелы, колонны, креплений крана, механизма поворота, фундамента, фундаментных болтов, подшипников, металлоконструкции крана) на прочность, жёсткость и устойчивость;

выбор стандартизованных элементов крана (двутавра для стрелы, электрической тали, трубы для колонны, подшипников, муфты, тормозов, электродвигателей, уголков, фундаментных болтов);

просмотр, редактирование и при необходимости расширение базы данных (рис. 2);





Рис. 2 . Редактирование базы данных


получение комплекта конструкторской документации на проектируемый тип крана, включая пояснительную записку, чертежи общего вида и спецификации;

вывод основных промежуточных результатов проектирования на экран монитора и бумажный носитель;

создание и расширение архива ранее спроектированных вариантов кранов;

возможность сетевого варианта использования автоматизированного комплекса.

Для обеспечения взаимодействия с проектировщиком входные данные представлены в табличной форме, реализующей все операции по созданию, редактированию моделей и визуализации получаемых результатов. Имеется обмен данными в стандартных форматах с текстовыми редакторами и электронными таблицами. Проектировщик выполняет необходимые операции в удобной форме.

На внутреннем уровне модель предметной области реализована с помощью реляционного представления данных [, ] и объектно-ориентированного подхода [, ], применяемых для хранения данных и их программной обработки соответственно.

Рассмотренные принципы представления допускают наглядное и компактное схематическое отображение в форме реляционной модели представления данных. Такие таблицы были построены в СУБД Microsoft SQL Server 2000 Enterprise Edition. В каждой таблице были определены кластерные индексы, условия и ограничения на допустимые значения полей, а также их значения по умолчанию. Между таблицами установлены связи, позволяющие на уровне сервера обеспечивать целостность данных. В общей сложности построено более 30 таблиц. Условно их можно разбить на три группы:

таблицы поддержки информационно-справочного аппарата;

таблицы поддержки модулей вычислений;

вспомогательные таблицы.

К таблицам поддержки информационно-справочного аппарата относится база данных Crane.bak. Для работы с базой данных необходимо выбрать соответствующий пункт верхнего меню главного окна программы (рис. 3).



Рис. 3. Перечень баз данных автоматизированной системы консольных кранов


В открывшемся окне представлен перечень баз данных, используемых системой при основных расчетах. Конструктор получает доступ к любой из следующих баз данных:

сортамент горячекатаных двутавров по ГОСТ 8239-89;

тали электрические канатные по ГОСТ 22584-88;

стальные бесшовные холоднодеформированные трубы по ГОСТ 8734-75;

шариковые упорные одинарные подшипники по ГОСТ 7872-89;

радиальные сферические двухрядные шарикоподшипники по ГОСТ 28428-90;

колодочные тормоза типа ТКТ по ОСТ 24.290.08-82;

резьба метрическая по ГОСТ 9150-89 (для фундаментных болтов);

электродвигатели серии 4А;

упругие втулочно-пальцевые муфты типа МУВП по ГОСТ 21424-75;

сортамент горячекатаных равнополочных уголков по ГОСТ 8509-93.

В автоматизированной системе проектирования стационарных консольных кранов используются итерационные многовариантные расчёты. Предусмотрены следующие расчётные действия:

расчет стрелы на прочность и местную устойчивость (включая выбор двутавра и электрической канатной тали);

расчет колонны на жесткость и устойчивость;

расчёт подшипников траверсы колонны;

расчет механизма поворота и выбор стандартизованных механизмов (двигателя, муфты, тормоза);

расчет металлоконструкции крана;

расчет фундамента и фундаментных болтов по условию устойчивости.

Система позволяет рассчитать 248 вариантов кранов шести типов, различающихся по грузоподъёмности (0,5…3,2 т) и конструкторским параметрам. Из них консольных поворотных настенных кранов – 14; консольных поворотных кранов на колонне с верхней и нижней опорами – 48; консольных поворотных кранов на колонне свободностоящих – 40; настенных электрических консольных кранов – 18; электрических консольных кранов на колонне с верхней и нижней опорами – 64; электрических консольных кранов на колонне свободностоящих – 64 варианта.

Конструктор имеет возможность рассчитать консольный кран целиком либо частично (например, рассчитать стрелу, колонну и т.д.). В этом случае также можно сохранить и распечатать результаты. Так, если ранее для какого-либо типа крана уже были рассчитаны и сохранены в БД стрела, колонна, подшипники, то расчёт можно начинать с механизма поворота.

После выполнения всех расчётных модулей для требуемого техническим заданием крана при необходимости получения общего вида крана программный комплекс связывается с параметрической системой T-FLEX CAD 3D версии 7.2. Для этого используется пиктограмма передачи справочных и расчётных данных во внешнюю базу данных (рис. 4), через которую в T-FLEX CAD и передаётся необходимая информация.




Рис. 4. Экспорт справочных и расчётных данных в T-FLEX CAD

Для получения рассчитанного общего вида крана необходимо войти в программу T-FLEX CAD 3D и открыть параметрическую модель нужного крана. При необходимости конструктор может составить техническую документацию и спецификации при помощи T-FLEX CAD 3D [].

С помощью системы автоматизированного проектирования повышается эффективность проектируемого крана. Это достигается совершенствованием самого процесса проектирования, прежде всего его системностью, непрерывностью; многовариантностью расчётов; оптимизацией параметров; использованием полной, достоверной базы данных, содержащей все необходимые нормативные и справочные данные.


^ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Андрейчиков, А.В. Компьютерная поддержка изобретательства (методы, системы, примеры применения) / А.В.Андрейчиков, О.Н.Андрейчикова. – М.: Машиностроение, 1998. – 476 с.

Берлигер, Э. Актуальность применения САПР в машиностроении / Э.Берлигер // САПР и графика. - 2000. - № 9. – С. 111 – 112.

Буч, Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++ / Г.Буч. - 2-е изд. - М.: Бином; СПб.: Невский диалект, 1998. - 560 с.

Горев, А. Эффективная работа с СУБД / А.Горев, Р.Ахаян, С.Макашарипов. - СПб.: Питер, 1997. – 704 с.

Грейс, М. Проектирование баз данных на основе XML / М.Грейс. – М.: Вильямс, 2002. – 640 с.

Корнеев, В.В. Базы данных. Интеллектуальная обработка информации / В.В.Корнеев, А.Ф.Гареев, С.В.Васютин, В.В.Райх. – М.: Нолидж, 2001. – 496 с.

Методика формирования параметризованных 2D геометрических моделей. Официальный сайт фирмы «СПРУТ-технология»: www.sprut.ru/scool_cad/metod1_1.html.


Материал поступил в редколлегию 13.04.06.