Системы автоматизированного проектирования САПР строительных и дорожных машин

4.Машиностроительная отрасль.

     Строительное, дорожное и коммунальное машиностроение является важной отраслью народного  хозяйства. Продукция отрасли составляет основу комплексной механизации, автоматизации  и роботизации технологии гражданского, индустриального, дорожного и аэродромного строительства.   
           Развитие народного хозяйства страны тесно связано с расширением сети автомобильных дорог, увеличением объема работ по содержанию, ремонту и реконструкции действующих магистралей, сооружению, содержанию, ремонту и реконструкции аэродромов. Выполнение этих мероприятий на базе высокоэффективной дорожно-строительной техники и оборудования обеспечивает существенную экономию материальных, энергетических и трудовых ресурсов в народном хозяйстве страны. 
           В строительном, дорожном и коммунальном машиностроении необходимо сосредоточить внимание в первую очередь на изготовление машин, механизмов, инструментов и других изделий, позволяющих существенно повысить технический уровень строительного производства, резко сократить применение ручного труда. Важно обеспечить производство систем машин, средств механизации и инструмента, необходимых для комплексной механизации строительных процессов. Увеличение объема производства предстоит обеспечить путем повышения производительности труда.                         Необходимо существенно повысить технический уровень и качество выпускаемых машин и оборудования, сократить сроки проведения научных исследований и разработок на основе широкомасштабного использования новейших достижений науки и техники и передового опыта. 
         Высшей организационной ступенью конструктивных разработок дорожной техники является блочно-модульный метод проектирования на основе САПР. Он обеспечивает значительное сокращение сроков создания новой техники, повышение степени унификации и взаимозаменяемости элементов. 
 
 
 

5.Современное направление развития дорожных машин.

     Научно-технический  прогресс в строительном, дорожном и коммунальном машиностроении осуществляться в основном путем технического перевооружения предприятий. Предусматривается внедрение в производство новых технологических процессов и гибких переналаживаемых систем, механизация и автоматизация, обеспечивающие повышение производительности труда, увеличение объемов производства, улучшение качества продукции, экономию материальных и топливно-энергетических ресурсов. Выполнение отраслью сложных технических и экономических задач невозможно без надлежащего решения социальных вопросов, связанных с подготовкой кадров, повышением их технического уровня, внедрением прогрессивных форм труда и всемерным улучшением его условий. 
           Технология дорожного и аэродромного строительства, реконструкции и эксплуатации дорог и аэродромов предусматривает использование систем машин различного назначения.  
           Основу составляют научные положения по проектированию, теории и расчету рабочих органов и основных подсистем машин и комплексов. 
           Современное направление развития дорожных машин - создание машин многоцелевого назначения, в состав которых входит оборудование различного технологического назначения: режущие, смесительные, распределительные и уплотняющие рабочие органы, а также оборудование для сушки и разогрева материала. В отдельные главы выделены материалы, касающиеся теории взаимодействия рабочих органов со средой, а также методы тепловых расчетов рабочего оборудования, которые являются общими для дорожных машин различного назначения. 
          Проектирование дорожных машин развивается на основе широкого использования методов математического, физического и комбинированного моделирования, оптимизации на базе PC, систем автоматизированного проектирования (САПР) и научных, обеспечения надежности.  
          Важно проектируемую машину оценивать по системе показателей - стоимости, производительности, сокращению трудовых, энергетических и материальных затрат, повышению показателей экологической эффективности и снижению степени загрязнения среды обитания. Последнее связано с тем, что на смену преклонению перед природно-преобразовательной деятельностью человека приходит более осторожный подход к перспективам преобразования окружающего мира на основе развития науки и техники. Технологический уклад, связанный с безудержным расходом сырьевых и экологических ресурсов планеты, обнаружил свою несостоятельность. Время дешевизны и доступности естественных ресурсов уходит в прошлое. Создание новых конструктивных решений на базе достижений науки и техники должно быть тесно связано с более строгой оценкой ожидаемого эффекта и экологического прогноза реализации.

6.Основные положения по проектированию дорожных машин.

     Интенсификация  и повышение эффективности дорожного  хозяйства в значительной степени  определяется темпами совершенствования  существующих и создания новых видов  технологических процессов, дорожных машин и комплексов.          Дорожные машины и составляющие их подсистемы с течением времени стареют и заменяются более совершенными. Замысел и первоначальная концепция создаваемого объекта в процессе проектирования развивается, конкретизируется и реализуется в готовую продукцию. Проектирование в широком понимании этого термина определяется как процесс целенаправленной деятельности человека, включающий взаимосвязанный комплекс работ, завершающийся созданием промышленной продукции или соответствующей технологии производства нового продукта, удовлетворяющих потребности общества.  
           Проектирование включает проведение теоретических и экспериментальных исследований, разработку технической и в том числе проектной документации, создание и испытание опытных образцов и предшествует выпуску серийной продукции. 
Задача проектирования заключается в разработке машин и технологических процессов, обеспечивающих оптимальное выполнение требований производства при экономии материальных, энергетических и трудовых ресурсов. При этом следует учитывать совершенство методов расчета, наличие необходимых материалов и комплектующих элементов и устройств, возможности имеющихся лабораторного и производственного оборудования, PC и САПР, сроки проектирования. Ускорение темпов научного и технического прогресса требует повышения качества и предельного сокращения сроков проектирования на базе широкого использования методов и средств автоматизированного проектирования (САПР). 
          Важной задачей проектирования является разработка технической документации, на основе которой осуществляется промышленное изготовление машины и ее надежная эксплуатация. Техническая документация состоит из исходной, проектной (конструкторской и технологической), рабочей и информационной. К исходной документации относят заявку на разработку, исходные требования, аванпроект, техническое задание.  
         Конструкторская документация включает: техническое предложение, эскизный и технический проекты.  
         Рабочую документацию составляет рабочая конструкторская, эксплуатационная и ремонтная документация. Информационная документация включает: карту технического уровня и качества продукции, патентный формуляр, карту расчета экономической эффективности и цен, протоколы об испытаниях и др.

7.Общие вопросы проектирования и тенденции развития дорожных машин.

     Дорожные  машины - основа комплексной механизации  и автоматизации строительства  и эксплуатации дорог и аэродромов. 
         Автомобильный и воздушный транспорты являются важными составными частями хозяйства. Решение проблем интенсификации народного хозяйства, в значительной степени определяется темпами развития сети автомобильных дорог и аэродромов и укрепления производственно-технической базы дорожного хозяйства. Комплексная механизация и автоматизация строительства и эксплуатации дорог базируется на использовании систем и комплексов машин, обеспечивающих ускоренное производство работ по строительству, содержанию и ремонту дорог в различных климатических условиях. 
        Создание и производство качественных, высокоэффективных видов, систем и комплексов машин различного назначения, обеспечивающих высокое качество работ, существенное повышение производительности и сокращение материальных, энергетических и трудовых затрат в строительстве, являются определяющей задачей строительного и дорожного машиностроения. 
 
        Основные тенденции развития машин для строительства и эксплуатации дорог и аэродромов. 
        Анализ тенденции научно-технического прогресса и достижений технологии индустриального строительства позволяет выделить основные направления в развитии дорожных машин.  
        В новых конструкциях дорожных машин обеспечивается значительно меньший объем работ по техническому обслуживанию. Для этого используют оборудование с увеличенным периодом между операциями по техническому обслуживанию, централизованным смазыванием и управлением от бортовой PC, с высокоэффективными фильтрами, модульной компоновкой, обеспечивающей легкий доступ к узлам с групповым расположением элементов, требующих частого обслуживания. 
        Для обеспечения удобства диагностирования конструкций применяют узлы со встроенными диагностическими системами с индексацией данных на приборной панели, где указывается место и характер дефекта, в результате чего экономится время на поиск и устранение неисправности. Разрабатываются методы и средства повышения эргономических и экологических качеств машин и их конкурентоспособности. Широко используют сидения с регулируемыми параметрами, адаптирующиеся системы управления, активные системы гашения колебаний в широком диапазоне частот и амплитуд; обеспечивается звукоизоляция кабины, снижение загазованности и пыли, температурный комфорт. Кабины оборудуют системой защиты оператора при опрокидывании машины и падении на кабину посторонних предметов, используют сигнальные датчики, блокирующие устройства, системы аварийного торможения, проблесковые огни, звуковую сигнализацию и др. 
       Для повышения конкурентоспособности машин улучшаются: эстетическое оформление машин, организация сервисного технического обслуживания и обеспечения запасными частями. Новые машины по технико-экономическим показателям должны превосходить лучшие из существующих и обладать патентной чистотой. 

8.Автоматизированное проектирование САПР.

     Облик машины формируется на основе уравнений, определяющих движение для соответствующих  режимов эксплуатации объекта, взаимодействие элементов со средой, напряженное состояние основных элементов объекта, эффективности как целевой функции подбора рациональных параметров объекта, ограничений по условиям эксплуатации и однозначности (рельефа, вида и объема работ, свойства среды, геометрических параметров и др.). Прототипом облика объекта является образ машины-эталона, выявленный в результате предварительных исследований. На основании параметров машины-эталона и критериев подобия устанавливают значения коэффициентов пропорциональности в формулах связи между параметрами. Важной составной частью программы автоматизированного проектирования по аналогии на основании подобия систем является подпрограмма выбора перспективного аналога с опережением на 5-10 лет. Такую подпрограмму строят на методологии прогнозирования систем. Прогноз должен включать определение перспективных с опережением на 5-10 лет характеристик условий эксплуатации, значений главных параметров и показателей эффективности. На последующих этапах проектирования используют стандартные программы определения прочностных размеров отдельных узлов и элементов машины. Проектирование машин на базе сочетания традиционных и новых методов воздействия на среду является комбинированной задачей. Проектирование дорожной машины, основу рабочего процесса которой составляют новые физические эффекты, включает математическую формулировку решаемой задачи; разработку методики ее решения; моделирующего алгоритма решения и программы; отделку программы на машине; решения задачи на PC и получения результата. Операцией, предшествующей формализации процесса, является составление схемы процесса в виде его системной модели и анализ результатов физического моделирования. Расчет действующих нагрузок и расчет на прочность строительных и дорожных машин и их элементов в САПР осуществляют на базе проблемно-ориентированных программных моделей. Программы позволяют осуществить; расчеты динамических и статических произвольных шарнирно-сочлененных механизмов; динамические расчеты приводов, трансмиссий и систем управления (механических, гидромеханических и объемных гидравлических приводов колесных машин и др.).

       Эффективное использование методологии  и технических средств САПР  при создании строительных и  дорожных машин требует развития  работ по формированию методической, алгоритмической и программной документации для всех этапов проектирования

9.Системы автоматизированного проектирования САПР строительных и дорожных машин.

     Состояние и развитие дорожной техники характеризуется  возрастающими темпами производства и усложнением новых видов машин, а также увеличением объема научно-технической информации. Повышается трудоемкость, сложность и стоимость новых машин; сокращается время морального старения машин. Решение проблем повышения темпов и качества проектирования определяется широким использованием на всех этапах работ ПК и систем автоматизированного проектирования (САПР). САПР является организационно-технической системой, включающей комплекс средств автоматизации проектирования, связанного со всеми производственными подразделениями проектной организации. САПР обеспечивает автоматизированное проектирование путем взаимодействия человека с ПК и другими автоматизированными системами - научных исследований, управления (АСУ) и технологической подготовки производства.   Эффективность САПР определяется высокой степенью автоматизации ввода-вывода графической и текстовой информации, обеспечением активного графического диалога проектировщика с PC через дисплеи, а также возможностью использования всех ранее разработанных программ автоматизированного расчета и проектирования в едином комплексе. Повышение производительности труда конструктора при использовании САПР обусловлено более высокой, чем у конструктора за чертежной доской, сосредоточенностью конструктора-оператора за пультом дисплея; использованием информационно-поисковых систем - библиотек типовых элементов, использованием САПР на всех этапах проектирования от выполненных чертежей до автоматизации подготовки управляющей информации для станков с числовым программным управлением (ЧПУ) и гибких автоматических производств (ГАП). Роль человека в САПР определяется гармоничным сочетанием творческой мысли и интуиции человека с быстродействием, точностью и неограниченными информационными возможностями ПК. Проектировщик высокой квалификации должен обеспечить постановку задач для САПР уметь использовать существующие программы и при необходимости разрабатывать новые. Состав и структура САПР определяются назначением. Системы автоматизированного проектирования включают различные средства: технического обеспечения (аппаратуру ввода-вывода цифровой и графической информации, ремонтно-диагностическое оборудование); программного обеспечения (базовые и прикладные программы проектирования); информационного обеспечения; методического обеспечения (математического и лингвистического); организационного обеспечения (набор документов, регламентирующих эксплуатацию средств САПР). Проектировщик работает с терминалами САПР в интерактивном режиме взаимодействия, состоящем в прямом обмене информацией между человеком и ПК. Аппаратно-программные средства для такого взаимодействия получили название диалоговых графических комплексов автоматизированного проектирования.