2005 Letopis 29.pdf

Транскрипт

1 Letopis nau nih radova Godina 29 (2005), broj 1, strana UDK: Originalni nau ni rad Original scientific paper NOVE METODE I ALGORITMI U NASTAVI MAŠINSKIH ELEMENATA I KONSTRUKCIJA Desnica E., Leti, D., Gligori Radojka 1 REZIME Projektovanje, konstruisanje i izbor mašinskig delova je u principu složeni zadatak koji je danas, u velikoj meri, podržan metodama kompjuterski orijentisanih tehnologija. Razumljivo je da se pri današnjim krupnim društvenim promenama, obrazovanju inženjera konstruktora i korisnika, kao i u nau no-istraživa kom radu u mašinstvu posve uje posebna pažnja. U radu je prikazan algoritam za prora un kotrljajnih ležaja, koji može poslužiti kao osnova za projektovanje i za edukaciju studenata. Klju ne re i: algoritam modeliranja, kotrljajni ležaji, verifikacija algoritma, obrazovanje UVOD Projektovanje proizvoda i proizvodnih procesa je složen intelektualni proces, ije razumevanje je proporcionalno samoj meri postignutih rezultata projektovanja. Svedoci smo projektovanja izuzetno složenih sistema i procesa, iako do danas nije izgra ena opšta teorija projektovanja. Razvojem i izrazitom popularizacijom personalnih ra unara, projektanti i konstruktori, dakle i svi oni koji su inženjerske struke, upu eni su da svoje probleme rešavaju uz ra unarsku podršku. Zahvaljuju i ovoj logistici, u poslednje etiri decenije u velikoj meri je izmenjen proces projektovanja proizvoda, pri emu je ra unarska grafika u inženjerstvu postala nezaobilazan i integrativan deo ovog procesa. Prilikom rada na projektovanju javljaju se sintaksne i logi ke greške. Na logi ke greške upozoravaju nas pogrešni, odnosno neo ekivani rezultati. Zato je od velikog zna aja koncentrisan, sistemati an i strukturiran razvoj projekta sa jednostavnim i preglednim formulacijama algoritama, gde je omogu eno znatno lakše otkrivanje grešaka u odnosu na klasi an pristup projektovanju. Jedinstven optimalni 1 Mr Eleonora Desnica, asistent, dr Duško Leti, vanredni profesor, Tehni ki fakultet Mihajlo Pupin, Zrenjanin, desnica@zpupin.tf.zr.ac.yu, dr Radojka Gligori, redovni profesor, Poljoprivredni fakultet, Novi Sad, gligrad@polj.ns.ac.yu 70

2 algoritam modeliranja se teže postiže, naro ito kada su u pitanju kompleksniji modeli. Za nalaženje najboljeg algoritma potrebno je veliko iskustvo i stalno upoznavanje i uvo enje novih metoda modeliranja. I pored toga, one nisu jedinstvene za sve programske pakete. Sa druge strane, interaktivni rad na rešavanju projektnih zadataka je skoro neizbežan. U toku realizacije projekta potrebno je sprovesti razli ite vrste testiranja kao što su: testiranje algoritama upotrebe komandi, vremena realizacije, izrada dokumentacije i sl. Poznavanje i uvažavanje velikog broja pravila i preporuka, može se sa sigurnoš u obezbediti formiranje efikasnog edukativnog modela, tj. modela sa velikim edukativnim potencijalom. To se prvenstveno odnosi na delove složenih geometrijskih oblika, gde je i sama primena ra unara najsvrsishodnija. RA UNAR U NASTAVI MAŠINSKIH ELEMENATA I KONSTRUKCIJA Uvo enje ra unara, predstavlja u nastavi jedan od ve ih izazova predava ima, jer za sobom povla i i kreaciju novog modela edukacije. Edukacija studenata bi se, u laboratorijskim uslovima, ostvarivala formiranjem svojevrsnih istraživa ko-projektantskih timova (grupa), u saglasnosti sa neminovnim trendom budu nosti: ra unarskim i drugim komunikacijama projektanata i konstruktora, posredstvom grafi kih jedinica i ra unarskih mreža. Teži se osavremenjavanju opšte tehni ke kulture studenata budu ih kreativnih stru njaka: konstruktora, projektanata, korisnika i menadžera, prvenstveno u podru ju razvojnog inženjerstva. Ta nastojanja ovde se odnose i na njihovo upoznavanje i ovladavanje osnovnim algoritmima novih metoda iz oblasti 2D i 3D ra unarskog projektovanja. Projektovanje, podržano ra unarom ili CAD/CAM tehnologija, kroz odabrana poglavlja (Kotiranje sa propisivanjem tolerancija, Mašinski materijali, Konstruisanje rotacionih mašinskih delova, Konstruisanje zavrtanjskih veza, Standardni profili i zakovice, Osovinice i opruge, Lan ani i kaišni prenos, Kotrljajni i klizni ležaji, Prora un optere enja vratila i osovina, Zup asti prenosnici, Bregasti mehanizmi i dr.), realizuje se tek par decenija putem redovnih i specijalizovanih kurseva na dodiplomskim i poslediplomskim studijama na ve ini: mašinskih, gra evinskih, arhitektonskih, saobra ajnih, poljoprivrednih, vojno-tehni kih i drugih visokih škola kod nas. PRORA UN KOTRLJAJNIH LEŽAJA Prikazani algoritam geometrijskog modeliranja je koncipiran tako da sve vreme vodi korisnika od po etka do kraja rešenja problema, omogu avaju i mu da samo pravilnim izborom odluke do e do rezultata. Algoritam uz deskripciju i algoritam komandne linije sadrži dovoljno komentara, tako da student može lekciju i samostalno savladati. Edukativni model je potpuno otvoren. Pored toga za svoju implementaciju ne zahteva posebna programerska znanja. U o ekivanju je da e mnoge algoritme korisnici i sami usavršiti i racionalizovati. U tom smislu izbor je bio AutoCAD Mechanical okruženje koje je sa PC tehnologijama dostiglo zna ajan nivo razvoja, te se njime mogu uspešno rešavati problemi formiranja savremene tehni ke dokumentacije u materijalnom ili elektronskom obliku. 71

3 Nastojanja za brzim i pravilnim obrazovanjem podrazumeva odre ene pripreme i korisnika i instruktora. Obrazovanje iz pojedinih poglavlja (lekcija) po inje od pripremljenih prototip fajlova. Ovaj na in se može prihvatiti kao efikasan jer pruža sigurnost korisniku da ne e pogrešiti. U slu aju da se to ne ostvari, gotova rešenja su snimljena u odredišnim fajlovima. Prva radna sesija prolazak kroz algoritam svakako e trajati, zavisno od tematske jedinice, nekoliko desetina minuta. U slede im ponavljanjima o ekuje se eksponencijalni pad potrebe za vremenom obrazovanja iz predmetne teme. Obrazovanje na ovaj na in može biti vrlo fleksibilno. Potrebna predznanja korisnika odnose se na solidno poznavanje konstruisanja u AutoCAD okruženju i, svakako, najvažnije je poznavanje osnovnih principa elemenata konstrukcija, otpornosti materijala, mehanike, mašinskih materijala i sl. Korisniku se skre e pažnja na niz referenci iz oblasti klasi nog i kompjuterski podržanog konstruisanja. Izbor kotrljajnih ležaja vrši se na osnovu zadatih radnih uslova, a prema radnim karakteristikama pojedinih ležaja. Konstruktor ili onaj koji vrši izbor se najpre opredeljuje za odre eni tip kotrljajnog ležaja, a zatim odre uje potrebne dimenzije prema propisanom standardnom postupku. Izbor njegove veli ine vrši se uzimaju i u obzir stati ku, odnosno dinami ku nosivost. U slu aju da je veli ina ležaja poznata, kao i eksploatacioni uslovi u kojima se on nalazi, može se za njega proveriti radni vek. Izbor ležaja se može vršiti na ovaj na in biraju i najbolje rešenje od više raspoloživih varijanti. Ovaj metod odabira prakti no predstavlja simulacioni postupak kao deo prora una ležaja. Komande za prora un kotrljajnih ležaja Meni: Content Calculations Bearing Calculation... Paleta alata: AM:Content Calculation Bearing Calculator Komandna linija: ambearcalc. Algoritam: prora un kotrljajnog ležaja Primer: Izvršiti prora un aksijalnog kotrljajnog ležaja na osnovu slede ih podataka datih u narednim dijalozima. 1. Usvajanje osnovnih parametara ležaja. Otvoriti nov fajl komandom New. Otvoriti dijalog Bearing Calculation postupcima iz menija Content Calculations Bearing Calculation... Ovim se otvara dijalog Rolling Bearing Type (sl. 1). Iz liste Bearing Type izabrati tip aksijalnog ležaja Thrust Tapered Roller Bearing i kliknuti na el. taster Next>. 72

4 Slika 1. Dijalog Rolling Bearing Type Figure 1. Dialogue box Rolling Bearing Type U dijalogu Rolling Bearing Load Ratings (sl. 2a) u polju Radial Load: uneti intenzitet sile sa pretpostavljenim radijalnim optere enjem od 400 N i aksijalnim od Axial Load: uneti 3600 N. Zatim kliknuti na el. taster Next>. U polju Bearing Combination izabrati prvu opciju. Proveriti i usvojiti parametre u dijalog Calculation Mode na osnovu opcije Settings... a zatim kliknuti na OK (sl. 2b). a) b) Slika 2. Dijalog Rolling Bearing Load Ratings sa modom prora unavanja Calculation Mode Figure 2. Dialogue box Rolling Bearing Load Ratings with Calculation Mode Po otvaranju dijaloga Rolling Bearing Load Ratings kliknuti na el. taster Next> (sl. 3). 73

5 Slika 3.Dijalog Rolling Bearing Load Ratings Figure 3. Dialogue box Rolling Bearing Load Ratings Napomena: U slu aju da se želi vršiti prora un o ekivanih (procenjenih) vrednosti stati kih ili dinami kih faktora nosivosti, treba popuniti polje Static Load Rating Co. Polje Dynamic Load Rating C može se popuniti, ako se u prethodnom dijalogu izabere opcija Dynamic. 2. Usvajanje dimenzije ležaja. U teku em dijalogu Rolling Bearing Calculation Result uneti geometrijske parametre aksijalnog ležaja prema sl. 4. Kliknuti na el. taster Next>. Slika 4. Geometrijski parametri kotrljajnog ležaja Figure 4. Geometry parameters of rolling bearing U slede em dijalogu (sl. 5) prikazani su rezultati prora una u dve kartice, Input i Result. U kartici Result dati su rezultati, i to: radijalni Xo= 8,58 i aksijalni faktor sile Yo= 1. 74

6 Slika 5. Rezulatati prora una Figure 5. Results of calculation Ako se rezultat želi sa uvati i prikazati na radnu površinu fajla AM-a, može se iskoristiti Clipboard (sl. 5) i izvršiti komanda Paste from Clipboard (sa Standard Toolbar-a) na odgovaraju em mestu teku eg ili nekog drugog fajla. Rezultat prora una je prikazan u narednim redovima. Thrust Tapered Roller Bearing, Single RowNo Combination, Static LoadDIN ISO 76 / 281 Calculation Radial Load Fr: = 400 N Axial Load Fa: = 3600 N Contact Angle a: 75 o fo Factor: = 0.00 Radial Load Factor Xo: = Axial Load Factor Yo: = Static Load Rating Co: = N Static Safety fs:= TESTIRANJE I VERIFIKACIJA ALGORITMA MODELIRANJA Da bi se procenila efikasnost usvojenih edukativnih metoda, to se obi no vrši na osnovu slede ih kvalitativnih i kvantitativnih pokazatelja: Navedeni pristup je implementiran i analizom performansi laboratorijskim testiranjem algoritama potvr ene su pozitivne osobine, najviše zahvaljuju i dvostrukim algoritmima i to: deskriptivnim i interaktivnim - algoritmom komandne linije, ime se smanjuje potencijalni izvor grešaka u postupku geometrijskog modeliranja. Zna ajno skra enje vremena modeliranja objekata u odnosu na klasi an na in. Prilikom izbora alata za izradu aplikacije pošlo se od injenice da je AutoCAD Mechanical, kao programski paket, namenjen širokom krugu korisnika razli itih razvojnih, inženjerskih profila: mašinskih, gra evinskih, saobra ajnih, poljoprivrednih, tekstilnih i sl. 75

7 Njegova upotreba kao modula za izradu tehni ke dokumentacije, posredstvom layout-a, zna ajno je pojednostavljena. Imaju i u vidu da je model u potpunosti dokumentovan, odnosno dostupan svim korisnicima sistema (i onima koji nisu u estvovali u projektovanju), mogu e je ostvariti uklapanje ovog sistema sa drugim podsistemima u poslovnom sistemu. Kao što je poznato, jedan od osnovnih zahteva standarda serije ISO9000 je da sistem treba da bude dokumentovan. Tako e se smatra da e se njegova upotreba još više pojednostaviti primenom razli itih tehnika za prilago avanje radnog okruženja. Program predstavlja eksperta za rešavanje specifi nih problema, jer obuhvata mnoga do sada ste ena iskustva i znanja iz ove oblasti. Potreba za stalnim održavanjem programa proisti e, kako iz potrebe usaglašavanja sa izmenama u standardima i teorijskim postupcima, tako i iz potrebe za poboljšanjem programa usled usavršavanja hardvera. Stvaraju se uslovi za integraciju tehni kih i kadrovskih potencijala. Njegova primena je omogu ila ostvarivanje i niza drugih pozitivnih rezultata: Implementirana su osnovna pravila i principi nacionalnog i ISO standarda; Podizanje tehni ko-tehnološkog nivoa proizvodnje; Podizanje nivoa inženjerske kulture; Formiran je obiman skup pripremnih i rezultuju ih (destinacionih) fajlova objekata, ime sa stvara osnova za poboljšanje i restilizaciju postoje ih objekata. ZAKLJU AK Prikazani algoritam objašnjava efikasan na in konstruisanja i izbora standardnih rešenja u mašinstvu uz koriš enje mašinskih delova definisanih standardima JUS, ISO, DIN i ANSI. San inženjera projektanta i konstruktora jeste da na radnom mestu ima sve što mu je potrebno za ovaj složeni inventivni posao. Konstruktorima i korisnicima je danas dostupno niz prakti nih i teorijskih podataka u elektronskom obliku, bez potrebe da mnogo koriste knjige, priru nike, tablice i sl. To se posebno odnosi na standardne delove i svojstva mašinskih materijala. Posredstvom Mechanical Desktop Power Pack, odnosno AutoCAD Mechanical Power Pack kao njegovog dela uklju uju i doma u bazu podataka o mašinskim elementima i odre enim mašinskim materijalima, sa ra unarskom bazom podataka u vidu MASTEL-a (MAšinski STandardni ELementi) ovaj cilj inženjera i tehni ara se itekako može ostvariti. LITERATURA 1. Ašonja A., Gligori R.: Istraživanje kotrljajnih ležaja, asopis Traktori i pogonske mašine, vol. 8, broj 4, s Desnica, E., Leti, D., Gligori, R.: Computer assisted learning and teaching in mechanical engineering vocation, PSU-UNS Internacional Conference of Engineering and Environment, Novi Sad,

8 3. Desnica, E., Leti, D., Gligori, R.: Graphic modeling and visualization applying modern CAD systems, 9th Internacional Research/Expert Conference Trends in the Development of Machinery and Associated Technology, TMT 2005, Antalya, Turkey 4. Gligori R. i sar.: Izbor karakteristika ležaja za traktore snage kw, Poljoprivredni fakultet, Institut za poljoprivrednu tehniku, Novi Sad, god. 5. Gligori Radojka, Desnica Eleneora, Leti Duško.: CA tehnologije i projektovanje mehanizama mašina neki aspekti edukacije, Letopis nau nih radova, Poljoprivredni fakultet, Novi Sad, godina 28, broj godine, str GLIGORI RADOJKA, RADOMIROVI D., AN ELKOVI S.: PRIMENA I IZBOR KOTRLJAJNIH LEŽAJA U TRAKTORIMA, LETOPIS NAU NIH RADOVA, POLJOPRIVREDNI FAKULTET, NOVI SAD, GODINA 26, BROJ 1, S , Gligori, R.: Mehanizmi poljoprivrednih mašina, Poljoprivredni fakultet, Novi Sad, Leti, D.: CAD mašinskih elemenata i konstrukcija, Kompjuter biblioteka, a ak, NEW METHODS AND ALGORITHMS IN MACHINE ELEMENTS AND CONSTRUCTION EDUCATION by Desnica, E., Leti, D., Gligori, R. SUMMARY Design and engineering design in mechanical engineering is actually a complex task, which is today mainly supported by methods of computer-oriented technologies. It is understandable that in today s major social changes the education of engineers designers in scientific-research work in mechanical engineering is given a special attention. This paper shows algorithm for calculation of roller bearings, which can serve as the grounds for designing and education. Key words: algorithm of modeling, roller bearings, verification of algorithm, education Primljeno: Prihva eno: