Жетесова Г.С., Жаркевич О.М., Матешов А.К.
Карагандинский
государственный технический университет
Применение математических моделей при обеспечении
технологичности конструкций горных машин
Обеспечение технологичности
конструкции включает:
- отработку конструкции изделий на
технологичность на всех стадиях разработки изделия и при технологической
подготовки производства;
- количественную оценку технологичности
конструкции изделий;
- технологический контроль
конструкторской документации;
- подготовку и внесение изменений в
конструкторскую документацию.
Математическое
моделирование обеспечения ТКИ - сложный процесс, предусматривающий разработку и
комплексное применение математических моделей различных объектов, с которым
разработчик имеет дело во всех сферах проявления ТКИ [2].
Математические
модели должны описывать структуру каждого объекта моделирования, включая состав
его элементов и их взаимосвязи, и количественные характеристики объекта. Для
описания структуры моделируемого объекта используют структурные модели, а для
расчёта количественных характеристик - количественные модели.
Изучение любой конструкции горных
машин происходит в несколько этапов:
1. Определение особенностей
функционирования машины, факторов, влияющих на ее функционирование, степени их
влияния, выбор критериев оптимизации, которые отражают цель рассматриваемой
задачи;
2. Описательное моделирование,
определение основных связей и зависимостей между элементами процесса с точки
зрения их влияния на оптимизируемый критерий;
3. Выбор класса типовой
математической модели;
4. Собственно математическое
моделирование: описательная модель переводится на формальный математический
язык, все ограничительные условия записываются в виде системы равенств или
неравенств, а критерии оптимизации - в виде функции.
5. Выбор метода решения для
созданной модели: в зависимости от модели, выбирается уже известный метод
решения или создаётся новый;
6. Разработка алгоритма при создании
новой модели;
7. Выбор или написание программы для
решения задачи на ЭВМ.
Использование компьютера наиболее
целесообразно в том случае, когда требуется часто проводить расчёты или если
модель имеет большое количество переменных, уравнений связи между ними или
ограничивающих условий.
Что же касается класса типовой
математической модели, то в данном случае наиболее целесообразно использовать
линейную модель. Линейная модель включает целевую функцию и систему уравнений
и/или неравенств, представляющих собой систему ограничительных условий.
Автоматизированное решение задач обеспечения технологичности
конструкции изделия на основе математических моделей включает [3]:
- установление состава математических моделей;
- разработку математических моделей;
- расчет показателей технологичности по моделям;
- оценку показателей технологичности;
- разработку рекомендаций по содержанию и порядку проведения изменений
моделей: изделия для улучшения показателей
технологичности конструкции изделия; технологической подготовки производства
для повышения эффективности подготовки производства конкретного изделия;
производства для повышения
эффективности производства конкретного изделия; эксплуатации и ремонта для повышения эффективности эксплуатации и
ремонта конкретного изделия.
Оценка технологичности модели изделия осуществляется на основе
сравнения вариантов модели изделия при разных вариантах моделей
конструирования, технологической подготовки производства, производства,
эксплуатации и ремонта. Оценку технологичности модели изделия при отсутствии
вариантов необходимо вести на основе заданных для сравнения базовых показателей
технологичности; при наличии вариантов – на основе показателей оптимального
варианта процессов конструирования, подготовки производства, производства,
эксплуатации и ремонта.
Устанавливают следующий порядок разработки рекомендаций по содержанию и
проведению изменений моделей:
- отбор показателей технологичности, подлежащих улучшению;
- установление отношений между значениями показателей технологичности и
характеристиками моделей;
- группирование свойств элементов и характеристик моделей;
- разработка рекомендаций по изменению моделей.
На основании разработанных правил и рекомендаций корректировка моделей
осуществляется согласно схеме, приведенной на рисунке 1.
Данный алгоритм при обеспечении
технологичности деталей горно-шахтного оборудования предусматривает
использование специализированной интеллектуальной автоматизированной подсистемы
на ранних этапах конструирования с
применением CAD/CAM/CAE-систем. CAD/CAM/CAE-системы
обладают наиболее полным и совершенным набором средств, необходимых для обеспечения
ТКИ. Данные системы обладают рядом уникальных возможностей: возможность
просмотра работы сборки в режиме реального времени, использование инженерных
знаний в виде баз знаний и т.д.
Рисунок
1 - Применение математических моделей при обеспечении технологичности
конструкций
Литература:
1. Амиров
Ю.Д. Технологичность конструкции изделия. – М.: Машиностроение, 1990. – 768 с.
2. Советов Б.Я.,
Яковлев С.А. Моделирование систем. – М.: Юрайт, 2012.
– 296 с.
3. Колесов И.М. Основы
технологии машиностроения. – М.: Высшая школа, 2001. – 590 с.