Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Технология конструирования металлургического оборудования.




Автоматизация любого технологического процесса начинается с того, что объект автоматизации представляют в виде последовательности операций (алгоритма функционирования), а затем для каждой операции или для группы взаимосвязанных операций разрабатывают адекватное формализованное математическое описание (математическую модель) и подбирают технические средства (механизмы, аппаратуру, компьютеры), которые могут реализовать эту математическую модель с высоким качеством и минимальными затратами.

Основываясь на этом общем подходе, рассмотрим технологию работы конструкторов металлургического оборудования как объект автоматизации, представив ее в виде последовательности взаимосвязанных операций.

После того, как утверждено техническое задание, конструирование металлургического агрегата (или ее части - машины, узла) укрупненно можно представить как поэтапное выполнение следующих работ.

1-й э т а п. Подбор нескольких аналогов разрабатываемой конструкции. Таких аналогов желательно иметь не менее двух-трех, используя для этого опубликованные описания изобретений, архивную конструкторскую документацию агрегатов, разработанных ранее, по которым имеется опыт эксплуатации, монографии, журнальные публикации, рекламно-технические описания и любые другие доступные источники информации.

2-й э т а п. Объективный критический анализ найденных аналогов, по результатам которого производится обоснованный выбор прототипа (наиболее близкого аналога) разрабатываемой конструкции. В работе [23] рекомендуется анализировать аналоги и выбирать из них прототип на основании следующих критериев:

- точность и полнота выполняемых машиной технологических операций;

- эксплуатационная экономичность;

- надежность и долговечность при эксплуатации;

- простота обслуживания в рабочем режиме (удобство настройки, регулировки, устойчивость поддержания заданных рабочих параметров);

- ремонтоспособность (простота сборки, разборки, замены быстроизнашивающихся узлов, минимум времени на ремонт и профилактику);

- стоимость изготовления и монтажа (инвестиционные расходы).

3-й э т а п. Выявление направлений усовершенствования прототипа, обеспечивающих разрабатываемой машине лучшее качество и более высокую эффективность, чем имел прототип. Для выполнения этой задачи прототип вновь детально анализируют по тем же признакам, что и аналоги (п.2), но уже на предмет улучшения его технико-экономических параметров и создания оборудования нового поколения. Параллельно при этом прорабатывают вопросы патентной защиты новой разработки и патентной чистоты принятых технических решений, т. е. выявляют отличительные признаки, обладающие патентной новизной, которые могут составить основу патентной заявки. Этот этап имеет принципиальную важность, т. к. поставка заказчикам оборудования, не защищенного патентами и не прошедшего экспертизу на патентную чистоту, может привести к значительным финансовым потерям в результате судебных исков, которые, на основе законодательства о защите интеллектуальной собственности, имеют возможность предъявить патентообладатели использованных изобретений.

Результатом третьего этапа может быть принципиальная схема, эскиз разрабатываемого изделия с пояснительной запиской, содержащей обоснование конструкторского замысла и описание принципа действия, а также подготовленные патентные заявки, защищающие разработку как объект интеллектуальной собственности.

4-й э т а п. Выбор (или разработка) математических моделей, необходимых для осуществления конструкторского замысла, сформулированного и обоснованного на третьем этапе. Для этого, в первую очередь, рассматривают и анализируют математические модели, опубликованные в технической литературе. Если в результате литературного обзора выявлены модели, основные допущения которых применимы к задаче расчета и конструирования разрабатываемого оборудования, их берут на вооружение, составляют детальные алгоритмы и программы расчета, подготавливают варианты исходных данных и диапазоны их изменения.

Если в литературе не найдено готовых моделей, необходимых для выполнения заданной разработки, их разрабатывают, привлекая для этого специалистов соответствующего профиля, а в случае необходимости - и ученых.

Следует иметь в виду, что в конструкторской практике используют два типа математических моделей.

Первый тип - модель расчета тех или иных параметров (кинематических, энергосиловых, прочностных, тепловых и т. д.), необходимых для разработки конструкции.

Второй тип - модель (алгоритм) самого процесса конструирования, т. е. последовательность операций по разработке компоновочных решений, внутреннего устройства, сочленения узлов и элементов машины, их кинематики, конфигурации и координат мест соединения со смежными машинами и агрегатами, а также с фундаментами.

Модели второго типа в традиционной конструкторской практике в большинстве случаев не используют, особенно в индивидуальном машиностроении, где процесс создания конструкции машины чаще всего представляет собой неформализованный вид деятельности, качественный результат которой зависит от опыта, интуиции, таланта, квалификации исполнителей.

Отсутствие алгоритмов, формализующих работу конструкторов металлургического оборудования, нельзя считать оправданным, т. к. при неизбежной смене поколений и значительных промежутках времени, разделяющих выполнение проектов крупных металлургических агрегатов, часть накопленного опыта безвозвратно теряется, что сказывается на качестве новых проектов.

Поэтому создание, сохранение и накопление моделей второго типа - алгоритмов конструирования - должно быть обязательным элементом процесса разработки проектов металлургических машин и агрегатов, особенно если ставится задача автоматизации этого процесса.

Результат четвертого этапа - комплект готовых к использованию моделей первого и второго типов. Готовой к использованию модель можно считать в том случае, если она реализована в виде компьютерной программы, прошла отладку и протестирована, т. е. применена для контрольного расчета - теста, результаты которого могут быть признаны достоверными, а их погрешность не превышает допустимых значений. Тесты должны быть заранее подготовлены и согласованы; обычно для них используют известные данные о параметрах и конструкции аналогов или прототипов или прогнозируемые параметры вновь разрабатываемой машины.

5-й э т а п. Расчет основных параметров разрабатываемого оборудования (с использованием математических моделей первого типа) и конструкторская проработка нового агрегата, машины (с использованием математических моделей второго типа).

Результатом этого этапа является комплект черновых чертежей общего вида разработанного оборудования со всеми необходимыми разрезами, сечениями, размерами - габаритными, присоединительными, установочными, сопрягаемыми и т. д., с выбранными материалами для изготовления основных деталей, а также расчетно-пояснительная записка, включающая, помимо обоснования и описания конструкции, указания по ее изготовлению, монтажу, эксплуатации и обслуживанию.

Пятый этап наиболее трудоемкий в технологии конструирования, для его формализации полезно использовать опыт ведущих конструкторов металлургического оборудования.

В частности, согласно рекомендациям В.А. Быкова [23], хороший результат дает метод последовательного улучшения конструкции, аналогичный широко используемому в математике методу итераций: разработку принципиально новой конструкции проводят в следующем порядке: общий вид машины - ее отдельные элементы (узлы, детали) в крупном масштабе - их оптимизация с использованием математических моделей обоих типов - уточнение общего вида и его компоновки - новое уточнение элементов - вновь возврат к общему виду – и т. д. до полной ясности, под которой понимается удовлетворенность конструктора воплощением своего замысла.

В процессе указанных "конструкторских итераций" улучшение качества разработки выполняют по следующим направлениям:

- сокращение номенклатуры узлов и деталей путем унификации однотипных элементов;

- проработка различных вариантов компоновочных схем и выбор схемы с таким расположением элементов, которое обеспечивает минимальные габариты;

- параллельное выполнение чертежей общего вида и чертежей определяющих элементов конструкции, например рабочего органа машины, от которого зависят габариты и масса других, связанных с ним узлов;

- обязательный расчет основных элементов конструкции, наиболее нагруженных сечений: ни один размер расчетного сечения любой детали не должен назначаться без его расчетной оценки;

- минимизация величин перемещений подвижных рабочих органов и максимально возможное уменьшение их массы;

- использование механизмов и их приводов с максимально высоким к.п.д.;

- экономичные, надежные схемы использования энергоносителей (воды, воздуха, масла), удобство их эксплуатации и соединения с цеховыми магистралями;

- надежная герметизация и удобное обслуживание подшипниковых узлов и других пар трения;

- монтажная и ремонтная способность машины: выбор монтажных баз, от которых легко осуществлять контроль установочных размеров; максимальный объем сборки, обкатки и испытаний на заводе-изготовителе, чтобы свести к минимуму подгоночные работы при монтаже, удобство установки на фундамент; удобство сборки и разборки узлов в процессе профилактических ремонтов, легкий доступ к быстроизнашивающимся узлам.

6-й э т а п. Разработка конструкторской документации оборудования в полном объеме, соответствующем стадии конструирования (эскизный проект, технический проект, рабочая документация).

Этому этапу должны предшествовать экспертиза, согласование и утверждение документации, разработанной на пятом этапе. По результатам экспертизы возможна переработка или доработка отдельных элементов конструкции чернового проекта с учетом выявленных недостатков, после чего документацию оформляют окончательно в соответствии с требованиями ЕСКД.

 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...