Лекции Т / Л13 Разработка САПР

Разработка специализированной САПР на основе системы T-Flex CAD

Аверченк В.И., профессор, д.т.н, заведующий кафедрой «Технология машиностроения» Брянского государственного технического университета

Ивченко В.Н., директор ООО «Конвейер-груп» Рытов М.Ю., аспирант Брянского государственного технического университета

В инженерно-производственном центре «Конвейер» совместно с Брянским государственным техническим университетом создан принципиально новый высокоэффективный и экономичный вид промышленного транспорта – ленточные конвейеры с подвесной лентой различного назначения, исполнения и типоразмеров, которые фактически представляют собой гибрид обычного типового роликового конвейера и рельсового транспорта (рис.1). Конвейеры с подвесной лентой являются альтернативой применяемым в настоящее время ленточным конвейерам известных конструкций и могут успешно заменить их на предприятиях топливно-энергетического, металлургического, строительного комплексов, а также в сельском хозяйстве.

Рис.1 Ленточный конвейер с подвесной лентой

Характерной особенностью процесса проектирования ленточного конвейера с подвесной лентой является необходимость рассмотрения большого количества их типов и типоразмеров применительно к конкретным условиям заказчика. Такие конвейеры можно разделить на три типа: горизонтальные, слабонаклонные и горизонтально-наклонные. В зависимости от заказа любой из этих видов конвейеров может иметь длину от нескольких до сотен метров и различную ширину ленты. Поэтому основной проблемой, возникающей при постоянной сменяемости типоразмеров объектов проектирования, является минимизация трудоемкости и временных затрат на проектирование. Для решения данной проблемы на этапе конструкторской подготовки активно использовались САПР. Однако существующие САПР конвейеров не дают возможности получать конструкторские чертежи проектируемого конвейера в результате своей работы, а лишь реализуют алгоритм, который представляет собой автоматизированный расчет ленточного конвейера. Целью такого расчета является выбор ширины ленты, тяговый расчет и определение мощности привода, выбор конвейерной ленты по критерию прочности.

В результате исследований возникла идея создания специализированной системы автоматизированного проектирования ленточных конвейеров с подвесной лентой на базе параметризации, которая является основой современной технологии выполнения проектноконструкторских работ в машиностроении.

Под параметризацией в рассматриваемом случае понималось многократное использование математической модели конструкторского чертежа изделия с возможностью изменения его основных параметров. При этом автоматически происходит изменение всех связанных с чертежом математическими или логическими выражениями параметров чертежа. Таким образом, параметризация может стать хорошим подспорьем в решении вопросов типового проектирования, если при проектировании новых изделий за основу берётся уже существующий проект и производится его корректировка посредством ввода новых элементов и изменения размеров.

На сегодняшний день наиболее успешно, на наш взгляд, механизм параметризации реализован в системе параметрического автоматизированного проектирования и черчения T- FLEX CAD, которая является базой для разработки автоматизированной системы параметрического проектирования ленточных конвейеров с подвесной лентой.

При разработке системы автоматизированного проектирования ленточных конвейеров с подвесной лентой с использованием системы T-FLEX CAD были предложены дополнительные программно-методические модули (рис.2).

Рис.2 Структурная схема автоматизированной системы параметрического проектирования ленточных конвейеров с подвесной лентой

Модуль выбора конструктивной схемы

С помощью этого модуля в соответствии с планом трассы конвейера, заданным в техническом задании на проектирование, выбираются допустимые варианты схем ленточного конвейера с подвесной лентой трех типов - горизонтального, слабонаклонного или горизонтально–наклонного (рис.3).

Рис.3 Модуль выбора конструктивной схемы

Модуль ввода исходных данных для расчета

Данный модуль предназначен для формирования исходной информации на проектирование конвейера. Основными параметрами, используемыми при расчете ленточного конвейера с подвесной лентой, являются плановая производительность, ширина ленты конвейера, характеристика транспортируемого груза и скорость транспортирования (рис.4).

Рис.4 Модуль ввода исходных данных для расчета

Модуль расчета конструктивных элементов конвейера

Этот модуль обеспечивает все виды расчетов (геометрический, тяговый и проверочный) выбранной схемы конвейера. Он сформирован на основе расчетной методики ленточного конвейера и включает базы данных цилиндрических редукторов, электродвигателей, барабанов конвейерных станций и типов резинотканевых лент. Информация баз данных используется при формировании результатов расчетов, то есть программа сопоставляет полученные значения с типовыми рядами, заложенными в базе данных, и выводит согласованные со стандартизованными значения рассчитанных параметров.

После завершения работы модуля можно просмотреть полученные результаты. В тех случаях, когда результаты полностью удовлетворяют требованиям пользователя, происходит их экспорт в файл параметров.

Модуль построения параметрических моделей конвейера

Модуль разработан с использованием системы T-FLEX CAD и включает параметрические чертежи деталей, сборочных узлов, чертеж общего вида конвейера, модели стандартных и нормализованных деталей, а также необходимые спецификации (рис.5).

Рис.5 Параметрический сборочный чертеж направляющей приводной станции

Основной проблемой, связанной с параметризацией элементов конвейера, явилось отсутствие методики проектирования конструкции машин данного типа, обусловленное их новизной. Поэтому при создании автоматизированной системы параметрического проектирования ленточных конвейеров учитывалось конструктивное подобие отдельных узлов конвейера с подвесной лентой соответствующим узлам обычных ленточных конвейеров (например, конструктивное подобие приводных и натяжных барабанов). На практике при проектировании последних широко используются размерные ряды основных узлов. На основании этих материалов были сформированы базы данных основных размеров натяжной и приводной станций, натяжного механизма и роликовых лап, после чего параметры элементов конструкции были связаны с соответствующими полями баз. Значения остальных параметров, принимаемых конструктивно, определялись с использованием существующих рекомендаций, описанных в методических материалах по проектированию машиностроительных объектов.

Построение параметрической модели конвейера начинается с создания подробных деталировочных чертежей, на все элементы которых назначаются переменные, связанные

между собой параметрическими зависимостями. Такие чертежи являются фрагментами сборок. На стандартные элементы конвейера составляются базы данных. Создание библиотеки стандартных элементов сводится к созданию параметрической модели данного элемента, к занесению стандартных значений параметров в базу данных и указанию связи параметров чертежа с определенными полями баз данных. При изменении значений определяющих параметров чертежа остальные значения параметров автоматически выбираются из соответствующих полей. Поскольку вместе с системой T-FLEX CAD поставляются готовые для использования параметрические библиотеки, содержащие большое число графических элементов, таких как подшипники, винты, болты, шайбы и гайки, существенно сократились затраты на создание информационного обеспечения.

Параметрические возможности системы T-FLEX CAD распространяются не только на отдельные чертежи, но и на сборочные конструкции. Параметризация позволяет обеспечить правильное расположение всех элементов, гарантируя отсутствие ошибок. При помощи созданных посредством T-FLEX CAD элементов библиотеки деталей и фрагментов проводилась компоновка сборки узлов конвейера изделия в целом. К тому же при связывании отдельных параметров разных чертежей (например, диаметра вала и диаметра подшипника) получаются параметрические сборочные чертежи. При изменении одного из параметров сборочного чертежа все его составные части также изменяются, что приводит к получению новой конструкции в считанные секунды. Со сборочным чертежом связывают спецификацию, оформленную в соответствии с ЕСКД, и технические требования, которые автоматически изменяются при изменении параметров сборки.

Модуль укрупненной оценки технико-экономических показателей конвейера

Данный модуль позволяет оценить затраты и основные технико-экономические показатели принятой конструкции конвейера. В качестве одного из таких показателей традиционно принята масса ленточного конвейера

Перед расчетом массы программа считывает из файла информацию о сборочных чертежах, в файлах которых количество фрагментов не соответствует числу соответствующих деталей в спецификациях. Расчет массы конвейера производится в следующем порядке. Прежде всего программа открывает файлы отдельных деталей и сохраняет в списке значения их масс, вычисляемых автоматически системой T-FLEX CAD. Затем программа открывает файлы сборочных чертежей и производит вычисление масс сборок, используя значения масс деталей и узлов, сохраненных системой в списке. Для подсчета масс стандартных деталей, на которые не предусмотрены деталировочные чертежи, в редакторе переменных сборочного чертежа заложены формулы расчета массы таких деталей. Таким образом, при изменении параметров стандартных изделий система T-FLEX CAD автоматически осуществляет пересчет их масс.

Рассчитанные значения масс деталей и сборок выводятся в соответствующей графе основой надписи чертежа. На основании этой информации пользователь принимает решение о целесообразности дальнейшего проектирования ленточного конвейера с подвесной лентой.

Модуль получения деталировочных чертежей и спецификаций

Модуль предназначен для автоматического получения деталировочных чертежей и спецификаций при изменении параметров сборочного чертежа (рис.6).

Все вышеназванные модули, за исключением модуля построения параметрической модели конвейера, были разработаны в среде объектно-ориентированного программирования Delphi.

Принцип действия разработанной специализированной системы проектирования состоит в том, что при изменении исходных данных на проектирование конвейера происходит расчет конструктивных параметров, затем полученные данные передаются в параметрическую модель ленточного конвейера, в состав которой входят сборочной чертеж общего вида, деталировочные чертежи и спецификации. В результате происходит обновление параметров

параметрической модели и соответственно обновление чертежей и спецификаций на проектируемый конвейер (рис.7).

Рис.6 Спецификация к сборочному чертежу, показанному на рис.5

Рис.7 Параметрический деталировочный чертеж направляющей приводной станции

Все вышеназванные модули, за исключением модуля построения параметрической модели конвейера, были разработаны в среде объектно-ориентированного программирования Delphi.

Принцип действия разработанной специализированной системы проектирования состоит в том, что при изменении исходных данных на проектирование конвейера происходит расчет конструктивных параметров, затем полученные данные передаются в параметрическую модель ленточного конвейера, в состав которой входят сборочной чертеж общего вида, деталировочные чертежи и спецификации. В результате происходит обновление параметров параметрической модели и соответственно обновление чертежей и спецификаций на проектируемый конвейер (рис.7).

Опытное использование автоматизированной системы параметрического проетирования ленточных конвейеров с подвесной лентой на этапе конструкторской подготовки производства показало возможность значительного сокращения времени и трудоемкости проектирования этого вида машин. Например, на проектирование конвейерной станции обычными средствами конструктор тратил около 10 рабочих дней, а с использованием разработанной специализированной САПР этот процесс занимает менее 6 часов.

Для проектирования машиностроительных изделий типовым методом целесообразно создавать специализированные системы автоматизированного проектирования на основе параметризации в соответствии с рассмотренным подходом. Это позволяет значительно снизить трудоемкость проектных работ при относительно небольших материальных затратах на автоматизацию конструкторской подготовки производства.