Учебник - КШО - Живов (1031225), страница 91

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 91)

Восходящее проектирование применяют эпизодически, на­пример при проектировании систем включения кривошипных прессов, когдамуфту выбирают из нормализованного ряда.Кроме исходного и окончательного описаний объекта проектированиясуществуют промежуточные описания. Они порождаются процессом проек­тирования и используются для оценок качества принятых проектных реше­ний на его различных стадиях. Формализованная совокупность действий,результатом которых является получение проектного решения, называетсяпроектной процедурой. Проектная процедура называется типовой, если онапредназначена для неоднократного применения при проектировании объек­тов различного типа. К типовым проектным процедурам относятся анализи синтез проектируемых объектов.

Синтез заключается в создании описанияобъекта, анализ - в определении свойств объекта по его описанию. Одновариантный анализ позволяет установить соответствие принятого проектногорешения техническим требованиям, многовариантный - улучшить проектноерешение путем его целенаправленного изменения. Такое улучшение можновыполнять до получения работоспособного варианта проектного, или наи­лучшего (оптимального), с точки зрения проектировщика, решения либо дотех пор, пока не появится убежденность в невозможности получения проект­ного решения при имеющемся ТЗ.Как видно на рис. 23.1, взаимосвязь процедур анализа, оптимизации и син­теза имеет характер «вложенности», причем анализ в отличие от других проце­дур присутствует всегда, и поэтому как проектная процедура является основойпроцесса проектирования.23.3.

Особенности кузнечно-штамповочных машинкак объектов проектированияСогласно современным представлениям, КШМ является динамически воз­буждаемой системой, для которой характерны следующие главные компоненты(рис. 23.2):конструкция К, определенная в количественном отношении массами М, уп­ругостью связей У между ними и уровнями диссипации Д;движение Д с источником в виде двигателя Дв через передачу П к исполни­тельному механизму И с рабочим органом и инструментом;485РазделVL АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КШМл\^JГи"1 111,111 ||(II|(Гк V1У^1^щ-1Г""в]Гн"—^^^^^^ч ^ г*^^^^^^Гт"Рис. 23.2.

Обобщенная схема динамической сис­темы КШМсилы С, возникающие в результате физико-механических процессов преоб­разования энергии их источников в кинетическую и потенциальную энергиючастей машины: движущие нагрузки Н как результат преобразования кинетичес­кой и потенциальной энергии в полезную энергию пластического деформирова­ния при технологическом сопротивлении Т или в тепловую энергию в связис преодолением сил вредного сопротивления Сп, а также внешние возмущаю­щие силы В.Силы, возникающие при работе КШМ, характеризуются значительной ско­ростью изменения как при их нарастании, так и при уменьшении, и потому яв­ляются источником сильного динамического возбуждения.

Динамическаясоставляющая процессов, протекающих в КШМ, как правило, значительна,а часто и преобладает над статической. Рабочие нагрузки, возникающие приработе машины, в значительной мере определяют ее надежность и долговеч­ность. Поэтому возможность достоверного предсказания процессов в проекти­руемых КШМ дает возможность выявить влияние тех или иных факторов науровень нагрузок, существенно снизить их и повысить на этой основе надеж­ность и долговечность машин.Динамическая система КШМ отличается большим количеством отдельныхмасс, каждая из которых благодаря упругости связей с другими массами при ра­боте машины имеет самостоятельное движение. Поэтому динамическая системаКШМ отличается большим числом степеней свободы, т. е. многомассовостью.Число степеней свободы КШМ может достигать десятков и сотен единиц и быть486Глава23. Принципы и содерэюание автоматизированного проектирования КШМпеременной величиной.

Поведение масс и упругих элементов подчиняется прос­тым физическим законам (Ньютона, Гука, Кулона и др.). Однако в конкретнойКШМ, характеризующейся своей индивидуальной структурой, многократноепроявление этих законов и их взаимодействие приводят к высокой сложности,неочевидности и плохой предсказуемости протекающих в машине процессови ее свойств. Ситуация усугубляется наличием в составе динамической системыКШМ элементов с существенной нелинейностью характеристик.

Это, например,зазоры в кинематических парах, силы Кулонова трения и др. Эти элементы, яв­ляясь дополнительными источниками динамических возбуждений, делают сис­тему нелинейной, что вместе с большим числом степеней свободы создаетзначительные трудности математического (вычислительного) характера для ана­лиза процессов, протекающих в КШМ.Это приводит к необходимости проведения исследовательских работ, кото­рые, как правило, носят характер предпроектных исследований.

В данном случаеисследование и проектирование разделены во времени и являются самостоя­тельными мало связанными между собой процессами. Получаемые в предпро­ектных исследованиях результаты имеют отношение к определенному, доста­точно широкому классу объектов, например кривошипным прессам. Они отражаютобщие свойства объектов этого класса, но не отражают специфику конкретногоего представителя, которая часто оказывается существенной.Ситуация меняется, если исследования сделать составной частью процессапроектирования конкретного образца КШМ. Такие возможности предоставляетматематическое моделирование работы КШМ. Получаемые при этом результатыисследования будут относиться к данному объекту проектирования, отражатьего специфику и являться надежной основой для повышения качества проек­тирования.При проектировании КШМ в отдельных случаях возникает необходимостьрешения задач кинематического и статического анализа.

Их можно рассматриватькак частные случаи решения задач динамического анализа. Это позволяет не вы­делять эти задачи в отдельные классы, а решать их в рамках общего подхода.23.4. Математическое обеспечение автоматизированногопроектирования кузнечно-штамповочных машинПо степени использования технических средств при проектировании КШМметоды проектирования можно разделить на неавтоматизированные, или ручные,и автоматизированные. Ручные методы основаны на расчетных методиках, осо­бенностью которых является использование аналитических, чаще всего алгебраи­ческих зависимостей, представленных в явном виде относительно рассчиты­ваемой величины, расчетных таблиц и графиков. Такие зависимости полученына основе значительных допущений и упрощающих предположений и не могут487РазделVL АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КШМотразить всей сложности взаимосвязей выходных и внутренних параметров(см.

(23.2)). Расчеты, выполненные по этим зависимостям, в общем случае имеютнизкую точность и достоверность, а проектные решения, принятые на их основе,не будут надежными. Поэтому после изготовления возможно несоответствиеКШМ требованиям ТЗ. В случае серийного производства выходом из положенияявляется изготовление опытного образца и его испытание, по результатам которо­го в проект вносят изменения, улучшающие показатели качества до требуемыхв ТЗ.

Это - путь физического моделирования, экспериментальной доводки, прикотором неизбежен экономический ущерб, связанный с изготовлением опытногообразца, притом тем больший, чем меньше серийность производства. В случаепроектирования уникальных КШМ этот путь неприемлем в связи со значитель­ным риском потери больших финансовых ресурсов.Автоматизированное проектирование появилось как результат стремлениязаменить дорогостоящее и длительное физическое моделирование математичес­ким, т. е. получением информации о проектируемом объекте с помощью мате­матической модели (ММ). Под моделью понимается объект, который способензамещать реальный объект или объект проектирования таким образом, чтобыоперирование этой моделью позволяло получать полезную информацию о за­мещаемом объекте. С этой точки зрения соотношение (23.2) представляет собойММ объекта проектирования. Математическое моделирование - это получениеинформации о проектируемом или ином объекте, т.

е. реализация ММ. Послед­няя представляет собой один из видов промежуточного описания объекта проек­тирования.Большинство выходных параметров - функционалы. Под функционалом по­нимается такое отношение, в соответствии с которым каждой функции из опре­деленного класса соответствует значение некоторого числового параметра. Так,КПД кривошипного пресса, который является выходным параметром, будет(применительно к случаю асинхронного двигателя главного привода) опреде­ляться очевидной зависимостью:ЦI1 = ^ f,(23.3)з}^/ф/фЛпричем^Ф ^/^''(23.4)где ^ц - время цикла; PD - сила деформирования заготовки; v - скорость ползуна;t - текущее время; U^ - фазное напряжение сети трехфазного тока; /ф - фазный488Глава23. Принципы и содерэюание автоматизированного проектирования КШМток; г,, Г2, Х|, ^2 - параметры схемы замещения фазы асинхронного двигателя;S - скольжение двигателя.В приведенной зависимости Ро, v, f/ф, /ф, s являются фазовыми перемен­ными, т.

е. переменными, изменение которых во времени определяет рабочиепроцессы, протекающие в прессе. Величины г^, Г2, х,, Х2 представляют собойвнутренние параметры. Поэтому типичной является ситуация, когда выходныепараметры, с одной стороны, и внутренние и внешние - с другой, оказываютсясвязанными через фазовые, а также независимые (время и пространственныекоординаты) переменные. В этом случае внутренние и внешние параметры вММ будут коэффициентами при фазовых переменных.

Тогда ММ можно пред­ставить в виде9(Z)^LV(Z),где 9(Z) - функция независимых переменных; L - некоторый оператор; V - век­тор фазовых переменных; Z - вектор независимых переменных.В выражениях (23.3) и (23.4) 9(Z) - искомый функционал (КПД пресса),являющийся функцией независимой переменной /ц, оператор L содержит ин­тегрирование в числителе и знаменателе, а также деление. Вектор фазовыхпеременных V имеет своими компонентами упомянутые фазовые переменныеР^), V, [/ф, /ф, являющиеся функциями времени (независимой переменной). Та­ким образом, интересующие проектировщика выходные параметры могутбыть определены, если известны процессы, которые будут протекать в про­ектируемом объекте (для случая, когда в число независимых переменныхвходит время) или известно состояние объекта (для случая, когда независи­мыми переменными являются только пространственные координаты).

Характеристики

Список файлов книги