CC BY
109
УДК 621.56
МЕТОДИКА РЕВЕРС-ИНЖИНИРИНГА РАБОЧЕГО КОЛЕСА ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА
М. А. Ермаков, А. В. Тоньшина
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31
E-mail: mark.ermakov@gmail.com
Описывается методика реверс-инжиниринга рабочих колес на примере рабочего колеса центробежного насоса с применением механических, электронных измерительных приборов и 3D-CKaHupoeaHun. Такая методика позволяет определить точную геометрию рабочего колеса, с последующей генерацией трехмерной модели.
Ключевые слова: реверс-инжиниринг, 3D-CKaHupoeanue, проектирование, рабочее колесо, центробежный насос.
METODOLOGY OF REVERSE-ENGINEERING FOR CENTRIFUGAL PUMP IMPELLER
M. A. Ermakov, A. V. Tonshina
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: mark.ermakov@gmail.com
This material describes the method of reverse-engineering of the impellers by the example of a centrifugal pump impeller using mechanical, electronic measuring instruments and 3D-scanning. This method allows to determine the exact geometry of the impeller, followed by the generation of a three-dimensional model.
Keywords: reverse-engineering, 3d-scanning, mechanical design, impeller, centrifugal pump.
Реверс-инжиниринг или обратное проектирование - процесс изучения некоторого механизма, физического объекта, программного кода или любого другого готового цифрового или физического продукта с целью понимания принципов его работы, его структуры, геометрии, методе изготовления, программирования или синтезирования [1]. Применительно к машиностроительной отрасли, основной целью реверс-инжиниринга является получение геометрических параметров физического объекта, детали или сборочный единицы с последующей генерацией трехмерной модели и конструкторской документации.
Необходимость в применении реверс-инжиниринга может появиться в случаях:
1. Вышедшая из строя деталь или сборочная единица относится к механизму агрегата или машины, изготовленной в далеком прошлом, и найти или восстановить конструкторскую документацию на неё не представляется возможным.
2. Часть машины или механизма нуждается в модернизации силами компании-пользователя для оптимизации производственного процесса или повышения её надежности.
3. В случае необходимости отказа от импортных запасных частей, с целью снижения стоимости, сокращения сроков поставки и упрощения процедуры поиска оригинальных запасных частей.
Секция «Моделирование физико-механических и тепловых процессов в машинах и аппаратах»
В настоящих материалах процесс реверс-инжиниринга рассматривается в рамках конкретного случая: поставлена задача по проектированию трехмерной твердотельной модели рабочего колеса импортного центробежного насоса, с последующим получением конструкторской документации, необходимой для его изготовления.
Рабочее колесо центробежного насоса - представляет собой закрытый двухдисковый импеллер с пятью радиально-изогнутыми лопатками и приёмной поверхностью, общий вид которого изображен на рис. 1
Рис. 1. Общий вид рабочего колеса центробежного насоса
Представленная деталь изготовлена методом отливки специального сплава стали с последующей механической обработкой поверхностей, сопрягаемых с ответными и крепежными деталями. Также, стоит отметить, что представленная деталь имеет нетривиальную форму, большинство геометрических элементов которой измерить традиционными средствами измерений не представляется возможным.
При столкновении со сложными геометрическими формами, снятие размеров с которых не представляется возможным традиционными средствами измерений - необходимо прибегать к ЗБ-сканированию. На рис. 2 изображен предварительный результат ЗБ-сканирования.
Рис. 2. Предварительный результат ЗБ-сканирования рабочего колеса
ЗБ-сканирование - относительно молодая технология. С помощью лазерных и оптических камер и дальномеров прибор, называемый ЗБ-сканером, считывает с поверхности положение
произвольных точек в трехмерной локальной системе координат. Множество координат произвольных точек с поверхности сканируемой детали называется облаком точек [2].
Современные ЗБ-сканеры среднего ценового сегмента обеспечивают точность измерений до 0,05 мм, в зависимости от используемой оптической или лазерной технологии, освещенности площадки для сканирования, отражательной способности поверхности. В ходе проведения работ по реверс-инжинирингу, было установлено, что для достижения максимальной точности сканирования необходимо тщательно подготовить сканируемую деталь и площадку для проведения работ. На точность измерений вляют такие качества детали, как: цвет, чистота и отражающая способность поверхности, стабильность поддержания рекомендуемой температуры детали и среды на площадке для сканирования, метод позиционирования системы координат ЗБ-сканирования [3].
Работы по реверс-инжинирингу с применением средств измерений и технологии 3D-сканирования можно разделить на этапы и расставить в следующем порядке:
1. Изучение документации от производителя оборудования
2. Построение верификационной модели
3. Подготовительные работы для ЗБ-сканирования.
4. Работы по ЗБ-сканированию.
5. Предварительная обработка результатов ЗБ-сканирования.
6. Верификация результатов ЗБ-сканирования.
7. Извлечение геометрических параметров по облаку точек.
8. Финишная верификация геометрии ЗБ-модели.
Несмотря на точность технологии, заявляемую производителями оборудования для ЗБ-сканирования, перечисленные выше факторы, оказывающие влияние на результаты сканирования, вынуждают инженера-конструктора производить верификацию облака точек. При использовании технологии ЗБ-сканирования и традиционных средств измерения одновременно - современному инженеру-конструктору представляется возможным произвести работы по реверс инжинирингу в кратчайший срок и с высокой точностью.
Библиографические ссылки
1. Водин Д.В. Применение технологии обратного инжиниринга в машиностроении // Технические науки: проблемы и перспективы: материалы IV Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, июль 2016 г.). СПб.: Свое издательство, 2016. C. 67-69.
2. Ильюшин C.B. Разработка методики проектирования обуви в формате ЗБ с использованием технологии обратного инжиниринга: дис. ... канд. техн. наук. М.: РГУ им. А.Н. Косыгина. 197 с.
3. Зеленко М.А., Попович A.A., Мутылина И.Н. Аддитивные технологии в машиностроении. СПб.: СПбПУ, 201З. 221 с.
© Ермаков М. А., Тоньшина А. О., 2020
