«Д.В.Глебко (6 курс, каф. Автоматы), А.В.Борисевич, к.т.н., доц. АВИАТРЕНАЖЕР НА ОСНОВЕ ШЕСТИСТЕПЕННОЙ ПЛАТФОРМЫ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ПРИВОДАМИ В настоящее время в авиации широко используются авиасимуляторы способные ...»

СЕКЦИЯ «АВТОМАТЫ»

Д.В.Глебко (6 курс, каф. Автоматы), А.В.Борисевич, к.т.н., доц.

АВИАТРЕНАЖЕР НА ОСНОВЕ ШЕСТИСТЕПЕННОЙ ПЛАТФОРМЫ

С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ПРИВОДАМИ

В настоящее время в авиации широко используются авиасимуляторы способные

достоверно имитировать процесс полета. Такие тренажеры обычно состоят из системы

воспроизводящей изображение (вид из кабины самолета) и платформы способной имитировать ускорения, возникающие в полете.

Система визуализации для самолета управляемого двумя пилотами должна учитывать явление параллакса, так как расстояние от глаз пилотов до экрана с изображением сравнимо с расстоянием между пилотами. Для создания изображения достоверно воспринимаемого двумя пилотами используются сложные системы, включающие в себя криволинейные экраны и коллимационные системы проецирования. Стоимость таких систем составляет до половины стоимости всего тренажера.

Для имитации ускорений действующих на пилотов чаще всего используется кабина, установленная на платформу Стюарта с гидравлическими приводами. Внутри кабины размещаются кресла пилотов и приборные панели схожие с установленными в реальном самолете.

Стоимость таких тренажеров предназначенных для тренировки пилотов обучающихся управлению крупными самолетами составляет до половины стоимости реального самолета.

Однако когда речь идет о навыках пилота, от которого зависят жизни сотен пассажиров, эта сумма не кажется такой высокой. По-другому обстоит дело в малой авиации, где стоимость реального самолета намного меньше стоимости подобного тренажера. Но для обучения пилотированию небольшого самолета не нужна столь совершенная система симуляции.

В данной работе проектируется упрощенный тренажер, стоимость которого будет позволять использовать его в малой, спортивно и любительской авиации.

Для визуализации будут использованы простые экраны (жидкокристаллические или проекционные) и упрощенная имитация кабины самолета. Пилоты малой или спортивной авиации обычно учатся управлять не конкретным самолетом, а некоторым классом самолетов со схожим управлением. Тогда достаточно установить в кабине тренажера условные органы управления (штурвалы, основные переключатели и кнопки, шкалы приборов выводимые с помощью экранов). Для одного пилота будет малозаметен параллакс, если его голова находится в окрестностях конкретного положения.

Таким образом, стоимость необходимого оборудования кабины и системы визуализации оказывается на порядки ниже оборудования «больших» авиатренажеров.

Для создания достоверных ощущений от действия силы тяжести и ускорений в процессе пилотирования необходима платформа-манипулятор, обеспечивающая 6 степеней свободы кабины в некотором диапазоне. При использовании гидро- или пневмоцилиндров в качестве приводов, как в случае платформы Стюарта, система окажется дорогой (к стоимости пневмо/гидроцилиндров прибавится стоимость систем подготовки и подачи рабочей жидкости или газа, стоимость линейных датчиков и стоимость шарнирных узлов для соединения приводов с опорной поверхностью и платформой), сложной для обслуживания (необходим специалист разбирающийся в пневмо/гидроприводе) и неудобной для эксплуатации в неподготовленном помещении (шум агрегатов подготовки и подачи рабочей среды и возможные течи гидравлики). Предлагается использовать систему представляющую из себя платформу, перемещаемую в пространстве посредством тросов, приводимых в движение электрическими двигателями (сервоприводами). Такая система получается тихой, чистой, пригодной для ремонта силами специалистов по электротехнике и электронике и недорогой благодаря использованию готовых модулей приводов с системой управления.

Ускорения, действующие на человека в тренажере, отличаются от реальных ускорений в самолете. В области ускорений низших частот воспроизводится только направление действующего ускорения для имитации долговременной перегрузки путем наклона платформы (поворот вокруг двух горизонтальных осей). Воспроизведение амплитуд ускорений на низших частотах невозможно, но это мало влияет на достоверность ощущений пилота. На высоких частотах перегрузки имитируются достоверно в диапазоне ограниченном ходом платформы и мощностью приводов. При смещении платформы во время имитации ускорений система управления возвращает ее в нейтральное положение с ускорением ниже порога чувствительности человека. Вращательные ускорения практически не воспроизводятся по двум причинам: в реальных условиях величины таких ускорений малы настолько, что практически не ощущаются человеком; самолет редко вращается именно вокруг кресла пилота и тангенциальное ускорение оказывается намного более ощутимым, чем вращательное. Мощность приводов выбирается из условия создания максимальных виброускорений порядка 20 м/с2 амплитудой 0,5 метра при общей массе перемещаемых объектов около 200 кг (масса пилота не более 120 кг) составляет порядка 2,5 кВт на привод. Однако такие ускорения могут быть опасны для здоровья человека, а в реальном полете возникают только при неверном пилотировании или при выполнении фигур высшего пилотажа. Для достоверной имитации полета гражданского самолета малой авиации достаточно 0,5 кВт на привод.

Программа-симулятор запускается на обычном персональном компьютере. Возможно использование различных программ симуляции. В популярном симуляторе Microsoft Flight Simulator есть все крупные аэропорты мира и детально проработанный рельеф поверхности, программа имеет множество дополнений. ПО X-Plane отличается физической моделью использующей в своей основе метод конечных элементов и позволяет моделировать любые летательные аппараты (самолеты, вертолеты, аэростаты и их гибриды). Свободное ПО FlightGear имеет модуль World Scenery содержащий описание большей части поверхности земного шара, работает практически под любой операционной системой и выпускается под лицензией GNU GPL.

Для подключения тренажера необходим программный модуль, выводящий из программы симулятора данные о положении, скорости и ускорении модели самолета (или часть этих данных) в реальном времени через USB или FireWire порт компьютера. Эти данные обрабатываются в тренажере и интерпретируются в положения и перемещения платформы.

Стоит добавить, что при переоборудовании тренажера (замена органов управления и индикации) и установке соответствующего ПО симулятор можно использовать для обучения управлению практически любым транспортным средством или в развлекательных целях.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Александров В.В. Математические задачи динамической имитации полета. Москва: Изд-во МГУ, 1986.

2. Волков А.Н. Шестистепенные подвесные платформы и их исследование. СПб: Изд-во Политехн., 2006.

3. Сайт ЦНТУ «Динамика» www.dinamika-avia.ru 4. Сайт проекта X-Plane www.x-plane.com 5. Сайт проекта FlightGear www.flightgear.org

class='zagtext'> РЕКУПЕРАТИВНЫЙ МНОГОПОЗИЦИОННЫЙ ПРИВОД НА ОСНОВЕ

ЛИНЕЙНОГО ПРУЖИННОГО АККУМУЛЯТОРА

В работе идет речь о рекуперативном приводе на несколько точек позиционирования.

Привод основан на линейном пружинном аккумуляторе, соединенном с выходным звеном через полиспаст. Перемещение выходного звена симметрично относительно положения минимума энергии пружинного аккумулятора. Многопозиционность достигается изменением положения центра колебаний. При определенной конфигурации привода этим же перемещением может осуществляться и увеличение энергии пружины с целью компенсации диссипативных сил.

Известен рекуперативный привод на основе линейного пружинного аккумулятора.

Выходное звено фиксируется в крайних точках, симметричных относительно положения минимума энергии пружины. Перемещение выходного звена производится за счет энергии накопленной в пружине. Максимальное перемещение, достижимое данным приводом, напрямую зависит от максимальных сжатия и растяжения пружины. Фактически оно равно разнице между максимальной и минимальной длинами пружины.

Если соединить гибкой связью выходное звено с пружиной, то представляется возможным увеличить соотношение между максимальным перемещением выходного звена и размерами пружины. В данной конфигурации максимальное перемещение выходного звена до двух раз больше, чем в классических рекуперативных приводах на основе линейного пружинного аккумулятора. Использование тросовой связи между выходным звеном и пружинным аккумулятором также позволяет добиться меньшего габарита, чем габарит рекуперативного привода на основе нелинейного пружинного аккумулятора. Это объясняется тем, что в рекуперативном приводе на основе нелинейного пружинного аккумулятора габарит определяется минимальным размером пружины растяжения и максимальным удлинением пружины.

Использование полиспаста ещё больше увеличивает соотношение между возможным перемещением выходного звена и требуемым для этого перемещения удлинением пружины, позволяя обеспечивать перемещения величиной до четырех максимальных удлинений пружины.

АВТОМАТ СЕПАРАЦИИ АЛМАЗОВ

Цель работы – разработка автоматизированной установки для сепарации алмазосодержащих материалов.

Автомат предназначен для обогащения мокрой исходной алмазосодержащей руды крупностью 50 и 20 мм. Принцип работы сепаратора основан на использовании свойства алмазов люминесцировать под воздействием рентгеновского излучения и различия этих свойств у алмазов и сопутствующих люминесцирующих минералов. Установка состоит из загрузочного вибробункера, оснащенного управляемой задвижкой для регулирования производительности сепарации, ленточного конвейера, устройства регистрации сигнала люминесценции, блока отсечки и приемного бункера (с фланцами для подсоединения к соответствующим магистралям фабрики).

Технология сепарации фрагментов с алмазами заключается в том, что алмазосодержащая руда (до нескольких десятков тонн в час) поступает непрерывно из входного бункера несколькими ручьями и подвергается облучению, создаваемому рентгеновской трубкой (рис. 1). Рентгеновская трубка возбуждается от источника высокого напряжения, работающего в импульсном режиме. Возникающие в руде сигналы люминесценции фиксируются фотоумножителями, усиливаются и анализируются на принадлежность к алмазам в системе регистрации. Критериями разделения материала служат различия в форме и длительности сигнала люминесценции обогащаемого и сопутствующих минералов [2].

Рис. 1. Технологическая схема сепарации алмазов попадает из бункера обогатительной фабрики в вибробункер установки 1 с эксцентриковым вибратором, установленным на задней стенке. Дальнейшие параметры движения материала зависят от класса крупности поступившей породы, определить который позволяет система технического зрения (СТЗ) 3.

Для обеспечения требуемой производительности сепарации, выходное отверстие бункера регулируется задвижкой с электроприводом 2. В зависимости от сигнала на выходе СТЗ, лента конвейера начинает движение со скоростью, равной скорости холостого хода (Vхх1 или Vхх2), задвижка поднимается на необходимую высоту. Далее, по сигналу от датчика наличия руды 10, вибробункер начинает подавать материал на ленточный конвейер 5.

Равномерная подача груза осуществляется благодаря наклонному лотку 9. После срабатывания датчика положения груза не ленте 4, конвейер переключается на другой скоростной режим (Vmax1 или Vmax2): 0,4 м/с, либо 0,2 м/с. Такое переключение позволяет уменьшить износ ленты конвейера на разгонном участке и точнее регулировать производительность сепарации. Непрерывность поступления потока материала, а также производительность обеспечивают ультразвуковые датчики 10 и 11 наличия руды в вибробункере.

При сходе с конвейера в каждом ручье материал поступает по траектории свободного падения в зону анализа руды, где в процессе движения сканируются узкой полосой рентгеновского (первичного) излучения, создаваемого рентгеновской трубкой 7. Вторичное излучение регистрируется фотоприемными устройствами 6. При регистрации полезного компонента на пневматические клапаны 8 поступают команды на отсечку.

Данный способ транспортировки обеспечивает требуемую производительность установки, а также позволяет строго детерминировать время срабатывания устройства пневмоотсечки, тем самым обеспечивая высокую вероятность сепарации алмазов.

1. Авдеев С.Е., Владимиров Е.Н., Морозов В.В., Романовская Т.Н. Автоматизация рентгенолюминесцентных сепараторов алмазов// Современные технологии автоматизации. №3, 2001. С. 44 – 50.

2. Владимиров Е.Н., Казаков Л.В., Колосова Н.П. Анализ цифровых методик обнаружения алмазов и сопутствующих люминесцирующих минералов// Горный журнал. – 2009. – № 5.

В.В.Данилов, С.С.Яговдик (4 курс, каф. Автоматы), В.Л.Жавнер, д.т.н., проф.

УСТРОЙСТВО ПО СКЛАДЫВАНИЮ БУМАЖНЫХ ПАКЕТОВ

Целью работы является разработка устройства по изготовлению сложенных бумажных пакетов из трубообразных заготовок со склеенным дном (рис. 1).

Складывание пакета основано на схлопывании пакета и эффекте потери устойчивости стенок данного пакета. Схлопывание осуществляется путем одновременного сближения боковых (больших) стенок пакета друг к другу.

Рис. 2. Этапы схлопывания пакета: а – без приложения нагрузки, б, в – при приложении нагрузки (пунктирной линией обозначены первоначальные размеры пакета) В результате экспериментов было выяснено, что стенки пакета теряют устойчивость (приобретают прогиб, см. рис. 2, а) при воздействии на боковые стенки. Однако для более четкой линии сгиба, а так же для формирования сгиба в близи дна, этот эффект необходимо дополнительно усиливать, прикладывая в вертикальной плоскости нагрузку по линии сгиба пакета (см. рис. 2, б, в).

При рассмотренном способе схлопывания пакета прямоугольная труба с дном приобретает Т-образную форму, представленную на рис. 3.

После этапа схлопывания пакета происходит его съем. Съем производится в несколько этапов (рис. 3):

– загиб Т-образного дна в плоскость пакета;

– захват пакета за повернутое дно;

– вытягивания из сжимающих его губок.

Данная операция является завершающей, её результатом является сформированный, сложенный пакет.

Поступательные движения рабочих органов обеспечиваются с помощью пневмоцилиндров. Алгоритмы управления реализованы по средствам программируемого логического контроллера Array electronic Fab AF-20-MR-A. Программируемый контроллер принимает сигналы с датчиков и преобразует их согласно программе в выходные сигналы на распределители с электромагнитным управлением Pneumax 35U.

Был разработан и успешно испытан рабочий макет устройства.

МЕХАНИЗМ ФОРМИРОВАНИЯ КОРОБОЧЕК

Механизм состоит из основания, на котором установлен накопитель. В накопитель укладываются заготовки для коробок, которые ориентируются в полости накопителя определенным образом с помощью направляющих. От падения заготовки удерживаются специальными упорами, расположенными на стенках накопителя на определенной высоте от основания.

Захват заготовки из накопителя осуществляется присоской, присоединенной к пневмоцилиндру через переходной цилиндр с отверстиями для подачи воздуха.

Пневмоцилиндр с присоской расположен под основанием на этажерке.

Раскрытие заготовки осуществляется с помощью клина. Он крепится на пневмоцилиндр, установленный перед накопителем таким образом, что ось симметрии коробочки совпадает с осью симметрии клина.

За накопителем в разъеме между стенками расположен механизм закрытия заднего клапана коробки. Он содержит два пневмоцилиндра, размещенных на основании под углом по бокам коробки. Они загибают боковые ярлычки. Также имеются два пневмоцилиндра, закрепленных под углом к коробочке на вертикальной планке, установленной вдоль осевой линии коробки. Для облегчения закрытия клапана применяются две наклонные направляющие, расположенные по бокам коробки.

Кроме того, слева от накопителя установлен пневмоцилиндр, выталкивающий готовую коробку из рабочей зоны.

Технологический процесс разделен на следующие семь этапов:

1. Выдвигается присоска, захватывает нижнюю заготовку из накопителя. При движении присоски вниз заготовка теряет устойчивость, прогибается и соскальзывает с упоров. Далее заготовка опускается на основание, а присоска продолжает удерживать заготовку.

2. Выдвигается клин. Благодаря специальной форме он не упирается в основание коробки и поддевает ее верхнюю часть. При продвижении он постепенно раскрывает коробку, упираясь при этом в левую стенку накопителя. Клин остается внутри коробки до тех пор, пока задний клапан не будет закрыт.

3. Одновременно с двух сторон выдвигаются штоки пневмоцилиндров, загибающие боковые ярлычки коробки. Затем штоки возвращаются назад. Ярлычки под действием упругих деформаций немного разжимаются, но это не мешает выполнению следующих операций.

4. Нижний из пневмоцилиндров, закрепленных на вертикальной планке, задвигается под углом в коробку, сгибая при этом клапан в двух местах. После этого верхний цилиндр, надавливая на согнутый клапан, задвигает его в коробку. Клапан закрыт. Нижний цилиндр возвращается в исходное положение, а затем верхний.

Для того, чтобы при сгибании и закрытии клапана он не упирался в основание коробки, по ее бокам расположены две наклонные направляющие, поднятые на уровень выше общего основания. Тогда при движении второго цилиндра клапан соскальзывает с направляющих прямо в разъем коробки.

5. Клин возвращается в исходное положение.

6. Присоска освобождает коробку.

7. Пневмоцилиндр, расположенный слева от накопителя, сдвигает коробку вправо, тем самым освобождая рабочую зону механизма.

А.Н.Виноходова (5 курс, каф. Автоматы), А.Н.Попов, к.т.н., проф.

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ИНЕРЦИОННОГО БЛОКА КОПРА

СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯ

Копры свободного падения предназначены для испытания изделий на прочность и функционирование при воздействии на них ударных импульсов ускорения. Ударный импульс создается путем свободного падения изделия на наковальню с элементом, обеспечивающим требуемый закон торможения.

Схема копра представлена на рис. 1. Копер состоит из шахты 1 с лебедкой 7, сбрасывателя 3, падающей части 4 с изделием 2, инерционного блока 5 с наковальней 6 и устройства управления, измерения и регистрации параметров удара 8.

Назначение инерционного блока – уменьшить возмущения от удара, передаваемые в окружающую среду и на соседнее оборудование. Это возмущение может быть большим, поскольку масса изделия может составлять тонны, а высота их сброса 10 м и более.

Классический способ гашения энергии удара реализуется за счет большой массы фундамента, которая в сотни раз превышает массу падающего груза.

В последнее время в технике в качестве амортизирующих устройств стали использоваться управляемые пневматические подвесы. В работе ставится задача исследования пневматического подвеса инерционного блока копра свободного падения на основе пневмоподушек [1]. Для оценки возможности применения пневмоподушек в качестве амортизирующих устройств и обоснования основных конструктивных параметров устройства торможения инерционного блока создается макет. Макет состоит из направляющих, траверсы, блока, груза, пневмоподушки и основания. В макет заложен следующий принцип работы. Груз, падающий на пневмоподушку, уменьшает ее объем и увеличивает в ней давление. Кинетическая энергия падающего груза переходит в потенциальную энергию сжатого в подушке воздуха. Когда кинетическая энергия полностью перейдет в энергию сжатого воздуха, уменьшение объема подушки прекратится, груз остановится и далее, под действием сжатого воздуха, начнет движение в обратную сторону.

В этот момент воздух из подушки стравливается в балластный ресивер. Задача ставится таким образом, чтобы в конце фазы подъема вверх инерционный блок занял исходное положение, которое он занимал до начала удара, и при этом перерегулирования были минимальны. Все процессы, описанные выше, являются быстротекущими. Поэтому традиционные подходы [2], применяемые в пневмоавтоматике для управления движением исполнительных механизмов в этой задаче становятся мало приемлемыми. На элементы пневматической арматуры также накладываются ограничения по быстродействию и коэффициентам расхода. В связи с этим в работе ставятся следующие задачи:

– обоснование структуры и номенклатуры пневматических элементов устройства торможения инерционного блока;

– расчетная оценка конструктивных параметров устройства торможения;

– определение фактических технических характеристик элементов устройства торможения;

– физическое моделирование (макетирование) процесса торможения инерционного блока;

– обоснование параметров и алгоритма управления полномасштабной конструкции копра свободного падения.

На рис. 2 показан макет, на котором идентифицировались параметры пневмоподушки и быстродействующего пневмоклапана. Осциллограмма записи истечения воздуха из подушки представлена на рис. 3. Видно, что время срабатывания клапана составляет – 0,012 с, время истечения воздуха из подушки – 0,543 с, при проходном сечении выходного отверстия подушки 22 мм.

Рис. 2. Макет с пневмоподушкой 1. Электронный ресурс:http://www.phoenix-airsprings.com/catalog/ProductDetail.aspx?id= 2. Герц Е.В., Крейнин Г.В. Расчет пневмоприводов. Справочное пособие. М., «Машиностроение», 1975 – 272 с.

ВЛИЯНИЕ КОЛИЧЕСТВА РЕФЛЕКТОРОВ НА ТОЧНОСТЬ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ

ДВУХКОЛЕСНОГО МОБИЛЬНОГО РОБОТА

Целью исследования является выявление необходимого и достаточного числа световых рефлекторов, которые будут в зоне видимости двухколесного мобильного робота в ходе его перемещения по экспериментальной (рабочей) площадке.

Координаты робота на плоскости определяются с помощью кругового лазерного дальномера – лидара, который представляет собой вращающиеся источник и приемник лазерного луча. Во время вращения источник многократно испускает луч частотного диапазона, невидимого для человеческого глаза, а сам луч, отражаясь от непрозрачного тела, попадает на приемник. Таким образом, зная время отклика, т.е. время возвращения сигнала, можно определить расстояние до объекта. Малое время измерения расстояния объясняется большой скоростью света (лазерного луча).

Сеть управления мобильным роботом состоит из персонального компьютера (ПК) с подключенной к нему точкой доступа Wi-Fi, и точки доступа на мобильном роботе, работающей в режиме WDS. Программное обеспечение, установленное на ПК, позволяет осуществить ручное управление роботом с помощью джойстика, автоматическое управление, а также мониторинг состояния робота.

В ходе эксперимента по периметру площадки было ассиметрично смонтировано пять световых рефлекторов цилиндрической формы, от которых лазерный сигнал лидара отражается с минимумом потерь. С помощью программы NAV200Setup.exe была произведена настройка лидара: калибровка точки начального положения и ввод положений рефлекторов (рис. 1).

Управление двухколесным мобильным роботом осуществлялось с помощью программы RoboCart.exe: были выбраны и зафиксированы контрольная точка и три произвольные стартовые точки (рис. 2). Из каждой стартовой точки робот должен был перемещаться в контрольную точку пять раз с программно заданными линейной и угловой скоростями.

– контрольная точка Для определения смещения (по осям координат и по углу) робота относительно положения в контрольной точке было установлено два маркера, задан контрольный отрезок.

Эксперимент был проведен в три этапа: на первом этапе в зоне видимости робота находились пять световых рефлекторов; на втором этапе один световой рефлектор (№ см. рис. 1) был убран; на третьем этапе два световых рефлектора(№3 и №0 см. рис. 1) было убрано.

В ходе каждого из трёх этапов эксперимента было получено 15 отрезков, находящихся на определенном расстоянии от контрольного отрезка и под определенным углом к нему.

В таблице 1 приведены ошибки ориентации робота относительно контрольного отрезка.

Стартовые точки Исходя из полученных данных, можно сделать вывод: для отработки управляющего сигнала достаточно расположить на экспериментальной (рабочей) площадке четыре световых рефлектора; трех рефлекторов, находящихся в зоне видимости двухколесного мобильного робота в ходе его перемещения по экспериментальной (рабочей) площадке, не достаточно, т.к. наблюдается периодическая дезориентация в пространстве робота, большие ошибки ориентации робота относительно контрольного отрезка, чем в случае расстановки на экспериментальной (рабочей) площадке четырех рефлекторов (см. таблицу 1).

А.А.Петровичева (4 курс, каф. Автоматы), В.А.Дьяченко, д.т.н., проф.,

РАЗВЛЕКАТЕЛЬНЫЙ ТРЕНАЖЕР «РОДЕО»

Разного рода развлечения существовали во все века. Бои гладиаторов, коррида, средневековые рыцарские турниры – примеры развлечений. Зрелища и развлечения вызывают интерес возможностью наблюдать за происходящим со стороны и возможностью участвовать самому.

Одним из таких развлечений является родео. Родео (исп. Rodeo) – традиционный вид спорта в Северной Америке, исторически сложившийся в среде мексиканских и американских ковбоев.

Наиболее эффектны соревнования, которые часто называют «родео» – скачки на «диком быке» или лошади.

Укротить быка способен не каждый, к тому же и не каждый хочет рисковать своим здоровьем. Тогда стоит обратить внимание на аттракцион родео механический бык. Это увлекательное, азартное, веселое шоу, которое поможет приобрести заряд положительных эмоций и улучшить координацию движений.

Целью данного проекта является разработка концептуально-компоновочного и дизайнерского решения развлекательного тренажера «Родео», для размещения в парках, пляжах и других местах отдыха.

Рис. 1. Аттракцион Бык-Родео 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 4200 4400 4600 Рис. 2. Соматографическая схема аттракциона (тренажера) «Родео»

Проект развлекательного тренажера «Родео» (рис. 2) представлен в следующем составе:

Главный объект – бык с батутом и кактусом, кабина управляющего. Оригинальность образа обеспечивает интерес со стороны зрителей. К достоинствам предлагаемой модели относятся следующие качества:

1. Конструктивные – используемые материалы отвечают всем необходимым требованиям безопасности; для имитации движений быка используем механизм – платформа Стюарта. Он строится на основе линейных актуаторов, что дает возможность отклонения быка в разных плоскостях. Вращение вокруг своей оси осуществляем, при помощи червячного мотор – редуктора и планетарного механизма.

2. Эргономические – безопасность аттракциона: надувной батут, бык обтянут мягким материалом; кабина управляющего расположена в близости от аттракциона, она оснащена крышей от дождя и солнца, откидным сиденьем, которое при желании можно поднять или опустить, а также пультом управления; седло на быке мягкое, надувное; ручка выполнена из мягкого материала (резины);

3. Эстетические – единство стиля: мягкая форма всех элементов композиции (форма быка, кактуса, ограничений), единое оформление всех элементов (светлая поверхность и темные пятна). Данное решение позволяет вписывать модель в любую среду (пляж, парк, городская среда и т.п.) Таким образом, развлекательный тренажер, представленный в данном проекте, выгодно отличается перечисленными выше качествами.

БЫТОВОЙ ТРЕНАЖЕР КРОВЕНОСНОЙ СИСТЕМЫ

В современном мире, род занятий большинства людей связан с сидячим образом жизни, в такой ситуации кровь приливает к ногам и её отток усложняется. Кровеносная система человека требует тренировки. На сегодняшний день технология тренировки кровеносной системы используется только в реабилитационной технике, но такую технику необходимо использовать не только больным, но и здоровым людям, для профилактики сердечнососудистых заболеваний. Целью данного проекта является разработка дизайна бытового тренажера кровеносной системы. Оздоравливающее действие на кровеносную систему тренажер оказывает посредством колебания поверхности, на которой лежит человек на 5 градусов. Такие колебания можно достигнуть применив в конструкции тренажера платформу Стюарта. В бытовой среде, тренажер может быть встроен в кровать для сна.

Таким образом, разработка бытового тренажера сводится к разработке бытовой кровати с возможностью тренинга кровеносной системы.

В ходе работы были рассмотрены технические и стилистические аналоги для данной кровати. Так как целью являлось создание, не просто тренажера кровеносной системы, который уже применяется в медицине, а места для дневного отдыха, сна и оздоровления, поэтому аналогами явились как медицинские, так и бытовые кровати.

Рис. 1. Кровать Somnus-Neu Рис. 2. Реабилетационная кровать Стилистическим аналогом является кровать Somnus-Neu (рис. 1), которая оборудована электро-шторами, убирающимся экраном, wi-fi передатчиком, док-станцией для различных устройств, 5-канальным звуком и 3 уровнями освещения. Является хорошим примером кровати будущего, так как обладает высокотехнологичной оснасткой и имеет стильный внешний вид.

Техническим аналогом является функциональная кровать BLC 2414 K (рис. 2), имеет четырёхсекционное ложе с функцией двойного регресса, что позволяет ей принимать любое удобное положение, управление осуществляется с центрального пульта с дисплеем touch screen.

Рис. 3. Бытовая кровать с возможностью тренинга кровеносной системы человека На основе аналогов разработана совершенно новая бытовая кровать. Данная кровать является местом для сна, дневного отдыха, а так же тренажером кровеносной системы.

Кровать имеет несколько режимов работы. В процессе лёгкого покачивания кровати (максимум 5 градусов) тренируется кровеносная система человека. Регулировка наклона осуществляется при помощи платформы Стюарта. Платформа и электроника скрыты кожухом, снятие которого очень просто, что облегчает починку системы в случаях поломок.

Кровать состоит из 4 регулируемых секций, секции регулируются при помощи механизма, приводящегося в движение электроприводом. Управление кроватью осуществляется пультом управления. Так же кровать оснащена верхними светильниками для чтения и светодиодной подсветкой играющей роль ночника. В верхнюю часть навеса встроен проектор, а в спинку стерео колонки с 5-ти канальным звучанием. Кровать имеет стильный внешний вид и украсит интерьер даже самого искушенного ценителя мебели. Итоговый вариант дизайна представлен в дизайн-проекте (рис. 3).

СЕКЦИЯ «ГИБКИЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССА ФРЕЗЕРОВАНИЯ

СТУПЕНЧАТОЙ ФРЕЗОЙ С КОМПОЗИТОМ

Цель работы: определение динамических характеристик фрезерования ступенчатой фрезой с композитом, при использовании функции, зависящей от параметров фрезы и выступающей в качестве локального критерия (целевой функции) оптимизации.

Для достижения поставленной цели воспользуемся методом, представленным в статье [1]. Суть метода состоит в аппроксимации значений периодически возникающих сил резания, для чего используется ряд Фурье. В данном случае сила представляется в виде суммы гармонических составляющих. Применение гармонического анализа позволяет достаточно просто и точно определить АЧХ и частотные спектры колебаний.

Характер изменения возмущающих сил резания за период Т заключается в суммировании сил действующих на каждый зуб фрезы, находящийся в резании. Следовательно, суммарные составляющие в момент времени t определяется следующим образом:

где k = i, i + 1,..., j – номера зубьев находящихся в резании.

Чтобы узнать, находится ли данный зуб в резании или нет, необходимо найти его координаты ( xi, zi ) (рис. 1).

Рис. 1. Схема ступенчатого фрезерования, используемая для расчета Координаты можно определить, зная угловое расположение зуба i и радиус i до текущего зуба. Если положение i - го зуба удовлетворяет условию ( xi, zi ) ACDE, то зуб участвует в данный момент в резании, и сила, возникающая на нем, входит в суммарную силу P (t ). Мгновенная сила резания, возникающая при этом на текущем зубе, определяется по эмпирической зависимости силы резания от параметров режима резания:

Суммарные составляющие силы резания вычисляются через определенный угол поворота фрезы, который выбирается из соображений точности расчета поставленной задачи.

Так как периодические силы резания, рассчитанные по вышеуказанному алгоритму, не имеют аналитического представления, а представляются в виде таблицы значений, возникает необходимость в аппроксимации этих значений. Для этих целей используем разложение в ряд Фурье, в итоге периодическую силу резания получаем в виде суммы гармонических составляющих:

Коэффициенты ak, bk определяются следующим образом:

Период возмущающей силы резания T при ступенчатом фрезеровании определяется по формуле:

Расчет оптимальной конструкции ступенчатой фрезы с точки зрении получения лучшей динамической характеристики, будет заключаться в нахождение таких параметров фрезы, при которых возмущающая сила резания при разложении в ряд Фурье будет представлять собой «ограниченный белый шум». Это равносильно тому, что оптимизация ступенчатой фрезы заключается в нахождении таких параметров фрезы, при которых минимизируется суммарная мощность гармонических составляющих сил резания Алгоритм расчета характера изменения составляющих сил резания, аппроксимация полученных значений в ряд Фурье, определение коэффициентов ak, bk и значения целевой функции f ( x) для ступенчатой фрезы с определенным набором параметров реализованы в программе «sfrez», написанной на языке программирования «Delphi». На рис. 2 приведены графические результаты, полученные при помощи программы для исходных данных:

количество зубьев – 10, количество ступеней – 10, ширина фрезерования – 50 мм, диаметр фрезы – 125 мм, обрабатываемый материал – ХВГ HRC 60, материал зуба – композит-01, припуск для всех ступеней – 0,2 мм, частота вращения шпинделя – 200 об/мин, подача – мм/мин, смещение оси фрезы относительно обрабатываемой поверхности 10 мм. Значение целевой функции равно 3062.

Рис. 2. Графические результаты, полученные при помощи программы «sfrez» а) периодическая возмущающая сила (сплошная линия) и ее аппроксимация 30 гармониками (пунктирная линия);

В результате исследования разработана программа, позволяющая определить динамические характеристики фрезерования для ступенчатых фрез с композитом.

1. Колязин А.В. Ординарцев И.А. Сенькин Е.Н. Оптимизация конструкции ступенчатых торцовых фрез – Станки и инструменты, 1989 №8 стр. 27–29.

АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ

ПАРАМЕТРОВ СТУПЕНЧАТОЙ ФРЕЗЫ

Цель работы: разработка алгоритма многокритериальной оптимизации параметров ступенчатой фрезы и представить его в удобном виде для реализации на компьютере.

При проектировании режущего инструмента (РИ), как на уровне формирования его внешнего облика, так и последующем определении конструктивных и геометрических параметров, а так же в условии его эксплуатации, мы сталкиваемся с необходимостью выбора множества параметров – xi (i = 1, n ). Множество xi может достигать значительных размеров, в зависимости от решаемой задачи, но в среднем желательно иметь дело с размерностью i = 5 10. На параметры xi конструктором и технологом накладываются параметрические ограничения:

которые в n – мерном пространстве выделяют допустимую область их изменений – Dx.

Кроме ограничений (1) на Dx должны быть наложены функциональные ограничения вида различного физического и геометрического и т.д. смысла (ограничения по прочности, по габаритным размерам, виброустойчивости, массе и т.д.). Ограничения (2) определяют новую область допустимых решений – D f. Тогда область допустимых изменений вектора x ( xi ), в целом будет определяться как Для оценки выбора набора параметров xi D будущего РИ служат локальные критерии оптимальности – K j ( xi ), ( j = 1, m), которые образуют векторный критерий – K ( K j ).

Природа критериев K j ( xi ) различна – это и экономические критерии и технические (механические) и технологические и т.д. С математической точки зрения они могут быть определены и неопределенны, детерминированными и стохастическими и т.д.

Вектор K ( K j ), как правило, может состоять из j1 = (1, m1 ) максимизируемых критериев K j ( xi ) и j2 = (m1 + 1, m) – минимизируемых.

На критерии K j ( xi ) желательно тоже знать ограничения типа:

которые сужают пространство D до D = Dx D f DK. Выбор ограничений (4) не всегда может быть осуществлен технологом или конструктором (далее лицом принимающим решение – ЛПР) перед решением задачи многокритериальной оптимизации (или иначе векторной оптимизации (ВО)). Условия (4) выявляются и уточняются в ходе расширения задачи ВО.

альтернативных точек – которым будет соответствовать множество допустимых решений, т.е. конструкции РИ – {Ф( x A )}. Будем рассматривать решение искомой задачи ВО как поиск на множестве {Ф( x A )} решений Ф 0 ( x А ) с наилучшими возможными значениями критерия K ( K j ).

В математической форме задача многокритериальной (векторной) оптимизации запишется следующим образом:

Алгоритм решения задачи ВО (1–5) достаточно сложен и поэтому, для наглядности, представим его в виде следующей последовательности элементов (блоков).

Этап 1 (нет диалога ЛПР с ЭВМ) – зондирование (сканирование) области D с использованием одного из алгоритмов, содержащихся в этом блоке (метод полного перебора, метод сканирования с последовательным сокращением области D или шага сетки, метод статических испытаний и метод ЛП-поиска), в результате чего определяются координаты точек x Al ), (l = 1, N ).

Этап 2 (нет диалога) – вычисление всех локальных критериев K j ( xAl ) ) и составление упорядоченных таблиц испытаний.

Этап 3 (диалог ЛПР с ЭВМ) – выбор критериальных ограничений K * ( xAl ) ), K ** ( x Al ) ) с помощью упорядоченных таблиц испытаний и определение области DK оценок Al ( K j ).

Этап 4 (смешенная процедура) – проверка непустоты области DK =, т.е. множество оценок { Al ( K j )} = (не пусто).

использованием одного из методов, представленном в этом блоке (аналитический метод для функций K j ( xA ), имеющих первую и вторую производные, метод прямоугольников, метод Ге и др.).

Этап 6 (нет диалога) – нормализация локальных критериев K j ( x A ) « K j ( x A ) как максимизируемых так и минимизируемых, имеющих, как правило, различную размерность, одним из методов, содержащихся в данном блоке.

Этап 7 (нет диалога) – перестроение упорядоченных таблиц испытаний для K j ( xA ) после их нормализации (т.е. K j ( xA ) ).

Этап 8 – выбор из множества Парето-оптимальных оценок AlП ( x A ) П K, где П K приближенная компромиссная кривая, одним из методов в этом блоке одной наилучшей (компромиссной) оценки AlП 0 ( xA ) и определение параметров xlП 0 D, характеризующих «наилучшею» конструкцию РИ – Ф 0 ( x П 0 ). Данный этап может реализоваться как в рамках алгоритмических процедур выбора без участия ЛПР, так и в режиме диалога ЭВМ-ЛПР.

Этап 9 (нет диалога) – улучшение найденной оценки AlП 0 ( x A ), а значит и конструкции Ф 0 ( x П 0 ), если в этом возникнет необходимость.

Таким образом получен алгоритм решения задачи ВО, который для удобства разделен на этапы диалогового и бездиалогового типа, также данный алгоритм решения задачи ВО численно реализован для проектирования ступенчатых фрез с различными схемами расположения ступеней при числе параметров xi от 3 до 7 и числе локальных критериев

АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ЗАГОТОВОК

Цель работы: совершенствование автоматизированного оборудования заготовительного производства.

К приводам, обеспечивающим транспортирование заготовок через зоны нагрева, применяются особые требования. Они должны осуществлять перемещение заготовок с заданной скоростью, обеспечивающей нагрев до необходимой температуры, и возможность ее регулирования в широком диапазоне в зависимости от параметров заготовок и технологического процесса подогрева.

Настоящая разработка линии для индукционного нагрева заготовок выполнена по заказу ОАО НИИМТ г. Ижевск. Линия предназначена для нагрева сплошных и трубных заготовок в линии прокатного стана поперечно-винтовой прокатки ПВП – 120. Параметры заготовок приведены в табл.1.

№ Тип заготовок Размеры: DL, мм Тип заготовок Размеры: DdL, мм В табл. 1 приняты следующие обозначения: D – диаметр прутка, наружный диаметр трубы; d – внутренний диаметр трубы; L – длина заготовок.

Вес заготовок от 20 до 110 кг, материал – углеродистые стали. Нагрев заготовок происходит до температуры 1250°. Скорость перемещения заготовок, исходя из условия обеспечения нагрева до заданной температуры, в основной зоне составляет 0,004…0,015 м/с, а в термостатной зоне – 0,04…0,15 м/с.

Основные задачи разработки:

– сокращение сроков проектирования и изготовления линий путем использования унифицированных комплектующих приводной техники и элементов приводов;

– обеспечение необходимой частоты вращения приводных роликов в соответствии с требуемой скоростью продвижения прутков в различных рабочих зонах;

– осуществление возможности регулирования скорости перемещения прутков в широком диапазоне;

– повышение удобства эксплуатации оборудования и улучшение дизайна.

Вид в плане линии представлен на рис. 1.

Линия разделена на две зоны: первая – основная зона нагрева и вторая – термостатная зона нагрева. Перемещение прутков осуществляется вращающимися роликами (1). Шаг расстановки роликов одинаковый и выбран равным 370 мм с учетом возможности размещения между ними индукторов (2).

В первой зоне установлено 6 приводных роликов, во второй зоне – 8 приводных роликов. Два прижимные не приводные ролики используются (по одному) на входе и выходе заготовки. Прижим осуществляется с помощью пневмоцилиндра.

В принятой компоновке линии вращение каждого ролика осуществляется от отдельного червячного редуктора серии VF 49 (3). Входные валы всех 6-и редукторов первой зоны и 8-и редукторов второй зоны связаны между собой муфтами с упругим элементом (4).

Привод всех редукторов как в первой так и во второй зонах осуществляется от отдельного червячного мотор-редуктора W75 (5) с передаточным числом 7 и мощностью двигателя 2,2 кВт. Вращение от этих мотор-редукторов к входным валам редукторов VF 49 передается посредством зубчатой ременной передачи (6), обеспечивающей отсутствие проскальзывания и постоянства выбранной скорости.

При значении диаметра роликов dр = 90 мм окружная скорость роликов (скорость перемещения заготовки) Vз = dр n2/60.1000 м/с, или Vз =0,17 м/с.

Регулирование частоты вращения роликов (скорости перемещения заготовки) осуществляется за счет изменения частоты вращения мотор-редукторов W75 с помощью инверторов. Для уменьшения влияния нагрева от индукторов на редукторы последние соединены с валами роликов посредством муфт с термостойким упругим элементом (9).

Для подачи заготовок в зону нагрева и ее удаления после завершения термического цикла индукционного нагрева в начале и в конце линии установлены два трайб-аппарата (10), (11), имеющие нижние приводные и верхние не приводные ролики. Привод нижнего ролика трайб-аппарата на входе осуществляется от соосно-цилиндрического моторредуктора С353Р 139,8 (12) мощностью 0,55 кВт, передаточным числом 139,8 и частотой вращения выходного вала n2= 10 мин-1. Трайб-аппарат на входе обеспечивает торможение заготовок поступающих от подающего конвейера и синхронизацию скорости их перемещения со скоростью движения в основной зоне нагрева. Трайб-аппарат на выходе обеспечивает быстрое удаление заготовки из зоны нагрева после завершения термического цикла и подачу с необходимой скоростью к прокатному стану. Привод нижнего ролика этого трайб-аппарата осуществляется от соосно-цилиндрического мотор-редуктора С212Р 6,1 (13) мощностью 2,2 кВт, передаточным числом 6,1 и частотой вращения выходного вала n2= 460 мин-1.

Мотор-редукторы соединены с валами роликов посредством муфт с упругим элементом (14). Диаметр верхних и нижних роликов трайб-аппаратов D =150 мм., частота вращения приводных роликов регулируется с помощью инверторов. Прижим верхнего ролика в обоих трайбаппаратах осуществляется с помощью пневмоцилиндра (15).Частота вращения роликов регулируется с помощью инверторов.

Нагрев осуществляется с помощью индукторов, напряжение 1000 В, частота тока 1000 Гц, мощность средней частоты – 800 кВт. Охлаждение роликов осуществляется с помощью станции, подающей воду в полость валов роликов. Объем резервуаров станции – 300 л, расход воды при давлении 0,3 МПа – 18,5 м3/ч.

Таким образом, применение большого количества готовых комплектующих изделий для изготовления приводов линии индукционного нагрева позволило улучшить технические и эксплуатационные характеристики оборудования, существенно сократить проектировочный цикл, усовершенствовать промышленный дизайн, упростить обслуживание и повысить ремонтопригодность.

ПОВЫШЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕГО

ОБОРУДОВАНИЯ

Цель работы: исследование возможностей при модернизации шпиндельного узла (ШУ) станка с применением гидростатических подшипников (ГСП) для повышения:

виброустойчивости, быстроходности и нагрузочной способности.

Объектом исследования является токарно-винторезный станок повышенной точности 1И611П с исходным диаметром шпинделя 60 мм, частотой вращения шпинделя 2000 об/мин.

Станок предназначен для обработки различного типоразмера деталей.

В программном пакете «MathCAD» рассчитаны нагрузки, действующие на ШУ для модернизированного станка 1И611П по назначенным режимам резания. Установлена максимальная величина радиальной нагрузки на ШУ Pрад =6,1 кН, данная величина нагрузки принята за исходную для расчета радиального ГСП.

В исследовательской работе рассмотрены для ГСП следующие, основные варианты систем питания: 1 – «дроссель-дроссель»; 2 – «дроссель-насос»; 3 – «насос-насос»;

4 – «дроссель-регулятор».

Анализ результатов статического расчета, показал, что вар. 1 при исходном диаметре шпинделя D = 60 мм не удовлетворяет условию минимизации деформаций на кромке ГСП для опоры с разделительными канавками. Оптимальным вариантом при таких условиях, является шпиндель с диаметром D = 90 мм и шириной ГСП B = 70 мм. Все рассматриваемые варианты обладают близкой нагрузочной способностью, при этом установлено, что давление питания для различных систем управления из-за отличий в несущей способности различно.

Динамические характеристики ГСП влияют на общую виброустойчивость станка в целом, т.е. производительность и качество обработки.

По известным системам уравнений, представляющим собой математическое описание нелинейной модели ГСП в программном пакете «MATLAB Simulink» разработаны модели по которым выполнены исследования вариантов систем управления ГСП.

Основным параметром при оценке динамического качества системы автоматического регулирования (САР) является запас по фазе () на частоте среза (ср). Выполнен расчет и построение логарифмических амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик (ЛАЧХ, ЛФЧХ) по разработанным моделям в «MATLAB Simulink» (рис. 1).

На рис. 1, а кривые 1 и 2 представляют ЛАЧХ, а кривые 1` и 2` – соответствующие им ЛФЧХ. Фактический запас по фазе для вар. 1 составляет 1=24,4o на частоте среза ср1=5428 с-1, для вар. 4 запас по фазе несколько выше и составляет 2=32,0o на частоте среза ср2=4304 с-1, но также ниже минимально допустимого запаса для САР высокого качества 55o. Вар. 2 и 3 так же не обладают высоким качеством САР.

Для дополнительной оценки и анализа динамического качества ГСП выполнены расчёт и построение соответствующих переходных процессов (ПП) при больших (рис. 2, а) и малых (рис. 2, б) нагрузках (соответственно черновые и чистовые режимы резания).

Рис. 2. ПП для вар. 1 (кривая 1) и вар. 4 (кривая 2) САР ГСП: а) Pрад=6,1 кН, б) Pрад =100 Н При малых нагрузках обе системы в начале ПП имеют некоторую колебательность.

Вар. 2, 3 исследованы аналогичным образом, колебательность ПП так же присутствует и соответствует рассчитанным значениям. В результате исследования можно сделать вывод, что наилучшими показателями динамического качества обладает вар. 4.

После определения показателей динамического качества следует в случае наличия колебательности САР оценить ее допустимость по критерию виброустойчивости, в соответствии с которым собственная частота (f) ШУ должна быть не менее 500 Гц.

Собственная частота для вар. 4 составляет 630 Гц (рис. 4, б) и близка к упомянутому нижнему пределу. Для остальных вариантов установленные значения частот незначительно отличаются от собственной частоты по вар. 4. С учетом того, что верхний предел частот вращения модернизированного привода главного движения составляет 5000 об/мин нельзя исключать при высокоскоростных операциях вероятность появления возмущающих воздействий в области резонансной частоты.

Из вышеописанного следует, что необходимо рассмотреть возможности дополнительного повышения динамического качества САР ГСП для исключения колебательности и реализации возможностей высокопроизводительной обработки.

Использование RC-цепей коррекции широко применяется в практике, но применительно к данному станку обладает следующими недостатками: большие размеры гидрокорректора, проблемы связанные с размещением и установкой гидрокорректора, а так же сложность сборки и настройки. Поэтому было проведено исследование возможностей повышения динамического качества САР при радиальном смещении оси шпинделя () без использования RC-цепей. Анализ динамического качества вариантов показал, что вар. обладает наибольшим запасом по фазе = 60,4o, что соответствует САР высокого качества.

В результате исследования для повышения технологических показателей станка предложена замена исходных опор качения ШУ на ГСП. Для улучшения динамического качества необходимо при настройке ШУ выполнить радиальное смещение оси шпинделя на величину = 15 мкм. Для ГСП была выбрана система управления «дроссель-регулятор»

(вар. 4); произведен расчет конструктивных параметров мембранного регулятора: рабочий зазор Hр = 24 мкм; начальный зазор H0 = 24 мкм; податливость мембраны по давлению e = 1,6·10-11 м/Па; толщина мембраны м = 2,4 мм; радиус мембраны Rм = 22,8 мм.

Полученные результаты показывают, что радиальное смещение оси ШУ обеспечивает существенное повышение динамического качества САР, причем использование системы управления с регулятором является с этой точки зрения более эффективным, повышает запас по фазе на 30% относительно дроссельного варианта. Для рассматриваемого станка достигнуто повышение быстроходности в 2,5 раза, мощности резания на 50%, демпфирующих свойств (виброустойчивости) примерно в 3 раза (по декременту колебаний).

ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИВОДА ПОВОРОТА

РОБОТОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

Цель работы: повышение эксплуатационных возможностей привода поворота робототехнологического комплекса сварки.

Робототехнологический комплекс предназначен для серийного изготовления дверных коробок. Обработка заготовок осуществляется методом MIG/MAG сварки (электродуговой сваркой в защитном газе). Основной особенностью комплекса является:

а) модульное устройство оснастки, позволяющее гибко перенастраивать роботокомплекс на выработку изделий смежных типоразмеров.

б) конвейерная (карусельного типа) организация процесса сварки.

Оснастка должна предоставлять возможность установки изделий всех оговоренных типоразмеров в двух вариантах комплектаций – для левосторонней и правосторонней дверной коробки по КД.

В состав основного оборудования роботокомплекса входят: поворотное устройство карусельного типа с четырьмя позиционерами, портальная станина, несущая восемь шестиосевых манипуляторов Kawasaki FA06E, восемь комплектов сварочного оборудования, системы управления манипуляторами, системы безопасности (кнопочные станции, световые барьеры).

Цикл обработки выполняется в 4-х рабочих позициях поворотного стола. В первой осуществляется загрузка продольных и поперечных рам дверной коробки и разгрузка готовых изделий, во второй позиции производится сварка коробок по углам, в третьей позиции производится дозагрузка усилительных планок и замочных принадлежностей, в четвертой их сварка. Для реализации рабочего цикла необходимо обеспечить делительный поворот стола 1/4 оборота.

Этот делительный поворот осуществляется с помощью мальтийского механизма.

Целью работы является исследование и проектирование поворотно–делительного устройства на базе мальтийского механизма для реализации технологического процесса.

Исходные данные:

– число пазов креста Z =4;

– межосевое расстояние А=660 мм;

– время сварки изделия t=18 с;

– диаметр поворотного стола D=8000 мм;

– масса поворотного стола G=8000 кг.

Исходя из требуемого время для сварки выбираем время покоя стола 22,5 с и время движения 7.5 с. При этом время цикла Тц составит 30с, что соответствует частоте вращения n=2 об/мин. Выполнен кинематический анализ для двух типов мальтийских механизмов – с наружным зацеплением и сферического. Для разработки конструкции был выбран мальтийский механизм с наружным зацеплением, поскольку мальтийский крест для этого механизма более технологичен при изготовлении и имеет меньшую стоимость.

Были определены основные параметры мальтийского механизма.

Радиус креста:

Длина кривошипа:

Диаметр ролика предварительно выбирают из соотношения:

Длина паза креста:

Практически длина паза берётся на 2…3 мм больше, т.е. l = 330 мм.

Наружный диаметр креста:

где с = 2 мм – фаска.

Диаметр вала креста принимаем конструктивно d k = 260 мм при соблюдении условия:

условия:

Силовой расчёт заключается в определении моментов и усилий, действующих в механизме, и мощности, необходимой для поворота креста.

Крутящий момент с учетом статических и динамических нагрузок составил примерно 9200 Нм. С учетом требуемой частоты вращения – 2 об/мин мощность привода равна 2,16 кВт. В качестве привода для поворота мальтийского креста был выбран мотор – редуктор цилиндро-конический серии A904_707,9 S3MLA4 фирмы Bonfiglioli – Италия с передаточным числом I = 707,9 и мощностью двигателя 2,2 кВт.

В качестве опор вращения вала креста были подобраны подшипники SKF.

Были выполнены также проверочные расчёты на прочность элементов привода, выбранных конструктивно (ось ролика, вал кривошипа и вал креста). Конструкция привода поворота приведена на рис. 1.

Таким образом, комплексный технико-экономический анализ выполненной разработки подтвердил обоснованность принятых технических решений. Сравнение с приводом поворота, предлагаемым фирмой Autorotor Италия, стоимостью свыше 50000 евро, стоимость разработанного привода ниже в 2,5 раза.

ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМЫ «MATLAB SIMULINK» ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ

ИССЛЕДОВАНИЙ ГИДРОСТАТИЧЕСКИХ ПОДШИПНИКОВ

Целью работы является автоматизация исследования системы управления гидростатическими подшипниками (ГСП) на стадии эскизного и технического проектирования с использованием вычислительной техники. Именно на этих стадиях исследования формируются основные размеры ГСП в целом и системы управления, в частности, определяются основные его параметры.

Использование компьютеров в научных исследованиях позволяет моделировать и управлять процессами и экспериментами. Наибольшим потенциалом в современных условиях обладает система моделирования и программирования «MATLAB Simulink», представляющая собой программный пакет для технических расчетов; инструмент для высокопродуктивных исследований, разработок и анализа данных.

На основе известных систем дифференциальных уравнений, представляющих собой математическое описание нелинейной модели ГСП в программном пакете «MATLAB Simulink» разработаны модели по которым производится расчёт и построение соответствующих переходных процессов (ПП), необходимые для оценки и анализа динамического качества ГСП.

На рис. 1, в качестве примера, приведена структурная схема нелинейной системы автоматического регулирования (САР) для исследования схемы ГСП «дроссель-дроссель».

Для остальных вариантов систем управления (2 – «дроссель-насос»; 3 – «насос-насос»;

4 – «дроссель-регулятор») отличие состоит лишь только в значениях некоторых исходных и расчётных параметрах схемы либо в дополнительных элементах структуры (для схемы с регулятором). Модель производит расчет и построение ПП: по статической ошибке, по зазорам в базовой и замыкающей опорах, по давлению в базовой и замыкающей опорах (рис. 2, а). Объект исследования – гибкий производственный модуль ЛР400ПМФ-4.

Рис. 1 Исходная модель нелинейной САР в обозначениях Simulink Рис. 2. Результаты расчета и построения: а) ПП по статической ошибке;

б) логарифмические амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики (ЛАЧХ и ЛФЧХ) ПП (рис. 2, а) позволяет наглядно оценить имеет ли САР колебательность, сделать вывод об устойчивости всей системы.

Анализ поведения ГСП в динамике является важным этапом процесса проектирования и оценки его результатов, так как динамические характеристики ГСП влияют на общую виброустойчивость МРС в целом, т.е. производительность и качество обработки.

Исследование ЛАЧХ и ЛФЧХ производится по линейным моделям системы автоматического регулирования (САР), разработанным в «MATLAB Simulink». На рис. 3, в качестве примера, приведено окно со структурной схемой линейной САР в обозначениях «MATLAB Simulink» для варианта ГСП «дроссель-дроссель».

Рис. 3. Окно со структурной схемой в обозначениях «MATLAB Simulink» для линейной САР Для других вариантов систем управления отличие в структурной схеме состоит в значениях некоторых параметрах схемы либо в дополнительных элементах структуры (для системы ГСП «дроссель-регулятор»).

На рис. 2, б приведены результаты расчета и построения ЛАЧХ и ЛФЧХ. Из рис. 2, б видно что данная система управления имеет запас по фазе 2=7,2o на частоте среза ср2=4060 с-1, что соответствует САР низкого качества.

Результаты получаемые при помощи разработанных моделей позволяют оперативно и в максимальном объеме практически без обработки получить значения основных расчетных параметров (для ПП: амплитуда, установившееся значение; для ЧХ: частота среза, запас по фазе, и т.д.) Разработаны модели и методические рекомендации. Модели можно рекомендовать для проведения НИР студентами курсового и дипломного проектирования в рамках учебного процесса.

СТАБИЛИЗАЦИЯ МАЛЫХ ПОДАЧ ГИДРОДВИГАТЕЛЕЙ

Цель исследования: разработка методов стабилизации малых скоростей перемещения рабочих органов станков.

Проблема получения малых скоростей перемещения рабочих органов станков, например, медленных подач суппортов для алмазно-расточных станков, имеет важнейшее значение для обработки деталей высокой точности. Наиболее простым приводом для получения поступательных движений являются гидродвигатели (гидроцилиндры).

Малых скоростей перемещения рабочих органов станков возможно добиться путём получения высокой точности внутренней поверхности гидроаппаратуры, например, шлифованием или расточкой. Но после шлифования на поверхности остаются абразивные включения, которые служат причиной облитерации щелей, а расточка не решает проблемы малых расходов жидкости.

Известны несколько способов получения малых скоростей перемещения гидродвигателя, в основе которых лежит обеспечение малых расходов жидкости.

Одним из способов получения малых расходов жидкости является применение вращающихся дросселей, но при этом подача жидкости - пульсирующая с частотой, являющейся функцией вязкости жидкости. Это не позволяет применять такой метод для получения высоких точностей и чистоты поверхности (из-за вибрации перемещений гидродвигателя и облитерации).

Следующим способом является применение дифференциального включения дросселей (регуляторов расхода) на входе или на выходе гидросистемы. При этом последовательно включающиеся дроссели настраиваются на достаточно большие и разные расходы, а в приводе используется только разность этих расходов, которая может быть как угодно малой.

Но недостаток в том, что эти расходы неравномерны.

Так же существует метод ступенчатой подачи жидкости. Однако он имеет место лишь при небольших нагрузках системы.

Применение обычных дросселей неэффективно из-за невозможности пропуска малых расходов жидкости, так как при малых открытиях дросселей происходит облитерация щелей.

В перечисленных случаях достигается необходимый дозируемый объём жидкости, но стабильность не обеспечивается, так как утечки переменные в зависимости от нагрузки.

Практика применения расточки с малыми подачами показывает, что при диаметре А современная гидроаппаратура обеспечивает минимальный расход в пределах Q p = 0,04 0,06 л / мин Кафедрой ГАК разработан метод обеспечения малых подач, представленный на рис. 1.

В системе (рис. 1) имеется регулятор расхода 3, который обеспечивает необходимый малый дозируемый объём жидкости Vд [2]. Дозируемый объём показан на рис. 1. пунктиром.

Из этого дозируемого объёма жидкость уходит через уплотнение поршень-цилиндр. Эти утечки зависят от разности давлений в двух полостях гидроцилиндра 1. При больших давлениях утечки становятся сравнимы с дозируемым расходом, что может привести даже к полной остановке рабочего органа 2. Чтобы устранить этот недостаток, убираем уплотнения на поршне и подаём в кольцевую канавку жидкость от специального дифференциального клапана 5, который обеспечивает давление в кольцевой канавке равное давлению в рабочей полости гидроцилиндра (Р = Р0).

В случае, когда эти давления одинаковые, утечек нет.

Описание работы схемы: золотник 5 находится под воздействием двух давлений – слева под давлением Р, а справа под давлением в кольцевой канавке Р0. При повышении нагрузки давление Р увеличивается, золотник перемещается вправо, и открывается дросселирующая щель для подачи жидкости от насоса 4 в кольцевую канавку. В результате, давление Р0 тоже увеличивается. Золотник остановится только тогда, когда сравняются давления Р и Р0.

Поскольку мы убрали уплотнения из гидроцилиндра 1, то увеличиваются утечки Qy из кольцевой канавки в его нерабочую полость (рис. 1.). Но, поскольку кольцевая канавка питается от насоса 4, а не от дозированного объёма, то последний остаётся постоянным, и следовательно, поставленная задача практически решена.

Также эти утечки приводят к незначительному уменьшению КПД системы, но в нашем случае это не играет большой роли.

Вывод: с помощью разработанного метода стабилизации малых подач гидродвигателя решена проблема получения малых скоростей перемещения рабочих органов станков, проблема утечек в гидросистемах и обработки внутренних поверхностей гидроаппаратуры.

1. В.К. Свешников, А.А. Усов, Станочные гидроприводы: Справочник – 2-е изд. перераб. и доп. – М.:

«Машиностроение», 1988. – 512с.: ил.

2. Щербак, А.П. Регулятор малых подач гидрофицированных станков / А.П. Щербак, Ю.В. Пересадько // XL Неделя науки СПбГПУ : материалы международной научно-практической конференции, 5-10 декабря 2011 года / Санкт-Петербургский научный центр РАН; СанктПетербургский академический университет – научно-образовательный центр нанотехнологий РАН;

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет [и др.].– СПб., 2011.– Ч.4 :

Механико-машиностроительный факультет / [под ред. М. М. Радкевича, М. С. Кокорина].– С. 38-40.– (Гибкие автоматические комплексы).

Е.П.Романова (4 курс, каф. ИУС ФТК), Д.С.Федоров (5 курс, каф. ГАК)

МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ САЙТА ВУЗА

Цель работы: исследование возможности повышения эффективности сайта вуза.

Россия вступила в ВТО. В этих условиях вузы России вынуждены в полной мере участвовать в конкурентной борьбе на рынке образовательных услуг. Сложность ситуации для российских вузов усугубляется внутренней демографической ситуацией. В 2012 году абитуриентов меньше на 60 тыс., чем в прошлом. В ближайшее время ожидается сокращение на 50-100 тыс. ежегодно. Готовы ли наши вузы к конкурентной борьбе?

Одним из престижных мировых рейтингов вузов считается Webometrics, который составляется на основе анализа сайтов лабораторией Cybermetrics Lab, входящей в национальный Центр информации и документации при Высшем совете по научным исследованиям Испании. Положение университетов России в рейтинге Webometrics незавидно. В первую тысячу входят только три российских университета. Самая лучшая позиция, по данным прошлого года, у МГУ им. Ломоносова - 304-е место. Следом Казанский государственный университет - 883-е место и НИУ ВШЭ – 899-е место. Один из авторов рейтинга, руководитель испанской лаборатории Cybermetrics Lab Исидро Агийо считает, что во многом невысокое положение российских вузов в рейтинге определяется недостаточным пониманием роли сайта в современном мире. Возможно, это потребует затрат, но в современных условиях нельзя двигаться вперед без активного присутствия вуза в Интернет [1].

Кроме содержания сайта, на его эффективность серьезное влияние оказывают дизайн сайта и используемые методы продвижения.

При создании дизайна сайта необходимо учитывать потребности его целевых посетителей. Это значит, что размер («вес») графических и мультимедийных файлов на сайте и другие технические аспекты дизайна сайта должны быть тщательно продуманы. Так, в частности, подбор цветовой гаммы сайта – это целая наука, основанная на психологии цветовосприятия, гармонии цветового баланса и т.д.

Нельзя забывать о таком важном аспекте создания хорошего сайта, как его юзабилити.

Этим термином принято называть удобные для посетителя внешний вид, структуру и навигацию сайта. Посетитель в каждый момент времени должен знать, где он находится, откуда он «пришел» и куда может «пойти» дальше. Для этого необходима грамотная система навигации: внутренняя перелинковка страниц, навигационные блоки в традиционных для посетителей местах, таких как верхняя и левая части страницы.

По глубине системы навигации выделяют структуру сайта одно-, двух-, трех- и четырехуровневую. По правилам создания сайта применение каждой из таких структур должно быть серьезно обосновано. Текст на сайте, согласно правилам создания сайта, должен быть «читабельным», т.е. достаточного размера и подходящего цвета, который «не режет глаза». При этом фон для текста должен быть достаточно контрастным, спокойных пастельных оттенков. Общепризнано, что лучшим для чтения на экране является черный текст на белом фоне.

Важным аспектом эффективного сайта является его функциональность. Сайт должен включать лишь необходимые компоненты и модули. Правила создания хорошего сайта требуют только качественного программирования при создании функциональных компонентов и модулей сайта.

Сайт может стать эффективным только при условии грамотного продвижения и раскрутки. Основой для продвижения и раскрутки сайта является оптимизация сайта. Цель оптимизации сайта – добиться высокой релевантности страниц сайта по важным ключевым запросам в поисковых системах. Это позволяет достичь высокой посещаемости и, как следствие, коммерческого успеха сайта за счет трафика из поисковых систем.

Правильная оптимизация сайта базируется на оптимизации содержания и правильном расчете веса ключевых слов, грамотном форматировании и уникализации мета-тегов каждой страницы сайта и т.д..

Работы по оптимизации сайта в поисковых системах делятся на внутренние и внешние.

Внутренние работы являются основными мероприятиями в поисковой оптимизации и заключаются в анализе сайта, определении соответствия тематике продвижения, устранении технических ошибок в структуре сайта, создании семантического ядра, подборе ключевых слов, написании meta-тегов, а также корректировке, написании и оптимизации текстов страниц сайта под поисковые запросы. Внешние работы – это мероприятия, которые проводятся вне сайта, к ним относятся: регистрация сайта в поисковых системах и каталогах, обмен ссылками и т.п. [2].

Поисковые системы интернета очень разнообразны. По общеизвестным данным самой популярной поисковой системой рунета (т. е. русскоязычного сегмента интернета) является Яндекс, на втором месте находится Google, на третьем – Mail.ru. Следовательно, продвижение в этих поисковых системах должно строиться с учетом их популярности.

Продвижение в социальных сетях на сегодняшний день является столь же необходимым для сайтов, как и продвижение в поисковых системах, ведь в социальных сетях в настоящее время количество пользователей исчисляется миллионами. В русскоязычном сегменте интернета наиболее популярной социальной сетью является ВКонтакте. Создание и последующая раскрутка группы ВКонтакте — это один из эффективных методов продвижения сайта.

Таким образом, для повышения эффективности сайта вуза необходимо использовать самые передовые технологии его создания, оптимизации и продвижения.

Таким образом, для повышения эффективности сайта вуза необходимо анализировать и использовать имеющиеся самые передовые технологии его создания, оптимизации и продвижения.

1. http://www.examen.ru/main2/news_and_articles/news/Opredeleni-Luchshie-Saiti-Vuzov 2. http://webstudio2u.net

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДИСКОВЫХ ИНСТРУМЕНТОВ МИНИМАКСНЫМ МЕТОДОМ

Цель исследования: доказательство возможности проектирования дисковых инструментов минимаксным методом, позволяющим решать любые обкатные задачи.

Основная идея минимаксного метода – построить траектории в профильной плоскости проектируемого инструмента (или обрабатываемой детали) и провести такие окружности, которые касалась бы трех рядом расположенных траекторий. Точку касания окружности со средней траекторией и принять за точку искомого профиля. Пусть для первых трех траекторий (рис. 1, а) проведена окружность с центром С1, касающаяся их в точках 11, 21, 31. Условимся номер цикла записывать в номере точки как нижний индекс. Если профиль состоит из N точек, то и траекторий будет N. Очевидно, что для построения всего профиля, которое выполняется в цикле, потребуется N-2 циклов и будет построено N-2 окружностей.

В общем случае для любого i-го цикла в качестве окончательной точки профиля принимается средняя точка 2i, после чего цикл повторяется для следующей триады траекторий. Tак, например, для второго цикла это будут точки 12, 22, 32, в которых окружность с центром С2, касается уже второй триады траекторий и т.д. На границах профиля по понятным причинам за окончательные точки принимаются не только средняя точка, но и еще одна. Так, для первой триады это будет крайняя точка 11, для последней – крайняя точка 3N -2. При машинном счете количество траекторий можно принять сколь угодно большим, поэтому полученный профиль хоть и не будет являться теоретически точной огибающей, но для практических целей будет более чем достаточным.

На рис. 1, б показана расчетная схема поиска радиуса окружности, касающейся трех траекторий при вогнутой форме профиля, на рис. 1, в – при выпуклой форме. Но чтобы алгоритм был универсальным, он должен автоматически переходить с выпуклого участка на вогнутый, если они встречаются в пределах как одного участка профиля, так и на разных участках. Для решения этой задачи был использован метод квадратичной интерполяции для поиска экстремума функции, т.к. он обладает замечательным свойством отыскивать как минимумы функции, так и максимумы без всяких изменений и переделок в своем алгоритме.

Поскольку в этом способе поиска может отыскиваться как минимум функции, так и ее максимум, то это и обусловило название этого способа - минимаксный.

Построение профиля лучше выполнять в режиме мультипликации, при котором на экран выводятся синим цветом все радиальные линии, соединяющие центры аппроксимирующих окружностей с соответствующими точками на каждой траектории.

После обработки каждой триады траекторий на экране можно сохранять, например, только последнюю радиальную линию, соединяющую центр окончательной окружности с найденной на траектории точкой, которая обводится кружком в несколько пикселов. Но можно и отключить стирание промежуточных линий, и тогда на экране останутся все линии всех итераций на всех траекториях. На рис. 2 представлен такой вариант расчета профиля дискового инструмента для обработки винтовой стружечной канавки сверла.

Рис. 1. Расчетные схемы поиска радиуса окружности касающейся трех траекторий Рис. 2. Вариант расчета профиля дискового инструмента для обработки винтовой стружечной Вывод: минимаксный метод позволяет решать любые обкатные задачи по одному и тому же алгоритму и программе.

СЕКЦИЯ «ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ»

РАЗРАБОТКА КОМБИНИРОВАННЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ, ТЕЛЕФОННЫХ

И ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СЕТЕЙ

Современные информационные технологии развиваются с невероятной скоростью.

Учебники написанные пять лет назад сегодня уже неактуальны, поэтому уследить за передовыми технологиями, а тем более предсказать их развитие задача довольно сложная.

Преследую цель разобраться в новинках информационных сетей, я решил провести это исследование.

В связи с отсутствие большого количество информации о комбинированных сетях передачи информации мною было прочитано большое количество статей и заметок о современных тенденциях развития этой области и о перспективах развития. На основании прочитанной информации был сделан вывод.

С каждым годом усиливается тенденция сближения компьютерных и телекоммуникационных сетей разных видов. Предпринимаются попытки создания универсальной, так называемой мультисервисной сети, способной предоставлять услуги как компьютерных, так и телекоммуникационных сетей.

К телекоммуникационным сетям относятся телефонные сети, радиосети и телевизионные сети. Главное, что объединяет их с компьютерными сетями, – то, что в качестве ресурса, предоставляемого клиентам, выступает информация. Однако имеется некоторая специфика, касающаяся вида, в котором представляют информацию компьютерные и телекоммуникационные сети. Так, изначально компьютерные сети разрабатывались для передачи алфавитно-цифровой информации, которую часто называют просто данными, поэтому у компьютерных сетей имеется и другое название – сети передачи данных, в то время как телекоммуникационные сети были созданы для передачи только голосовой информации (и изображения в случае телевизионных сетей).

Сегодня мы являемся свидетелями конвергенции телекоммуникационных и компьютерных сетей. Интернет будущего должен обладать возможностью оказывать все виды телекоммуникационных услуг, в том числе новые виды комбинированных услуг, в которых сочетаются несколько традиционных услуг, например услуга универсальной службы сообщений, объединяющей электронную почту, телефонию, факсимильную службу и пейджинговую связь. Наибольшего практического успеха достигла IР-телефония, услугами которой прямо или косвенно сегодня пользуются миллионы людей. Однако для того чтобы стать сетью NGN(NextGenerationNetwork), Интернету еще предстоит пройти большой путь.

Технологическое сближение сетей происходит сегодня на основе цифровой передачи информации различного типа, метода коммутации пакетов и программирования услуг.

Сегодня пакетные методы коммутации постепенно теснят традиционные для телефонных сетей методы коммутации каналов даже при передаче голоса. У этой тенденции есть достаточно очевидная причина – на основе метода коммутации пакетов можно более эффективно использовать пропускную способность каналов связи и коммутационного оборудования. Например, паузы в телефонном разговоре могут составлять до 40 % общего времени соединения, однако только пакетная коммутация позволяет «вырезать» паузы и использовать высвободившуюся пропускную способность канала для передачи трафика других абонентов. Другой веской причиной перехода к коммутации пакетов является популярность Интернета – сети, построенной на основе данной технологии.

Обращение к технологии коммутации пакетов для одновременной передачи через пакетные сети разнородного трафика – голоса, видео и текста – сделало актуальным разработку новых методов обеспечения требуемого качества обслуживания (QualityofService, QoS). Методы QoS призваны минимизировать уровень задержек для чувствительного к ним трафика, например голосового, и одновременно гарантировать среднюю скорость и динамичную передачу пульсаций для трафика данных.

Однако неверно было бы говорить, что методы коммутации каналов морально устарели и у них нет будущего. На новом витке спирали развития они находят свое применение, но уже в новых технологиях.

Компьютерные сети тоже многое позаимствовали у телефонных и телевизионных сетей. В частности, они берут на вооружение методы обеспечения отказоустойчивости телефонных сетей, за счет которых последние демонстрируют высокую степень надежности, так недостающую порой Интернету и корпоративным сетям.

Сегодня становится все более очевидным, что мультисервисная сеть нового поколения не может быть создана в результате «победы» какой-нибудь одной технологии или одного подхода. Ее может породить только процесс конвергенции, когда от каждой технологии будет взято все самое лучшее и соединено в некоторый новый сплав, который и даст требуемое качество для поддержки существующих и создания новых услуг. Появился новый термин — инфокоммуникационная сеть, который прямо говорит о двух составляющих современной сети — информационной (компьютерной) и телекоммуникационной.

1. Паркинс Ч., Стриб М. «Windows NT Worstation. Учебное руководство для специалистов MCSE»

Москва, «Лори», 1997 год.

2. Андреас Ценх «NovellNetWare 4.x» Санкт-Петербург, «Печатный Двор», 1995 год.

3. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 4-е изд. – Санкт-Петербург «Питер», 2010 год 4. http://www.telcomnet.ru/kommutatsiya-kanalov-i-paketov.html

СРАВНЕНИЕ ТРЕХ МЕТОДОВ СОЗДАНИЯ WEB-СТРАНИЦ

С каждым днем растет влияние Интернета на нашу жизнь, и поток получаемой каждый день информации увеличивается. По этой причине у пользователей сети появилась потребность в более удобном и эффективном представлении информации.

Верстка web-страницы – разметка по предварительно разработанному макету документа посредством языка HTML, и таких средств, как каскадные таблицы стилей CSS.

Это творческий процесс, где нет строгих алгоритмов и правил. Сегодня широко используются три типа верстки:

– верстка с использованием фреймов;

– табличная верстка;

– блочная верстка.

Такое разнообразие методов явилось следствием того, что вебсайт одновременно должен решать множество задач. Во-первых, его внешний вид должен быть привлекательным.

Во-вторых, содержание должно быть не только интересно само по себе, но и представлено в удобной форме для читателя. Более того, сайт должен быть гибок к изменению функциональности.

В рамках данной работы разработаны web-страницы тремя разными способами и на основе их были выявлены основные принципы, достоинства и недостатки трех методов верстки.

Верстка с использованием фреймов. Фреймы (от английского «рамка») разделяют окно браузера на отдельные области. В каждый фрейм загружается отдельная web-страница.

Среди преимуществ следует отметить, что механизм фреймов позволяет открывать документ в одном фрейме, по ссылке, нажатой в совершенно другом фрейме. Такое разделение web-страницы на составляющие понятно и логично. Так, например, с помощью фреймов web-страницу можно разграничить на две области, одна из которых будет содержать навигацию по сайту, а вторая – контент. Минимум трафика, минимум загрузки процессора на сервере, максимум скорости.

Информация может быть точно размещена в нужном месте окна браузера. Если поместить фрейм в нижней части окна, то независимо от прокручивания содержимого, эта область не изменит своего положения. Кроме того, размер фрейма может быть изменен «на лету» без применения дополнительных средств разработки, таких как, например, Javascript.

К недостаткам следует отнести то, что фреймы нарушают привычную целостность макета. Они отделяют функциональные зоны сайта: заголовок сайта от содержания, а навигацию от контента. Что привод к плохой индексации поисковыми системами, так как на страницах, которые содержат контент, нет ссылок на другие документы. Фреймы скрывают адрес страницы, на которой находится посетитель, и всегда показывают только адрес сайта.

По этой причине понравившуюся страницу невозможно поместить в раздел «Избранное»

браузера. Довершает перечень недостатков плохая кроссбразурность.

Табличная верстка. Таблицы довольно долго были основным методом верстки, поскольку процесс разметки страницы сводился к заполнению и позиционированию ячеек.

Кроме того, большое количество свойств, таких как, например, границы с нулевой толщиной, позволяли выступать таблице в качестве невидимого каркаса, по которому позиционировались как оформление, так и контент (текст, графика).

Таблицы позволяют легко создавать колончатые структуры. При изменении размера окна браузера, колонки сохраняют свой исходный вид, а не переносятся как слои друг под друга. К тому же высота разных колонок при использовании таблиц остается одинаковой, независимо от объема их содержимого.

Как содержимое ячейки, так и саму ячейку можно выравнивать как по горизонтали, так и по вертикали, за счет чего существенно расширяются возможности позиционирования элементов относительно друг друга и на странице в целом. Ко всему выше сказанному, следует добавить, что табличный метод обладает наилучшей на данный момент кроссбраузерностью.

Но несмотря на описанные достоинства таблиц, у них есть и определенные недостатки, которые порой заставляют прибегать к другим способам верстки.

Таблицы отличаются долгой загрузкой, относительно слоев и фреймов. Это связано с тем, что таблица не будет выведена браузером до тех пор, пока она полностью не будет загружена. Браузеры используют такой подход, чтобы получить всю информацию о таблице для правильного форматирования ее содержимого. Кроме того, табличный сайт приходится очень четко продумывать с самого начала и он оставляет мало возможностей для последующей легкой модификации.

Поисковые системы плохо индексируют сайты, построенные на таблицах. Так как текст, расположенный в отдельных ячейках, в коде может быть сильно фрагментирован от остального контента. Такая раздробленность информации, а также значительная вложенность тегов затрудняет индексацию страницы поисковиком.

Блочная верстка (верстка слоями).

На сегодняшний день самым распространенным направлением в верстке является так называемая блочная верстка, реализуемая с помощью тегов.... Ее еще называют версткой при помощи слоев.

Блочная верстка отлично взаимодействует со стилями каскадных таблиц CSS. Так все свойства блоков задаются в таблице стилей, что позволяет более полно реализовать принцип разделения содержимого и оформления. Код при этом получается более компактным, чем при табличной верстке, к тому же поисковые системы его лучше индексируют.

Слои-блоки можно накладывать друг на друга, что облегчает расположение элементов на веб-странице.

Более быстрая загрузка страниц с блочной версткой по сравнению со страницами табличной верстки, так как блоки загружаются постепенно. Возможность расположения в коде значимых слоев (например, с текстовым содержимым) перед другими слоями, которые визуально находятся на странице выше значимого слоя. Это свойство облегчает индексацию страниц с блочной версткой поисковыми роботами.

Основным недостатком блочной верстки является её неполная кроссбраузерность (трудно обеспечить одинаковый вид страниц в разных браузерах). Однако, данная проблема скоро будет решена, так как все производителя браузеров стремятся привести их в соответствии с международными стандартами W3C.

ОТКРЫТОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ В ИНФОРМАЦИОННЫХ

ТЕХНОЛОГИЯХ

Существует постановление правительства о том, чтобы внедрять открытое программное обеспечение в государственных и образовательных учреждениях РФ.

Изначально открытое программное обеспечение не получило широкого распространения в России, среди причин чему называют широкое нелегальное распространение собственнического программного обеспечения. Однако, решениями правительства и президента РФ, отечественное открытое программное обеспечение с 2008 года было установлено во всех школах, вузах и во всех государственных, бюджетных и коммерческих организациях и учреждениях России и в странах СНГ согласно Генеральной публичной лицензии (GPL).

Объектом исследования является свободная среда разработки программного обеспечения Lazarus в разных операционных системах: Windows XP, Windows 7, Windows Vista. Целью работы являлись вопросы использования отдельных компонентов базового пакета, уделяя особое внимание программному обеспечению для объектноориентированного программирования и разработки приложений. Следовало провести анализ и сравнение объектно-ориентированных систем программирования Lazarus и Delphi.

В данной работе были рассмотрены следующие элементы системного, прикладного программного обеспечения и системы программирования:

Операционная система.

Офисные программы.

Программное обеспечение для создания и редактирования электронных таблиц.

Программное обеспечение для построения графиков и их анализа.

Программное обеспечение для вычисления математических выражений и построения двумерных и трёхмерных графиков.

Программное обеспечение для расчета работ, связанных с электрификацией.

Программное обеспечение для проектирования.

Программное обеспечение для работы с интернетом.

Программное обеспечение для объектно-ориентированного программирования и разработки приложений.

Изучив систему программирования Lazarus и сравнив ее с Delphi, можно выделить следующие достоинства и недостатки этой системы программирования:

Достоинства:

– Поддерживает преобразование проектов Delphi;

– Реализован основной набор элементов управления;

– Редактор форм и инспектор объектов максимально приближены к Delphi;

– Простой переход для Delphi программистов;

– Полностью юникодный (UTF-8) интерфейс и редактор, и поэтому отсутствие проблем с портированием кода, содержащего национальные символы;

– Мощный редактор кода, включающий систему подсказок, гипертекстовую навигацию по исходным текстам, автозавершение кода и рефакторинг;

– Поддержка множества типов синтаксиса Pascal: Object Pascal, Turbo Pascal, Mac Pascal, Delphi (поддерживаются со стороны компилятора);

– Автосборка самого себя (под новую библиотеку виджетов) нажатием одной кнопки.

Недостатки:

– Нет полной совместимости с Delphi (хотя в отличие от Delphi предоставляет возможность создавать более кроссплатформенные приложения);

– Отсутствие полной документации;

– Разные кодировки строк в Windows и Lazarus (UTF-16 и UTF-8) создают трудности для Windows – пользователей, так как им придется вручную следить за преобразованием строк, используя несколько десятков функций.

В качестве открытых программных обеспечений могут быть рекомендованы:

операционные системы (ReactOS, Fedora), программное обеспечение для создания и редактирования электронных таблиц (Gnumeric), программное обеспечение для построения графиков и их анализа (Advanced Grapher), программное обеспечение для вычисления математических выражений и построения двумерных и трёхмерных графиков (SMath Studio), программное обеспечение для расчета работ, связанных с электрификацией (Электрик), программное обеспечение для проектирования (LibreCAD), программное обеспечение для работы с интернетом (Opera). Анализируя полученные результаты, видно, что у Lazarus достоинств больше, чем недостатков, а также отметим, что он создан для объектноориентированного и визуального программирования. Хотелось бы порекомендовать использовать Lazarus при изучении программирования на языке высокого уровня.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СОЗДАНИЯ, РЕДАКТИРОВАНИЯ И ОБЗОРА

3D МОДЕЛЕЙ В САПР KOMПAС-3D И PRO/ENGINEER

В настоящее время студентами технических специальностей активно используются системы автоматизации проектирования, а для инженерных и строительных предприятий, САПР является неотъемлемой частью программного обеспечения. В России уже не первый год самой распространённой системой является KOMПAС-3D, в западных странах и США – Pro/ENGINEER. Несомненно, вторая САПР является интернациональной и занимает высокие позиции на мировом рынке, но KOMПAC-3D также соответствует всем требованиям инженеров. Кроме этого, причина такой популярности среди жителей России и стран СНГ – полностью русифицированный понятный интерфейс. Определить сильные и слабые стороны обоих продуктов поможет сравнительный анализ.

В данной работе, на примере сборочной 3D модели трехшестеренного гидравлического насоса, проведён сравнительный анализ обеих САПР на этапе создания сборочных моделей, а также в процессе редактирования и обзора готовых механизмов и машин. Гидравлический насос использован в качестве «пробной» модели по причине, с одной стороны, простоты конструкции, а с другой необходимости использования достаточного большого объёма инструментов для создания отдельных деталей и сборки. Данная модель позволяет также продемонстрировать доступные в анализируемых САПР средства визуализации. Кроме этого, проведён краткий обзор создания чертежей и системных требований данных программных продуктов.

П.А.Черных, Е.В.Кондратьева (4 курс, каф. УКТИ), М.М.Донская, ст. преп.

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВ

НА КАЧЕСТВО НАНЕСЕНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ

МАГНЕТРОННЫМ МЕТОДОМ

Нанесение тонкопленочных покрытий одно из приоритетных направлений получения новых материалов, в том числе покрытий, имеющих наноструктуру. Для их производства разрабатываются технологии и оборудование формирования тонких пленок.

Одной из существенных проблем методов нанесения покрытий является плохая однородность наносимых покрытий. Для нанесения тонкопленочных покрытий эффективно используется магнетронное распыление материалов.

Цель данной работы анализ зависимости качества нанесения покрытия (однородности покрытия по толщине) магнетронным методом от определяющих конструктивных параметров магнетронной распылительной системы: размер испарителя, размер подложки, расстояние от испарителя до подложки.

Рассматривалась упрощенная схема магнетронной распылительной системы с кольцевым испарителем.

При разработке математической модели расчета параметров, характеризующих распределение испаренного вещества по толщине покрытия, полученного методом магнетронного распыления по поверхности плоскопараллельной подложки, авторы ориентировались на формулы, приводимые в [1].

Для анализа качества (однородности) покрытия по толщине подложки была разработана программа, позволяющая определить зависимость толщины покрытия от центра подложки к периферии, определить расстояние от центра, на котором достигается максимальная высота покрытия, расстояние, на котором достигается разброс по толщине покрытия не превышающий 20% в зависимости от расстояния между распылителем и подложкой. Результаты представляются в виде таблицы значений и графиков зависимостей.

Разработанная программа позволяет определить оптимальные конструктивные параметры магнетронных распылительных систем с кольцевым испарителем влияющих на качество тонкопленочных покрытий.

1. Майссел Л., Глэнг Р., Технология тонких пленок. Справочник, пер, с англ, под ред., Елинсона М.И., Смолко Г.Г., М.: Советское радио, 1977.

АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА В МАШИНОСТРОЕНИИ

В настоящее время в связи с новым витком развития машиностроительного комплекса в Российской Федерации и повышению требований к качеству подготовки и изготовлению конкурентоспособной продукции, становится актуальным развитие прикладных программ по автоматизации а, следовательно, и упрощения проектирования производственных операций связанных с разработкой и проектированием различных видов продукции выпускаемых на предприятиях машиностроения.

Проектирование технологических процессов является довольно рутинной работой.

Сделать работу технолога более привлекательной, творческой - задача любого САПР ТП.