автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.05, диссертация на тему:Прогнозные оценки параметров и конструкций мостовых кранов общего назначения

-с ^

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

КАЗАХСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ В. И. ЛЕНИНА

На правах рукописи

ГОР Г ЛЕВ РЫМБЕК АГИМБАЕВПЧ

ПРОГНОЗНЫЕ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ И КОНСТРУКЦИЙ МОСТОВЫХ КРАНОВ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ

05.05.05. Подъемно-транспортные машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Алматы, 1993

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Казахский ордена Трудового Красного знамени политехнический институт имени В.И. Ленина

на правах рукописи

ТОРГАЕВ Рымбек Агимбаевич

ПРОГНОЗНЫЕ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ И КОНСТРУКЦИЙ МОСТОВЫХ КРАНОВ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ

05.05.05. Подъемно-транспортные машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Алматы, 1993

Работа выполнена в Казахском ордена ТрудЬвого Красного знамени политехническом институте имени В.И. Ленина.

Научный руководитель - Академик AT, д-р технических наук,

профессор ДЖИЕНКУЛОВ С.Д.

Ведущая организация - Национальная акционерная компания

"Коргау"

Официальные оппоненты - Академик AT, д-р технических наук,

профессор КАБАШЕВ P.A.

- кандидат технических наук, £&цент ДЖУНДИБАЕВ В.Е.

Защита состоится " декабря 1993г. в " час^мин. I ауд. 302 Главного учебного корпус,на заседпшн специализированного совета К.14.13.02 по присуждению учено! степени кандидата технических наук при Казахской орден. Трудового Красного знамени Политехническом институте нмеш В.И. Ленина, 480013, г.Алматы, ул. Сатпаева, 22.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КазПТ! имени В.И.Ленина.

Автореферат разослан '¿¿^ ноября 1993г.

Ученый секретарь специализированного совета

I

М.Х.САРГУЖИ!

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из широко распространенных видов подъемно-транспортных машгш, как средство механизации погрузочно-разгрузочных и складских работ, являются мостовые краны общего назначения /МКОН./

В настоящее время кашинестроителями накоплен значительный опыт создания мостовых кранов. Однако резкий рост затрат на создание и эксплуатацию мостовых краиоз требует ускорения темпов научно-техгшчсского прогресса и научно-обосновакнсго планирования разработок в этой области. Поэтому выявление перспективных МКОН на основе прогнозной оценки их параметров и конструкций является актуальной задачей. Актуальность такой работы также обусловлена необходимостью взаимодействия работ по прогнозным оценкам с работами в общем процессе создания нашив, возможностью использования результатов в КБ, НИИ для систематизация информации и подготовки опгрежяюедях стандартов, руководящих технических материалов и для других целей.

Целью настоящей_вз§ОХМ является совершенствование

конструкций МКОН на основе прогкозпглх оценок их параметров и перспективных технических рьшанб.

Научная новизна работы;

-ка основе анализа исследований в области прогнозирования развития машин выявлены основные компоненты прогнозных оценок;

-предложена математическая модель, позволяющая установить взаимосвязи между компонентами прогнозных оценок и упорядочить процесс их получения;

-предложен метод парных сравнений экспертных оценок для задач прогнозирования параметров и перспективных конструктивных решений в области МКОН;

-разработана морфологическая классификация МКОН, позволяющая производить анализ развития отдельных узлов машин с последующими обобщениями; 3.

-разработана процедурно-целевая модель^ позволяются целенаправленно проводить прогнозные оценкк падо^ров к конструктивных решений МКОН на основе пре^гяоженкой системы критериев и показателей.

Практическая значимость полученных результатов: -разработана методика прогнозных оценок параметров и конструкций МКОН;

-получены уравнения регрессии для расчета параметров МКОН; -получен пакет программ для ПЭВМ типа IBM PC/AT для автоматизации получения прогнозных оценок параметров и перспективных конструктивных решений;

-выявлены перспективные направлений в развгтт МКОН; -определены 27 перспективных патентных решений в области создания МКОН.

Реализация работы. Методика, включающая результаты исследований по определению перспективных параметров и конструкций, проведению прогнозных оценок, используется в Национальной акционерной компании "Коргау". Уравнений регрессии и перспективные патентные рецк.шя используются в учебном процессе КазПТИ, ААДИ и др. ВУЗах Республики Казахстан при курсовом и дипломном проектировании по дисциплинам: "Подъемно-транспортные машины", "Дорожно-строительные машины" и др.

Достоверность научных исследований, вызодов w рекомендаций, сформулированных в диссертации, обосновают:

-репрезентативной совокупностью моделей мостовых кранов, содержащих около 434 машин и включающей в cefe белее 3000 параметров;

-обработкой массива патентов по конструкциям МКОН, их узлов, содержащих около 500 описаний патентных решений и авторских свидетельств по данным патентных фондов 12-ти стран мира за период 1977...1992гг.;

-обработкой достаточно представительной информации о параметрах машии с применением методов математической статистики, теории вероятностей, ПЭВМ.

г

iyauufl работы. Основные положения работы были

доложены на международной конференции "Сварные конструкции" /Киев, 1990г./; на научно-технической конференции аспирантов и молодых ученых ХазПТИ /Алма-Ата, 1990г./; на региональной научно-технической конференции по механизации строительства /Бишкек, 1991г./; на научно-технической конференции в МГТУ имени Н.Э. Баумана "Новая подъемно-транспортная техника", /Москва, 1992г./, на научно-методических семинарах заведующих кафедр подъгмно-транспортиых машин ВУЗйв стран-СНГ /Харьков, 1989г; Ленинград, 1991г.; Одесса, 1992г./, на научных семинарах кафедры "Подъемно-транспортные машины" КазПТИ /Алматы, 1991... 1993гг./. •

Публикация. Основные положения диссертации опубликованы з 7 работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов и изложена на 165 страницах машинописного текста, включая 44 таблицы, 32 рисунка, библиографию из 108 наименований и 5 приложений на 9 страницах.

Работа выполнена в соответствии с планом прикладных НИР, утвержденных Министерством науки и новых технологий, "Машиностроение и создание высокоэффективных машин и аппаратов": блок 3 "Перспективные строительно-дорожные и подъемно-транспортные машины".

Во введении обосновывается актуальность темы, изложены цель работы и основные научные положения, принятые в основу при выполнении работы.

В первой главе дан анализ существующих методов и опыта прогнозирования параметров и конструкций машин.

Вопросам прогнозмровиня посвящены работы И.П. Керова, P.A. Кабашева, С.А. Джиенкулова, Б.Т. Сазамбаевой, В.А. Лисичкина, В.М. Глушкова, В.П. Быкова, Г.М. Доброва, В.Г. Гмошинского, Н.М. Тимофеевой, и др. ■ ■

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Известны четыре основных метода прогнозирования. Рассматриваемые в инженерном прогнозировании методы использования разнотипной информации имеют общие методические предпосылки. Это было учтено при выборе методики исследований.

На основе обзора инструментальных средств современных ПЭВМ выбраны полезные пакеты программ.

Основные операции выдранного алгоритма исследований заключаются:

-с обобщении опыта прогнозирования в различных областях техники, выявлении и выборе основных компонентов прогнозных оценок параметров и конструкций машин;

-в разработке математического описания и содержательной интерпретации взаимосвстзейОосносных компонентой прогнозных оценок;

-о разработке процедурпо-целссой модели прогнозных оценок параметров и конструкций МКОН;

-в анализе методе парных сравнений экспертных оценок применительно к задачам прогнозировании;

-в анализе процедур«. прогнозных оценок и выборе задач для решения с применением ПЭВь!;

-в разработке перечня сопоставимых параметров и параметрической модели МКОН;

-в формировании системы критериев и . показателей перспективности параметров и конструкций МКОН;

-з разработке морфологического классификатора МКОН; Ьо сторон главе приводится математическое описание и содержательная интерпретация прогнозных оценок.

Выбрана схема основных компонентов прогнозных оценок /рис Л/.

Рис.1 Схема осиозпых коипопеятоз прогнозных опенок

А - шюжесглг; •:•.■!,.знмгс оценок Р - множества процедур (подцелей) X - множество исходной информации У - множество оценок

Процесс получения прогнозных оценок связан с анализом исходной информации к формнрепз'шем множества пол®-лгй (процедур) для решения пестяплепним зодз'г. При этом фушсцпл • прогнозирования выражена следующем образом:'

Р: (уо? (Ло)) - V.

где: А и Р;

Каждый элемент множества V при этом представляет собой в общем случае п-мерный вектор, компонентами которого являются различные характеристики объекта.

Целевая функция прогнозирования

(Р: (^о1р(Ао))-» У)-ор{

Далее сформированы ' Массивы целей прогнозных оценок, характеристик конструкций мостовых кранов, разработан перечень сопоставимых параметров, получены формулы для их расчета и параметрическая модель МКОН.

Проведено исследование состава процедур прогнозных оценок, выявлены наиболее трудоемкие операции и за, ачи для их решения с использованием ПЭВМ типа 1ВМ РС/АТ.

Установлено, что значительную часть процесса прогнозных оценок параметров и конструкций составляют экспертные оценки, для проведения которых применен метод парных сравнений.

По результатам исследований разработана процедурно-целевая модель прогнозных оценок параметров и конструкций МКОН /табл.1/ и предложена система критериев и показателей их перспективности/рис.2/.

Третья глава посвящена прогнозным оценкам технического уровня моделей МКОН и оценке тенденций развития их параметров с использованием разработанной процедурно-целевой модели.

Целью прогнозных оценок в данном случае являлся выбор наиболее совершенных моделей МКОН и установление тенденций развития их параметров.

Для сравнения конкретных моделей в целях обеспечения однородности сравниваемых МКОН проведена их классификация па основе регрессионного анализа их технических параметров.

<р -бинарное отношение между элементами множеств V -то же между Р и X.

Рис.2 Система критернгз н показателей прогнозных опенок

Критерии: Шкалы оценок:

( 02-)—-.Оператор производственного лотенциала-

Ю.

Получены формулы для героягностного расчета и выбора основных параметров МКОН, установления основных тенденций во взаимных связях между параметрами при локальном прогнозировании, часть которых приведена в таблице 2.

Таблица 2

Определяемые параметры Группа режима работы (ГОСТ) Уравнения регрессии /формулы/ для расчетов Диапазоны изменения параметров

Грузоподъемность, (2, т. ЗК С? = (1,004 ... 1,224) (-3,2 + 2М) Уп - 0,16...0,032, м/с

5К @ = (0,861 ... 1,629) (65 + Уп * 0,025...0,08, м/с

6К 0 = (0.867 ... 1,306) (38,7 + Уп я 0,ОЗ...0,125, м/с

Масса крина Мкр, т 5К Мкр* (0,849... 1,374) (П+-Щ) Укр =1 0,5 ... 1,25, м/с

Для значений <2=80 ... 160 ЗК Мкр «= (0,873 ... 1,091) (83,3 + 0,055^ 1 - 10 ... 43, м

Для значений <3= во ... 160 5К Мкр = (0,959 ... 1,078) (76,3 + 0,061,) Ь я 10 ... 43, м '

Для значений «2 = 400 ... 500 Мкр = (0,935...1,178) (279,2 + 0,С34£,) Ь " 15,5 ... 33,5,

***

Проведены оценки технического уровня машин па осиоге выбора эталонных моделей /табл.3/, • которые показали, что наиболее совершенными являются модели 2.25 Харьковского завода ПТО и 2.15 Александровского завода ПТО.

И.

Таблица 3

Модели МКОН Оценка технического уровня мвгаин

По критерию технического уровня с выбором эталонной модели, К у По методу профессора Г.И.Солода

по среднему (модальному) ■ значению параметра по наилучшему значению параметра по среднему значению параметра

Модель 2.13 Узловского маш завода 0,574 0,256 0,66

Модель 2.15 Александровского завода пто 0,715 0,405 0,85

Модель 2.18 Узловского- машзавода 0,674 0,276 0,77.

Модель 2.21 Узловского машзавода 0,596 0,263 0,69

Модель 2.25 Харьковского завда ПТО 0,692 0,382 0,84

Четвертая гласа посвящена прогнозированию перспективных конструкций и параметров МКОН с использованием разработанной процедурно-целевой г,«одели для обработки патентных решений.

Для анализа динамики патентования мостовых кранов в зависимости от их конструктивных особенностей разработан морфологический классификатор МКОН /табл. 4/ и проведено подробное исследование отобранных патентов.

Проведен анализ динамики патентования конструкций и их основных узлов по данным патентных фондов стран СНГ,США .Англии, Франции, Германии, Японии, и др. стран за 1977...1992гг. Для каждого анализируемого технического направления построена динамика патенования с аппроксимацией зкспонентей и последующей линеаризацией: N = Се1" :

Таблица 4

Морфологический классификатор МКОН (фрагмент)

№ Признаки Кдассы (МО

пп классификации (РО 0 1 2 3 4

1 По типу - Двухба- Дзукба- Одкоба- Однсба-

лочиыг с лочние с лечнке с лочкые с

одним дзукя ОДНИМ дпумя

механиз- иек&ипз- механиз- механиз-

мом * момгми мом мами •

подъем?. подъема

2 По типу поддерживающих опор тележки Опорные Подесше Консольные

3 По типу тележек - Четьтре;;- опорние Трехопор- КЫЙ - - -

4 По типу ходовых колее - Дзухре-бердкые Одиоре- бордные Безре-бордные - .

5 По типу - Колодоч- Ленточные Дискоко- Много-'

тормозни ные лодочные дисковые

6 По типу - Коробча- Ферменные Балки Комбини-

пролетных 6.1ЛОК тые открытого типа рованные балки

#** *** * *** »»» ■ • ••

После линеаризации:

у ~ а + Ьх

где: N -число патентоспособных заявок (патентов), поданных с год t; •

С -число патентов в год начала отсчета; е -основание натуральных логарифмов; . b -показательный коэффициент, принятый за количественный критерий перспективности анализируемого технического направления, так как его знак и величина опредоляютзнак и величину производной функции по времени.

Динамика патентования основных узлов MKGH по годам представлена на рис. 3. Расчеты проводились на ЭВМ с помощью специальной программы.

Выявлено и подтверждено, что наиболее перспективными направлениями конструирований мостовых кранов общего назначения являются как б Мире, так и в отдельных странах, конструкции одиобалсчных мостовых кранов, трехопорных и облегченных тележек, безребордиых обрезиненных ходовых колес, шарнирных соединений главных балок с концевыми, ферменных и комбинированных пролетных строений, применение специальных сталей для колес н крюков.

Проведен анализ роста интенсивности • исследований, направленных lía улучшение сопоставимых параметров MKGH, и ранжирование параметров с учетом динамики интенсивности разработок.

Проведено определение уровня перспективности (значимости) отдельных патентов по коэффициенту полноты и выбраны 27 патентных решений 1-2 категорий перспективности.

В цятой главе обобщены результаты проведенных исследований. Изложена методика прогнозных оценок на основе использования ПЭВМ, включающая последовательность действий с распределением функций между прогнозистом-технологом, заказчиком прогнозных оценок н экспертами. Структура организации пакета программ показана на рис.4.

Рис.3 Динамика патентования конструкций мостовых кранов и их основных узлов по Миру

1 ^

ГТТХ

„и.

107?

Ь" +0,0005

1936

1. М!<ОН: зсех типов

2. двухбалочные Ь~ -0,0002

3. однобнлочные Ь" +0,0004

4. Грузопоз1.ем- -0.0007 иые элементы (мапжт-ные, мсханичес-кне,

крюки и др.)

.5. Крановые Ь=» +0,0001 хртоки

С,. Грузозахплт- Ь~ +0,0002 мме устройстна (грен-феры

КОиШОПЫС,

Зубиошлс 1! лр.)

9. Балки

Ь» -0,0002

10, Подкрановые Ьм +0,0001 пути .

15. Ходовая часть

12. Тележки

!>■= +0,0003

Ь= -10,0006

13. Грузополъем- Ь» -0,0001 ное устройство

Грейферы: ■ 7. компгтыс X. ."!\ппоиме

Ь» -0,0006 1>= -0,001

М. Пролетное строение

Ь" +0,0001

Рис. 4 Структура организации пакета прикладных программ "Прогнозиста-технолога"

Даны рекомендации но использованию результатов прогнозны;-; оценок параметров и конструкции для последующих обобщений и определения потенциалов и стратегий развития МКОН, а также рекомендации по использованию методики при анализе разнотипной информации.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Выявлены основные компоненты прогнозных оценок параметров и конструкций МКОЫ и предложена математическая модель, позволяющая установить их взаимосвязи и упорядочить процесс анализа информации при прогнозировании.

Получен пакет программ для ПЭВМ типа ШМ PC/AT для автоматизации процесса прогнозных оценок параметров и перспективных конструктивных решений МКОН.

2. Разработан морфологический классификатор МКОН, позволяющий проводить анализ развития отдельных узлов машины с последующими обобщениями с целью прогнозирования.

3. Получены уравнения регрессии, которые позволяют кодировать информацию о параметрах МКОН и сжатой форме и проводить инженерный расчет при проектировании машин.

4. Разработана и апробирована процедурно-целевая модель, позволяющая целенаправленно проводить прогнозные оценки на основе предложенной системы критериев и показателей.

5.-Выявлены перспективные направления в развитии МКОН и определены 27. перспективных патентных решений МКОН, которые могут быть рекомендованы для использования при . создании современных машин данного типа.

6. Разработана методика прогнозных оценок параметров и конструкций МКОН, которая является достаточно универсальной и может быть рекомендована для использования при сравнении различных'видов техники.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ' ОТРАЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ АВТОРА:

1. Джиенкулов С.А., Касымбгкоз Ж.Н., Торгаев P.A. Оценка ресурса сварных металлоконструкций. Международная конференция "Сварные конструкции" - тезисы . докладов. Киев, 24-28 сент. 1990г. /АН УССР, ИЭС имени Е.О, Патоиа/ -с 171.

2. Дкиеккулов С. А., Каскмбехов Ж.Н., Торгаев P.A. Сравнение мостовых кранов общего назначения на основе установления их сопоставимых параметров. Региональная научно-техническая конференция по механизации строительства-тезисы докладов, г. Бишкек, 1991 -с. 34-34.

3. Джиенкулов С.А., Касымбгкоо 2С.Н., Торгаев P.A. Процедурно-целевая модель прогнозных оценок параметров и конструкций мостовых кранов общего назначенья. Научно-техническая конференция МВТУ имени Н.Э. Баумана "Новая подъемно'транспортнак техника" - тезисы докладов, г. Москва, сентябрь 1992 -с. 71-72.

4. Касымбеков Ж. И., Бекентаеса М.Б., Торгаев P.A., Джиенкулов 3,CV Методика прогнозной оценки параметров и конструкций мостовых кранов общего назначения. Тезисы докладов ■научно-технической конференции аспирантов и молодых ученых КазПТИ имени В.М. Ленина, Алма-Ата, 1990 -с. 35-36.

5. Торгаев P.A. Основы вероятностного расчета основных параметров мостовых кранов. УДК 4090. ВИНИТИ, "Депонированные научные работы", М., 1990, № 11/229/, 5с,

6. Торгаев P.A. Вероятностный расчет параметров мостовых кра -нов. УДК 4091. ВИНИТИ, "Депонированные научные работы", М., 1990, № 11/229/, 7с.

7. Торгаев P.A. Исследование параметров мостовых кранов на значимость. УДК 4092- ВИНИТИ, "Депонированные научные работы", М„ 1990, № 11/229/, 7с. -