АВТОМАТИЗАЦИЯ РАСЧЕТА ЭЛЕМЕНТОВ ПРИВОДА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ

Царенко С.Н., Петтик Ю.В. (ДонНТУ, г. Донецк, Украина)
ОПУБЛИКОВАНО: Машинознавство і деталі машин/Матеріали 4-ої регіональної научно-методичної конференції. - Донецьк: ДонДТУ, 2002. С.55-60.

В настоящее время информационные технологии являются неотъемлемой частью человеческой жизни, включая промышленное производство, в котором на этапе разработки машин и процессов широко используется автоматизация проектирования.

Компьютерные технологии "прописались" и в студенческих аудиториях всех вузов, в том или ином виде. В настоящее время при подготовке специалистов по машиностроительным специальностям большое внимание уделяется вопросам изучения автоматизации проектирования. Выпускники вузов по этим специальностям, не владеющие знаниями и умениями работать в САПР, не могут считаться полноценными специалистами [1].

При подготовке специалистов в области машиностроения студенты на 3-4-х курсах изучают общие дисциплины в области САПР и при изучении специальных курсов более подробно рассматривают конкретные методы и программы проектирования, в том числе проектирование приводов металлорежущего оборудования.

Рисунок 1 - Главное окно программы

На кафедре "Металлорежущих станков и инструментов" в учебных целях при выполнении работ, связанных с расчетом приводов станков, ис-пользуется программное обеспечение, разработанное в последнее время. Оно представляет собой объединенное программное обеспечение включающее три программы: выбор электродвигателя по мощности и частоте вращения, расчет зубчато ременных передач и расчет на прочность цилин-дрических зубчатых передач. Окно общей панели программ представлено на рис.1.

Для реализации первой программы предназначенной для упрощения выбора электродвигателя при кинематических, силовых и динамических расчетах разработана база данных (электронный справочник) асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, позволяющий накапливать и выдавать по запросу пользователя техническую информация об элементах этой базы.

Разработанная программа реализует простой алгоритм, исходными данными которого являются требуемая мощность Pтр и необходимая частота вращения двигателя nдв - необходимые "параметры" цикла. Далее, после ввода исходных данных, программа производит сравнение введенных параметров с параметрами, имеющимися в базе. В случае удовлетворения условий с базы считываются все остальные необходимые данные и выводятся на экран и при необходимости они могут быть распечатаны.

Рисунок 2.- Панель выбора электродвигателя

В базе представлены 122 типа асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором серии 4А, с мощностями от 0,09 кВт до 315 кВт, с номинальными частотами вращения магнитного поля 3000, 1500, 1000, 750, 600 и 500 мин-1. То есть в базу включен весь диапазон мощностей применяемых в станкостроении. Программа выполнена на языке программирования Delphi 5, что позволяет реализовать удобный и простой в пользовании интерфейс для среды Window'9х представленный на рис. 2 в виде панели. В верхней левой части панели представлена краткая классификация типа двигателей. Ниже краткой характеристики двигателей приводится панель, в которой можно выбрать тип исполнения двигателя, потребляемую мощность, а так же частоту вращения. После ввода основных параметров и типа исполнения двигателя, при нажатии кнопки "" в правом верхнем окне панели отображается принципиальная конструкция трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. На схеме указаны основные конструктивные элементы, габаритные и присоединительные размеры. Выбранный рисунок можно распечатать вместе с техническими характеристиками двигателя, его основными размерами и массой при нажатии кнопки "".

При реализации второй и третей программ - расчет зубчато-ременной и проектирование цилиндрических зубчатых передач их расчет ведется в основном теми же методами, которые применяются в курсе "Детали машин". Окно для работы со второй программой приведено на рис.3. Используя удобный интерфейс можно легко освоиться с программой и получить навыки проектирования зубчато-ременной передачи.

Рисунок 3 - Окно работы с программой по расчету зубчато-ременной передачи

При проектировании цилиндрических зубчатых передач привода станков нужно иметь ввиду, что согласно рекомендаций ЭНИМС, модуль определяется не только исходя из прочности зуба на изгиб, но и из усталости поверхностных слоев [2]. При разработке программы также использовали средства визуального программирования Delphi 5, что позволяет использовать интерактивный диалог при вводе и редактировании исходных данных. Это заметно упрощает и ускоряет процесс обучения пользованием программой по сравнению с существующими версиями аналогичных программ, реализованных в среде Pascal, при использовании которых, как правило, возникают дополнительные сложности при работе с программой в среде Windows. При этом затруднения возникают не у разработчиков, а у других пользователей, которые не знают особенностей организации алгоритма и работы программы.

Разработанная программа использует несколько оконных интерфейсов. При ее запуске открывается главное окно (рис. 4). В главном окне представлены: краткие рекомендации по расчету, вверху панель инструментов: "", которая предоставляет доступ к стандартным и специальным функциям, в нижней части формы окно текстового редактора для вывода результатов расчета.

Рисунок 4 - Главное окно программы расчет зубчатых передач

Новый расчет осуществляется при нажатии кнопки "", которая открывает диалоговое окно для введения исходных данных (рис. 5). Основными исходными данными являются крутящий момент на валу шестерни (Н·м), частота вращения шестерни (мин-1) и числа зубьев колеса и шестерни. Дополнительные данные вводятся по умолчанию. После ввода и редактирования исходных данных происходит непосредственный расчет и при необходимости можно произвести корректировку исходных данных (изменить степень точности зубчатой передачи, изменить тип передачи, марку материала и вид его термообработки).

После нажатия на кнопку "" ввод исходных данных продолжается в следующем окне (рис. 6 ), в котором предлагается выбрать основные конструктивные и динамические характеристики привода и передачи.

Рисунок 5 - Диалоговое окно ввода исходных данных

После ввода всех данных программа производит расчет и выводит их результаты в окне текстового редактора на главной форме (рис. 4).

В процессе расчета некоторые исходные данные могут быть приняты по умолчанию, например марка материала и вид термообработки.

При предъявлении особых требований к приводу, например жесткие требования по массе или габаритам можно изменить марку материала и вид термообработки, нажав кнопку "", и выбрать соответствующую марку стали и вид термообработки. После корректировки данных сразу же происходит перерасчет и результаты обновляются в главном окне программы.

Рисунок 6 - Дополнительное окно исходных данных

Данные программы используются в учебном процессе при изучении дисциплины "Металлообрабатывающее оборудование", а также при выполнении курсового и дипломного проектирования.

Список литературы: 1. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования: Учебн. для вузов. -М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. -360 с. 2. Детали и механизмы металлорежущих станков: В 2-х т., Под ред. Д.Н. Решетова.- М.: Машиностроение, 1972.