Структура и этапы системы автоматизированного проектирования поршневых гидроцилиндров, оснащенных мембранным уплотнением поршня

УДК 625.76

СТРУКТУРА И ЭТАПЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОРШНЕВЫХ ГИДРОЦИЛИНДРОВ, ОСНАЩЕННЫХ МЕМБРАННЫМ УПЛОТНЕНИЕМ ПОРШНЯ

А.В. Жданов, канд. техн. наук, доц., С.В. Леванов, аспирант

Аннотация. В статье рассмотрены этапы проектирования поршневых гидроцилиндров, оснащенных мембранным уплотнением поршня. На основании методологии системного анализа оформлена структура системы автоматизированного проектирования и составлен ее алгоритм.

Ключевые слова: гидроцилиндр, мембранное уплотнение, система автоматизированного проектирования, методика, алгоритм.

Введение 1 Разработка формы технического зада-

Система автоматизированного проектирования (САПР) поршневых гидроцилиндров разрабатывается для автоматизации процесса их проектирования и включает в себя комплекс методик, алгоритмов, баз данных и программных продуктов.

САПР поршневых гидроцилиндров включает в себя все стадии проектирования от технического задания до разработки конструкторской документации. Одним из важнейших этапов является научно обоснованный выбор геометрических параметров мембранного уплотнения (МУ) поршня, позволяющий добиваться соответствия качества переходных процессов, протекающих в напорной полости гидроцилиндра, поставленным критериям эффективности. Кроме того САПР предполагает расчет конструктивных параметров элементов гидроцилиндра; проверочные прочностные расчеты; расчеты утечек, перетечек рабочей жидкости и объемного КПД; разработку интерфейса программного продукта для автоматизированного проектирования; разработка конструкторской документации.

Этапы САПР

Принципы системного анализа // в данной работе применены не только к объекту исследования, но и к самому процессу научного исследования при разработке САПР. Такой подход позволил обеспечить четкую логику работы, обосновать процедуру исследования, выделить конкретные этапы работы.

В соответствии с поставленной в работе целью и задачами, а также в результате анализа предшествующих исследований, были определены основные этапы САПР поршневых гидроцилиндров:

ния с указанием общих сведений об изделии, технических характеристик, комплектности;

2 Разработка баз данных деталей и сборочных единиц гидроцилиндров;

3 Разработка методики синтеза гидроцилиндра с учетом критериев эффективности;

4 Разработка алгоритмов для автоматизированного выбора элементов гидроцилиндра и предварительного расчета их конструктивных параметров;

5 Составление эскизов и согласование с заказчиком;

6 Составление конструкторской документации и передача заказчику.

Структура САПР

На рис.1 представлена структура САПР гидроцилиндров, оснащенных МУ поршня. САПР включает в себя:

1 Формирование технического задания на проектирование гидроцилиндра:

1.1 Ввод исходных данных;

1.2 Предварительный расчет основных параметров гидроцилиндра, не заданных заказчиком;

2 Расчет параметров и выбор основных элементов гидроцилиндра:

2.1 Разработка научно обоснованной методики выбора геометрических параметров мембранных уплотнений поршня:

2.1.1 Обоснование критериев эффективности функционирования гидропривода:

- анализ существующих конструкций и предшествующих работ;

- анализ современных тенденций в проектировании гидроцилиндров;

Вестник СибАДИ, выпуск 4 (14), 2С

СП

о

ҐМетодика выбора конструктивных параметров МУ

Математическое моделирование

Разработка и реализация математической модели

Ввод коэффициентов и решение мат. модели при разл. значениях исследуемых параметров

Обоснование критериев эффективности

Анализ современных тенденций в проектировании гидроцили идров

Получение переходных процессов в гидроцилиндре

Определение

варьируемых

параметров

гидроцидиндра

Получение зависимостей критериев эффективности от исследуемых парметров гидроцилиндра и их аппроксимация

Решение задачи анализа

Решение

задачи

оптимизации

методом

Ньютона

Поиск скорректированных значений длины мембраны по векторному критерию

Постановка задачи условной оптимизации

Переход от задачи условной к задачи безусловной оптимизации

Оптимизация длины контактного участка МУ

Расчет параметров и выбор основных элементов гидроцилиндра

Формирование баз данных комплектующих гидроцилиндра на основе прикладных библиотек программного продукта КОМПАС

Расчет параметров и выбор гильзы

Расчет параметров и выбор задней крышки

Расчет параметров и выбор штока

Расчет параметров и выбор передней крышки

Расчет параметров и выбор опоры гильзы

Расчет параметров и выбор опоры штока

Расчет параметров уплотнений и выбор поршня

Расчет и выбор штуцеров для подвода жидкости

Система автоматизированного проектирования гидроцилиндров, оснащенных мембранным уплотнением поршня

Ввод исходных данных

1Г\

Расчет основных параметров гидроцилиндра по данным, предоставленным заказчиком

сз

5 С[

3 §

СЗ с"

И

О

Он о

2 и

Г'

Г Я

О

Є

н

Разработка конструкторской документации на у гидроцилиндр у

Г

Согласование с заказчиком и сдача работы

Рис. 1. Структура САПР гидроцилиндров, оснащенных МУ поршня

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

- требования, предъявляемые к гидроцилиндрам;

2.1.2 Математическое моделирование гидропривода:

- разработка математических моделей элементов гидропривода и МУ поршня гидроцилиндра и реализация обобщенной модели в среде Simulink;

- задание коэффициентов уравнений гидроэлементов, входящих в математическую модель;

2.1.3 Анализ влияния исследуемых параметров гидроцилиндра на качество функционирования гидропривода:

- выбор параметров гидроцилиндра, подлежащих исследованию, обоснование границ и интервалов их варьирования;

- получение графиков переходных процессов нарастания скорости поршня и давления в напорной полости гидроцилиндра от выбранных конструктивных параметров мембраны при различных условиях;

- получение зависимостей критериев эффективности привода от длины контактного участка мембраны при различных значениях скорости поршня и давления в рабочей полости гидроцилиндра, их аппроксимация;

2.1.4 Методика оптимизационного синтеза длины уплотняющей поверхности МУ поршня:

- постановка задачи условной оптимизации;

- переход о задачи условной к задаче безусловной оптимизации;

- решение задачи безусловной оптимизации и поиск оптимальных значений длины контактного участка мембраны для каждого критерия эффективности;

- поиск скорректированных оптимальных значений длины контактного участка по векторному критерию, определяемых предпочтениями заказчика и условиями эксплуатации проектируемого гидроцилиндра;

2.2 Расчет конструктивных параметров элементов гидроцилиндра, не обоснованных в работе, по существующим методикам:

2.2.1 Расчет параметров гильзы гидроцилиндра;

2.2.2 Расчет параметров задней крышки гидроцилиндра;

2.2.3 Расчет параметров штока гидроцилиндра;

2.2.4 Расчет параметров передней крышки гидроцилиндра;

2.2.5 Расчет параметров опоры гильзы;

2.2.6 Расчет параметров опоры штока;

2.2.7 Расчет параметров поршня и уплотнений (при использовании традиционных уплотнений);

2.2.8 Расчет параметров мест для подвода рабочей жидкости (бобышек);

2.3 Формирование баз данных элементов гидроцилиндра;

3 Разработка конструкторской документации на гидроцилиндр;

4 Согласование с заказчиком и сдача работы

Заключение

Представленная структура позволила оформить алгоритм САПР поршневых гидроцилиндров:

1 Формирование технического задания по исходным данным, предоставляемым заказчиком в соответствие с разработанной методикой.

2 Расчет основных размеров элементов гидроцилиндра и выбор их из баз данных в соответствие с разработанной методикой.

По параметрам, указанным в техническом задании, в соответствие с известными методиками, рассчитываются основные размеры комплектующих, по которым из баз данных подбираются их чертежи.

Если принято решение о применении мембранного уплотнения, то по инженерной методике выбора геометрических размеров уплотнения рассчитываются его размеры и выбирается поршень с соответствующими конструктивными решениями.

3 Составление конструкторской документации.

Из чертежей макроэлементов комплектующих формируется сборочный чертеж гидроцилиндра, проставляются размеры, оформляется спецификация.

4 Производится согласование с заказчиком и прием работы.

Библиографический список

1. Перегудов Ф.И. Введение в системный анализ / Ф.И. Перегудов, Ф.П. Тарасенко// - М.: Высшая школа, 1989. - 367 с.

Structure and stages of system of the automated designing of piston hydrocylinders, equipped the diaphragm seal of the piston

A.V. Zhdanov, S.V. Levanov

In article design stages of the piston hydrocylinders equipped the diaphragm seal of the piston are considered. On the basis of methodology of the system analysis the structure of system of

the automated designing is issued and its algorithm is made.

Жданов Алексей Валерьевич - канд. техн. наук, доцент кафедры «Подъемно-транспортные, тяговые машины и гидропривод» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии, имеет более 30 опубликованных работ. Основное направление научных исследований - системы

гидроприводов строительных и дорожных машин. E-mail: info@ sibadi.org

Леванов Станислав Вадимович - аспирант кафедры «Автоматизация производственных процессов и электротехника» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии,

имеет 5 опубликованных работ. Основное направление научных исследований - гидравлические цилндры. E-mail: info@ sibadi.org

Статья поступила 28.08.2009 г.

УДК 681.518:378

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ МОНИТОРИНГА УСПЕВАЕМОСТИ СТУДЕНТОВ

Т.А. Санькова, канд. техн. наук., М.А. Саньков

Аннотация. В статье описывается разработанная автоматизированная информационная система «Электронный журнал», предназначенная для оперативного сбора и обработки информации об успеваемости студентов.

Ключевые слова: автоматизированная информационная система.

Введение

Задачи реформирования системы образования требуют серьезной информационной поддержки, а в национальном проекте «Образование» автоматизация образовательных учреждений названа одним из приоритетных направлений деятельности [1]. В связи с этим, в образовательных учреждениях в настоящее время успешно внедряются автоматизированные информационные системы различного назначения: системы поддержки дистанционного обучения, электронного документооборота, автоматизированного составления отчетности и расписания занятий, компьютерного контроля знаний и др.

Постановка задачи

В образовательном процессе Университетского колледжа Омского государственного педагогического университета востребованными оказались разработка и использование автоматизированной информационной системы (АИС) «Электронный журнал». В рамках реализации целевого проекта «Информатизация образовательного процесса и системы управления» программы развития Университетского колледжа ОмГПУ в период с 2008 по 2012 годы в колледже разработан и функционирует сайт (college.omgpu.ru), на базе которого целесообразно организовать использование электронного журнала.

Методической службой колледжа налажен контакт с кафедрой «Информационные технологии» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ), в результате чего было принято решение о проектировании АИС совместными усилиями. Этот выбор был обусловлен не только поиском высокого уровня профессиональной компетенции в области программирования, но и экономической эффективностью продукта.

Проектирование и разработка АИС «Электронный журнал» предполагает осуществление следующих этапов, в соответствии с общей технологией разработки программных продуктов [2]:

• анализ условий и сбор информации, необходимой для разработки;

• техническое задание, в котором четко определяется состав задач и операций, выполняемых АИС;

• программная реализация средствами табличного процессора Microsoft Excel и языка Visual Basic for Applications;

• тестирование и отладка программы, выявление и исправление ошибок;

• апробация в условиях образовательного процесса Университетского колледжа;

• обработка результатов, коррекция, учет пожеланий педагогического коллектива, выявившихся в ходе апробации АИС;