CC BY
7УДК 004.4:62-2:692
К ВОПРОСУ ОБ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ МЕХАНИЧЕСКОГО ПРИВОДА ТЯГОВОГО КОНВЕЙЕРА
КРАВЧЕНКО Андрей Михайлович, д-р техн. наук, профессор кафедры "Строительство инженерных сооружений и механика", kam@62.ru.
БЫШОВ Николай Владимирович, д-р техн. наук, профессор, ректор, university@rgatu.ru БОРЫЧЕВ Сергей Николаевич, д-р техн. наук, профессор, проректор, 89066486088@mail.ru Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева
В статье проводится опыт интеграции архитектурного и машиностроительного автоматизированного проектирования средств механизации по обслуживанию сельскохозяйственной техники в условиях стационарных средств технического обслуживания и ремонта. Представлена информация по комплексному виртуальному моделированию организации размещения технологического оборудования в производственной зоне, а также результаты расчета основных геометрических параметров рабочего органа электромеханического привода тягового пластинчатого конвейера поточной линии. Предложена технология «сквозного» проектирования средств механизации ТО и ремонта СХТ за счет автоматизации вычислительных алгоритмов и реализации BIM-технологии архитектурно-технологических решений под конкретные производственные условия.
Ключевые слова: САПР, машиностроение, архитектура, ТО, ремонт, СХТ.
Введение
Комплексное эффективное проектирование технологических процессов по ТО и ремонту СХТ является в настоящее время сложной системой с многими входными данными и ограничениями. Но самое главное, что эта многовариантная инженерная задача должна решаться на стыке таких областей знаний как машиностроение и строительство зданий и сооружений. Инженеры-машиностроители для построения расчетных моделей и конструирования средств механизации применяют методы теоретической механики, теории механизмов и машин, сопротивления материалов, деталей машин и основ конструирования. Инженеры-строители (архитекторы), в свою очередь, отвечают за
формирование объектов инфраструктуры стационарного средства ТО и ремонта СХТ под конкретные производственные, климатические и прочие существенные условия.
Основная часть В настоящее время появились условия рационального сочетания архитектурных и машиностроительных особенностей инженерного проекта, заключающиеся в использовании так называемой BIM-технологии (от англ. Building Information Modeling - информационное моделирование сооружений) - процесс коллективного создания и использования информации о сооружении, формирующий надежную основу для всех решений на протяжении жизненного цикла объекта (рисунок 1).
ш
■ ¿à
Ш01
МнШяг
VI
йш
Л mm
-■'it"
Рис. 1 - В1М-модель здания стационарного пункта технического обслуживания и ремонта СХТ, выполненная в среде архитектурной САПР
© Кравченко А. М., Бышов Н. В., Борычев Н. С., 2015г.
Технические науки
<1
В1М-технология предполагает построение точных виртуальных моделей сооружения в цифровом виде. Использование моделей облегчает процесс проектирования на всех его этапах, обеспечивая более тщательные анализ и контроль. Будучи завершенными, эти компьютерные модели содержат точную геометрию конструкции и все необходимые данные для закупки материалов, изготовления конструкций и производства строительных работ. Среди основных преимуществ применения В1М-технологий - цифровая точность проектов, абсолютная их наглядность и понятность для заказчика за счет 3D-визуализации, колоссальная экономия времени проектирования, существенное уменьшение стоимости строительства и эксплуатации. В настоящее время завершается обсуждение вопроса создания единого стандарта применения В1М-технологий. Такой стандарт получит статус государственного [1,2].
Но самое важное, на наш взгляд, преимущество такой технологии проектирования - уникальная возможность интеграции в виртуальную среду В1М-модели любых других объектов технологической среды, как спроектированных пользователем в среде различных САПР, так и заимствованных
из сторонних библиотек и баз 3D-моделей. Такой подход предоставляет замечательную возможность осуществить комплексное («сквозное») проектирование любого объекта инфраструктуры, что называется «под ключ» с насыщением его любым оборудованием, созданием любой рабочей проектной документации (спецификации, чертежи и пр.). Причем в электронной модели может быть заложено и сохранено несколько вариантов сооружения и размещения оборудования. Все это в любой момент может стать основой для выразительной презентации, обсуждения и выбора наиболее рациональной версии для дальнейшей реализации «в металле».
На рисунках 1-3 представлены фрагменты реализации В1М-технологии в образе электронной модели стационарного средства ТО и ремонта СХТ с различной степенью детализации и визуализации, выполненные нами в среде архитектурной САПР. Модели машин и оборудования рабочих постов импортированы из сторонних источников. Цифровые модели здания, его элементов, а также электромеханического привода [3] тягового конвейера (рисунок 4) выполнены в среде машиностроительной САПР.
Рис. 2 - В1М-модель зоны ТО и ремонта СХТ
Рис. 3 - В1М-модель размещения электромеханического привода конвейера в составе поточной линии ТО
ф
Вестник РГАТУ, № 4 (28), 2015
Рис. 4 - 3D-модель цепного тягового конвейера, выполненная в среде машиностроительной САПР
Нами предлагается детальный расчет рабочего органа конвейера в составе: ведущая и ведомая звездочки [4] и тяговая пластинчатая цепь [5] (рисунок 4). Расчет выполнялся по методике [6,7] с использованием электронных таблиц Excel (рисунки 5,6) и параллельным цифровым моделированием в среде машиностроительной САПР. Данная технология позволяет не только получить
оптимальную с точки зрения теории прочности конструкцию, но и проверить каждое сопряжение на пересечение и обеспечение требуемой степени свободы с последующей визуализацией, анимацией и, при необходимости, выполнением рабочей проектной документацией в полуавтоматическом режиме.
рщя!
ТЕГ
1 Программа расчета ос« x геометрических пара
2 □
3 Выбираем тяговую пластинчатую цег ьМ40 по ГОСТ 588-81
Л цепь:
5 шаг цепи, мм t 80
6 толщина пластины, мм s 3,5
1 длина оси шарнира, мм bi 45
8 расстояние между внутренними пластинами, мл> bs 19
9 ширина пластин, мм h 25
10 толщина оси, мм di 8(5!
! 11 наружный диаметр втулки, мм ¿2 12,5
12 длина втулки, мм b3+2S 26
1J звездочка:
и число зубьев звездочки I io
15 диаметр делительной окружности, мл t/sinU807*> 258,89
16 диаметр наружной окружности, им ot= t(K+Kt-{o,3iAH 287,14
17 диаметр окружносги впадин, мм D,- dA-D„ 246,39
18 коэффициент числа зубьев ctg( 180/z) 3,08
19 геометрическая характеристика зацеплений x= t/D4 6,4
20 диаметр элемента зацепления, мм CV 12,S
21 половина угла заострения, град V 13—20° 18
22 угол впадины зуба, град при г 6-8 68
23 ширина зуба звездочки, мм bi 0,9b»-1 16,1
24 ширина вершины зуба, мм ь 0,83b, 12,4
25
f_(4-.J— -{ф—f
I firrl ПистЗ 'ДмтЗ ..
Рис. 5 - Фрагмент программы расчета основных геометрических параметров звездочки тягового конвейера в среде MS Excel
Рис. 6 - Фрагмент программы моделирования параметрического ряда основных геометрических параметров цепи тягового конвейера в среде MS Excel
Технические науки
Заключение
В представленном материале обобщен опыт «сквозного» комплексного инженерного проектирования на основе BIM-технологии с использованием архитектурных и машиностроительных САПР, позволяющего добиваться существенного снижения затрат на проектирование при одновременном существенном увеличении его скорости, обеспечении одновременного доступа нескольких заинтересованных пользователей (проектировщиков, заказчиков, исполнителей и пр.).
Список литературы
1. Батишев, В. Из практики информационного моделирования [Текст] / В. И. Батишев // Sport Build / Строительство и эксплуатация спортивных сооружений. 2015 - №7 (110).
2. Голдберг, Э. Современный самоучитель работы в Revit Architecture [Текст] / Э. Голдберг. - М. : ООО «ДМК пресс», 2012.
-Э
3. Кравченко, А. М. Твердотельное 3D моделирование в задачах инженерного проектирования [Текст] / А. М. Кравченко // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета имени П. А. Костычева. - 2014. - № 2 (22). - С. 26-29.
4. ГОСТ 592-81. Звездочки для пластинчатых цепей. Методы расчета и построения профиля зубьев. Предельные отклонения. - М. : Изд-во стандартов, 1981.
5. ГОСТ 588-81. Цепи тяговые пластинчатые. Технические условия. - М. : Изд-во стандартов, 1981.
6. Анурьев, В. И. Справочник конструктора-машиностроителя [Текст] / В. И. Анурьев. - М. : Машиностроение, 2006. - Т. 2.
7. Основы инженерного проектирования [Текст] : монография / Н. В. Бышов, А. М. Кравченко, С. Н. Борычев и др. - Рязань : РГАТУ, 2011.
THE PROBLEM OF OPTIMIZING THE PARAMETRIC MODEL OF THE MECHANICAL DRIVE
OF THE TRACTION CONVEYOR
Kravchenko Andrey M., Doctor of Technical Science, Full Professor, Professor of the Department "Building of engineering structures and mechanics", kam@62.ru.
Byshov Nikolay V., Doctor of Technical Science, Full Professor, rector, university@rgatu.ru
Borychev Sergey N., Doctor of Technical Science, Full Professor, vice-rector, 89066486088@mail.ru Ryazan state agrotechnological University named after P. A. Kostychev
The article describes the experience of integrating architectural and engineering computer-aided design of means of mechanization for maintenance of agricultural machinery in the conditions of stationary equipment maintenance and repair. Presents information on integrated modeling of virtual organization technology in the production area, as well as the results of calculation of the main geometric parameters of the working body of the Electromechanical drive the traction plate conveyor of the production line. The technology cross-cutting design of means of mechanization and agricultural machinery repair at the expense of automation of computational algorithms and implementation of BIM-technology, architectural and technological solutions under specific production conditions.
Key words: CAD, engineering, architecture, repairs, agricultural machinery.
Literatura
1. Batishev, V. Iz praktiki informacionnogo modelirovaniya [Tekst]/ V.I. Batishev//Sport Build/Stroitel'stvo i ehkspluataciya sportivnykh sooruzheniy. 2015 - №7 (110).
2. Goldberg, Eh. Sovremenny samouchitel' raboty v Revit Architecture [Tekst] / Eh.Goldberg. - M. :000 «DMKpress», 2012.
3. Kravchenko, A.M. Tverdotel'noe 3D modelirovanie v zadachakh inzhenernogo proektirovaniya [Tekst]/ A.M. Kravchenko // Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo agrotekhnologicheskogo universiteta imeni P.A. Kostucheva. - 2014. - № 2 (22). - S. 26-29.
4. GOST 592-81. Zvezdochki dlya plastinchatykh cepey. Metody rascheta I postroeniya profilya zub'ev. Predel'nye otkloneniya. - M.: Izd-vo standartov, 1981.
5. GOST588-81. Cepityagovye plastinchatye.Tekhnicheskie usloviya. - M. :Izd-vo standartov, 1981.
6. Anur'ev, V.I. Spravochnik konstruktora mashinostroitelya [Teklst] /V.I. Anur'ev. - M. : Mashinostroenie, 2006. - T. 2.
7. Osnovy inzhenernogo proektirovaniya [Tekst] : monografiya / N.V. Byshov, A.M. Kravchenko, S.N. Borychev i dr. - Ryazan': RGATU, 2011.
