Основные положения проектирования гидроударных импульсных систем

The most informative human face patterns detection and the way of its formalization

M.A. Kalinin

Research described in this article refers to the identification of a person for two-dimensional image of his face. The paper considers the search for the most informative features of a human face, which later will be used system identification on the image, and the formalization of

these signs. The study achieved results that are acceptable for use in practice.

Калинин Михаил Александрович - аспирант кафедры «Информационная безопасность» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - информационная безопасность. Имеет 1 публикацию. e-mail: kalinin128@gmail.com.

Статья поступила 25.09.2010 г.

УДК 681.533:621.226

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГИДРОУДАРНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ СИСТЕМ

В.Н. Галдин

Аннотация. Приведены основные положения автоматизированного проектирования гидроударных импульсных систем на основе гидроударников, применяемых в качестве активных рабочих органов дорожно-строительных машин.

Ключевые слова: гидроударная импульсная система, гидроударное устройство, автоматизированное проектирование.

Введение

Повышение конкурентоспособности создаваемых гидроударных импульсных систем обеспечивают не только снижением их себестоимости, а в большей степени повышением качества устройств и за счет разнообразия сменного инструмента для выполнения различных работ.

В связи с этим предъявляются жесткие требования к этапу проектирования, на котором определяются основные технические, технологические и экономические параметры гидроударных импульсных систем.

Анализ информационных материалов свидетельствует, что прогресс в области разработок гидроударных импульсных систем развивается в направлении усложнения их конструкций.

Очевидно, следует ожидать дальнейший рост сложности проектных задач, что в перспективе сделает малопригодной традиционную «ручную» технологию моделирования и расчета гидроударных импульсных систем.

Проектирование гидроударных импульсных систем

Проектирование, при котором все проектные решения получаются взаимодействием человека и ЭВМ, называют автоматизирован-

ным. Автоматизированное проектирование позволяет ускорить темпы поиска новых технических решений и повысить эффективность и качество конструкторских разработок, так как проектирование является одним из наиболее трудоемких этапов инженерной деятельности [1 - 3].

Гидроударная импульсная система в общем случае, как сложное устройство [4], разделяется на несколько крупных составных частей по функциональным и конструктивным признакам:

- источник энергии (насосная станция);

- генератор импульсов (гидроударное устройство) - для преобразования подводимой энергии потока жидкости в механическую энергию импульсов высокой мощности;

- объект воздействия - разрабатываемая среда;

- опорное устройство (базовая машина) -для обеспечения возможности передачи энергии импульсов от генератора к объекту воздействия.

Основой гидроимпульсной системы является гидравлическое ударное устройство, в котором энергия подводимой жидкости генерируется в импульсы силы определенной частоты и интенсивности, воздействующие на некоторую среду.

Энергетический блок гидроударного устройства осуществляет преобразование непрерывно подводимой от насоса энергии потока жидкости в дискретную энергию с большим значением ударной мощности. Энергетический блок включает корпусные детали гидроударного устройства, подвижные детали и рабочие полости. Блок управления рабочим циклом гидроударного устройства предназначен для управления преобразованием непрерывно подводимой энергии в периодические импульсы.

Проектирование гидроударной импульсной системы (объекта) состоит из структурного и параметрического проектирования и представляет процесс, включающий синтез структуры объекта, выбор параметров элементов объекта, исследование математической модели, анализ результатов и принятие решения.

Под структурным проектированием понимается выбор структуры, конфигурации, облика гидроударной импульсной системы, что в настоящее время наиболее эффективно выполняет человек-проектант, основываясь на своем опыте, традициях и т.д.

Под параметрическим проектированием понимается расчет оптимальных значений проектных параметров гидроударной импульсной системы.

К структурным характеристикам гидроударной импульсной системы можно отнести следующие:

- количество полостей гидроударного устройства (взводящей, сливной, пневмоакку-муляторной, управляющей и т.д.);

- расположение полостей гидроударного устройства;

- способ вытеснения рабочей жидкости при рабочем ходе поршня-бойка;

- способ нанесения удара инструмента по разрабатываемому грунту (с непосредственным ударом, через шабот, с опорным кронштейном, комбинированный и т.д.);

- тип блока управления рабочим циклом гидроударного устройства (золотниковый, беззолотниковый, клапанный и т.д.);

- форма и расположение блока управления рабочим циклом гидроударного устройства (внутри корпуса, снаружи и т.д.);

- количество энергоносителей (один - рабочая жидкость, два - газ и рабочая жидкость).

При параметрическом проектировании гидроударной импульсной системы проектант-разработчик определяет исходные данные, задает параметры, которые необходимо оптимизировать, целевую функцию (критерий), дисциплинирующие условия, метод оптимизации, составляет программы оптимизации (или использует уже существующие). Численные значения проектных параметров рассчитываются на ЭВМ. На рис. 1, 2 представлены рабочие окна определения основных параметров (энергии единичного удара, массы гидроударника, диаметра хвостовика инструмента) гидроударных устройств.

Рис. 1. Рабочее окно определения основных параметров гидроударного устройства

Рис. 2. Рабочее окно определения основных параметров гидроударного устройства

Проектирование начинается с разработки технического задания (ТЗ), где приведены основные требования к проектируемой гидроимпульсной системе (объекту). Проводится тщательный анализ возможных технических решений гидроимпульсной системы. Проектант-разработчик, получив ТЗ, учитывая назначение гидроимпульсной техники, физикомеханические свойства разрабатываемой среды, характеристики базовой машины на основании, известных ему аналогов, интуиции и своего опыта намечает первоначальный приближенный вид решения - принципиальную схему, некоторые конструктивные формы, взаимодействие элементов и т.д.

Затем создается математическая модель разрабатываемого объекта. Построив математическую модель, приступают к ее исследованию, изучению ее свойств, стремясь выяснить, в какой мере разработанный объект соответствует своему назначению.

В зависимости от назначения гидроимпульсной техники, физико-механических свойств разрабатываемой среды, типоразмера базовой машины проектант-разработчик имеется возможность изменять число связей между моделями и исследовать наиболее важные эффекты, проявляющиеся при работе гидроударного устройства. На рис. 3, 4 показаны некоторые конструкции гидроударных импульсных систем.

Проектирование гидроударной импульсной системы представляет собой итерацион-

ный процесс, связанный с выбором структуры, конфигурации, облика гидроударной импульсной системы, последовательным улучшением системы, принятием уточняющих конструктивных решений.

Каждый цикл включает в себя анализ эффективности объекта проектирования, влияния на него характеристик элементов гидроударной импульсной системы и ограничений. При создании гидроударных импульсных систем необходимо рассматривать большое число вариантов структур, параметров и изменять, уточнять математическую модель.

Важнейшим показателем качества гидроударного устройства считается энергия удара, которая определяется кинетической энергией бойка в начальный момент удара. Энергия удара зависит от массы бойка, скорости удара, которые в свою очередь определяются конструктивными параметрами гидроударника, давлением рабочих сред (рабочей жидкости, газа пневмоаккумулятора) и другими факторами.

Таким образом, общую структуру процесса проектирования гидроударной импульсной системы в САПР можно представить в виде алгоритма, в котором чередуются поисковые, расчетные и иные процедуры, выполняемые ЭВМ, и творческие процедуры, связанные с принятием решений о приемлемости полученных результатов или об изменении направлений поиска, выполняемые проектан-том-разработчиком.

Рис. 3. Экскаватор 2-ой размерной группы с гидромолотом

Рис. 4. Гидроударное устройство с трамбующей плитой

Выводы

Основная цель проектирования гидроимпульсной системы заключается в выборе оптимального варианта структуры системы, обладающей заданными свойствами, и определении параметров гидроударной импульсной системы для генерирования ударных импульсов заданной энергии единичного удара и частоты при работе в определенных условиях при высоком КПД использовании установочной мощности привода, при ограниченных размерах и массе ударного устройства для выбранной базовой машины.

Библиографический список

1. Автоматизированное проектирование машиностроительного гидропривода / И.И.Бажин, Ю.Г.Беренгард, М.М.Гайцгори и др. Под общ. ред. С.А.Ермакова. - М.: Машиностроение, 1988. - 312 с.

2. Керимов З.Г Автоматизированное проектирование конструкций / З.Г.Керимов, С.А.Багиров. -М.: Машиностроение, 1985. - 224 с.

3. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и си-

стем / И.П.Норенков. - М.: Высш.школа, 1980. - 311 с.

4. Теоретические основы создания гидроимпульсных систем ударных органов машин / А.С.Сагинов, И.А.Янцен, Д.Н. Ешуткин, Г.Г.Пивень. - Алма-Ата: Наука, 1985. - 256 с.

Bases of the designing of hydroshock pulse systems

V.N. Galdin

The basic data on bases of the automated designing the hydroshock pulse systems applied as active working bodies of road-building machines are resulted.

Галдин Владимир Николаевич - инженер, соискатель Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - автоматизированное проектирование систем. Email: galdin_ns@sibadi.org.

Статья поступила 2010 г.

УДК 629.424.1

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕПЛОВОЗНОГО ДИЗЕЛЯ КАК ОБЪЕКТА КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

В. А. Михеев

Аннотация. В статье рассмотрен поэтапный подход к математическому моделированию тепловозного дизеля как объекта технического контроля и диагностирования с использованием аппарата теории графов.

Ключевые слова: тепловозный дизель; математическое моделирование; граф-модель.

Введение

Дизель является основным функциональных элементом тепловоза и в силу особенностей конструкции и протекающих в нем процессов выделяется наряду с другими элементами в самостоятельный объект контроля и диагностирования. Успешное решение задачи оценки текущего технического состояния тепловозного дизеля в процессе эксплуатации, а также до и после ремонтных и обслуживающих воздействий предполагает использование научного подхода и вычислительной техники. Важная роль при этом отводится прикладной математике, а именно разработке математической модели, отображающей процесс функционирования объекта контроля с учетом его внутрен-

ней структуры и формирующей информационное описание пригодное для обработки средствами вычислительной техники.

В качестве такой модели тепловозного дизеля рассмотрим граф-модель, которая не только в полной мере удовлетворяет перечисленным выше требованиям, но и отличается наглядностью и позволяет построить процедуру технического контроля и диагностирования [1-3].

Декомпозиция тепловозного дизеля как объекта технического контроля и диагностирования

При рассмотрении вопросов контроля и диагностирования сложных энергомеханических объектов, к которым относится тепловоз-