РОЗРАХУНОК НА МІЦНІСТЬ КОРПУСУ ФРИКЦІЙНОГО ПОГЛИНАЛЬНОГО АПАРАТУ

Пояснювальна записка та розрахунки

до курсової роботи з дисципліни „САПР”

2009

Зміст

Вступ

1 Опис методу рішення задачі

2 Алгоритм і його опис

3 Текст програми

4 Аналіз отриманих результатів та висновки за результатами роботи

5 Загальні відомості про операційні системи

Список використаних джерел

Вступ

Інтерес до систем автоматизованого проектування (САПР) зростає не по днях, а по годинах. Будь-яка проектна організація, архітектурна майстерня, приватні особи, що отримали більш менш серйозне замовлення на проектування якого-небудь об'єкту дуже швидко усвідомлюють, що силами, що залишилися після перебудови, без автоматизації замовлення просто не зробити. Приходить усвідомлення необхідності впровадження САПР в повсякденну роботу.

Створенню будь-якого об'єкту передує проектування, що означає опис об'єкту, який ще не існує, але вже задуманий людиною і має бути створений в майбутньому. Мета процесу проектування полягає в тому, щоб на підставі вихідної і додаткової інформації, що поступає в процесі проектування, отримати повний опис об'єкту проектування у вигляді технічної документації, необхідної для його виготовлення, що задовольняється завданням, вимогам і обмеженням. Система автоматизованого проектування – це система технічних і програмних засобів з методичним супроводом, що автоматизує проектування об'єктів (процесів) деякого класу. Якщо передбачити, що колектив проектувальників, технічні засоби і відповідна організаційна структура вже є, то основною проблемою в створенні системи автоматизованого проектування є розробка машинно–орієнтованих методик, тобто таких методів розрахунку і ухвалення рішень які можуть бути реалізовані на ЕОМ у вигляді програм.

1 Опис методу рішення задачі

Корпус фрикційного апарату типу (рисунок 1) представляє собою шестигранну призматичну оболонку замкнутого профілю. Основним розрахунковим навантаженням корпусу є тиск клинів зсередини апарату. Розподіл цього тиску по висоті і периметру горловини залежить від характеру прилягання клинів,, а величина тиску – від енергоємності апарату та його конструктивних особливостей.

Рисунок 1 – Корпус фрикційного поглинального апарату

Застосовується такий метод розрахунку фрикційного апарату, в якому показано, що вирішення складної просторової задачі можна із задовільною точністю замінити розглядом плоскої замкнутої рами, вирізаної з горловини корпусу (оболонки) двома паралельними поперечними перерізами. Розрахунок такої рами легко виконується методами будівельної механіки.

Тиск клинів на корпус апарату по висоті та ширині граней з достатнім наближенням можна приймати рівномірно розподіленим. Такий характер навантаження відповідає роботі правильно виготовленого апарату з добре припрацьованими поверхнями тертя, тобто стан апарату, коли його енергоємність (ефективність) і сумарний тиск на грані корпусу виявляються найбільшими.

При неточному виготовленні апарату і в процесі його припрацювання неминучий нерівномірний розподіл тиску між клинами та корпусом, однак, поки апарат не припрацбований і коефіцієнти тертя не досягли найбільшої величини, сумарний тиск менше, ніж при повному припрацюванні. Інколи при визначенні поєднання допусків на виготовлення корпусу та клинів, а також при наявності великих нерівностей на поверхні тертя можливе виникнення великих зосереджених сил, наприклад, по краям клинів.

В цьому випадку процес припрацювання може супроводжуватися пластичними деформаціями корпусу, які приводять до зміни характеру прилягання клинів і відповідному перерозподілу навантаження. Незначні пластичні деформації в процесі припрацювання можна вважати допустимими, якщо вони приводять до рівномірного розподілу навантаження між клином і корпусом. Вказана причина повинна бути прийнята до уваги при призначенні допусків на корпус та клини. Деякі пластичні деформації корпусу визначеної величини і знаку можуть виявитися навіть корисними в експлуатації, знижуючи сумарне робоче напруження та підвищуючи межу витривалості корпусу, подібно тому, як це має місце у зневолених пружинах.

Розрахункову схему для шестигранного корпусу представимо у вигляді, показаному на рисунку 2.

Рисунок 2 – Схема для розрахунку шестигранного корпусу фрикційного апарату (плоска система)

Навантаження, що діє на одну грань , кН,

(1.1)

де - сумарне нормальне навантаження на стінки корпусу від одного клина, кН,

- кут стінок апарату, град.

(1.2)

де - сила стискування апарату, кН,

- жорсткість виштовхуючи пружин, кН/м,

- повний хід апарату, м,

- початкова затяжка пружини, м,

- кут нахилу стінок корпусу, град.

, (1.3)

де - коефіцієнт для визначення напруження в стінках корпусу (в кутах між клинами), =0,37.

Для шестигранного апарату, що має кут ,

(1.4)

Рівномірно розподілене навантаження, у припущенні, що грань завантажена по всій довжині, ,

(1.5)

де - ширина грані, м.

В даному випадку форма поперечного перерізу корпусу симетрична відносно декількох осей, тому достатньо розглянути частину стінки корпусу як балку, закладену двома кінцями (рисунок 3). Напруження в стінках корпусу виникають від вигину та розтягнення.

Рисунок 3 – Схема для розрахунку стінки корпусу апарату

Згинальний момент у вузлах корпусу , Нм,

( 1.6)

Підставивши сюди з формули (1.5), отримаємо

(1.7)

Розтягуюча сила з умови рівноваги панелі шестигранника , кН,

(1.8)

таким чином,

(1.9)

Розглянутий переріз у куті між клинами є основним розрахунковим. Досвід експлуатації та результати випробувань показують, що руйнування корпусу найчастіше спостерігається у цих перерізах.

Напруження в розрахунковому перерізі як для перерізу кривого брусу з урахуванням вигину та розтягнення , МН/м2,

(1.10)

де - статичний момент площі розглянутого перерізу відносно нейтральної осі, м3;

- відстань від нейтральної лінії до волокна, в якому визначають напруження, м.

, (1.11)

де - відстань від центру тяжіння до нейтральної осі, м;

- площа розглянутого перерізу, м2;

, (1.12)

де - висота горловини, яка включається в роботу при стискуванні апарату,

=1,9;

- товщина стінки, м.

, (1.13)

де - радіус кривизни лінії центрів тяжіння, м;

- радіус кривизни нейтрального слою, м.

, (1.14)

де - радіус зовнішнього волокна бруса, м;

- радіус внутрішнього волокна бруса, м.

Фактичне навантаження , МН/м2,

(1.15)

де - межа текучості матеріалу, =550 МН/м2;

- модуль пружності матеріалу, МН/м2;

- модуль зміцнення, =1,104 МН/м2.

Якщо , то корпус фрикційного апарату придатний до використання.

2 Алгоритм і його опис

Найчастіше алгоритм представляють у вигляді графічної форми. Графічний запис алгоритму виконується відповідно до державних стандартів, є схемою, що складається з блоків, що виконують певні дії і зв'язків між ними. Складемо алгоритм розрахунку на міцність корпусу фрикційного поглинального апарату.

Опис алгоритму вирішення задачі:

- Блок 1 – ввести ;

- блок 2 – вирахувати

- блок 3 – ввести ;

- блок 4 – якщо , то вирахувати

блок 5 -

інакше вирахувати

блок 6 - .

• блок 7 – вирахувати

.

• блок 8 – вирахувати

.

• блок 9 – присвоїти значення .

• блок 10 – прирівняти .

• блок 11 – ввести „Проводити спрощений розрахунок напруження? Спрощений розрахунок – введіть 1, повний розрахунок – введіть будь-яке число”;

• блок 12 – ввести RAS;

• блок 13 – якщо RAS=1, то вирахувати

блок 14 - ,

блок 15 - ,

інакше вирахувати

блок 16 -

блок 17 - .

• блок 18 – присвоїти значення

• блок 19 – вирахувати

• блок 20 – якщо , то

блок 21 - вивести на екран дисплея „Корпус фрикційного апарату придатний до використання”,

інакше

блок 22 - вивести на екран дисплея „Корпус фрикційного апарату не придатний до використання”;

- блок 22 – кінець.

3 Текст програми

CLS

REM Идентификатор модуля: поглощающий аппарат

'Назначение расчета: расчет на прочность корпуса фрикционного поглощающего аппарата

'Методика расчета изложена в учебнике ?Расчет вагонов на прочность? автор: Л.А. Шадур

'Описание параметров

'Входные данные:

'm - коэффициент для определения напряжения в стенках корпуса

'XN - значение полного хода аппарата, м

'Т - сила сжатия аппарата, кН

'с - жесткость выталкивающих пружин, кН/м

'Х0 - начальная затяжка пружин, м

'gamma - угол наклона стенок корпуса, град

'sigmaM - толщина стенки корпуса, см

'а - ширина грани корпуса, м

'R1 - радиус наружного волокна кривого бруса, см

'R2 - радиус внутреннего волокна кривого бруса, см

'h - высота горловины, которая включается в работу при сжатии аппарата,см

'TETA - угол расположения граней поглощающего аппарата, град

'sigmaT - предел текучести материала, МН/кв.м

'Е - модуль упругости материала, МН/кв.м

'GT - модуль упрочнения, МН/кв.м

'выходные данные

'R0 - радиус кривизны линии центров тяжести

'm1 - коэффициент для определения суммарного нормального напряжения на стенки корпуса от одного клина

'N1 - суммарное нормальное напряжения на стенки корпуса от одного клина, кН

'Np - растягивающее усилие, кН

'М - изгибающий момент в узлах корпуса, кНм

'F - площадь рассматриваемого сечения относительно нейтральной оси, кв.см

'R - радиус кривизны нейтрального слоя, см

'Wx - статический момент (для упрощенного расчета напряжения), куб.см

'sigma - напряжение в расчетном сечении, МН/кв.м

'z0 - расстояние от центра тяжести до нейтральной оси, см

'S - статический момент (для полного расчета напряжения), куб.см

'sigma1 - фактическое напряжение, МН/кв.м

CONST PI = 3.141592654#

INPUT "Введите: значение полного хода аппарата.(м), XN="; XN

INPUT " сила сжатия аппарата.(кН),T="; T

INPUT " коэффициент для определения напряжения в стенках корпуса.m="; m

INPUT " жесткость выталкивающих пружин.(кН/м),c="; c

INPUT "начальная затяжка пружин.(м),x0="; X0

INPUT "угол наклона стенок корпуса.(град),gamma="; gamma

INPUT "толщина стенки корпуса.(см),sigmaM="; sigmaM

INPUT "ширина грани корпуса. (м),a="; a

INPUT "радиус наружного волокна кривого бруса.(см),R1="; R1

INPUT "радиус внутреннего волокна кривого бруса.(см),R2="; R2

INPUT "высота горловины, которая включается в работу при сжатии аппарата.(см),h="; h

m1 = m / (SIN(60 * (PI / 180)))

N1 = (T - c * (XN + X0)) / (3 * (m1 * COS(gamma)) + SIN(gamma))

INPUT "угол расположения граней поглощающего аппарата.(град),TETA=", TETA

IF TETA = 60 THEN Np = N1 / SQR(3) ELSE Np = N1 / (2 * SIN(TETA))

m = (N1 * a) / (12 * sqr3)

F = h * sigmaM

R = sigmaM / (LOG(R1 / R2))

R0 = 5.9

Ri = R2

PRINT "ПРОВОДИТЬ УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЯ? DA=1, NET=0"

INPUT "RAS=", RAS

IF RAS = 1 THEN Wx = (h * (sigmaM) ^ 2) / 6

sigma = m / Wx + N / F

ELSE z0 = R0 - R

S = F * z0

sigma = (m / S) * (R / Ri) + Np / F

END IF

sigmaT = 550: E = 2 * 10 ^ 5: GT = 1.1 * 10 ^ 4

sigma1 = sigmaT + (sigma - sigmaT) * (GT / E)

IF sigma1 < sigma THEN

PRINT "Корпус подлежит использованию"

ELSE

PRINT "корпус не подлежит использованию"

END IF

4 Аналіз отриманих результатів та висновки за результатами

роботи

В ході роботи над даним курсовим проектом був вибраний метод розрахунку на міцність корпусу фрикційного поглинального апарату, розроблений алгоритм рішення задачі і побудована схема алгоритму. Розроблена універсальна програма, яка передбачає нормативне виведення результатів, діалогові процедури введення і виведення даних. Була зроблена відладка програми. Вихідні дані вибрані самостійно.

5 Загальні відомості про операційні системи

Існують дві групи визначень операційної системи (ОС): «сукупність програм, керівників устаткуванням» і «сукупність програм, керівників іншими програмами». Обидві вони мають свій точний технічний сенс, який, проте, стає ясний лише при детальнішому розгляді питання про те, навіщо взагалі потрібні операційні системи. Операційна система (ОС) - це програма, яка забезпечує можливість раціонального використання устаткування комп'ютера зручним для користувача чином.

Операційні системи, у свою чергу, потрібні, якщо:

• обчислювальна система використовується для різних завдань, причому програми, виконуючі ці завдання, потребують збереження даних і обміну ними. З цього виходить необхідність універсального механізму збереження даних; у переважній більшості випадків ОС відповідає на неї реалізацією файлової системи. Сучасні ОС, крім того, надають можливість безпосередньо «пов'язати» виведення однієї програми з введенням інший, минувши відносно повільні дискові операції;

• різні програми потребують виконання одних і тих же рутинних дій. Напр., простий введення символу з клавіатури і відображення його на екрані може зажадати виконання сотень машинних команд, а дискова операція — тисяч. Щоб не програмувати їх кожного разу заново, ОС надають системні бібліотеки часто використовуваних підпрограм (функцій);

• між програмами і користувачами системи необхідно розподіляти повноваження, щоб користувачі могли захищати свої дані від несанкціонованого доступу, а можлива помилка в програмі не викликала тотальних неприємностей;

• необхідна можливість імітації «одночасного» виконання декількох програм на одному комп'ютері (що навіть містить лише один процесор), здійснюваною за допомогою прийому, відомого як «розділення часу». При цьому спеціальний компонент, званий планувальником, «нарізує» процесорний час на короткі відрізки і надає їх по черзі різним програмам, що виконуються (процесам);

• арешті, оператор повинен мати можливість, так або інакше, управляти процесами виконання окремих програм. Для цього служать операційні середовища, одна з яких — оболонка і набір стандартних утиліт — є частиною ОС (інші, такі, як графічне операційне середовище, утворюють незалежні від ОС прикладні платформи). Таким чином, сучасні універсальні ОС можна охарактеризувати, перш за все, як використовуючі файлові системи (з універсальним механізмом доступу до даних) розраховані (з розділенням повноважень) на багато користувачів, багатозадачні (з розділенням часу).

Сучасні універсальні ОС можна охарактеризувати, перш за все, як використовуючі файлові системи (з універсальним механізмом доступу до даних), розраховані (з розділенням повноважень) на багато користувачів, багатозадачні (з розділенням часу). Багатозадачність і розподіл повноважень вимагають певної ієрархії привілеїв компонентів самої ОС. У складі ОС розрізняють три групи компонентів: ядро, що містить планувальник; драйвери пристроїв, що безпосередньо управляють устаткуванням; мережеву підсистему, файлову систему; системні бібліотеки і оболонка з утилітами. Більшість програм, як системних (що входять до ОС), так і прикладних, виконуються в непривілейованому («призначеному для користувача») режимі роботи процесора і дістають доступ до устаткування (і, при необхідності, до інших ядерних ресурсів, а також ресурсів інших програм) лише за допомогою системних викликів. Ядро виконується в привілейованому режимі: саме у цьому сенсі говорять, що ОС (точніше, її ядро) управляє устаткуванням. У визначенні складу ОС значення має критерій операціональної цілісності (замкнутості): система повинна дозволяти повноцінно використовувати (включаючи модифікацію) свої компоненти. Тому в повний склад ОС включають і набір інструментальних засобів (від текстових редакторів до компіляторів, відладчиків і компонувальників).

Існує декілька схем класифікації операційних систем. Нижче приведена класифікація за деякими ознаками з точки зору користувача.

Реалізація багатозадачності

По числу одночасно виконуваних завдань операційні системи можуть бути розділені на два класи:

•багатозадачні (Unix, Os/2, Windows).

•однозадачні (наприклад, MS-DOS).

Приблизність класифікації очевидна з наведених прикладів. Так в ОС MS-DOS можна організувати запуск дочірнього завдання і одночасне співіснування в пам'яті два і більш завдання. Проте ця ОС традиційно вважається однозадачною, головним чином через відсутність захисних механізмів і комунікаційних можливостей.

Підтримка розрахованого на багато користувачів режиму

По числу одночасно працюючих користувачів ОС можна розділити на:

•розраховані на одного користувача (MS-DOS, Windows 3.x);

•розраховані на багато користувачів (Windows NT, Unix).

Найбільш істотна відмінність полягає в наявності в розрахованих на багато користувачів систем механізмів захисту персональних даних кожного користувача.

Багатопроцесорна обробка

Багатопроцесорні системи складаються з двох або більш центральних процесорів, що здійснюють паралельне виконання команд. Підтримка мультипроцесування є важливою властивістю ОС і приводить до ускладнення всіх алгоритмів управління ресурсами. Багатопроцесорна обробка реалізована в таких ОС, як Linux, Solaris, Windows NT і у ряді інших. Багатопроцесорні ОС розділяють на симетричних і асиметричних.