Автоматизация составления технического задания и технической концепции на проектирование (подбор) муфты

Блок 1. «Назначение. Типовая разновидность. Конструкция иерархического диалога в блоке очевидна из рис. 2.1 и классификации муфт, изученной в предыдущем разделе.

Особенности функциональной характеристики класса муфты, прежде всего, предопределяет требующийся вид соединения валов. Если в процессе эксплуатации узла, механизма, машины не требуется разобщения соединяемых валов, то активизация соответствующей кнопки диалога адресует пользователя к нерасцепляемым муфтам. Дальнейшая детализация функций осуществляется с помощью выбора группы, вида и других классификационных признаков, характеризующих тип связи ведущего и ведомого элементов. Как следует из изученной выше классификации, здесь выделяют следующие группы муфт: жесткие, жесткие компенсирующие и упругие компенсирующие. В диалоге рис. 2.1 для примера выбраны жесткие компенсирующие муфты. За описанием функциональных признаков следует выбор конструктивного типа муфты, с помощью которого можно реализовать требуемые функции, например цепной, как показано на рисунке.

Каждый этап диалогов поддерживается необходимой справочной информацией для сознательных и обоснованных действий пользователя, которая автоматически выводится в справочном окне обсуждаемой экранной формы. Информация для составления обсуждаемого раздела «ТЗ и ТК» черпается из соответствующих БД «Функциональные характеристики и особенности применения муфт», применительно к заданному в первом разделе типу муфт. Материалы к БД собираются при вылолнении первого занятия (см. табл. О.2 по разделу 1). На обсуждаемом рабочем экране целесообразно указать значение требуемых номинального момента Т_ном и частоты вращения n, которые корректнее отнести к параметрам эксплуатации. Однако объединение ТЗ и ТК обусловливает необходимость в блоке функционального описания проектируемого объекта наметить пути реализации требуемых функций, зависящих от величины нагрузки и частоты вращения. Нужная информация для разработки диалогов различных классификационных групп и типов муфт также содержится в разделе 1 настоящего пособия и работах [1 – 3].

Рис. 2.1. Организация диалога при назначении типа муфт на примере муфты цепной

Блок 2. «Условия эксплуатации» (рис 2.2).Условия эксплуатации характеризуют параметры, являющиеся внешними по отношению к проектируемому (подбираемому) объекту. Здесь в соответствии с ГОСТ 15150 – 69, основанном практически на международных нормативах, выделяют климатическое исполнение, категорию размещения, производственные условия, условия транспортирования и хранения. Организация диалога очевидна из рисунка. Всю информацию об условиях и параметрах выделенных выше категорий получают из БД, которые можно составить на основе материалов отмеченного стандарта. При работе программы в составе проектирования элементов структуры ТО более высокого по отношению к муфте иерархического уровня (к примеру, привода машины) формирование блока производится автоматически по данным элемента высшего уровня, структурным элементом которого она является.

Блок 3. «Параметры эксплуатации» (рис. 2.3). К параметрам эксплуатации отнесены все данные, характеризующие взаимодействие внутри технического объекта, которые связаны с выполнением его силовых функций. Наиболее универсальные из них– режим нагружения, кинематические параметры, ресурс.

Как известно, нагрузка элементов машин определяется сопротивлениями движению рабочих органов и динамическими явлениями в силовых цепях, которые в большинстве случаев являются переменными во времени величинами. В подобных случаях параметризуется нагрузка нагрузочным графиком (законом изменения нагрузки во времени) либо циклограммой (законом изменения нагрузки в цикле). Далее нагрузки на рабочих органах методами силового анализа приводятся ко всем силовым структурным элементам, в том числе и муфтам. В современной практике инженерных расчетов муфт из циклограмм обычно используют номинальный (максимальный длительно действующий) момент Т_ном. Для некоторых типов муфт также выделяют максимальный из всего спектра нагрузок кратковременный (пиковый) момент Т_пик. Первый из них и используют для расчетов на усталостную прочность циклически нагружаемых деталей муфт, а второй – для обеспечения квазистатической прочности их силовых элементов. С позиций выбора конструктивного типа муфты и последующих ее прочностных расчетов немаловажно отметить наличие реверсивности ее движения.

Из кинематических параметров обычно указывается частота вращения соединяемых валов n с целью проверки ограничения ее значения для различных типов и типоразмеров муфт, а также установления числа циклов напряжений циклически нагружаемых элементов муфт. В случае необходимости динамического анализа требуются параметры, характеризующие закономерность изменения скорости на нестационарных режимах работы привода. Потребность в ресурсе работы муфты Lh возникает при расчетах циклически нагружаемых элементов на долговечность и надежность.

Блок 4. Параметрические ограничения (рис 2.4). Данный блок предназначен для отсеивания из предложенных работоспособных альтернативных вариантов муфт таких, технико-экономические параметры которых выходят за установленные границы. К примеру, ограничение габаритных, присоединительных размеров, массы, динамического момента инерции и т.п. Ограничение габаритных размеров может быть связано с общей компоновкой отдельных узлов, механизмов и машин в целом. Особое место для муфт занимают ограничения по присоединительным размерам. При этом, как следует из диалога, в реальном проектировании возможны три ситуации, инициируемые соответствующими кнопками меню.

Рис. 2.2. Организация диалога при формировании условий эксплуатации

Рис. 2.3. Организация диалога при формировании параметров эксплуатации

Первая из них предусматривает подбор муфты для соединения валов готовых серийных или оригинальных изделий, когда жестко заданы формы и размеры как концевиков соединяемых валов, так и тип, геометрия использованных соединений «вал – ступица». Именно этот вариант показан на рис 2.4. В процессе диалога устанавливаются цилиндрическая, коническая или возможная другая форма концевиков, характерные размеры их сечений и длин. Геометрия соединений «вал – ступица» устанавливается посредством идентификации в диалоге их типов и типоразмеров. Если программа подбора муфты входит в состав системы проектирования технического объекта, в котором муфта является составным изделием, то указанные сведения поступают в программу формирования ТЗ и ТК автоматически из сборочной единицы более высокого уровня. В подобных случаях соединяемые готовые изделия (к примеру, двигатель и редуктор привода) подбирают в первую очередь, их присоединительные размеры становятся известными параметрами. Если программа подбора муфты работает автономно, то указанные сведения вводятся непосредственно пользователем с клавиатуры в процессе диалога.

Во второй ситуации подбираемая муфта соединяет валы готового и проектируемого изделий. Геометрия концевика вала готового изделия устанавливается так же, как и в предыдущем случае, а ограничения на присоединительные размеры концевика проектируемого объекта снимаются. При этом геометрию концевика вала проектируемого изделия целесообразно назначать в соответствии с размером отверстия намеченной к использованию полумуфты.

Снимаются ограничения на присоединительные размеры концевиков обоих соединяемых валов в третьей ситуации, когда побирается муфта для соединения валов проектируемых изделий. Геометрию концевиков проектируемых валов естественно назначить по размерам отверстий серийных планируемых к использованию полумуфт.

В заключении подраздела заметим, что формирование диалогов ТЗ и ТК по блокам составлены таким образом, что они позволяют автоматически формировать конструкторский документ «Техническое задание и техническая концепция на проектирование (подбор) муфты». Пример фрагмента этого документа показан в табл. 2.1. После подписи ТЗ и ТК уполномоченными лицами они приобретают статус юридического документа.

Рис. 2.4. Организация диалога при описании параметрических ограничений

Табл. 2.1. Техническое задание на подбор (проектирование) муфты

1. Назначение и типовая разновидность
1.1. Класс муфты по виду соединения	Нерасцепляемая (соединяемые валы в процессе эксплуатации технического объекта не требуют разобщения)
1.2. Группа муфты по виду связи соединяемых валов	Жесткая компенсирующая (не предъявляет повышенных требований к соосности соединяемых валов и не требует снижения динамических нагрузок)
1.3. Конструктивный тип муфты	Цепная (обеспечивает надежную работу в диапазоне номинальных моментов – (63-16000) , максимально допустимой частоты вращения валов (1500-660)об/мин при удельной массе (0,003-0,01) )
2. Условия эксплуатации
2.1. Категория размещения	Укрупненная категория 3 (для эксплуатации в открытых помещениях(объемах) естественной вентиляции без искусственно регулируемых климатических условий, где колебания температуры, влажности воздуха и воздействия песка и пыли существенно меньше, чем на открытом воздухе).
2.2. Климатическое исполнение	Проектируемое изделие климатического исполнения У(Т) может использоваться в географических районах с климатами ХлУ(СТ), ТпУ(WT) и ТпСУ(WDrT). Абсолютные экстремальные значения температуры max = +45°C, min = -70°C. Значение среднегодовой абсолютной влажности порядка 10
2.3. Производственные условия эксплуатации	Место установки изделия – чистые закрытые отапливаемые или вентилируемые помещения (категория 4 по ГОСТ 15150-69); (относительная влажность воздуха не более 40%;), содержание пыли не более 5
3. Параметры эксплуатации
3.1. Нагрузка по направлению	Нереверсивная
3.2. Передаваемый крутящий момент
3.2.1. Номинальный длительно действующий	200 Н*м
3.2.2. Пиковый	300 Н*м
3.3. Частота вращения	90 б/мин
4. Параметрические ограничения
4.1. Ограничения габаритных размеров муфты по …	…