Разработка структурной схемы конструктивных и технологических элементов механизма движения поршневого компрессора

УДК 621.512:004.057.2 разработка структурной схемы конструктивных и технологических элементов механизма движения поршневого компрессора Ващенко С.М., асп. Сумский государственный университет Поршневой компрессор относится к классу сложных систем. Общая численность конструктивных элементов (КЭ) и технологических элементов (ТЭ) может составлять 104-106 единиц. В условиях обострения конкуренции на рынке, когда предприятие вынуждено реагировать на требования заказчика в максимально короткие сроки и при этом сохранять высокий уровень качества продукции, выполнять проектирование старыми методами без использования новейших информационных технологий, интеллектуальных САПР и СУБД невозможно. В век широкого распространения ИТ можно считать, что сложившаяся годами система проектирования новых изделий, когда конструктор работал отдельно от специалиста по анализу, а тот, в свою очередь, практически не взаимодействовал с разработчиком технологического процесса или составителем программ для станков с ЧПУ совершенно устарела. Время требует наличия специалистов универсального профиля, которые будут сочетать в себе квалификацию и конструктора, и технолога, и разработчика программы для станка с ЧПУ одновременно. Основным инструментом таких специалистов будут новые инструменты проектирования – конструкторские и/или технологические САПР, программы анализа и системы подготовки производства. Кроме того, современная схема требует параллелизма в разработке, данные для анализа (прочностной, динамический, термодинамический расчеты и др.) должны передаваться аналитику непосредственно в процессе разработки. После проведения требуемых расчетов конструктору должны возвращаться рекомендации по изменению изделия. И одновременно с этим должен разрабатываться технологический процесс или составляться программы для станков с ЧПУ. Процесс может неоднократно повторяться и носить итерационный характер. Без наличия на машиностроительном предприятии современных информационных технологий проектирования и информационных систем управления предприятием невозможно осуществить проектирование и производство продукции мирового уровня. Формула успеха в рамках своей деятельности современного машиностроительного предприятия  “высокая технология проектирования и подготовки производства + высокая технология обработки”. Только следуя этой формуле, предприятие способно выпускать высококачественную, наукоемкую, конкурентоспособную продукцию. В идеале в процессе проектирования и производства сложных и многокомпонентных изделий все участвующие в проектировании должны, работая одновременно и совместно, создавать на компьютерах электронные модели деталей, узлов, агрегатов, систем и всего изделия в целом. При этом необходимо одновременно решать задачи концептуального проектирования, всевозможных видов инженерного анализа, моделирования ситуаций, а также компоновки изделия и формирования внешних обводов. Не дожидаясь полного окончания разработки нового изделия, информация о нем должна использоваться для технологической подготовки производства и всего производства в целом. В связи с внедрением параллельного проектирования в конструкторско-технологическую подготовку производства стремительно растет объем сборок, который может включать в себя уже несколько десятков тысяч деталей, причем некоторые из них могут использоваться в разных изделиях, одновременно проектируемых разными конструкторами. Коллективное проектирование позволяет участникам процесса работать одновременно над различными частями проекта. Каждый пользователь может работать параллельно с другими членами бригады, при этом все участники проекта имеют доступ к одной и той же модели сборки. Изменение компонентов автоматически должно передаваться в подсборки, сборки более высокого уровня и в чертежи. К тому же в настоящее время актуальным является вопрос поддержки производителем своей продукции на протяжении всего жизненного цикла (ЖЦ) изделия – от замысла и производства до эксплуатации и утилизации. Одним из решений подобных вопросов является внедрение на предприятиях современных информационных технологий и методик в общем и CALS-методологии в частности. Концепция и стандарты CALS определяют набор правил и регламентов, в соответствии с которыми строится взаимодействие субъектов в процессах проектирования, производства, испытаний, эксплуатации, сервиса и т.д. Область действия рассматриваемых стандартов включает также информацию, необходимую для работы организаций заказчика и поставщика, а также для обмена данными между ними. Во многих странах ускоренное внедрение CALS рассматривается как стратегия выживания предприятия в рыночной среде, позволяющая: расширить области деятельности предприятий (рынки сбыта) за счет кооперации с другими предприятиями, обеспечиваемой стандартизацией представления информации на разных стадиях и этапах жизненного цикла; повысить привлекательность и конкурентоспособность изделий, спроектированных и произведенных в интегрированной среде с использованием современных компьютерных технологий и имеющих средства информационной поддержки на этапе эксплуатации; обеспечить заданное качество продукции в интегрированной системе поддержки ЖЦ путем электронного документирования всех процессов и процедур. Использование новых информационных технологий неизбежно влечет за собой пересмотр существующих принципов и методов проектирования, поиск новых. Сегодня уже не достаточно получения геометрической или математической модели проектируемого изделия и набора чертежей. В процессе моделирования необходимо получать динамические пространственные модели, отражающие полную структуру изделия, его взаимодействие с оборудованием, инструментом и исполнителями на всех этапах жизненного цикла изделия. Создание полной электронной модели изделия - основная задача CALS-технологии. Сегодня применение CALS-технологий на машиностроительных предприятиях предусматривает, в первую очередь, технологии компьютерного проектирования изделий; улучшение технологической подготовки производства; создание электронных архивов; организацию компьютерной поддержки системы эксплуатации. Применение при конструкторско-технологической подготовке компьютерных средств моделирования на базе CALS-технологий позволяет экономить время и материальные ресурсы (например, сокращение сроков производства может составить до сотен раз с одновременной экономией материалов и сырья) [1]. В основу CALS-методологии положены принципы системного проектирования. Системный подход и информационная поддержка производимой продукции на всех этапах жизненного цикла изделия, а также применение методологий, позволяющих не только отслеживать причинно-следственные связи между КЭ, но и применять накопленные ранее знания, порождать и хранить новые, являются основным фактором, определяющим успех проектирования. Согласно этим принципам разработка любой сложной системы должна начинаться со структурно-функционального анализа и моделирования ее в целом и всех ее подсистем в частности. Для этого применяется семейство методологий моделирования IDEF, позволяющее исследовать структуру, параметры и характеристики объектов моделирования. В настоящее время стек методологий IDEF включает ряд частных методологий для моделирования систем, в том числе: IDEF0 - методология моделирования, используемая для создания функциональной модели, с помощью наглядного графического языка IDEF0, отображающая структуру, процессы и функции системы в виде набора взаимосвязанных функций (функциональных блоков), а также потоки информации и материальных объектов, преобразуемые этими функциями. Моделирование средствами IDEF0 является первым этапом изучения любой системы; IDEF1 - применяется для построения информационной модели, отображающей структуру и содержание информационных потоков внутри системы, необходимых для поддержки функций системы. Позволяет отображать и анализировать их структуру и взаимосвязь; IDEF1X (IDEF1 Extended) - методология построения реляционных структур. IDEF1X относится к типу методологий «Сущность-взаимосвязь» и используется для моделирования реляционных баз данных, имеющих отношение к рассматриваемой системе; IDEF2 - методология динамического моделирования развития систем, позволяющая создавать динамическую модель меняющихся во времени поведения функций, информации и ресурсов системы; IDEF3 - методология моделирования процессов, происходящих в системе, предназначенная для создания сценариев и описания последовательности операций для каждого процесса; IDEF4 - методология объектно-ориентированного проектирования и анализа систем. Средства IDEF4 позволяют наглядно отображать структуру объектов и принципы их взаимодействия, позволяя анализировать и оптимизировать сложные объектно-ориентированные системы; IDEF5 - методология определения онтологий (словарей) исследования сложных систем. С помощью словаря терминов и правил позволяет описать онтологию системы. В итоге могут быть сформированы достоверные утверждения о состоянии системы в некоторый момент времени, на основе которых делаются выводы о дальнейшем развитии системы и производится её оптимизация. IDEF9 - методологии моделирования требований. Основное требование системного подхода при изучении какого-либо объекта – рассмотрение системы как единого целого, т.е. определенной одним функциональным блоком (черным ящиком) со своими входами и выходами. Контекст модели очерчивает границы моделируемого процесса и описывает его взаимосвязи с внешней средой и другими процессами, определяя модель процесса как часть целого. В контекст IDEFO-модели входит определение единственного субъекта моделирования, его полное, точное и адекватное описание, называемое целью модели, созданное с одной точки зрения на модель. Согласно IDEF0 контекст системы представляется контекстной диаграммой, а диаграммы нижнего уровня описывают детализированные аспекты системы. ^ Рисунок 1 - Контекстная диаграмма механизма движения и уравновешивания ПК Рисунок 2 – Структурно-функциональная диаграмма механизма движения и уравновешивания ПК Контекстная диаграмма механизма движения и уравновешивания ПК приведена на рис. 1. На рис. 2 представлена структурно-функциональная диаграмма механизма движения и уравновешивания ПК. В основу методологии IDEF0 положен процесс декомпозиции, основанный на объектно-ориентированном подходе к рассмотрению объекта проектирования как системы взаимосвязанных элементов. Полученная при анализе информация представляется в виде иерархической структуры в графическом виде – диаграммы дерева узлов. Согласно принципам объектно-ориентированного подхода к процессу проектирования требуется глубокая декомпозиция структуры изделия до уровня КЭ и ТЭ, их идентификации на основе единой системы условных обозначений. Поэтому автором предлагается к рассмотрению структурная схема механизма движения и уравновешивания поршневого компрессора как системы (СУПК), в которой выделены основные функциональные, конструкторские и технологические элементы, входящие в его состав. ^ Рисунок 3 – Верхние уровни (0-й – 2-й) диаграммы узлов На наивысшем нулевом уровне (рис. 3) расположен сам СУПК, принятый к рассмотрению как метасистема. В метасистеме выделены три подсистемы первого уровня – это кривошипно-шатунный механизм, цилиндропоршневая группа и механизм уравновешивания. В процессе дальнейшей декомпозиции к рассмотрению принимаются подсистемы первого уровня и т.д., каждая из которых рассматривается как система более низкого уровня (рис.4). Декомпозиция каждой из подсистем всех уровней позволила создать диаграмму, представляющую собой структурную схему объекта моделирования, в которой указаны основные КЭ и ТЭ, а также их характеристики. Разработанная схема учитывает характерные особенности конструкции и достаточно полно описывает моделируемую систему до уровня КЭ и ТЭ. ^ Рисунок 4 – Подсистема четвертого уровня На основании проведенного анализа полученной диаграммы были получены следующие результаты. создан перечень основных технико-экономических характеристик, которые отражают разнообразие возможных вариантов исполнения данного объекта; определены и разработаны базы данных стандартизованных и унифицированных деталей, необходимые для проектирования СУПК; разработано описание необходимых базы знаний, содержащих формализованные знания специалистов и опыт НИИ и КБ предприятий; составлен перечень данных, используемых как исходные, при выполнении проектировочных и поверочных расчетов; определен перечень требуемых математических моделей КЭ и ТЭ для разработки САПР СУПК. SUMMARY In the article brought developping structured scheme of motion and balancing mechanism of a piston compressor on the base CALS-methodologies. ^ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Головко М. CALS: последний шанс российской промышленности // Директор ИС. - 2003. - № 3.      http://www.osp.ru/cio/2003/03/047.htm Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования: Учеб. для вузов – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э, Баумана, 2002. – 336 с. Пластинин П.И. Поршневые компрессоры. Теория и расчет. - 2-е издание, перераб. и доп. – М. Колос. 2000. – Т.1. - 456 с. Френкель М.И. Поршневые компрессоры. Теория, конструкции и основы проеткирования. – Ленинград: Машиностроение, 1969. – 744 с. Поступила в редакцию 3 ноября 2004г

Похожие:

	Сравнительная характеристика экономических и технологических параметров...		1 Разработка временного стыка аппаратуры уплотнения стр. 8 Разработка, обоснование алгоритма функционирования и структурной схемы проектируемого устройства стр. 15
	Анализ работы воздушного поршневого компрессора сухого сжатия Проведен параметрический анализ с целью разработки оптимальной конструкции уплотнений и опор. Экспериментально подтвержден ресурс...		Реферат скачан с сайта allreferat wow ua Выбор и обоснование тактико-технических характеристик рлс. Разработка структурной схемы
	1 Обзор литературы и постановка задачи проектирования стр. 6 Разработка алгоритма функционирования и структурной схемы системы стр. 18		Мошенцев Ю. Л. Выбор параметров самодействующих клапанов поршневого...
	Самостоятельная работа №11 Тема: «Разработка схемы электрической... ...		Обоснование структурной схемы блокА контроля температуры воздухонагревателей... Обоснование структурной схемы блокА контроля температуры воздухонагревателей доменной печи
	Пример: разработка модели политики информационной безопасности для... Структурная модель позволяет выполнять функции, возлагаемые на систему. Ис состоит из следующих элементов		: 004. 057. 2 системная модель Поршневого компрессора В. Г. Концевич,... Деятельность предприятий в условиях рыночных отношений требует постоянного обновления ассортимента выпускаемой конкурентоспособной...