Эксплуатациялық жүктемелердің имитациялық әдістері

Эксплуатациялык жүктемені анықтаудың жетілген әдістерінің бірі, ЭВМ-ді кеңінен қолдануға негізделген, имитациялық әдіс болып саналады. Бұл әдістің негізіне адам, машина және қоршаған ортаны біртұтас қарастыратын жүйелік амал алынған. Адам-оператордың жұмысы машина немесе механизмнің электрондық моделімен басқарылатын арнайы бағдарламаның көмегімен жүргізіледі. Бірқатар жағдайда, электрондық моделді тиісті дайындықтан өткен арнайы оператор пульты басарады. Технологаялык машина немесе оның жеке механизмі, элементтердің есептік күшін анықтау үшін, ЭВМ-ға терілген қозғалыс және тәуелділік тендеуі түрінде көрсетіледі. Қоршаған ортаның әсері шектелу, бастапқы жағдай, сырткы әсерлер жүйелері көмегімен имитацияланады.

Бұл әдістің негізгі кезеңдері: қарастылатын машинаның немесе оның механизмдерінің есептік схемасын жасау; есептік схема жүрісін баяндайтын және есептік звеноларға күштің берілуіне т.б. теңдеулер құру; ЭВМ көмегімен дифференциалдық теңдеулерді бірнеше рет шешу; алынған жүктелу процесінің іске асырылуын өңдеу; эксплуатациялық жүктеменің сипаттамасын есептеу.

Есептік схемалар және сәйкес қозғалыстың дифференциалдық теңдеулері өте қарапайым (мысалы, серпімді элементтердің таратылған массасын шоғырланған массамен ауыстыру). Мәселе мынада, бір жағынан олар жүктеменің орташаланған сипаттамасын (МК, СКО т.б.) анықтауға арналған, екінші жағынан - олардың көп реттік шешімі қажет, бұл цифрлық ЭВМ үшін көп уақытты талап етеді, немесе қуатты ұқсас ЭВМ қолданылады.

Сонымен бірге, қазіргі кездегі цифрлық немесе соған ұқсас ЭВМ қолдану технологиялық машиналар мен олардың элементтерінің көп массалық тармақталған есептік схемасын жасауға мүмкіндік береді.

Әсерлер мен сыртқы жүктемелердің басқарылуын қалыптастыратын бірнеше әдістер бар. Олардың біреуі машина жұмысынын кездейсоқ, параметрлерін аныктауға негізделген. Егер, ол жүк көтергіш машина болса, онда машина циклінің кездейсоқ параметрлері анықталады, оған қозғағыштың қосылу, механизмнің тежелуі, жүк массасы, бастапқы және соңғы көтерілу мәні, бұрылу бұрышы, жүктің көтерілу ұзындығы т.б. жатады. Егер үздіксіз машиналар жобаланса, онда кездейсоқ параметрлер ретінде жүктелу қарқыны, түсіру және тиеу нүктелерінің координаты, тарту органының бастапкы керілуі т.б. қарастырылады.

Егер кездейсоқ параметрлер тәуелсіз болса, олардың әр бірін анықтау, осы параметрдің таралу функциясы көмегімен...(интегралдық функция) жүргізіледі (8 сурет).

8 сурет — F (х) белгілі таралу функциясы және кездейсок а, а₂ т.б. сандар бойынша X кездейсоқ параметрлер мәнін табу

 

Кездейсоқ сандар кестесінен бірінші сан алынады, мысалы, а,. Ол масштабтағы ординат осіне салынады. Бүл F(х)=а₁,. Одан соң көлденең және тік жебемен х, анықталады. Бұл кездейсоқ параметр мәні (мысалы, масса, жүк) машинаның бірінші циклін моделдеуге қолданылады. Содан кейін кездейсоқ сандар кестесінен екінші сан а, алынып, х₂ - моделдеудің екінші циклі үшін кездейсоқ параметрлер мәні анықталады. Сөйтіп, барлық моделдеу циклінің барлық параметрлері анықталады. Кездейсоқ параметрлердің нақты мәні әдетте, ЭВМ арнайы бағдарламасы бойынша анықталады. Ол үшін жұмыстағы және зерттелетін машиналардағыдай жобаланатын машиналар үшін ұсынылатын барлық параметрлердің таралу функциялары белгілі болу керек. Бұл болжам, параметрлері жұмыстың технологиялық вариантына және оның негізгі сипаттамасына байланысты екендігін көрстетін, натуралық сынақ нәтижесімен келісіледі. Бүл сипаттамалар техникалық жұмысты дайындау сатысында-ақ белгілі болады. Оларға: қуат, өнімділік т.б. жатады. Кездейсоқ параметрлер әдісі басқару машина көзқарасымен жеңіл жүктемелерді моделдеуге ыңғайлы, мысалы көтеру немесе жылжыту механизмдерінде. Жалпы бұл зерттеу әдісі күрделі.

Адам басқаратын машиналарда үйлескен имитациялық моделдеу әдісін қолданып нақты мәліметтерді алуға болады. Мұнда басқарылатын ұқсас цифрлік комплекстің қолданылуы қарастырылған (9 сурет). Комплекстің құрамына нақты машинадағы және соған ұқсас ЭВМ (2) жұмыс орнымен бірдей оператордың жұмыс орны (1) кіреді, онда машина мен жүктің қозғалысының дифференциалдық тендеуі теріледі. Машина мен жүктің жылжу процестері үқсас ЭВМ тендеуінің шешімі нәтижесінде қалыптасады. Басқару оператордың жұмыс орнында орындалады, ол атқару органының және оның элементтерінің қимылын электрлік-сәулелік индикатор экраны (3) арқылы кадағалайды. Кездейсоқ параметрлер (жүктемелер, айналу жылдамдығы т.б) комплекс құрамына кіретін цифрлік ЭВМ-де (4) қалыптасады. Мұнда, сонымен бірге, басқару, жылжу және жүктеме процестері статистикалық өңделеді. Комплекстің кемшілігі, оның қымбат болуы, сондықтан кейбір оператордың басқару алгоритімін қолдауға негізделген, сыртқы әсер қалыптасуының үшінші әдісі таралды.

 

9 – сурет. Имитациялық комплекстің ұқсас-цифрлік басқарудың кұрылымдык схемасы

Электрондық моделді басқаратын бағдарламаның машинистің кезеңді жұмысын имитациялайтын логика элементі болу керек. Одан басқа, бағдарлама үйлесімдіге жақын баскаруды қамтамасыз етуі керек. Жалпы қолданылатын машиналарда үйлесімдік критериі ретінде, циклдік уақыт қабылданады. Жүк көтергіш машиналардың жылжуы, жылдамдығы, жүктің жылдамдауы және элементтері бойынша, сонымен бірге, бір циклде механизмдердің қосылу саны бойынша шектелу есепке алынады. Басқару бағдарламасы ең күрделі машина иілгіш жүк көтергіш машина. Жұмысты басқаруды қалыптастыратын және жүктемені анықтайтын болашағы бар бұл әдіс, басқарудың қымбат имитациялық комплексін талап етпейды. Қазіргі кезде ол толық жасалған жоқ, өйткені бір мезгілде жұмыс істейтін бірнеше механизмі бар машиналар үшін басқару бағдарламасын жасау өте қиын.

Жүктемені дәл моделдеудің үлкен маңызы бар, ол жүктеменің нақты мәнінен алынған моделдегі шығу процесінің ауытқуымен анықталады. Моделдеу қатесі кіру процесі мен олардың дұрыс мәнінің шамасымен және моделдің адекватты емес моделімен анықталады. Моделді ЭВМ-ге көшіргенде қателер кетуі мүмкін. Өте дұрыс мән ретінде натуралық сынаудан алынған мән қабылданады. Мұндай салыстыруды машинаны жаңадан жобалағанда қолдануға болмайды. Бұл жағдайда дәлдікті екі жолмен тексеруге болады. Біріншісі - ұсынылатын моделді эксперимент пен моделдеу нәтижелерін салыстыра отырып, жұмыстағы механизмге қолдану (тиісті түзетулермен). Екіншісі — моделденетін жүктемені соған жақын және дәлірек жақсы жасалған модель бойынша салыстыруды болжайды. Детерминді есептерді шешу кезінде, дәлдігін тексерудің критерилері ретінде жүктеме мен кезеңді тербелістің дискреттік мәндері қабылданады. Ықтималды есептерді шешу кезінде дәлдік жүктеменің статистикалық мәндерін: МК, дисперсия, СКО т.б. салыстыру арқылы тексеріледі.

Қолданылатын моделдер тұрақты болу керек. Тұрақтылық деп кіретін мәліметтердің немесе моделдің ішкі құрылымдарының аздаған өзгерістеріне жүктеменің аздаған өзгерістерінің сәйкес келуін айтады. Бұл алшақ процестерді т.б. болдырмайтын, аппроксимирлейтін тәуелділікті колданып корытындыланған координаттарды тиісінше таңдауды қамтамасыз етеді.

Эксплуатациялык жүктемені аныктаудың имитациялык әдісі, басқа әдістерге қарағанда, механизмдер мен металлконструкциялардағы жүктемеге әртүрлі факторлардың әсерлерін зерттеуте көбірек мүмкіндік береді. Мұнда жүйелік жол ерекше тиімді, оның негізінде машина моделін қорытындылау жатады. Ол 10 суретте граф түрінде көрсетілген.

 

10 сурет - Жүктемені анықгайтын машинаның корытынды графы

 

Бұл граф қолдану жағдайларының X, U жасалуы, басқару процестерінің У, машина мен орындау органының орын ауыстыруының Z, машинаның конструктивтік ерекшеліктерінің М және сапа көрсеткішінің К, элементтер мен жүйелер N₁ жүктемесіне әсерлік жағдайларын көрсетеді.Осы графтың әрбір жоғарғы шыңы көптеген элементтер ретінде қарастырылады. Әткеншекті құйғыш машиналарға, оған сәйкес Ү; көптігіне әткеншектің бұрылу, Ү₁, қасықтың йілуі Ү₂, анод алатын машина Ү₃ механизмдерін басқару процестері кіреді. Басқарудың әрбір процесі берілген мезанизмнің козғағышы мен тежелуінің қосылу бірізділігінен тұрады. Z көптігіне әткеншектің айналуы Z ₁, қасықты бұру механизмінің қозғалысы Z₂, анод алғыш жебесінің ұшу өзгерісі Z₃ т.б. кіреді.

М көптігіне жеке бөлшектердің конструктивтік ерекшеліктері М, және жетек жүйесінің конструктивтік варианттары М₂ кіреді. Бұру механизмінің соңғы берілісі қыз немесе тісті жұп түрінде орындалады. Мұнда әртүрлі ілініскен саңылаулар пайда болады, бұру механизміндегі жүктеме соған байланысты болады. Жүктемеге арқандағы асылған жүктің типі (сызықты, тегіс, кеңістіктік), жебе құрылғысының типі (пилиспаст теңестіргіші бар жебе, шарнирлік- бөлшектенген жебе), жетек типі (тұрақты, ауыспалы токтың электржетегі, гидрожетек), механизмдер жетегінің саны (бір, екі, бірнеше) т.б сияқты конструктивті варианттар жүйесі әсер етеді.

К көптігіне жүктемеге әсер ететін сапа көрсеткіші кіреді. Оларға К₁, тағайындау көрсеткіші (жүк көтеру кабілеті, ұшу т.б), өнімділік көрсеткіші К₂ (механизмдер жылдамдығы), машина массасының көрсеткіші К ₃, және басқа көрсеткіштер кіреді. Көтеру және бүру механизмдерін (Ү₁, көптігі) басқарудың бірнеше варианттарын немесе осы механизм жылдамдығының бірқатар шамасын (К₂ көптігі) қарастыруға болады.

ХN₁, UN₁, К.N₁, МN₁,ZN₁, YN₁ доғалары элементтер мен жүйедегі N₁, жүктемесіне айтылған факторлардың әсерін көрсетеді. Сөйтіп, байланыс операторлары стохастикалық, дифференциалдық теңдеулер жүйесі болып саналады. Олардың коэффициенттері мен оң жақ бөліктері X,U, К, М, Z, Y көптіктерінен тәуелді болады. Теориялық-көптеген айтылғандарды қолдана отырып, қарастырылатын машина мен доғаны цифрлық ЭВМ көмегімен, жеңіл ашылатын функционалдық сәйкестік түрінде қарауға болады. ХК, ХМ, ХZ XV, UМ, КМ, КZ, КY, МZ, МY, ZY,YZ доғалары жүктемені анықтайтын факторлар арасындағы байланысты белгілейді. Бұл байланыстар математикалық тәуелділік немесе эфристикалық қорытындылар түрінде болады. Кранның максималды ұшуы (К көптік элементі) оның айналу осінен жүкті түсірудің мүмкіндік нүктесіне дейінгі максималды қашықтығына тең болу керек. Оның координаты машина жұмысының технологиялық вариантымен анықталады (X көптік элементі). Бұру механизмі конструкциясына (М көптік элементі) шығаратын зауыттың технологиялық әсері (U көптік элементі), механизмнің планетарлық редукторының қарастырылмаумен анықталуы мүмкін, себебі бұл зауыт термо өңдеу мен берілістің дәл дайындалу деңгейін қанағаттандыра алмайды. Жүктемеге әсер ететін факторлардың көбі кездейсоқ жағдай, шама, процестер болып саналады. Факторлардың әрбір үйлесімдеріне і (белгілі бір технологиялық жұмыс варианты, басқару квалификациясы, жіберу және тежеу аппараттарын реттеу т.б.) ықтималды Р_i, кейбір көріністері сәйкес келеді. Механизмге немесе металлконструкцияға N₁S жүктемесінің берілген үйлесімді факторлары кезінде өзінше таралу заңы болады f_i(S). Қарастырылатын барлық үйлесімді факторлар кезінде таралудың жиынтықтық заңын анықтау үшін, кездейсоқ қоспа теориясы, қолданылады, соған сәйкес:

f(S) = (14)

мұнда п - үйлесуі мүмкін факторлар саны.

Ықтималды Р_i, ЭВМ-де алдында айтылған функционалдық сәйкестіктің ашылуы кезінде есептеледі.

Жүктеменің орташа деңгейі, кездейсоқ қоспа теориясына сәйкес, тәуелділік бойынша анықталады:

(15)

мұнда - і факторлар үйлесіміндегі жүктеменің МК

Дебиет

5 негізгі/83-118/