Новости

Системи автоматизованого проектування (САПР) вагонів і основи наукових досліджень

Работа добавлена:






Системи автоматизованого проектування (САПР) вагонів і основи наукових досліджень на http://mirrorref.ru

МІНІСТЕРСТВО ТРАНСПОРТУ ТА ЗВЯЗКУ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ЕКОНОМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТУ

Кафедра «Вагони»

КУРСОВА РОБОТА

Із дисципліни «СИСТЕМИ АВТОМАТИЗОВАНОГО ПРОЕКТУВАННЯ (САПР)

ВАГОНІВ І ОСНОВИ НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ»

ДЕТУТ.САПР.В.010.ПЗ

Перевірив:

доц. Морозова Т.М

Виконав:

ст..гр.1-В-спец

Ярмолюк О.В

Київ 2009

Київ•2009

УДК 62;[656.223.1+656.223.2] (004.896)

Системи автоматизованого проектування (САПР) вагонів і основи наукових досліджень. Методичні рекомендації щодо  практичних занять для студентів спеціальності “Рухомий склад та спеціальна техніка залізничного транспорту” спеціалізації “Виробництво, експлуатація та ремонт вагонів” усіх форм навчання.-К.: ДЕТУТ, 2009.-65 с.

У роботі наведені методичні рекомендації до практичних робіт з дисципліни  «Системи автоматизованого проектування (САПР) вагонівіоснови наукових досліджень», а також сучасний теоретичний і довідниковий матеріал до всіх практичних занять. Крім того, для засвоєння матеріалу, вони містять перелік завдань, вказівок, контрольних запитань.

Методичні вказівки призначені для студентів спеціальності 100501 “Рухомий склад та спеціальна техніка залізничного транспорту” спеціалізації “Виробництво, експлуатація та ремонт вагонів”.

Методичні рекомендації розглянуті та затверджені на засіданні кафедри «Вагони» (протокол №  2  від  29.09.08р.)  і на засіданні методичної комісії факультету ІРСЗТ (протокол № 4 від 25.11.08р.).

Укладач:Т.М.Морозова,ст. викладач

Рецензенти:

В.М.Шатаєв, кан.істор.наук, професор кафедри «Вагони»

О.М. Горолюк, головний технолог Головного пасажирського управління «Укрзалізниці»

ЗМІСТ

Вступ………  ………………………………………………………….4

1.Практичне заняття1.

Побудова алгоритму  «Схема маршрутупроектування»……............5

2.Практичнезаняття2.

Побудова загальної структурної схеми забезпечення САПР з визначенням  її складових……………………………………………..9

3.Практичнезаняття 3.

Класифікація сучасних САПР.Функції, характеристики та прикладиCAE/CAD/CAM систем………………………………………………12

4.Практичнезаняття 4.

Вивчення  складових  САПР: технічного та програмного  забезпечень…………………………………………………………….19

5.Практичнезаняття 5.

Вивчення складових  САПР інформаційного, лінгвістичного, методичного та організаційного  забезпечень………………………24

6.Практичнезаняття 6.

Розробка математичної моделі комплексного розрахунку пункту технічного обслуговування (ПТО)…………………………………..30

7.Практичнезаняття 7.

Математична модель розрахунку геометричних

характеристик  плоского перерізу…………………………………..39

8.Практичнезаняття 8.

Математична модель розрахунку сил, які діють на колісну  пару……………………………………………………………………43

9.Практичнезаняття 9.

Математична модель розрахунку техніко-економічних параметрів вантажних вагонів……………………………………………………50

10.Практичнезаняття 10.

Математична модель розрахунку чисельності робітників вагонного депо……………………………………………………………………60

ВСТУП

Автоматизація проектування посідає особливе місце між  інформаційних технологій.

По-перше, автоматизація проектування – синтетична дисципліна, її складовими є різні сучасні технології. Так, технічне забезпечення систем автоматизованого проектування (САПР) базується на використанні обчислювальних мереж та телекомутаційних технологій, в САПР використовуються персональні комп’ютери і робочі станції, є приклади використання мейнфреймів (великих універсальних ЕОМ). Математичне забез-печення САПР відрізняється багатством та різноманітністю методів обчислювальної математики, штучного інтелекту, статистики, математичного програмування і т.п. Програмні комплекси САПР відносяться до числа най-більш складних сучасних програмних систем, побудованих на операційних системахUNIX,Windows -95/NT, мовах програмування С, С++,Java і т.п., сучаснихCASE-технологіях, реляційних і об’єктно-орієнтованих системах управління базами даних (СУБД).

По друге, знання основ автоматизації проектування та уміння працювати з засобами САПР потрібно практично кожному інженеру-розробнику. Комп’ютерами оснащені проектні підрозділи, конструкторські бюро та офіси. Робота конструктора за звичайним кульманом, розрахунки за допомогою логарифмічної лінійки або оформлення звіту на машинці – є анахронізмом. Підприємства, які ведуть розробки без САПР або з дуже низьким ступенем їх використання не можуть конкурувати через великі матеріальні та часові затрати на проектування, а також через низьку якість проектів.

Поява перших програм для автоматизації проектування за кордоном та в СРСР відноситься до 60-х років. Тоді були побудовані програми для рішення завдань будівельної механіки, аналізу електронних схем і т. ін. Подальший розвиток САПР йшло шляхом побудови апаратних та програмних засобів машинної графіки, збільшення обчислювальної ефективності програм моделювання та аналізу, розширення галузей використання   САПР. Спрощення інтерфейсу користувача, використання в САПР елементів штучного інтелекту.

На теперішній час побудована велика кількість програмно-методичних комплексів для САПР з різними ступенями спеціалізації та прикладної орієнтації. Завдяки цьому автоматизація проектування стала необхідною складовою підготовки інженерів різних спеціальностей.

Мета практичних робіт з дисципліни «Системи автоматизованого проектування (САПР) вагонів і основи наукових досліджень»  – опанувати ме-тодики проектування, використовуючи сучасні розробки і засоби проектування.

Методичні рекомендації містять сучасний теоретичний і довідковий матеріал з усіх практичних занять.

Методичні рекомендації щодо практичних занять з дисципліни «САПР вагонів і основи наукових досліджень» складені з урахуванням робочої програми дисципліни.

Практичне заняття 1

Побудова алгоритму  «Схема маршрутупроектування»

(2 години)

1 Теоретичні відомості

1.1. Проектування

Проектування – процес, при якому інформація про об’єкт проектування представлена комплексом конструкторсько - технологічних документів для його виготовлення за допомогою відповідних технологій.

Початкова інформація про об’єкт проектування  полягає в технічному завданні (ТЗ), яке  крім функції, яку виконує об’єкт проектування, повинно мати  такі функціональні параметри, які відповідають завданим вимогам.

1.2. Принципи проектування

Декомпозиційний принцип проектування.При проектуванні складних систем за декомпозиційним принципом проектування відбувається  перехід від складної задачі до кількох простих.

Ієрархічнийпринцип проектування.За цим принципом проектуванняоб’єкт розкладається за ступенями  властивостей і проектування відбувається за рівнями  проектування. При цьому, чим більш складний об’єкт проектування, тим більше рівнів проектування.

Ітераційнийпринцип проектування.Перевірку вірності проектних рішень, їх відповідність заданим параметрам необхідно забезпечити на стадії проектування. Послідовне наближення до виконання заданих вимог  за результатами моделювання та оптимізації на кожному етапі проектування і є суттю ітераційного методу проектування.

Принцип уніфікації задач та складових частин об’єктів.Уніфікація спрощуєпроцес проектування і представляє об’єкти проектування у базі даних більш компактно. Об’єкти проектування повинні бути максимально уніфіковані і мати мінімально можливу номенклатуру. Основна мета уніфікації – мінімізація складових, які потребують нової розробки.

Принцип контролювання етапів проектування. Контроль або має бути  поєднаний з процесом проектування, або відділений від нього, якщо присутня автоматизована перевірка проектних норм та параметрів, які здобуті  на будь–якому етапі проектування ручним, автоматизованим або автоматичним засобами і  які контролюють процес проектування. Процедуру контролю правильності виконання проектних робіт на різних етапах проектування часто називають -верифікація.

1.3. Складові схеми маршруту проектування

Проектувальник діє за однією і тією ж самою схемою незалежно від того, чи використовує він які-небудь  технічні засоби, наприклад, ЕОМ, чи ні.

В загальному вигляді процес проектування в САПРспрощено можна представити схемою. Ця схема відображає елемент проектно – конструк-торського процесу, з низки  яких складається реальний автоматизований процес:

а. Вхідними даними є технічне завдання (ТЗ) (блок1).

б. Процес проектування починається з вирішення задачі структурного синтезу – прийняття технічного рішення про  початковий варіант структури об’єкта (блок 2).

Потім вхідний варіант має отримати оцінку з позицій задоволення потреб ТЗ (блоки3-6).

в. Побудова математичної моделі (ММ)- аналітичні формули, або системи рівнянь об’єкту проектування (блок 3).

г. Уведення початкових даних (блок 4)

д. Рішення  ММ (блок 5).

е. Порівнювання (блок 6) розрахункових даних (блок 5) з вихідними параметрами із ТЗ (блок 1).

Блоки 1-6 утворюють гілку детермінованого проектування – розрахунок на номінальні значення.

Якщо розрахункові дані не відповідають  вимогам ТЗ, то проводять параметричну оптимізацію (блок 7): змінюють параметри згідно з різними критеріями : вибирають іншу структуру об’єкта проектування (блок 8), або змінюють вимоги до ТЗ (блок 9). Зміна ТЗ зовсім не бажана, оскільки як  потребує узгодження з розробником ТЗ, а узгодження можна і не отримати.

ж. Після того, як розрахунок на номінальні значення дав позитивний результат, проводять статистичний аналіз (блок 10) з метою максимізації процента виходу придатних виробів при їх виробництві  за рахунок обліку реальних статистичних розподілень параметрів матеріалів та параметрів,  які характеризують технологічний процес.

з. Позитивне порівняння (блок 11) даних результату статистичного аналізу з вихідними параметрами ТЗ дає право на перехід до оформлення технічної документації (блок 12). А якщо дані результату статистичного аналізу не відповідають вимогам ТЗ, то статистична гілка  схеми проектування має повернутися через ті ж самі  блоки: блок 7, блок 8, блок 9.

1.4. Засоби графічних алгоритмів

Алгоритм – послідовність дій, яка завершується відповідним результатом. Одним із засобів опису алгоритмів є опис алгоритму в вигляді блок – схеми. Блок – схема, це графічне зображення алгоритму, коли окремі дії зображені відповідними геометричними фігурами – блоками. Графічні символи, які застосовуються  для виконання схем алгоритмів приведені  в табл.1.1. Блоки з’єднуються  інформаційними лініями. Головний напрям потоків іде зверху донизу, та зліва направо (стрілки на лініях можуть бути не вказані). В інших випадках наявність стрілок обов’язкова.

Таблиця 1.1

Графічні позначення, які застосовуються при складенні схем алгоритмів

Назва блоку

Вид блоку

Дія, яка виконується

1

2

3

Початок-кінець

Початок, кінець процесу

1

2

3

Процес, дія

.Виконання операції, результатом якої є зміна значення

Рішення (умова)

           ___   ---

Вибір направлення виконання алгоритму  залежності від умови

Введення - виведення

Введення – виведення даних

З’єднувач сторінковий

Розрив лінії потоку інформації на сторінки

З’єднувач між-сторінковий

Розрив лінії потоку інформації між сторінками

2.Завдання і методичні вказівки

2.1. Засвоїти  теоретичні відомості про процес проектування.

2.2. Засобами графічних алгоритмів побудувати схему маршруту проектування.

3. Контрольні запитання

3.1. Дати визначення процесу «Проектування».

3.2. Надати перелік принципів проектування.

3.3. Дати визначення декомпозиційному принципу проектування.

3.4. Дати визначення ієрархічному принципу проектування.

3.5. Дати визначення ітераційному принципу проектування.

3.6. Дати визначення принципу уніфікації задач та складових частин об’єктів проектування.

3.7. Дати визначення принципу контролювання етапів проектування .

Практичнезаняття2

Побудова загальної структурної схеми забезпечення САПР з визначенням  її складових

(2 години)

1. Теоретичні відомості

Проектування, при якому всі проектні рішення або їх частину одержують шляхом взаємодії людини і ЕОМ, називають автоматизованими, на відміну від ручного (без використання ЕОМ) або автоматичного  (без участі людини на проміжних етапах). Система, що реалізує автоматизоване проектування, є системою автоматизованого проектування -САПР( в англомовному написанніCADSystemComputerAidedDesignSystem). Автоматичне проектування можливе лише в окремих випадках для порівняно нескладних об’єктів. Переважаючим в даний час є автоматизоване проектування.

1.1. Структура САПР

САПР є складною системою, в неї входять проектуючі та  обслуговуючі підсистеми.

Проектуючі підсистеми безпосередньо виконують проектні процедури Прикладами цих підсистем можуть служити підсистеми геометричного тривимірного моделювання механічних об’єктів, виготовлення конструкторської документації, схемотехнічного аналізу.

Обслуговуючі підсистеми забезпечують функціонування  підсистем, за допомогою яких проектують. Їх сукупність часто називають системним середовищем (або оболонкою) САПР. Типовими обслуговуючими підсистемами є підсистема управління проектними даними (PDM-ProductDataManagement), управління процесом проектування (DesPMDesignProcessManagement,CASE(ComputerAidedSoftwareEngineering) для розробки і супроводу програмного забезпечення САПР, повчальні підсистеми для освоєння користувачем технологій, реалізованих в САПР.

Рис. 2.1

1.2. Види забезпечення САПР

Структуризація САПР за різними аспектами обумовлює появу видів забезпечення САПР. Прийнято виділяти сім видів забезпечення САПР:

технічне, включає різні апаратні засоби (ЕОМ, периферійні пристрої, мережне комутаційне устаткування, лінії зв’язку, вимірювальні засоби);

математичне, об’єднує математичні методи, моделі і алгоритми для виконання проектування;

програмне, представлене комп’ютерними програми САПР;

інформаційне, складається з баз даних, систем управління базами даних, а також інших даних, що використовуються при проектуванні. Відзначимо, що вся сукупність, яка використовується при проектуванні даних називається інформаційною фундацією САПР, а база даних разом з системами управління носить назву банку даних;

лінгвістичне, виражає спілкування між проектувальником і ЕОМ мовами програмування і мовами обміну даними між технічними засобами САПР;

методичне, включає різні методики проектування, іноді до методичного відносять такожматематичне забезпечення;

організаційне, представлене штатними розкладами, посадовими інструкціями та іншими документами, що регламентують роботу проектного підприємства.

2. Завдання і методичні вказівки

2.1. Засвоїти  теоретичні відомості про структуру та види забезпечення САПР.

2.2. Засобами графічних алгоритмів побудувати структуру забезпечення САПР.

3. Контрольні запитання

3.1. Дати визначення САПР.

3.2. Дати визначення підсистемам САПР, за допомогою яких проектують.

3.3. Дати визначення обслуговуючим підсистемам САПР.

3.4. Дати визначення технічному забезпеченню САПР.

3.5. Дати визначення програмному забезпеченню САПР.

3.6. Дати визначення інформаційному забезпеченню САПР.

3.7. Дати визначення лінгвістичному забезпеченню САПР .

3.8. Дати визначення методичному забезпеченню САПР .

3.9. Дати визначення організаційному забезпеченню САПР .

Практичнезаняття 3

Класифікація сучасних САПР

Функції, характеристики та прикладиCAE/CAD/CAM систем

(2 години)

1. Теоретичні відомості

1.1. Класифікація САПР

Класифікацію САПР здійснюють за  низкою ознак, наприклад, за додатком, цільовим призначенням, масштабами (комплексності задач, які вирішуються), характером базової підсистеми – ядра САПР.

При класифікації за додатками самими  представницькими і широко вико-ристовуючими є такі групи САПР:

а). САПР для вживання в галузях загального машинобудування. Їх часто називають САПР-M  або МCAD (MechanicalCAD) системами.

б). САПР для радіоелектроніки. Їх англомовна назва – ЕCAD (ElectronicCAD) абоEDA (ElectronicDesignAutomation) системи.

За цільовим призначенням розрізняють  САПР або підсистеми САПР, що забезпечують різні аспекти проектування. Так, у складі МCAD систем з’являютьсяCAE/CAD/CAMсистеми:

  • САПР функціонального проектування, інакше САПР-Ф абоCAE(ElectronicAidedEngineering) системи;
  • конструкторські САПР загального машинобудування – САПР-К, часто звані простоCAD (ComputerAidedDesign)системами;
  • технологічні САПР загального машинобудування САПР-Е, їх називають автоматизованими системами технологічної підготовки виробництва або системамиCAM (ComputerAidedManufacturing).

За масштабами розрізняють окремі програмно-методичні комплекси  (ПМК) САПР, наприклад, комплекс аналізу міцності механічних виробів відповідно методу скінчених елементів (МСЕ).

За характером базової підсистеми розрізняють такі різновиди САПР:

  • САПР на базі підсистеми машинної графіки і геометричного моделювання. Ці САПР орієнтовано на додатки, де основною процедурою проектування є конструювання, тобто визначення просторових форм і взаємного розташування об’єктів;
  • САПР  на базі систем управління базами даних. Вони орієнтовані на додатки, в яких при порівняно нескладних математичних розрахунках переробляється великий обсяг даних. Фактично це автономні програмно-методичні комплекси, що використовуються, наприклад, імітаційного моделювання виробничих процесів, розрахунку міцності по методу скінчених елементів, синтезу і аналізу систем автоматичного управління;
  • комплексні (інтегровані) САПР, що складаються з сукупності підсистем попередніх видів. Характерними прикладами комплексних САПР єCAE/CAD/CAMсистеми в машинобудуванні або САПР БІС. Для управління такими складними системами застосовують спеціалізовані системні середовища.

1.2. Функції, характеристики та прикладиCAE/CAD/CAM систем

ФункціїCAD - систем в машинобудуванні підрозділяються  на функції двовимірного (2D)і тривимірного (3D) проектування. До функцій2D відно-сяться: креслення, оформлення конструкторської документації; до функцій 3D – одержання тривимірних моделей, метричні розрахунки, реалістична візуалізація, взаємне перетворення2D і  3D моделей.

СередCAD - систем відрізняють «легкі» і «важкі» системи. Перші з них, які  зорієнтовані на 2D графіку, порівняно дешевші і менш вимогливі в відношенні  ресурсів. Другі -  зорієнтовані на геометричне моделювання (3D), більш універсальні, дорожчі, оформлення креслярської документації в них взагалі виконується за допомогою попередньої розробки тривимірних геометричних моделей.

Основні функціїCAM - систем: розробка технологічних процесів, синтез управляючих програм для технологічного обладнання з числовим управлінням (ЧПУ), моделювання процесу обробки, в т.ч. побудова траєкторій відносного руху інструменту чи  заготовки в процесі обробки, генерація постпроцесорів для конкретних типів обладнання з ЧПУ (NC-NumericControl), розрахунок норм часу обробки.

Найбільш відоміCAE/CAD/CAM системи, які використовуються в машинобудуванні.

«Важкі» системи (у дужках назва фірми, яка розробила чи розповсюджує цей продукт):

  • Unigraphics ( EDS Unigraphics);
  • Solid Edge (Intergraph);
  • Pro/Engineer (PTC – Parametric Technology Corp.);
  • CATIA (Dassault Systems);
  • EUCLID (Matra Datavision);
  • CADDS/5 (Computervision,зараз входить доPTC)та  ін.

«Легкі» системи:

  • AUTOCAD (Autodesk);
  • АДЕМ,bCAD (ПроПро Група Новосибирськ);
  • Caddy (ZieglerInformatics)$
  • КОМПАС (Аскон, С.Петербург);
  • Спрут (Sprut Technology, НабережніЧовни);
  • Кредо (НИВЦ АСК, Москва).

Системи, які займають проміжне положення (середньомасштабні):

  • Cimatron, Microstation (Bentley);
  • Euclid Prelude (Matra Datavision);
  • T-FlexCAD (Топ системи, Москва) и др.

Іззростаням можливостейперсональних ЕОМ грані між «важкими» та «легкими»CAD/CAM – системами стираються.

ФункціїCAЕ систем – досить різнобічні, тому що  пов’язані з проектними процедурами аналізу, моделювання оптимізації проектних рішень. До складу машинобудівнихCAЕ систем, передусім, входять програми для таких проце-дур:

  • моделювання полів  фізичних величин, в тому числі аналіз міцності, який найчастіше виконується відповідно до МКЄ;
  • розрахунок  стану і перехідних процесів  на макрорівні;
  • імітаційне моделювання складних виробничих систем на базі моделей масового обслуговування

Приклад систем моделювання полів фізичних величин відповідно до МКЄ:

  • Nastran, Ansys, Cosmos, Nisa, Moldflow.

Приклад систем моделювання динамічних процесів  на макрорівні:

  • AdamsіDyna (в механічних системах).

1.3. Система тривимірного моделювання КОМПАС -3D – САПР конструктор

Система КОМПАС -3D призначена для створення тривимірних асоці-ативних моделей окремих деталей і складних одиниць, що містять, як ори-гінальні, так і стандартизовані конструктивні елементи. Параметрична техно-логія дозволяє швидко отримувати моделі типових виробів на основі одного разу спроектованого прототипу. Чисельні сервісні функції полегшують вирі-шення допоміжних завдань проектування і обслуговування виробництва.

Ключовою особливістю КОМПАС -3D – є використання власного мате-матичного ядра і параметричних технологій, розроблених фахівцями АСКОН (Росія –С. Петербург).

Основне завдання, що вирішується системою – моделювання виробів з метою істотного скорочення періоду проектування і швидкого їх запуску у виробництво. Ці цілі досягаються завдяки можливостям:

  • швидкого отримання конструкторської і технологічної документації, необхідної документації, необхідної для випуску виробів (складальних креслень, специфікацій, деталювань  тощо);
  • передачі геометрії виробів в розрахункові пакети;
  • передачі геометрії в розробки програм, що управляють при устаткуванні з ЧПУ;
  • створення додаткових зображень виробів (наприклад, для складання каталогів, створення ілюстрацій до технічної документації і тощо).

Засоби імпорту/експорту моделей (КОМПАС -3D підтримує форматиIGES,SAT,XT,STEP,VRML) забезпечують функціонування комплексів, що містять різні системиCAE/CAD/CAM.

Моделювання виробів в КОМПАС -3D можна вести різними способами “від низу до верху» (використовуючи готові компоненти), «зверху до низу» (проектуючи компоненти в контексті конструкції), спираючись на компонувальний ескіз (наприклад, на кінематичну схему) або змішаним способом. Така ідеологія забезпечує отримання асоціативних моделей, що легко модифікуються.

Система має могутній функціонал для роботи над проектами, що включають декілька тисяч підзборок, деталей і стандартних виробів.

Вона підтримує всі можливості тривимірного твердотільного моде-лювання, що є стандартом для САПР середнього рівня:

  • булеві операції над типовими формоутворювальними елементами;
  • створення поверхонь;
  • асоціативне завдання параметрів елементів;
  • побудова допоміжних прямих і площин, ескізів, просторових кривих (ламаних, сплайнів, різних спіралей);
  • створення конструктивних елементів – фасок, округлень, отворів, ребер жорсткості, тонкостінних оболонок;
  • спеціальні можливості, що полегшують побудову ливарних форм: ливарні ухили, лінії роз’єму, порожнини за формою деталі (зокрема із завданням усадки);
  • функціонал для моделювання деталей з листового матеріалу: команди створення листового тіла, згинів, отворів, жалюзі, бортиків, штампувань і вирізів в листовому тілі, замикання кутів, а також виконання  розгортки отриманого листового тіла, зокрема формування асоціативного креслення розгортки);
  • створення будь-яких масивів формоутворювальних елементів і компонентів складок;
  • вставка в модель стандартних виробів з бібліотеки, формування призначених для користувача бібліотек моделей;
  • моделювання компонентів в контексті складання, взаємне визначення деталей у складі складання;
  • накладенні сполучень на компоненти складання (при цьому можливість автоматичного накладення сполучень істотно підвищує швидкість створення складання);
  • виявлення взаємопроникнення деталей;
  • спеціальні засоби для спрощення роботи з великими складаннями;
  • можливість гнучкого редагування деталей і складань, зокрема за допомогою характерних крапок;
  • перевизначення параметрів будь-якого елемента на будь-якому етапі проектування, що викликає перестроювання всієї моделі.

2. Завдання і методичні вказівки

2.1. Засвоїти  теоретичні відомості про класифікацію сучасних САПР,функції, характеристики та прикладиCAE/CAD/CAM систем,систему тривимірного моделювання КОМПАС -3D.

2.2. Визначити функції та можливості САПР Конструктор (CAD)- на прикладіКОМПАС -3D.

3. Контрольні запитання

3.1. За яким родом ознак здійснюють класифікацію САПР?

3.2. Надати класифікацію САПР по додатках.

3.3. Надати класифікацію САПР за цільовим призначенням.

3.4. Надати класифікацію САПР за масштабами.

3.5. Надати класифікацію САПР за характером базової підсистеми.

3.6. Які функції виконуютьCAD системи в машинобудуванні?

3.7. Які «легкі» системи, з найбільш відомихCAE/CAD/CAM систем використовуються в машинобудуванні?

3.8. Які «середні» системи з найбільш відомихCAE/CAD/CAM систем використовуються в машинобудуванні ?

3.9. Які «важкі» системи, з найбільш відомихCAE/CAD/CAM систем використовуються в машинобудуванні?

Практичнезаняття 4

Вивчення  складових  САПР

технічного та програмного  забезпечень

(2 години)

1. Теоретичні відомості

1.1. Технічне забезпечення САПР

Технічне забезпечення САПР включає різні технічні засоби (hardware), що використовуються для виконання автоматизованого проектування, а саме ЕОМ, периферійні пристрої, мережне устаткування, а також устаткування деяких допоміжних систем (наприклад, вимірювальних), що підтримують проектування.

Технічні засоби, що використовуються в САПР, повинні забезпечувати:

  • виконання всіх необхідних процедур, для яких є відповідне програмне забезпечення;
  • взаємодію між проектувальниками і ЕОМ, підтримку інтерактивного режиму роботи;
  • взаємодію між членами колективу, що виконують роботу над загальним проектом.

Перша з цих вимог виконується за наявності в САПР обчислювальних машин і систем з достатніми продуктивністю і місткістю пам’яті. Друга вимога стосується призначеного для користувача інтерфейсу і виконується за рахунок включення в САПР зручних  засобів введення виведення даних і перш за все, пристроїв обміну графічною інформацією. Третя вимога обумовлює об’єднання апаратних засобів САПР у обчислювальну мережу. В результаті загальна структура технічних засобів САПР є мережею  вузлів, зв’язаних між собою середовищем передачі даних(рис. 4.1):

Рис. 4.1

Вузлами(станціями даних) є робочі місця проектувальників, часто звані автоматизованими робочими місцями (АРМ) або робочими станціями (WS-Workstation). Ними можуть бути також великі ЕОМ (мейнфрейми), окремі периферійні і вимірювальні пристрої. Саме в АРМ повинні бути засоби для потужності, тоді вона може бути розподілена між різними вузлами обчислювальної мережі.

Середовище передачі даних представлено каналами передачі даних, що складаються з ліній зв’язку і комутаційного устаткування. В кожному вузлі можна виділити крайове устаткування даних (КУД), що виконує певну роботу по проектуванню, і апаратуру закінчення каналу даних (АКД), призначену для зв’язку крайового устаткування даних  з середовищем передачі даних.

Наприклад, як крайове устаткування (КУД) можна розглядати персональний комп’ютер, а як АКД – мережну плату, що вставляється в комп’ютер.

Канал передачі даних –засіб двосторонньогообміну даними, вклю-чаючи АКД і лінію зв’язку.

Лінією зв’язкуназивають частину фізичного середовища, що використовується для розповсюдження сигналів в певному напрямі, прикладами ліній зв’язку можуть служити коаксіальний кабель, волоконно-оптична лінія зв’язку.

1.2.Програмне забезпечення САПР

В програмному забезпеченні (ПЗ) САПР прийнято виділяти:

  • загальносистемне ПЗ;
  • системні середовища;
  • прикладне ПЗ.

До загальносистемного ПЗ відносяться операційні системи (ОС) ЕОМ  та обчислювальних систем, які використовуються, а також мережеве ПЗ типових телекомутаційних послуг.

Взагалі вибір серед сучасних ОС робиться між трьома основними операційними системами –Unix,WindowsNT,NovellNetware.

Областю використання  ОСUnix є крупні корпоративні мережі. Відмінні властивостіUnix – є висока надійність, можливість легкого масштабування мережі.

СистемаWindowsNTвикористовується у мережах клієнт-сервер. Вона зорієнтована на робочі групи і  середні за своїми масштабами мережі.

СистемаNovellNetware зберігає свої позиції у невеликих мережах. Вона складається із серверної частини та оболонокShell, які розташовані в клієнтських вузлах.

Системні середовища в САПР. Системи автоматизованого проек-тування відносяться до числа найбільш складних і наукоємних  авто-матизованих систем (АС). При виконанні проектних процедур необхідно автоматизувати також управління проектуванням, оскільки сам процес проектування стає все більш складнішим, і часто приймає розподільний характер. На великих і середніх підприємствах має місце тенденція до інтеграції  САПР з системами управління підприємством та  обігу документів. Для управління такими складними інтегрованими системами в їх складі повинно бути спеціальне програмне забезпечення  — системне середовище САПР або АС.

Сучасні системні середовища виконують такі функції :

  • управління даними;
  • управління проектуванням;
  • інтеграція ПЗ ;
  • реалізація інтерфейсу з користувачем САПР
  • допомогу в розробці та супроводженні ПЗ САПР.

Типова структура ПЗ системних середовищ сучасних САПР складається з таких підсистем.

Ядро – відповідає за взаємодію компонентів системного середовища, доступ до ресурсів ОС та мережі.

Підсистема управління проектів, або підсистема наскрізного пара-лельного проектування –CAPE (ConcurrentArt-to-ProductEnvironment), вико-нує функції:

  • слідкування за станом, в якому перебуває проект;
  • координації та синхронізації процедур, які паралельно виконуються різними виконавцями.

Підсистема управління методологією  проектування - сукупність методів та засобів виконання маршрутів проектування (послідовність проектних операцій і процедур, які приводять до мети проектування). Методи побудови маршрутів мають основу – опис задачі  або опис правил конструювання задач. Підсистема управління методологією  проектування представлена в виді бази знань, яка включає  інформаційну модель, ієрархічну структуру об’єктів, які проектуються, опис типових проектних процедур, типові фрагменти маршрутів проектування. Часто таку БД доповнюють навчальною підсистемою, яка готує спеціалістів до користування САПР.

Підпрограма інтеграції ПЗвикористовується для організації взаємодії програм в маршрутах проектування.

Підсистема інтерфейсу користувача включає в себе текстовий та графічний редактор та підтримується системами багатовіконного інтерфейсу  типуXWindows абоOpenLook.

ПідсистемаCASEпризначена для адаптації САПР до потреб конкретних користувачів, розробки та супроводження прикладного програмного забез-печення. Їх ще називають  інструментальними середовищами.CASE-система, як система проектування ПЗ, має в своєму складі компоненти для розробки структурних схем алгоритмів, засоби для ведення документів і збереження ходу проектування.

ПрикладнеПЗ призначене для розв’язування конкретних прикладних завдань виробничого характеру. Прикладне ПЗ комплектується у міру необхідності користувачамиСАПР. У структурі прикладного ПЗ виділяють прикладні програми загального та спеціального призначення.

Одержання проектних рішень і їх подання у вигляді, який є зручним для сприйняття користувачем, може бути доручено ЕОМ в тій мірі, в якій це дозволяє зробити математичне забезпечення проектних процедур.

2. Завдання і методичні вказівки

2.1. Засвоїти  теоретичні відомості про технічне та програмне забез-печення САПР.

2.2. Засобами графічних алгоритмів побудувати структуру програмного забезпечення САПР.

3. Контрольні запитання.

3.1. Дати визначення технічному забезпеченню САПР.

3.2. Які функції виконують технічні засоби САПР?

3.3. Відобразити загальну структуру  технічних засобів САПР.

3.4. Дати визначення програмному забезпеченню САПР.

3.5. Надати перелік складових програмного забезпечення САПР.

3.6. Дати визначення і приклади загальносистемного забезпечення САПР.

3.7. Дати визначення системному середовищу САПР.

3.8. Надати перелік підсистем, з яких складається системне середовище САПР.

3.9. Дати визначення прикладному програмному забезпеченню САПР.

Практичнезаняття 5

Вивчення складових  САПР:  інформаційного, лінгвістичного, методичного та організаційного  забезпечень.

(2 години)

1. Теоретичні відомості

1.1. Інформаційне забезпечення  САПР

До комплексу засобів автоматизованого проектування входить інфор-маційне програмне забезпечення. Головною метою побудови інформаційного забезпечення є розробка інформаційної системи, яка дозволяє вірно і швидко вирішувати проектні задачі. Це може бути досягнуто своєчасною видачею користувачу повної та достовірної інформації для виконання відповідної частини проектного конструкторського процесу.

Інформаційне забезпечення САПР, по-перше, включає в себе довідкову  інформацію: відомості про типові матеріали, фрагменти креслення та їх параметри, а по друге, способи, алгоритми і програми, призначені для впорядкованого запису, зберігання, переміщення і витягання даних. З другою частиною пов’язані такі поняття, як бази даних, системи управління базами даних (СУБД) та банк даних.

Система управління базою даних - сукупність мовних засобів і програм, призначених для пошуку потрібних даних, їх переміщення, модифікації, незалежно від прикладних програм користувача. В сукупності  база даних і СУБД є так званим банком даних.

При розробці інформаційного забезпечення САПР головною проблемою є перетворення інформації, яка необхідна для виконання проектно-конструкторських робіт над певним класом об’єктів, в форму, яка найбільш раціональна для машинної обробки та виводі інформації з ЕОМ в вигляді, який є придатним для сприйняття користувачем.

Інформація, яка використовується при проектуванні може бути поділена настатистичну та динамічну.

Статична інформація характеризується тим, що вона рідко змінюється. До такої інформації відносяться дані ТЗ на проектування и довідкові дані, які мають великий обсяг. Формування, завантаження та корегування довідкових даних виконується тільки адміністратором бази даних (системний програміст, який формує базу даних). Він повинен підтримувати зв'язок зі службою нормалізації та стандартизації проектної організації. Обсяг даних ТЗ на об’єкт, який проектується, значно менший ніж обсяг довідкових даних, але кількість людей, які мають право вносити зміни до ТЗ, повинна бути значно менша ніж кількість людей, які мають право коректувати довідкові дані.

Динамічна інформація складається з даних, які накопичуються для виконання відповідних операцій проектування (проміжні дані) і даних, які являють собою результат проектування при виконанні таких операцій. Проміжні дані постійно змінюються при функціонуванні САПР. Вносити зміни у варіанти проектних рішень має право тільки конструктор – виконувач  та його керівник.

Інформація, яка використовується при проектуванні, за  виглядом її по-дання поділяється на:документальну, іконографічну, фактографічну.

Документальна інформація – це метаінформація, яка є пошуковим образом документа, який знаходиться у базі даних. При необхідності може бути знайдена сукупність документів, яка співпадає з пошуковим образом документа.

Іконографічна інформація – це інформація, яка зберігається в зображеннях документів (креслення, фотографії і т.п.). Для її збереження використовуються спеціальні носії  (мікрофіши, рулонні мікрофільми, магнітні стрічки відеозаписів). В сучасних САПР цей вид інформації використовується для збереження великих обсягів інформації, пошук якої здійснюється за допомогою документальної інформації, яка її супроводжує.

Фактографічна інформація  складає основу баз даних САПР. Вона представляє з себе числові, літерні довідкові данні і також дані, які потрібні для розрахунків (коефіцієнти, таблиці, і т. ін.).

Основними вимогами до інформаційного забезпечення є повнота, гнучка організація структур даних і способів управління ними, що дозволяє попов-нювати, змінювати і вилучати дані без їх істотної перебудови, а також за-безпечення швидкого і простого пошуку потрібних даних.

Типові відомості:

  • параметри елементів креслення;
  • параметри матеріалів;
  • параметри і структури типових процесів;
  • кінцеві та проміжні результати.

Способи зберігання та забезпечення обробки типових відомостей:

  • бази даних;
  • системи управління базами даних.

Бази даних:

  • засоби організації розміщення даних: послідовна, пряма; бібліотечна, індексно-послідовна організації;
  • засоби структурування даних: асоціативна, послідовна, ієрархічна, реалістична структури.

Система управління базами даних:

  • мова СУБД: мова опису даних, мова обробки даних, мова маніпуляції даними;
  • програми СУБД: програма пошуку даних, програма відновлення  даних.

1.2. Лінгвістичне забезпечення САПР

Мови, що використовуються в САПР можна розбити на дві основні групи: мови програмування і мови проектування.

Мови програмування призначені для написання текстів програм. При цьому процедурно-орієнтовані мови (Фортран, ПЛ1, Паскаль, АДА, Сі) призначені для широкого класу задач. Машинно-орієнтовані мови (Асемблер) дозволяють створювати програми, найефективніші щодо використання ресурсів пам’яті, часу розрахунку.

Вибір мови визначається поставленою задачею, наприклад, вимагається розробити програму в гранично короткі терміни; програму, яка була б найефективнішою з погляду обчислювальних витрат (витрат часу, пам’яті) або програму максимально мобільну, тобто придатну для роботи на будь-якому комп’ютері. Таким чином, при виборі мови необхідно враховувати, яким вимогам повинна задовольняти програма. Основні міркування при виборі мови, яких потрібно дотримуватися, такі.

Якщо головне швидкість написання, то програму слід писати на мовах високого рівня – процедурно - орієнтованих або програмно-орієнтованих.

Якщо основною вимогою є ефективність програми, то використовується мова низького рівня – Асемблер.

Машинно - орієнтовані мови використовуються також у випадку, якщо основною вимогою виступає мобільність. При написанні складних програм можливий компроміс.

Перераховані вище мови програмування не придатні для опису об’єктів і задач проектування, оскільки в них відсутні такі поняття, як «тип об’єкта», «зв’язки об’єкта», «параметри об’єкта», немає опису типових процедур проектування. Для цього створені наочно-орієнтовані мови. Вони називаються вхідними мовами або просто мовами проектування.

Рис. 5.1

Мови програмування:

  • процедурно-орієнтовані;
  • проблемно-орієнтовані;
  • машинно-орієнтовані.

Мови проектування:

  • мови опису: об’єкту, задачі, директив проектування; вихідний язик;
  • мови моделювання: розширені язики програмування, автономні язики;
  • діалогові мови: з ініціативою у ЕОМ, з ініціативою у користувача; комбіновані.

1.3. Методичне забезпечення САПР

Методичне забезпечення САПР складається з документів, які характеризують склад, правила відбору та експлуатації засобів автоматизованого проектування.

Існує більш ширше тлумачення методичного забезпечення, за яким методичне забезпечення – це є сукупність математичного і лінгвістичного забезпечень та документів, які реалізують правила використання засобів проектування.

1.4. Організаційне забезпечення САПР

Організаційне забезпечення САПР включає положення, інструкції, накази, штатні розклади, кваліфікаційні вимоги   та інші документи, які регла-ментують організаційну структуру підрозділів проектної організації та їх взаємодію з комплексом засобів автоматизованого проектування.

2. Завдання і методичні вказівки

2.1. Засвоїти  теоретичні відомості про інформаційне, лінгвістичне, методичне та організаційне  забезпечення САПР.

2.2. Засобами графічних алгоритмів побудувати структуру лінгвістичного забезпечення САПР.

3.Контрольні запитання.

3.1. Дати визначення інформаційному забезпеченню САПР.

3.2. Надати класифікацію видів інформації при проектуванні  за видом її представлення.

3.3. Надати характеристику статичної та динамічної інформації при проектуванні.

3.4. Дати визначення лінгвістичному забезпеченню САПР.

3.5. Надати перелік складових лінгвістичного забезпечення САПР.

3.6. Дати визначення і методичного забезпечення САПР.

3.7. Дати визначення організаційного забезпечення САПР.

Практичнезаняття6

Розробка математичної моделі комплексного розрахунку пункту технічного обслуговування (ПТО)

(4 години)

1. Теоретичні відомості

1.1. Модель. Моделювання. Процес моделювання. Види моделювання

Модель (рос.модель,англ.model,нім.Modell) – речова, знакова або уявна(мислена) система, що відтворює, імітує, відображає принципи внутрішньої організації або функціонування, певні властивості, ознаки чи (та) характеристики об’єкта дослідження(оригіналу). Розрізняють фізичні, математичні та інші моделі.

Смислове навантаження терміна “модель” багатопланове:

а) зразок, взірцевий примірник чогось;

б) тип, марка конструкції;

в) те, що є матеріалом, натурою для відтворення;

г) зразок, з якого знімається форма для відливання в іншому матеріалі;

д) комп’ютерна модель,

е) розрахункова модель,

ж) теоретична модель(процесу, конструкції тощо).

Наприклад,модель опис об'єкта (предмета, явища абопроцесу) на якій-небудь формалізованій мові, складений з метою вивчення його властивостей. Такий опис особливо корисний у випадках, коли дослідження самого об'єкта ускладнене або фізично неможливе.

Найчастіше в ролі моделі виступає інший матеріальний або уявний об'єкт, що замінює в процесі дослідження об'єкт-оригінал. Процес побудови моделі називаєтьсямоделюванням.Таким чином, модель виступає як своєрідний інструмент для пізнання, який дослідник ставить між собою і об'єктом, і за допомогою якого вивчає об'єкт, що його цікавить.

Процес моделювання включає три елементи:

  • суб’єкт (дослідник);
  • об’єкт дослідження;
  • модель, яка показує відношення між об’єктом, який пізнає, і тим об’єктом, котрий пізнається.

Перший етап побудови моделі припускає наявність яких-небудь знань про об’єкт - оригінал. Модель має заміняти оригінал лише в чітко обмеженому сенсі. З цього слідує, що для одного об’єкту може бути побудовано де кілько «спеціалізованих» моделей. Вони концентрують увагу на відповідних сторонах об’єкту, який досліджується, і характеризують об’єкт з різним рівнем деталізації.

На другому етапі модель виступає як самостійний об’єкт дослідження. Однією з форм такого дослідження є проведення «модельних» експериментів , при яких видозмінюють умови функціонування моделі і систематизуються дані про її поведінку. Кінцевим результатом цього етапу є сукупність знань про об’єкт.

На третьому етапі здійснюється перенесення знань з моделі на оригінал (формування сукупності знань). Одночасно здійснюється перехід з «мови» моделі на «мову» оригінала. Процес переносу знань здійснюється за відпо-відними правилами.

Четвертий етап – практична перевірка знань, які одержані за допомогою моделей знань, та їх використання для побудови узагальненої теорії об’єкта, його перетворенням або його керуванням.

Моделювання є циклічним процесом. Це означає, що за першим чотирьох - етапним циклом може йти другий, третій і т.д. При цьому знання про об’єкт, який досліджується, розширюються та уточнюються, і разом з тим початкова модель поступово стає більш досконалою. Недоліки, які виявляються при першому циклі моделювання та  обумовлені неповними знаннями про об’єкт, або помилками в побудові об’єкта, можна виправити в подальших циклах.

Види моделювання.Через те, що поняття «модель» є багатозначним, в науці та техніці не існує одностайної класифікації видів моделювання. Можна проводити класифікацію за характером моделей, за характером об’єктів, які моделюються, за сферами додатків моделювання (в техніці,  фізичних науках, кібернетиці і т. і.). Наприклад, можна виділити такі види моделювання:

  • фізичне моделювання;
  • математичне моделювання;
  • економіко-технічне моделювання;
  • комп’ютерне моделювання;
  • аналітичне моделювання;
  • імітаційне моделювання.

Фізичнемоделювання. – моделювання, при якому модель і об’єкт, що моделюється, мають одну і тусаму фізичну природу.

Математичнемоделювання — (рос.-моделирование математическое;англ. -mathematicalsimulation;нім. -mathematische Modellierung f) - метод дослідження процесів або явищ шляхом створення їхніхматематичних моделей і дослідження цих моделей.

В основу методу покладено ідентичність форми рівнянь і однозначність співвідношень між змінними в рівняннях оригіналу і моделі, тобто їханалогії. Математичні моделі досліджуються, як правило, із допомогоюаналогових обчислювальних машин тацифрових обчислювальних машин, тому прийнято казати про аналогове та дискретне математичне моделювання.

На початку60-х років було розроблено один із методів математичного моделюванняквазіаналогове моделювання. Цей метод полягає в дослідженні не досліджуваного явища, а явища або процесу іншої фізичної природи, яке описується співвідношеннями, еквівалентними відносно отриманих ре-зультатів.

Математичне моделювання тією чи іншою мірою застосовують всі природничі і суспільні науки, що використовують математичний апарат для одержання спрощеного опису реальності за допомогою математичних понять. Математичне моделювання дозволяє замінити реальний об’єкт його моделлю і потім вивчати останню. Як і у разі будь-якого моделювання, математична модель не описує явище абсолютно адекватно, що залишає актуальним питання про застосовність отриманих таким шляхом даних.

Економічно-математичне моделювання - нове направлення  сучасної економічної науки, представлене реалізацією наукового експерименту, сутність якого міститься у математичному моделюванні економічних ситуацій з урахуванням психологічного фактора (очікування учасників ринку).

Комп’ютерне моделювання – один з найбільш ефективних методів вивчення складних систем. Спочатку виконується побудоваякісної, а потім –кількісної моделі. Потім виконується серія обчислювальних експериментів на комп’ютері, інтерпретація результатів, співвідношення результатів моделювання з поведінкою оберту, який досліджується, подальше уточнення моделі і т.д.

Основні етапи комп’ютерного моделювання:

  • визначення задачі;
  • розробка концептуальної моделі, визначення основних елементів системи та елементарних актів взаємодії;
  • формалізація (перехід до математичної моделі; побудова алгоритму та складання програми);
  • планування та проведення комп’ютерних експериментів;
  • аналіз та інтерпретація результатів.

Аналітичні моделі– моделі реального об’єкта, які використовують алгебраїчні, диференціальні та інші рівняння, а також передбачають виконання однозначної обчислювальної процедури, яка закінчується їх точним рішенням.

Імітаційні моделі – математичні моделі, які достовірно відтворюють алгоритм функціонування системи, яка досліджується, шляхом послідовного виконання великої кількості елементарних операцій.

1.2. Математична модель комплексного  розрахункупункту технічного обслуговування (ПТО) вантажних вагонів депо, яке проектується.

Згідно з прийнятою схемою полігону дороги (рис. 6.1) та початкових даних (табл. 6.1):

                   А

                         Г

                                                                    Б

                                                                                                                       Е

             В

Рис. 6.1

Таблиця 6.1

Початкові данні полігону

Ділянка

Довжина ділянки, км

Розміри руху, кількість пар потягів на добу

Середня кількість вагонів в потягах

Добове роз-вантаження вагонів

Добове за-вантаження вагонів

АБ

А1

В1

С1

ВБ

А2

В2

С2

БГ

А3

В3

С3

Y1

Y2

БД

БЕ

Ак

Вк

Ск

Можна прийняти таку вимогу, що на всіх ділянках полігону вагонний парк однаково поділяється в такому співвідношенні: криті вагони – β1%,  напіввагони - β2%, платформи – β3%, цистерни – β4%, спеціалізовані вагони – β5%.

Визначення  задачі

А.Розрахунок добового вагонопотоку на сортувальній станції

Обсяг роботи сортувальної станції σ характеризується добовим вагонопотоком, який проходить через станцію. Він визначається за формулою :

,                                  (1)

де,k – число дільниць полігона;

Bi - розміри руху наi-тії дільниці;

Сi(ваг) - середня кількість вагонів у поїздах на і-тій   дільниці  .

Згідно з СНІП 239-76 в тому випадку, колиМ< 6000 ваг.,  обираєтьсяодностороння схема сортувальної станції. В протилежному випадку –схема сортувальної станції двостороння.

Б.Загальний пробіг вагонів на полігоні

Величина добового пробігу вагонів  в  вагоно-км на розглянутому полігоні.

,                                                      (2)

де,k – число дільниць полігона;

Bi  - розміри руху на i-тій дільниці;

Сi(ваг) - середня кількість вагонів у поїздах на і-тій   дільниці  ;

Аi(км)-довжина дільниці даного полігона.

В. Робочий парквагонів.

Робочий парк вагонів розраховується за формулою:

D(ваг)=(D1+D2+D3)(ваг),                         (3)

де,D1( ваг) - кількість вагонів в русі:

D1( ваг)=М, (розрахунок за формулою 1),

D2 (ваг) - кількість вагонів, які знаходяться на переробці на технічних станціях:

,                                  (4)

де, кількість призначень поїздів за планом формування;

(=2-8), приймається за даними станції, де знаходиться базове депо.

- параметр накопичення (від 6 до 8 годин);

- кількість технічних станцій, можна прийняти для розрахунків  =К-1;

,                                              (5)

Сi (ваг) - середня кількість вагонів у поїздах на і-тій   дільниці.

D3 (ваг) - кількість вагонів, які знаходяться під вантажними операціями:

,                               (6)

Т(год) - норма простою вагонів під однією вантажною операцією (приб-лизно при розрахунках вона дорівнює 9 годин);

Y1,Y2 (ваг) – відповідно середньодобове розвантаження и завантаження (дані з таблиці «Початкові дані полігону»).

Г. Інвентарний парк вагонів

Розрахунокзагального інвентарного парку вагонів  Z(ваг) виконується за формулою:

Z(ваг)=D(ваг) (1+),                               (7)

де,  - коефіцієнт, який враховує вагони, котрі знаходяться а неробочому парку (дорівнює від 0,12 до 0,14).

Інвентарний парк визначених  вагонів

Z1(ваг) =,                                      (8)

де- коефіцієнт, який ураховує наявність в загальному парку вагонів визначеного типу (наприклад, напіввагонів), на ремонті яких спеціалізується  депо (=0,49).

Д.Потреба у робочої силі ПТО

Для визначення кількості робітників ПТО необхідно встановити визначену для технічного обслуговування кількість бригад по парках станції та їх чисельність.

Кількість комплексних бригад парків прибуття та відбуття при рівномірному відбутті поїздів визначається за формулою:

                            (9)

де, -коефіцієнт, за допомогою якоговраховується переробка (упо-рядкування) вагонів (для парку прибуття він може дорівнювати=0,8, для парку відправлення –=1);

,                        (10)

За формулою (9) розраховується середньодобова кількість поїздів, які прибувають на станцію.

Тобр(хвил) – довготривалість упорядкування составу;

Т  (хвил)    -  довготривалість робочої зміни на ПТО (Т=12*60=720 хвил).

Потому кількість бригад парків прибуттяR1та парків відбуттяR2 розраховуються за формулою (10) при відповідному, Тобр.Згідно з типовим технологічним процесом роботи ПТО довготривалість упорядкування составу у парку прибуття  Т1 не має бути більш ніж 15 хвилин, а парку відправлення Т2 не має бути більш ніж 30 хвилин.

Кількість робітників однієї комплексної бригади парку прибуттяS1та парків відправленняS2розраховуються за формулою:

                 (11)

де,n=1,14 –коефіцієнт, за допомогою якого ураховуються непродуктивні переходи бригади;

H (людина - хвил) - трудомісткість технічного обслуговування одного вагона відповідно у парку прибуття -H1=2,12,та у парку відбуття -H2=4,15.

Таким чином комплексний розрахунок ПТО зведено  до обчислювального процесу за формулами від (1) до (11).

2 Завдання і методичні вказівки

2.1. Засвоїти  теоретичний матеріал з теми «Модель. Моделювання. Процес моделювання. Види моделювання»..

2.2. Засобами графічних алгоритмів побудувати алгоритми для розрахунку:

  • добового вагонопотоку на сортувальної станції;
  • загального пробігу вагонів на полігоні;
  • робочого паркувагонів;
  • загального інвентарного парку вагонів;
  • інвентарного парку вагонів.
  • потреби у робочих ПТО.

3.Контрольні запитання

3.1. Дати визначення моделі, процесу моделювання.

3.2. Надати класифікацію видів  моделювання.

3.3. Дати визначення фізичного моделювання.

3.4. Дати визначення математичного моделювання.

3.5. Дати визначення економічно-математичного моделювання..

3.6. Дати визначення комп’ютерного моделювання..

3.7. Імітаційна та аналітична моделі. Дати визначення.

Практичнезаняття 7

Математична модель розрахунку геометричних

характеристик  плоского перерізу

(4 години)

1. Теоретичні відомості

1.1. Математична модель розрахунку геометричних характеристик плоского перерізу

Розглянемо плоский переріз в вигляді багатокутника, який маєn – вершин (рис 7.1).Контур перерізу в цьому випадку має вигляд простої ламаної замкненої лінії. Якщо контур перерізу має криволінійний відрізок, то приблизно його можна замінити ламаною лінією, причому збільшення кількості вершин цієї ламаної збільшує точність апроксимації. При розгляді багато-зв’язаного перерізу, або перерізу, в складі якого є не зв’язані  між собою частини, треба використовувати відповідно фіктивними перерізами, або фіктивним зв’язком нульової товщини.

YY*Y0

X*

                               1

               2                                   5

X0

       С

               3

                                    4

  0X

Рис. 7.1

Пронумеруємо вершини перерізу в такій послідовності. Обравши довільну вершину за початкову – присвоюємо їй номер 1. Обійдемо весь контур таким чином, щоб точки перерізу, які примикають до контуру, незмінно залишалися зліва, при цьому присвоюємо кожній вершині номер на одиницю більший, ніж попередній.

Визначимо координатиXi,Yi (i=1,2,…,n) вершин перерізу відносно довільно вибраної системи координатX0Y та складемо таблицю початкових даних (табл. 7.1), при цьому вершину, прийняту за початкову, використаємо два рази.Таблиця 7.1

Номер вершини

1

2

3

i

n

1

X,см

X1

X2

X3

Xi

Xn

X1

Y,см

Y1

Y2

Y3

Yi

Yn

Y1

Будь яка з геометричних характеристик перерізу може бути представлена у вигляді алгебраїчної суми відповідних характеристикn  трикутників, кожний з яких має вершину в точці 0 и основу в вигляді прямолінійного відрізка контуру перерізу (див. рис.7.1)[1].

Характеристикиk-того довільного трикутника 0iy в системі координатx0y (Рис. 7.2) визначаються за формулами:

площина

0 0     1

Fk=xiyi1     =Sk,                                                                           (1)

xjyj1

при цьомуSk=xi*yj-yi*xj,   ,Fk> 0 при русі по вершинах трикутника проти руху стрілки годинника.

                                                                          Статистичні моменти (см2):

y;

j

yj                                                                          координати центру ваги (см):

yii

  0xjxix

Рис. 7.2

Осьові та відцентрові моменти  інерції(см4):

(4)

Характеристики перерізу, контур якого складається з прямолінійних відрізків, розраховується таким чином:

Площа:

F=(5)

статичні моменти (см3)

(6)

Координати центру ваги (точка С на рис. 7.2)

(7)

осьові та відцентрові моменти  інерції відносно центрових осейX0таY0(см4):

(8)

Моменти інерції відносно головних центральних осейX*,Y*,обчислюються за формулою:

;(9)

Кут повороту головних осей  відносно центральних відзначається відповідно до формули:

(10)

Момент інерції при крученні визначається за формулою:

(11)

2. Завдання і методичні вказівки

2.1. Засвоїти  теоретичні відомості про математичну модель розрахунку геометричних характеристик плоского перерізу.

2.2. Засобами графічних алгоритмів побудувати алгоритм для розрахунку геометричних характеристик плоского перерізу.

2.3. Згідно з варіантом проаналізувати заданий плоский переріз: вибрати систему координат, визначити координати плоского перерізу відповідно до вибраної системи координат та заповнити таблицю 1.

3. Контрольні запитання

3.1. Яким чином кількість вершин контуру перерізу впливає на точність апроксимації?

3.2. Чому при визначенні координат вершин перерізу, обхід вершин пе-рерізу здійснюється проти годинникової стрілки (або,щоб точки перерізу, які примикають до контура, незмінно залишалися зліва)?

3.3. В яких одиницях вимірюються осьові та відцентрові моменти  інерції плоского перерізу?

3.4. В яких одиницях вимірюютьсястатичні моменти плоского перерізу, статичні моменти?

Практичнезаняття 8

Математична модель розрахунку сил, які діють на колісну пару

(4 години)

1. Теоретичні відомості

1.1. Навантаження, які діють на вагон

Вагон, перебуваючи в процесі експлуатації, підлягає дії різних сил (власна вага, вага  вантажів або пасажирів, яких перевозять, сили взаємодії з верхньою будовою путі  та зі суміжними вагонами, сили, які залежать від засобів ведення завантаження або розвантаження, технології виготовлення та ремонту і т.п.).

Сили, які діють на вагон, з’єднують в системи, котрі мають будь-які однакові ознаки. Такі системи сил називаютьсянавантаженням.

Навантаження, складові сил яких не залежать від часу (постійні навантаження), називають постійними, або статичними навантаженнями. Якщо складові сил навантажень залежать від часу, такі навантаження називаються тимчасовими навантаженнями, або – динамічними навантаженнями.

Статичні навантаження:

  • вага вагона (тара);
  • вага вантажу;
  • вага пасажирів;
  • тиск на стіни від насипних вантажів, або тих що можуть скочуваться;
  • гідростатичний тиск рідини (для цистерн).

Вага вантажу та вага пасажирів називається корисним наван-таженням.

Тара вагонів різних вагонів дається в довідниках. Тару нових вагонів відзначають при проектуванні.

Тара и корисні навантаження – цезовнішні для вагона навантаження.

Динамічні навантаження при перевезенні пасажирів або вантажів вини-кають  в результаті взаємодії ходових частин вагона з верхньою побудовою ко-лії та через ударно - тягові пристрої с сусідніми вагонами  або локомотивом в поїзді, а також в результаті впливу дії  повітряного середовища.

Динамічні навантаження та їх складові (динамічні сили) є ймовірними величинами.

Для зручності розрахунків види навантаження об’єднуються в такі  чотири системи:

  • вертикальне навантаження;
  • бокове навантаження;
  • повздовжнє навантаження;
  • групи самозрівноважених сил.

Вертикальне навантаження складається з :

  • тари;
  • корисного навантаження;
  • вертикального динамічного  навантаження.

Корисне навантаження пасажирського вагона – добуток розрахункової населеності вагона на вагу пасажира з багажем (Pп>100 кг).

Вертикальне динамічне навантаження – добуток статистичного навантаження (яке діє на деталь)  на коефіцієнт вертикальної динаміки Кдв; коефіцієнт обчислюється за такою формулою:

Кдв=(1),

Де - середнє ймовірне значення коефіцієнту вертикальної динаміки;

параметр розподілення (уточнюється за експериментальними даними), для вантажних вагонів при існуючих умовах експлуатації =1,13, для пасажирських - =1.

За оцінкою міцності вагонів за допустимим навантаженням , прийнятим згідно з розрахунковими режимами, приймається 0,97.

Середнє ймовірне значення  визначається за формулами:

При швидкості руху вагона    =

При швидкості руху вагона

=,   (2)

де, коефіцієнт, приймається на підставі оброблення результатів теоретичних та експериментальних досліджень, дорівнює для елементів кузова вагона 0,05; для обресорених частин візка – 0,10; для необресорених частин візка – 0,15;

- коефіцієнт, який враховує вплив кількості  восей у візку (n) або у групі візків під одним кінцем вагона на величину коефіцієнта  динаміки:

;    (3)

де, розрахункова швидкість руху вагона, ;

- статичний прогін ресорного підвішування, м.

1.2. Математична модель розрахунку сил, які діють на колісну пару

Для розрахунку на міцність колісної пари, як і іншої частини вагона, потрібно:

  • визначити діючі на неї сили;
  • встановити напругу, яка виникає в її елементах;
  • оцінити міцність та довговічність конструкції, яка розглядається.

Колісна пара зазнає  вплив  майже усіх навантажень, які діють на вагон. Визначимо ті з них, які найбільш суттєво впливають на її міцність та враховуються при розрахунках осі колісної пари.

Вертикальне статичне навантаження завантаженого вагона (брутто), яке припадає на шийку осі , обчислюється за формулою:

(4)

де,Pбр – вага брутто вагона;

Pк.п.– вага колісної пари;

Pш - вага  консольної частини осі (від торця до площини кола кочення колеса);

m0кількість колісних пар в вагоні;

- середнє значення коефіцієнта використання вантажопідйомності вагона (для пасажирських вагонів =1).

Отже, формула (4) включає в навантаження шийки частину ваги осі колісної пари та враховує неповне використання вантажопідйомності  при експлуатації вагонів.

Вертикальне динамічне навантаження, на яке впливають коливання обресорених мас, визначається за формулою:

Pд=Pстkд,                                                                  (5)

де,kд, - коефіцієнт вертикальної динаміки.

На основі статистичної обробки  дослідних даних  і теоретичного аналізу з урахуванням ймовірності повторення динамічних навантажень рекомендована формула:

,                                                    (6)

де  - величина , яка залежить від осності візка;

Aвеличина, яка залежить від гнучкості  ресорного підвішування вагона;

В - величина , яка залежить від типу вагонів;

Vшвидкість руху вагону,м/c;

-статичний прогин  ресорного підвішування,м.

А, В, -приведені у табл.3

Величини, які вказані у табл. 8.1, встановлені  для вантажних вагонів з візками одинарного підвішування  при =0,0180,05 м та для пасажирських вагонів  з візками подвійного підвішування  при 0,1 м.

Враховуючи несиметричність коливань, вертикальне динамічне напруження  враховується прикладеним до однієї шийки , а на другій воно приймається таким, яке дорівнює нулю.

Таблиця 8.1

Тип вагона

Діапазон швидкостей

м/с

А

В 104

D

Вантажний:

З чотирма ося-ми

15-33

8,125(-0,0463)

5,9

13,2

1,0

1,0

1,00

З 6-ма осями

15-33

8,125(-0,0463)

5,9

13,2

0,9

0,9

1,00

З 8 осями

15-33

8,125(-0,0463)

5,9

13,2

0,8

0,8

1,00

ізотермічний

15-40

0,06

4,1

13,2

1,0

1,0

0,94

Пасажирський:

15-33

0,06

5,9

13,2

1,0

1,0

0,94

33-45

0,06

5,9

11,5

1,0

1,0

0,94

Вертикальне навантаження від відцентрової сили, яка завантажує одну шийку та розвантажує другу, складає:

                              (7)

де,H -відцентрова сила вагона, яка завантажує одну шийку осі та роз-вантажує другу.

Ця сила  визначається за формулою:

H=                                (8)

в яку замістьPпотрібно підставити2P, яке розраховується за формулою (1),

hц– висота центру важкості  вагону від осі колісної пари;

2b2 –відстань між серединами шийок осі.

Вертикальне навантаження від тиску вітру  на бокову поверхоню вагона, яка завантажує одну шийку осі та розвантажує другу визначається за формулою:

                              (9)

де,Hв – тиск вітру, який приходиться на одну колісну пару;

тиск вітру який діє на вагон, обчислюється за формулою:

Hв=                                  (10)

hв – відстань від рівнодіючої тиску вітру до осі колісної пари.

Внаслідок повільного змінення в часі відцентрової сили та тиску вітру ймовірність їх повторення приймається за одиницю и вони враховуються також як і статичне навантаження.

Сумарне вертикальне навантаження  на ліву шийку:

Pi=Pст(1+kд) +Pц+Pв.(11)

На праву шийку:

P2=Pст- -Pц -Pв .   (12)

2. Завдання і методичні вказівки

2.1. Засвоїти  теоретичні відомості про те, які сили діють на вагон, та які сили діють на колісну пару.

2.2. Засобами графічних алгоритмів побудувати алгоритми для розрахунку:

  • вертикального статичного навантаження;
  • вертикального динамічного навантаження;
  • вертикального навантаження від відцентрової сили;
  • вертикальне навантаження від тиску вітру;
  • сумарневертикальне навантаження  на ліву шийку;
  • сумарневертикальне навантаження  на праву шийку.

3. Контрольні запитання.

3.1. Дати визначення поняттю  – «навантаження». Надати перелік видів навантаження на вагон.

3.2. Дати визначення статичного навантаження.

3.3. Дати визначення динамічного навантаження.

3.4. Яке навантаження називають корисним?

3.5. Як визначити корисне навантаження вагона?.

3.6. Яке навантаження називають зовнішнім по відношенню до вагона?

Практичнезаняття 9

Математична модель розрахунку техніко-економічних параметрів вантажних вагонів

(6 години)

1. Теоретичні відомості

Основні параметри вагонів, це параметри, які характеризують його ефективність. Є такі параметри:

  • вантажопідйомність;
  • тара;
  • кількість колісних пар (осність);
  • об’єм кузова;
  • площа підлоги;
  • довжина;
  • ширина;
  • висота;
  • база вагона.

Для порівнювання вагонів між собою використовують параметри, які представляють відношення цих величин:

  • питомий об’єм кузова;
  • питома площа підлоги;
  • коефіцієнт тари;
  • навантаження від колісної пари на рейки;
  • навантаження на метр колії.

Вірний вибір основних параметрів вантажних вагонів базується на обліку економічного розвитку держави, розміщенні виробничих сил, ролі залізниці в загальній системі транспорту, що знаходить відображення в обсязі та складі вантажного обороту, дальності перевезень, кількості відправок вантажів та розміру порожнього пробігу. Крім цих факторів, важливе значення має рівень технічного оснащення залізниць, зокрема, локомотивів, механізми, які застосовуються при операціях завантаження та розвантаження, а також габарити рухомого складу, види експлуатації вагонів.

Вірний вибір параметрів вагонів забезпечує менші затрати загальної праці на перевезення вантажів при повному забезпеченні збереження останніх та  безпеки руху.

1.1. Питомий обєм  та питома площина

Питомим обємом називається відношення обєму кузова до вантажопідйомності вагона:

                                                         (1)

де,Vповний або геометричний обєм кузова, м3;

Р - вантажопідйомність вагона, т .

Крім повного, визначають також корисний обєм кузова:

Vn=V,                                                     (2)

де,  - коефіцієнт використання геометричного обєму кузова.

У критих та ізотермічних вагонів -<1, у цистерн -=1, у напіввагонів при завантаженні їх вище за рівня стін ( «з шапкою»)>1.

Враховуючи вираз (2)  вираз (1) приймає вигляд :

                                                   (3)

Для платформ замість питомого об’єму кузова визначають питому площину підлоги:

=                                       (4)

де,Fповна площина підлоги, м3.

При перевезенні одного виду вантажу  с обємною масою (в т/м3) доцільні питомий обєм і питому площину підлоги визначати за формулами:

,                                              (5)

,                                             (6)

Для кожного виду вантажу перспективного вантажного обороту встановлено його питоме значення  загального вантажного обороту заліз-ничного транспорту і потрібні для його перевезень питомий обєм або питома площина, які забезпечують повне використання  обєму та вантажопідйомності. Вони визначаються за формулами (5) та (6).

Якщо згрупувати вантажі  з близькими значеннями  або  визначають коефіцієнт використання вантажопідйомності вагона(відношення фактично завантаженого вантажу в вагон до його вантажопідйомності).

Статичне навантаження визначає кількість вантажу, який завантажується до вагона. Для кожного виду вантажу його можна визначити за формулою:

                          (7)

де, - коефіцієнт використання вантажопідйомності вагона дляi-того вантажа.

Для вантажів, у яких використання вантажопідйомності вагона виз-начається величиною об’єму кузова, наприклад об’єм котла цистерн, статичне навантаження розраховується за формулою:

                      (8)

Середнє статичне навантаження  для кожного типу вагона, в якому перевозяться вантажі:

                                (9)

де,-абсолютна кількість або частка-i-того вантажу в загальномуоб’ємі вантажів, яка перевозиться в такому типі вагона.

Статичне навантаження визначається кількістю вантажу в вагоні без врахування відстані його перевезень. Для врахування цієї відстані використовують інший показник – середнє динамічне навантаження завантаженого вагона відповідного типу:

                          (10)

де,середня відстань перевезеньi-того вантажу.

Розглянуті статичне та динамічне навантаження вагона є величини маси вантажу, який завантажується та перевозиться в вагоні. Вони  відрізняються від статичного та динамічного навантаження (при оцінки міцності), які  є силами, що діють на вагон та його частини.

1.2. Коефіцієнт тари

Зниження тари вагонів – одна з найважливіших задач вагонобудівної промисловості.

Ефективність зниження тари вантажного вагона оцінюється коефіцієнтом тари: технічним, завантажувальним і експлуатаційним.

Технічний або конструктивний, коефіцієнт тари являє собою відношення тари вагона до його вантажопідйомності:

                          (11)

де, Т – тара вагона, т.

Завантажувальний коефіцієнт  тари являє собою відношення до вантажопідйомності, яку фактично використовують:

                        (12)

де,  - коефіцієнт використання вантажопідйомності вагона.

Експлуатаційний коефіцієнт додатково враховує пробіг вагона в навантаженому та порожньому стані:

                                (13)

де, - коефіцієнт порожнього пробігу, який дорівнює відношенню порожнього пробігу вагонів даного типу до їх вантажному пробігу (мають на увазі порожній пробіг, який обумовлено  недостатньою універсальністю вагона);

- середнє динамічне навантаження вантажного вагона, т.

Найчастіше, ефективність вагона характеризується експлуатаційним коефіцієнтом тари, найменше – технічним.

Середній завантажувальний коефіцієнт тари визначається також за формулою:

                                      (14)

1.3. Вантажопідйомність і погонне навантаження вагона

Вантажопідйомність є основним параметром вагона, який належить одночасно к важливішим параметрам залізничного транспорту. Чим більше вантажопідйомність вагона, тім більш продуктивність вагона: кількість перевезень, які виконуються вагоном в одиницю часу.

Виходячи зі структури вантажного обороту та раціонального використання габаритів рухомого складу, вантажопідйомність вагона обчислюється за формулою:

Р=                                                 (15)

де, – об’єм кузова, який визначається при розмірах вагона при тому, що рухомий склад вписується в габарит, м3;

- питомий обєм, який є оптимальною величиною для даного вантажного обороту, м3/т.

Вантажопідйомність платформ обчислюється за формулою:

                              (16)

В наведеній формуліFтаf мають значення аналогічніVгаб та .

Конструкція та стан залізничної колії визначають величину допустимого статичного навантаження від колісної пари на колію, яку називаютьосьовим навантаженням.

Вантажопідйомність, яка визначається потужністю колії визначається :

                                  (17)

де,  - допустиме навантаження, т;

      - кількість колісних пар вагоні;

       кт - технічний коефіцієнт тари вагона.

З формули (17) виходить, що збільшення вантажопідйомності вагона можливо за рахунок збільшення допустимого осьогового навантаження та осності вагона, а також за рахунок зниження коефіцієнта тари.

Одним з головних показників, які визначають ефективність вагона, є статичне навантаження вагона, яке приходиться на 1 м колії,  або  погонне навантаження.

Навантаження, що є результатом ділення маси брутто на його загальну довжину (яка вимірюється по осях автозчеплення),називаютьпогонним навантаженням брутто. Якщо поділити навантаження на загальну довжину вагону, одержимо погонне навантаження нетто. Поділивши середнє динамічне навантаження  вагона  на його загальну довжину 2Lзаг, одержимосереднє погонне навантаження нетто:

,                                                  (18)

1.4. Лінійні розміри вагона

Геометричний об’єм  кузоваV, а для платформ площину підлогуF,можна розрахувати, якщо відомі такі величини як питомий об’єм, питома площина підлогиfк та  вантажопідйомність вагона Р:

V= Р ,                                     (19)

F= Р.                                       (20)

Внутрішня довжина критих, ізотермічних вагонів і напіввагонів складає:

2Lв=  ,                                           (21)

де,Fк– площина перерізу кузова, який заповнений вантажем, м3.

Внутрішня довжина платформи:

2Lв=,                                         (22)

де, 2Вв – внутрішня ширина платформи, м.

Довжину платформи та напіввагону бажано мати кратною  величині 6,6-6,7 м. Виходячи з умов розміщення контейнерів, внутрішню довжину плат-форми та напіввагона бажано мати кратною  величині 2170 мм.

Довжину котла цистерни встановлюють  залежно від параметрів котла. Для орієнтовного визначення діаметру котла чотиривісної цистерни викорис-товується формула:

D=0,7,                                      (23)

де,V - об’єм котла, м3.

Для цистерн з великим об’ємом (восьмиосних), діаметр, яких визначається за цією формулою, перевищує допустимий  умовами параметр рухомого складу - вписування в габарит, а він в даному випадку є визначальним фактором.

Зовнішня довжина кузова:

2L=2Lв+2                                    (24)

де, - товщина стіни кузова, м.

Зовнішня ширина кузова:

2В=2Вв+2,                                   (25)

де,  - товщина бокової стіни, м.

В критих вагонах враховують також товщину бокових дверей, в цистернах – зовнішні сходи (якщо вони є по боках котла)

Довжина рами 2Lрм у  більшості конструкцій вагонів співпадає з довжи-ною кузова.

Загальна довжина вагона складає:

2Lзаг= 2Lрм+2,                                 (26)

Де, 2- виліт автозчеплення або відстань від осі зчеплення автозчеп-лення до кінцевої балки, м.

1.5. Послідовність визначення основних параметрів вагона

Основні параметри вагонів бажано визначати за  цим методом тому, що він відповідає головній умові: при перевезеннях вантажів в відповідних конструкціях вагонів, завдяки  їх оптимальним параметрам отримують  мінімум витрат на ці  перевезення.

Цим методом користуються при таких умовах:

а) параметри визначаються для відповідної структури вантажів при пере-везенні в даному вагоні;

б) даний вагон має конструктивні схеми та конструкційний матеріал, який відповідає заданому габариту рухомого складу, нормам осей та погонного навантаження;

в) площина поперечного перерізу кузова приймається постійною в межах відповідного виміру його довжини;

г) приймається лінійна залежність між тарою  вагона Т та внутрішньою довжиною кузова 2Lв:

Т=+2Вв                                (27)

де,  - постійна частина тари вагона, яка не залежить від довжини кузова (маса пристроїв для гальмування та автозчеплення, торцевих стін, торцевих днищ, котлів, візків,...);

   - маса 1 м змінної частини кузова, яка залежить від його довжини;

е) береться до уваги приведені  витрати тільки залізничного транспорту, які залежать від параметрів вагона. Відповідно до досліджень ця частина витрат залежить від середніх значень статичного , динамічного  та погонного нетто навантажень, а також середнього завантажувального коефіцієнта вагона:

                      (28)

де, А1, А2, А3,А4 – постійні коефіцієнти.

Для розрахунків параметрів за допомогою такого методу вибирають початкову 2Lзагта кінцеву 2Lзагдовжину вагона. Виходячи з обмежень по осьовому  та погонномуqн навантажень, а також осності вагонаm0:

                       (29)

Кінцева довжина вагона 2Lзаг.к повинна враховувати вписування його в габарит рухомого складу, при якому зберігається постійність поперечного перерізу кузова.

Після цього встановлюється  крок  змінення довжини вагона, його величину рекомендується приймати в межах: =0,10,5 м. В окремих випадках цей шаг визначається конструктивними особливостями вагона.

Потім для кожного і-того варіанту вагона з довжиною 2Lзаг послідовно визначають:

  • внутрішню довжину кузова, використовуючи формули (24), (25);
  • об’єм  кузова за формулою (19);
  • тару вагона за формулою (27);
  • вантажопідйомність вагона  Р=m0-Т;
  • статичне навантаження вагона для кожного виду вантажу, використовуючи формули (7), (8);
  • середнє статичне навантаження вагона, формула (9);
  • середнє динамічне навантаження вагона за формулою (10);
  • середнє погонне навантаження нетто за формулою (18);
  • середній завантажувальний коефіцієнт тари за формулою (14);
  • змінну частину приведених витрат залізничного транспорту, використовуючи формулу (28).

Після визначення змінної частини приведених витрат для усіх варіантів даного вагона, вибирають той з них, для якого ці витрати будуть найменшими.

2. Завдання і методичні вказівки

2.1. Засвоїти  теоретичні відомості про техніко-економічні параметри вантажних вагонів.

2.2. Засвоїти послідовність розрахунку техніко-економічних параметрів вантажних вагонів.

3.3. Засобами графічних алгоритмів розробити алгоритм для розрахунку техніко-економічних параметрів вантажних вагонів відповідно  до послі-довності в розділі 1.5 даного практичного завдання.

3. Контрольні запитання

3.1. Надати перелік основних параметрів вантажних вагонів.

3.2. Які параметри використовують для порівняння вантажних вагонів між собою?

3.3. Дайте визначення питомому обєму та питомій площині.

3.4. Надайте характеристику основних параметрів вагона: вантажо-підйомності і погонного навантаження вагона.

3.5. Дайте визначення коефіцієнта тари.

3.6. Які існують види лінійних розмірів  вагона і як вони визначаються?

Практичнезаняття 10

Математична модель розрахунку

чисельності робітників вагонного депо

(4 години)

1. Теоретичні відомості

До промислово - виробничого персоналу депо відносять: робітників (ос-новних та допоміжних), учнів, інженерно-технічних робітників(ІТР), службов-ців (С) та молодший допоміжний персонал(МДП).

Чисельність робітників визначають відповідно до складу робітників, які з’явилися на роботу та за списком. Інші категорії  робітників визначаються тільки за списком.

Склад основних виробничних робітників депо, які з’явилися (Rз’яв), визначають за величиною виробничої програми ремонту вагонів, витратами праці (працеємність) внормо-год. та фонду робочого часу за розрахунковий період (рік).

Потребу  в основних виробничих робітниках депо визначають за формулою:

    (1)

де,  - сумарнапрацеємність виконаної річної програми ремонту вагонів (обсягу всієї продукції), нормо-год. Середні розрахункові норми праце- ємності Нн на один вагон деповського ремонту приведено в табл. 10.1

Кн – коефіцієнт виконання норм, який дорівнює 1,14-1,2.

Кількість основних виробничих робітників за списком визначається за формулою:

RCП=Rз’яв КСП,     (2)

де, КСП – коефіцієнт приведення кількості робітників, які з’явилися, до кількості робітників за списком (приймається КСП1,09 – 1,11).

При визначенні чисельності допоміжних робітників необхідно брати до уваги заходи щодо збільшення ефективності виробництва за рахунок механізації та автоматизації тяжких працеємних робіт, сумісництва професій, організації централізованого обслуговування робіт та т.ін.

Чисельність допоміжних робочихRCП всрозраховується, виходячи з працеємності робіт, які виконуються (розрахунок виконується таким самим чи-ном як і розрахунок основних виробничих робочих), та за нормами обслу-говування. Розрахунок чисельності за нормами обслуговування повинен прий-матися в відношенні тих категорій робочих, які постійно закріплені за певними об’єктами або робочими місцями (кранівники, стропальники, електромонтери, слюсарі-ремонтники, водії електрокарів і автовантажників, комірників тощо).

Розрахунок виконують за формулою:

RCП вс=                                      (3)

де,mсм – кількість змін роботи;

Мобкількість одиниць обладнання, яке обслуговується;

Ноб– норма обслуговування, або кількість одиниць обладнання, яке об-слуговується одним робітником (бригада).

Потреба в інженерно-технічних робітниках і службовцях визначається відповідно до схеми управління депо и згідно з розробленим штатним розкладом. При орієнтованих розрахунках потреби в ІТР приймають (включаючи майстрів) в розмірі 8-9% від основних виробничих робітників, С – 4,5%, МДП – 2-3%.

Потребу в учнях планують в розмірі 2 % від основних виробничих робітників.

Таблиця 10.1

Тип вагона

Трудомісткість робіт при  деповскому ремонті вагонів, нормо-год.

Вагоно-складальний цех

Малярне відділення

Вагонне візкове відділення

Колісне від-ділення і бук-совий вузол

Деревообробний цех

Дизельний цех

Холодильний цех

Електроцех

Ремонтно-комплектуючий цех

Всього на вагон

Вантажні

21,6

4,5

3,8

8,9

2,1

-

-

20,0

60,9

Критий

27,6

3,5

3.8

9,0

2,0

-

-

20,5

66,4

Напіввагон

32,6

4,2

5,7

10,8

2,4

-

-

22,3

78,0

Напіввагон1

15,1

3,1

3,8

9,0

4,5

-

-

17,0

52,5

Цистерна

12,9

2,6

3,8

7,9

0,5

-

-

16,0

43,7

Ізотермічний з металевим кузовом

36,0

8,0

9,0

12,0

6,0

-

-

23,0

94,0

Пасажирські

Відкритого планування

140,0

61,0

29,0

23,0

12,0

-

-

60,0

75,0

400,0

Купейний

126,0

55,0

20,0

21,0

11,0

-

-

60,0

73,0

376,0

Мякий

130,0

60,0

20,0

21,0

12,0

-

-

60,0

72,0

375,0

Багажний

58,0

42,0

20,0

21,0

9,0

-

-

48,0

50,0

288,0

Ресторан

130,0

58,0

20,0

21,0

10,0

-

-

50,0

70,0

359,0

Рефрижераторні

Вагон-дизель-електростанції і вагонне відді-лення

143,0

9,0

10,0

11,0

6,0

95,0

32,0

34,0

26,0

366,0

Вагон вантажний

58,7

9,0

10,0

11,0

5,0

-

16,4

32,9

26,0

169,0

Автономний вагон

135,0

12,0

10,0

11,0

5,5

68,0

26,0

66,5

22,0

356,0

1Шістиосний, решта вагонів - чотиривісні.

Примітки: 1. Всі візки вантажних вагонів враховують типу ЦНИИ-ХЗ.

2. В малярних роботах з вантажними вагонами враховується повне фар-бування.

3. В пасажирських вагонах враховують роботи з ремонту холодильного обладнання і кондиціонерів.

4.Трудомісткість ремонту рефрижераторних вагонів надається стосовно 5-вагонної секції.

2. Завдання і методичні вказівки

2.1. Засвоїти  теоретичні відомості відносно категорій робітників ва-гонного депо.

2.2. Засвоїти послідовність розрахунку всіх категорій робітників ва- гонного депо.

2.3. Засобами графічних алгоритмів побудувати алгоритми для розрахунку:

  • потреби  в основних виробничих робітниках депо;
  • кількість основних виробничих робітників за списком;
  • чисельності допоміжних робочих вагонного депо;
  • інженерно-технічних робітників (ІТР), службовців (С) та молод-шого допоміжного персоналу (МДП).

3. Контрольні запитання

3.1. Дати визначення категоріямробітників промислово-виробничого персоналу депо.

3.2. Як визначається кількість основних робітників вагонного депо?

3.3. Як розраховується кількість допоміжних робітників вагонного депо?

3.4. В яких межах існуєКн – коефіцієнт виконання норм?

3.5. Яким значенням в орієнтовних розрахунках відповідають потреби вінженерно-технічних робітниках (ІТР), в службовцях (С) та в молодшому допоміжному персоналі (МДП)?

Література до виконання практичних робіт

1В.В.Лукин, Л.А.Шадур, В.Н.Котуранов, А.А.Хохлов, П.С Анисимов.Конструирование и расчет вагонов:Учебник для студентов вузов ж/д транспорта. М.: Издательство УМК МПС Россия, 2000.-727с.

2А.П.Горбенко, І.Е.Мартинов. Конструювання та розрахунки вагонів. –Харків:УкрДАЗТ,2007.-150с.

3.В.В.Шевченко,В.Ф.Головко. Автоматизоване проектування вагонів. Навчальний посібник. –Харків:УДАЗТ,2008.-213с.

4.И.П.Норенков. Автоматизированное проектирование. –Москва, 2000.-188 с.

Навчально-методичне видання

Морозова Тетяна Миколаївна

СИСТЕМИ АВТОМАТИЗОВАНОГО ПРОЕКТУВАННЯ (САПР)

ВАГОНІВ І ОСНОВИ НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

до практичних занять

                           для студентів спеціальності “Рухомий склад

                          та спеціальна техніка залізничного транспорту”

                          спеціалізації “Виробництво, експлуатація

                                         та ремонт вагонів”усіх форм навчання

Відповідальна за випуск Т.М.Морозова

Редактор  Н.В.Щербак

Підписано до друку                     Формат паперу 60х 84/16, папірофс.,

Спосіб друку – ризографія. Замовлення №23-09. Тираж -50прим.

Видавничо-редакційний центр

Державного економіко-технологічний університету транспорту

Свідоцтво про реєстрацію від 27.12.2007р. Серія ДК № 30079

03049, м. Київ - 49, вул. М. Лукашевича,19

Системи автоматизованого проектування (САПР) вагонів і основи наукових досліджень на http://mirrorref.ru


1. Реферат СИСТЕМИ АВТОМАТИЗОВАНОГО ПРОЕКТУВАННЯ (САПР) ВАГОНІВ І ОСНОВИ НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

2. Реферат Системи автоматизованого проектування (САПР) вагонів і основи наукових досліджень

3. Реферат СИСТЕМИ АВТОМАТИЗОВАНОГО ПРОЕКТУВАННЯ (САПР) ВАГОНІВ І ОСНОВИ НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

4. Реферат Система автоматизованого проектування вагонів і основи наукових досліджень

5. Реферат ОСНОВИ НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

6. Реферат МЕТОДОЛОГІЯ НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЗАХИСТ ІІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ

7. Реферат Витоки біополітики як нового напрямку наукових досліджень у межах вітчизняної політичної науки

8. Реферат Створення підприємства з виконання наукових досліджень та надання медичних послуг у сфері використання кліткових біотехнологій

9. Реферат Методологічні основи маркетингових досліджень

10. Реферат Організація і проектування поточно – конвеєрних ліній при ремонті вагонів