Студ. Нечай А.А., студ. Широкорадюк А.А., к. т. н., доцент Сагиров Ю.Г.

Государственное высшее учебное заведение

«Приазовский государственный технический университет»

Автоматизация инженерных расчетов с использованием MathCAD на примере мостового крана

История развития технологий полнится множеством изобретений и прилежащих к ним методик разработки, которые с ходом времени тоже не стоят на месте и с каждым годом улучшаются. Требования к производству высокопроизводительных, экономичных мостовых кранов, делают актуальной задачу быстрого и автоматизированного расчета их узлов и конструкций.

Зачастую, сроки проектирования оказываются настолько большими, что к моменту окончания работ над проектом появляются новые материалы и методики расчета, которых не было на момент начала работ над проектом. Поскольку переработка проекта может занять времени не меньше, чем первичная его разработка, проект отправляется в производство и одновременно начинается работа по его модернизации. В результате этого не только увеличивается объем проектных работ, но и усложняется объект проектирования.

На смену традиционным орудиям труда инженеров и техников пришли системы автоматизированного проектирования (САПР), которые способны по ранее заложенной программе, без непосредственного участия человека, создавать чертежи деталей, узлов и изделий и технологические процессы их изготовления и сборки. Выполнять в автоматическом режиме необходимые инженерные и экономические расчеты и выбирать оптимальный, отвечающий заданным критериям, вариант.

Например, для автоматизации инженерных расчетов можно использовать Mathcad. Пакет ПО PTC Mathcad — система компьютерной алгебры из класса систем автоматизированного проектирования, ориентированная на подготовку интерактивных документов с вычислениями и визуальным сопровождением. От других продуктов аналогичного назначения, например, Maple&Theorist (компании WaterlooMapleSoftware) и Mathematica (компании WolfResearch), MATHCAD (компании Mathsoft) отличается лёгкостью использования и применения для коллективной работы, ориентирован на создание высококачественных документов (докладов, отчетов, статей) в режиме WYSIWYG (WhatYouSeeIsWhatYouGet). Это означает, что, внося изменения, пользователь немедленно видит их результаты и в любой момент может распечатать документ с вносимыми изменениями. математические задачи описываются при помощи общепринятых математических знаков. Mathcad имеет интуитивный и простой для использования интерфейс пользователя [1].

Нами были разработаны и реализованы в среде Mathcad алгоритмы по расчету механизмов мостового крана: передвижения тележки (рис. 1) и подъема груза (рис. 2). Мостовые краны предназначены для выполнения погрузочно-разгрузочных и транспортных операций в цехах современных промышленных предприятий, на монтажных и контейнерных площадках, на открытых и закрытых складах, они перемещаются по рельсовым путям, расположенным на значительной высоте от пола, занимают мало полезного пространства цеха и обеспечивают обслуживание почти всей его площади.

Рисунок 1 – Кинематическая схема механизма передвижения крановой тележки: 1 – электродвигатель; 2, 5 – зубчатая муфта типа МЗП; 3 – зубчатая муфта с тормозным шкивом; 4 – редуктор типа ВК; 6 – ходовое колесо

Рисунок 2 – Кинематическая схема механизма подъема груза:

1 – электродвигатель; 2 –муфта; 3 – промвал; 4 – муфта с тормозом; 5 – редуктор с хвостовиком в виде зубчатой втулки; 6 – барабан (с зубчатой обоймой); 7 – крюковая подвеска; 8 – уравнительный блок; 9 – опорный подшипник.

Расчет в программы разделен на несколько этапов. На 1 этапе необходимо вводить исходные данные. Исходными данными являются:

-вес поднимаемого груза;

-собственный вес тележки;

-диаметр цапфы колеса;

-ориентировочное значение диаметра ходовых;

колес тележки;

-скорость передвижения тележки;

-ветровая нагрузка;

-режим работы механизма.

Исходные данные вводятся после знака «:=» (этот знак является знаком присвоить) необходимо нажать на красный квадрат левой кнопкой мышки и ввести исходные данные (рис. 3).

Рисунок 3 − Страница ввода данных

На следующем этапе в автоматическом режиме ведется расчет, при котором программа рассчитанные значения каждой зависимости приводит справа от соответствующей формулы (рис. 4).

Рисунок 4 − Страница вывода рассчитанных значений

При необходимости ввода стандартных величин, приведены справочные данные (рис. 5).

Рисунок 5 − Таблица стандартных величин

В результате выполненных работ, можно отметить следующие преимущества MATHCAD:

1. Универсальность, что может быть использовано для решения самых разнообразных инженерных, экономических, статистических и других научных задач.

2. Программирование на общепринятом математическом языке, что позволяет преодолеть языковой барьер между машиной и пользователем. Потенциальные пользователи пакета - от студентов до академиков.

3. Совместное применение текстового редактора, формульного транслятора и графического процессора, что позволяет пользователю в ходе вычислений получить готовый документ.

Литература

1. Matchad 15 [Электронный ресурс]: Режим доступа: https://pts-russia.com/products/matchad/matchad-info.html

2. Власов В.Т., Михеев В. А. Специальные краны/ В.А. Михеев, В.Т. Власов // Специальные краны: Мариуполь 2004. - [10-20].

3. Колода С.Ф., Колода А.С., Расчеты и конструирование крановых механизмов/ С.Ф. Колода, А.С. Колода // Расчет и конструирование крановых механизмов: Мариуполь 2011. – [43-47], [194-196].

4. Основные механизмы и узлы мостового крана. Основные параметры мостовых кранов [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://eam.su/2-1-1-osnovnye-mexanizmy-i-uzly-mostovogo-krana-osnovnye-parametry-mostovyx-kranov.html