Файл: РиП ГМиГПА лаб. раб..doc

Инструментом, реализующим работы этого этапа, является система проектирования, обобщённая структурная модель которой приведена на рис.2.

Рис.2. Обобщённая структурная модель системы проектирования машин и оборудования

Предлагаемая структурная модель содержит шесть подсистем, охватывающих основные задачи проектирования машин – от синтеза структуры машины до проектирования технологии её производства.

Подсистема синтеза структур машин и оборудования включает в себя комплекс задач по разработке методов анализа требований к ним с целью выбора исходных данных для синтеза (аналога), построения математических моделей конструктивных схем, критериев и методов оптимизации структур машин в соответствии с требованиями к их динамическим характеристикам.

Подсистема синтеза геометрических параметров узлов и деталей включает в себя комплекс задач по созданию банка математических моделей типовых узлов и деталей, пакета прикладных программ, поисковых методов оптимизации.

Разработка подсистемы графических работ предусматривает создание средств построения сборочных и деталировочных чертежей конструкций элементов машин, организацию банка графических данных и образов типовых деталей и узлов машин, создание алгоритмов и программ синтеза графических изображений этих конструкций.

Подсистема проектирования испытаний предназначена для получения объективной информации, необходимой для оценки качества принимаемых проектных решений, и должна содержать информацию о методах, средствах и программах обработки экспериментальных данных.

Создание подсистемы проектирования технологий предусматривает разработку типовых технологических процессов изготовления деталей и узлов машин, а также проектирование типовых производственных участков.

Информационно – справочная подсистема предназначена для решения задач по обеспечению необходимой информацией и организации базы данных по характеристикам и конструкциям машин и оборудования.

3. Общие сведения об автоматизации процесса проектирования

Автоматизация проектирования – неотъемлемая составляющая современного научно-технического прогресса. Проектирование технических объектов без автоматизации требует чрезмерно больших временных и людских ресурсов. Проекты наиболее сложных объектов, к которым относятся гидропривода и гидромашины, создаются с обязательным использованием систем автоматизированного проектирования.

В целом ряде работ отмечается, что эпизодическое решение отдельных инженерных задач на ЭВМ началось сразу после появления быстродействующих вычислительных машин. В середине 70-х годов ХХ века промышленность приступила к серийному изготовлению программно-технических комплексов САПР, получивших название автоматизированных рабочих мест (АРМ). К началу 80-х годов сформировались концепции многоуровневых САПР, осуществляющих сквозное автоматизированное проектирование. Одновременно с созданием аппаратных и программных средств происходило становление теоретических основ автоматизированного проектирования. Важными достижениями стали разработка методов автоматического формирования математических моделей, алгоритмизация процедур проектирования, развитие методов анализа моделей и др. В последнее время тенденция внедрения ЭВМ в процесс проектирования всё в большей степени охватывает и гидромашиностроение. Если в начале 80-х годов ХХ века данным вопросам уделялось внимание лишь в отдельных работах, то в настоящее время внимание к вопросам использования ЭВМ при проектировании гидроприводов и их элементов возросло многократно. Усиливающийся интерес к задачам использования ЭВМ в процессе проектирования гидроприводов и их элементов, расширение области исследуемых вопросов вызвано сложностью стоящих в настоящее время в гидромашиностроении проблем, включающих комплекс задач по гидродинамике, динамике и прочности конструкций, автоматического регулирования и др. Возрастающие требования к качеству гидроприводов, а, именно, повышение быстродействия, точности позиционирования, надёжности и т.п., не позволяют существующими неавтоматизированными средствами и методами расчёта и проектирования в полном объёме решать указанные задачи.

Содержание отчёта

1. Описать основные принципы и структуру процесса проектирования технических объектов.

2. Описать систему проектирования гидрофицированных рабочих машин и оборудования.

3. Нарисовать структуру основных этапов разработки гидрофицированных машин и оборудования.

4. Нарисовать обобщённую структурную модель системы проектирования машин и оборудования.

5. Привести общие сведения об автоматизации процесса проектированиягидроприводов и их элементов.

6. Сделать выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Основные принципы и структура процесса проектирования технических объектов в машиностроении.

2. Нарисовать обобщённую структурную модель системы проектирования гидрофицированных рабочих машин и оборудования.

3. Описать систему проектирования гидрофицированных рабочих машин и оборудования.

4. Нарисовать структуру основных этапов разработки гидрофицированных машин и оборудования.

5. Описать основные этапы разработки гидрофицированных машин и оборудования.

6. Охарактеризовать целесообразность автоматизации проектированиягидрофицированных машин и оборудования.

Лабораторная работа № 4. Алгоритмы проектирования объёмных гидроприводов и комплектующих элементов

Цель работы: изучение алгоритмов проектирования гидроприводов и их комплектующих элементов.

1. Алгоритм проектирования объёмных гидроприводов

Гидравлический привод как объект проектирования характеризуется определенной структурой (рис.1) и соответствующими параметрами. Очевидно, что структура гидропривода, которая определяет элементы объекта проектирования и связи между ними, должна обеспечить надёжное функционирование и достижение целей, поставленных перед объектом. В качестве элементов гидропривода выступают насосы, гидродвигатели, клапаны, гидрораспределители, баки, трубопроводы и т.д., которые, в свою очередь, также характеризуются определенной структурой и параметрами, но структура которых на данном этапе не рассматривается.

Рис.1. Структурная модель гидропривода

Таким образом, характеристики гидропривода, имеющего большое количество элементов, зависят от значительного числа параметров. Очевидно, что вести проектирование гидропривода, оперируя таким большим объемом информации, достаточно сложно. Поэтому важнейшим принципом, реализуемым при проектировании сложных технических систем, к которым относятся и данные гидроприводы, является принцип декомпозиции, лежащий в основе всех технологий проектирования. Это означает, что система проектных процедур должна позволять конструктору на том или ином этапе проектирования вести направленный поиск параметров конструкции, оперируя лишь ограниченной информацией.

Процесс проектирования сложных технических систем также сопровождается большим объёмом проектных расчётов по выбору структуры и параметров, в основе которых лежит математическое моделирование процессов, отражающих функционирование системы и её элементов. Предполагая возможность широкого использования для расчётов математических моделей с различным уровнем идеализации, система проектирования гидроприводов должна иметь достаточно высокую степень формализованности всех этапов проектирования.

Многообразие возможных структур гидравлических приводов, обусловленное широким диапазоном выполняемых ими технологических процессов и существующей номенклатурой гидроэлементов, предполагает, что система проектных процедур этих гидроприводов должна обеспечивать структурную и функциональную гибкость при выборе их гидравлических элементов и являться открытой и адаптируемой к поиску новых технических решений.

Проектирование гидроприводов должно осуществляться поэтапно. На рис.2 представлен обобщённый алгоритм их проектирования. Разбиение процесса проектирования на этапы целесообразно из-за высокой сложности данных гидроприводов и невозможности вследствие этого решить задачу проектирования сразу, одновременно определив конструктивные особенности всех их элементов, их характеристики и связи между ними.

Основной задачей первого этапа является построение структуры гидропривода и синтез основных параметров, обеспечивающих надежное и экономичное выполнение всех стоящих перед ним функций.

Основными проектными процедурами этого этапа являются: разработка схемы размещения гидропривода, формирование его структуры и его идентификация.

Схема размещения гидропривода отражает места расположения его отдельных элементов, например, на раме самодвижущейся машины, определяет в первом приближении конфигурацию и длины трубопроводов, возможные способы и места крепления элементов.

Рис.2. Обобщённый алгоритм проектирования гидроприводов

Структура гидропривода формируется конструктором с использованием библиотек аналогов и типовых структур, с учетом требований технического задания на проектирование. Исходными данными являются схема размещения и циклограмма работы исполнительных органов гидропривода. В результате определяется состав гидропривода в целом, входные и выходные параметры элементов, характеристики системы регулирования, структура и параметры источника питания. Это позволяет перейти к разработке принципиальной гидравлической схемы гидропривода и выбору или проектированию его элементов.

Процедура идентификации гидропривода включает решение задачи его оснащения гидромашинами и другими гидроэлементами, а также средствами контроля и управления, необходимыми для работы. Гидроэлементы выбираются из числа существующих с учетом условий их работы либо, если необходимые элементы отсутствуют, формируются требования к ним для разработки новых образцов. Результатом этого является получение принципиальной гидравлической схемы привода и формирование его элементной базы.