Создание компоновочной схемы редуктора станка-качалки в параметрическом режиме в Компас-3D Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 622.276:004.94

СОЗДАНИЕ КОМПОНОВОЧНОЙ СХЕМЫ РЕДУКТОРА СТАНКА-КАЧАЛКИ В ПАРАМЕТРИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ В КОМПАСА

Оселедец В. А., Острицов И. В., Кадеров Х. К., Киреев С. О.

Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, Российская Федерация

[email protected] [email protected] [email protected] [email protected]

В статье рассматривается принцип создания компоновочной схемы редуктора в параметрическом режиме. Это дает возможность многократно использовать единожды построенную модель, значительно сокращает время на формирование ее новых модификаций. Ключевые слова: параметризация,

параметрический режим, редуктор.

UDC 622.276:004.94 CREATION OF THE LAYOUT SCHEME

OF PUMPING UNIT GEARBOX IN PARAMETRIC MODE IN KOMPAS-3D

Oseledets V. A., Ostritsov I. V., Kaderov H. K., Kireev S. O.

Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russian Federation

[email protected] [email protected] [email protected] [email protected]

The article considers the principle of creation of the gearbox layout scheme in parametric mode. This gives the possibility to reuse the built model, which significantly reduces time for creation of its new modifications.

Keywords:

gearbox

Parameterization, parametric mode,

Введение. Рассмотрев подробно все этапы, которые необходимо выполнить при проектировании редуктора, можно отметить, что этот процесс долговременный, связанный с выполнением определенной последовательности расчетов и компоновки основных элементов. Зачастую, для достижения результата необходимо сделать некоторое количество итераций. Для решения данной проблемы в CAD-системах существуют функции параметризации, использование которых позволит значительно сократить время на создание эскиза / чертежа / модели любого редуктора.

Основная часть.

Таким образом для решения задачи необходимо пройти несколько этапов.

1. Выполнить параметризованный фрагмент редуктора станка-качалки

1. Разработать алгоритм автоматизации управления указанных параметров.

Мощность на выходе Р3=[ . ] кВт.

Частота вращения выходного вала привода п3=[...] мин-1.

С учетом ограниченности объема работы, для построения выбран редуктор с раздвоенной быстроходной косозубой передачей.

Фрагменты выполнены в графической системе КОМПАС-ЗБ и представлены в виде сборочной единицы. В сборочную единицу включены фрагменты быстроходного вала, промежуточного вала, тихоходного вала, зубчатых колес и шестерен (рис. 1).

Рис. 1. Внешний вид косозубого редуктора станка-качалки с раздвоенной быстроходной ступенью.

3Б модель

Основой для создания модели во всех графических системах является Фрагмент.

1. Алгоритм.

а) В меню «Файл» открываем пункты «Создать» - «Фрагмент» и создаем тихоходный вал с зубчатым колесом в соответствии с рассчитанными заранее размерами. После привязки к формулам все размеры вала будут меняться автоматически (рис. 2). Остальные валы с зубчатыми колесами-шестернями делаются по тому же принципу, только меняются названия переменных (рис. 3,4).

J0

№

1

Lf. Ф 20 Л

ФЫ

Lr, т

1 I 10

Й №

№

Рис. 2. Тихоходный вал с зубчатым колесом

Рис. 3.

Промежуточный вал с зубчатыми колесами

Рис. 4. Быстроходный вал с шестернями

Промежуточный и быстроходные валы делаются с помощью функции «Коллинеарность» для экономии времени.

Этапы моделирования аналогичны последовательности создания моделей в системе Solid Edge. Однако система Solid Edge более удобна для создания параметризованных моделей как

отдельных деталей, так и сборочных единиц. В таблице переменных f(x) список единиц измерений в системе KOMnAC-3D ограничен только единицами измерений расстояний и углов. В Solid Edge таблица «Типы единиц» содержит единицы измерения геометрических параметров — расстояния, угла (в градусах и радианах) и площади. Кроме того, в формулах можно оперировать такими величинами, как характеристика вещества (плотность, масса, теплопроводность), параметрами механики (скорость, ускорение, сила, давление). Единицы измерения охватывают области электричества (количество электричества, его проводимость, энергия), характеристики магнитных полей (напряженность, плотность магнитного потока). Предусмотрено использование для тепловых расчетов такие единицы измерения как температура, энтропия, теплопроводность. Одновременно нужно отметить, что в системе Solid Edge можно использовать таблицу переменных для выполнения расчетов, позволяющих оперировать формой и размерами геометрического объекта. Вместе с тем система Solid Edge позволяет отображать в 3D и автоматизировать управление такими параметрами как реакции опор, эпюры изгибающих моментов, площади сечений проката и другие. В этих случаях целесообразно использовать тип единицы Скаляр. Для этого в таблице переменных предусмотрены свободные строки. Для параметризации редуктора система КОМПАС-ЭБ вполне подходит, т.к. эта CAD-система предназначена для широкого спектра проектно-конструкторских работ, лёгкая в освоении, удобная в работе. Она позволяет осуществлять двумерное проектирование и конструирование, быструю подготовку и выпуск разнообразной чертёжно-конструкторской документации, создание технических текстово-графических документов.

Переменные Ppt, ndv, nv, выделенные синим цветом в таблице, переменных означают, что это — «Внешние переменные», которые можно вынести в таблицы MS Excel. Переменная m, выделенная зеленым цветом, означает, что она также «Внешняя переменная», но задана формулой.

Выносить/загружать переменные в таблицы MS Excel нужно следующим образом: необходимо нажать на нужную переменную правой кнопкой мыши и выбрать статус «Внешняя», как показано на рис. 5 и 6.

Переменные -

W Г* | * 4 es FJ° g Ш Щ

Имя Выражение Значение Л

- - С:\Users\BnKrop\Desk±op\Pe^yicTOр готовыii.frw

QII^H 7.0 7.0

Щ 2900Л 2900.0

Щ 125.0 125.0

RQUND[1.5*aw/Z1) 2.0

Т 9550*P3/n3 427.6263

Т1 9550*P1/n1 23.0517

Т2 9550*P2/n2 43.4928

с 0.25*m 0.50

h 1.0 1.0

Z1 144.0 144.0

Z2 150.0 150.0

Z3 66.0 66.0

Z4 Z2*1 150.0

Z5 60.0 60.0

Z6 Z5*1 60.0

...... d 2.50 2.50

Dv1 RQ U N D [(16*1/94200000) л0.33.,. 43.0

Dvp1 (Dirl +2*d) 48.0

Dst1 Dvp1 + 2*d 53.0

d1 d*6 15.0

Dst Dst1+2*d1 33.0

Ait 7.50 7.50

ASt 75.0 75.0

Ap1 90.0 90.0

Av1 103.0 103.0 V

< >

Рис. 5. Внешние переменные

Рис. 6. Внешние переменные

Это нужно проделать со всеми интересующими переменными. Далее нажимаем вкладку «Таблица переменных», как представлено на рис. 7.

Рис. 7. Вкладка «Таблица переменных»

Открываем эту вкладку и нажимаем «Читать внешние переменные» (рис. 8а). Далее выгружаются все «Внешние переменные» (рис. 8б).

Рис. 8. а — Чтение внешних переменных; б — Результат чтения переменных

После нажатия вкладки «Сохранить в файл», данные необходимо сохранить в формате таблицы как показано на 9а и 9б.

Укажите имя файла для записи

Недавние места

т

Рабочий стол

Компьютер

т

Сеть

Библиотеки V ей С В"

Я Видео ЛЕч ' Документы Библиотека

^ Изображения А. г,,,,^^.^ Л а Музыка

1 Редуктор v1 1 Сохранить 1

Таблица Excel ("als) V Отмена

а) б)

Рис. 9. а — Сохранение таблицы переменных; б — Выбор формата таблицы

Затем необходимо открыть полученный файл и прописать любые значения внешних переменных. Например, такие:

А В С D Е

Комментарий Ppt ndv nv rn

Новая Строка 7 2900 125 2

11 1 450 59

12 2000 50

Рис. 10. Таблица переменных в MS Excel

Модуль задается формулой, поэтому прописывать ему значения не нужно. Его вообще можно не выносить в таблицы переменных.

Затем необходимо зайти обратно в программу КОМПАС-ЭБ, нажать вкладку «Читать из файла» и выбрать сохраненный файл. После выбора нажать кнопку «Открыть» программа выдает окно, как на рис. 11, так был не заполнен столбец «т». После нажатия «ОК» видим, что программа КОМПАС-ЭБ прогрузила все переменные, которые записали в MS Excel. Теперь необходимо выбрать любою строку. Нажать «Присвоить значения переменным» и программа КОМПАС-ЭБ изменит редуктор в соответствии со всеми расчетами, которые имеются в таблице переменных.

Рис. 11. Управляемая таблица переменных

Рис. 12. Перестроенный редуктор с мощностью 5 кВт на тихоходном валу, угловой скоростью на тихоходном валу 55 мин-1 и угловой скоростью на быстроходном валу 1000 мин-1

Весь список таблицы переменных представлен на рис.13.

Переменные

Г X £ 'Л

t 4т

- щ

Переменные

ТХ* * ЩШ Щ

Имя Имя Имя

|Н| С:\и5ег5\Виктор\0е51йор\ПараметризованнИ да 75,0 А1 340,0

Р(Й 5.0 Ар1 90,0 Вг 770,0

пdv 1455,0 Ау1 103,0 Ор1 27,50

П¥ 129.0 В1 Ор11

П1 СЕ1Ц0,015*аш12] ат1 (01+03}/2-([Хг1+[>/2)/2 Ор2 20,0

Т 9550*РЗ/пЗ В2 ЮиШ(Р28*аи) Рр22 Оч2+2*Ор2

Т1 9550*Р1/п1 Вй ВНЗЧ ОрЗ 17,50

Т2 9550*Р2/п2 01 ггт РрЗЗ [}урЗ+2*ОрЗ

с 0.25*гп 03 гз*т пр 0,990

п ш-гъ 02 г2*гп1 П1 0,970

12 10-15 0й2 0У2+2*А пг 0,950

■■■■ ВЗ 1ЮиШ(0.31ЧМ) пгп 0,930

1А ТТЛ 0v2 КШ0[(16*Т2/94200000]Л0.33*1001 п прл3*пгл2*пг

15 А 30,0 № Рр^п

гь ¿5*1 аш2 [02-1- 05)/2- [0у2+ ОУЗ)/2 иоЬ; пdv/пv

А РрП ОУЗ КОи N □ 6*Т1 /94200000] л0,33*100! и1 КОи N0(1,25*ио'Ь5л0,5)

0*1 КОиЫО[(16*Т/94200000)л 0.33*1 ОурЗ ОуЗ^ [}2 1Мн/Ш

Dvp1 ОурЗ-и! п1

[>¥р1+2*(^ АурЗ 90,0 п2 пШ1

(Л (ГБ В5 КОиШ(Р.32*ам) пЗ п2/и2

СЫ1+2*|П АУЗ 53,0 тлг1 3.14*п1/30

Ай 7.50 05 г5*т1 мг2 3.14*п2/30

Переменные

а. * *

Переменные

Ж X & К * * ^ Ш Ш 1ГХ & Я * 4 Щ Ш ^

И мл Имя Имя

и/3 3.14*п3/30 Ш 139.0 ¥257 02/2

Р1 Рр1 1_22 129.0 ■ ¥253 В5

Р2 Р1*пр*п 101 52.50 ■ ¥259 Р5

РЗ Р2*пр*гс*пг 102 153.0 ¥260 05/2

аш КОиЩКа*[и1+1)*[(Т2*КНЬ/[аЬа*ВНрЛ2*1 ¥234 ьн ¥261 В5

Ь 0,4710 ¥241 В 1*2 ■ ¥262 В 5/2

10 (1011N 0[2*аю*С (Б[Ь*3,14/Ш]/гп 1) ¥242 01 ■ ¥263 В 5/2

™ь 20*т/(2*амг11) ¥243 В1 ■ ¥265 □1дг12

т 1ЮиШ[2*аи*С05{Ь*3.14/180У т} ¥244 ВЗ ¥266 1

гп 1 (ЮиЩО.ОГаиО ¥245 РЗ ¥267 Оу2

АЩ ЙОиНО[Ка1[и2+1)*[(Т*И1Ь/ЮЬа1*ВЬрА2*1 ¥246 В 3/2 ¥263 а

Ка 430,0 ¥247 30.0 ¥269

КИЬ 1,080 ¥243 30.0 ■ ¥272 Оу2

ОЬа 0,250 ¥249 30.0 ■ ¥273 Оу2*1.5

..... В-Ир 341.70 ¥250 30.0 ¥274 ОУ2*1 .5

ОЬа1 0,3150 ¥251 10.0 ■ ¥276 05/2

авд11 (01+М}/2 ¥252 В2 ■ ¥277 (Г15

авд12 [02+05)/2 ¥253 02 ■ ¥273 (Г15

Ь/2 В2+ВЗ+Б2+6.5+6.5+20 ¥254 В2 ¥232 -0¥2/2

М аш11+а№12+ 05/2+01/2+20 ¥255 02 ¥233 6

а РрН ¥256 01/2 ¥234 а

□кр22 0р22+59 ¥257 02/2 ¥235 а

Переменные

I \QQ/ *

Переменные Переменные Переменные

Г X * 11 t ♦ ® a i w X & Ji * * i Ш . W X £ I * * e ц ш ?

И мл Имя Имя

v2S6 D3/2 v320 Dstt v565

v2S7 Dp2 v321 Dv3/2 v566

vzaa Dp22 v322 Dv3*2,5 v567 500,0

v239 Dpi v323 Dvp3*2 v571 500.0

v293 d v325 Dv3 v576 Ay

v294 Dvp1 v327 0.5*d v577 By

v2% Dv1/2 v323 Dvp3 v57S Fr1

v297 Dv1 v333 Dv3/2 v579 Fr1

v298 Dv1*2 v334 Dv3*2.5 v5S3 F rT101*0.005+50

v299 Dvp1*1.5 v336 Dstf v584 200.0

v301 d v337 d/2 v590 Ft1401*0,005+50

v305 Dv1*2 v333 D5 v599 Ay2*L22*0.002+ 50

v306 Dvp1*1.5 v339 v601 300.0

v307 Dvl v395 Dpi v&02 Ft2*L22*0.001 + 50

v303 Dvp1 v396 Dpi 1 v604 T

v309 Dstl v397 H1 v&05 Fr1*l01*0.005

v310 a v39S Dpi v606 Ft1101*0.005

v311 a v399 Dp33 v616 By2*L11*0.002

v312 Dv3 v400 H3 v617 Ay2*L22*0,002

v317 d/2 v401 Dpi v&19 Flep*L11*0.001

v313 Dvp3 v402 Dp11 v621 Ft2*l_22*0.001

v319 d/2 v403 H1 v&22 Fkp*L11*0.001

< < <

Рис. 13. Полный список таблицы переменных

Компоновочная схема редуктора включает более 200 размеров. Отображение всех размеров приведет к тому, что прочесть такой чертеж будет невозможно. Здесь (рис. 12) показаны только основные размеры, остальные скрыты [1]. Далее, выбрав нужную строку из этой таблицы и изменив цифровое значение, компоновочная схема будет меняться в соответствии с выбранным параметром [4].

Заключение

1) Построена модель компоновки редуктора станка-качалки, позволяющая посредством варьирования исходных данных оптимизировать его основные кинематические и геометрические параметры.

2) Представлен подробный алгоритм управления изображением и размерами редуктора станка-качалки и его составных частей как внутри системы КОМПАС-3D, так и из файла MS Excel.

Проанализировав все этапы развития редуктора, можно прийти к выводу, что имеется большое количество наработок (ГОСТов, ТУ, ОСТов, модификаций и т.п.). До настоящего времени для создания новой модели редуктора конструктору необходимо было проходить все пути конструирования.

Использование возможностей автоматизированного проектирования позволит систематизировать все наработки за все годы производства редукторов в нашей стране, позволит проектировать и создавать компоновочные схемы любых модификаций редукторов от уже имеющихся в разных типоразмерах до создания новых модификаций.

i \QQ/ *

При параметрическом проектировании инженер-конструктор получает следующие преимущества перед обычным режимом черчения, т. к. параметризация позволяет:

- Экономить больше времени на создание рабочей компоновочной схемы/ чертежа/ модели;

- Многократно использовать один и тот же продукт при разных параметрах входной мощности;

- Производить силовой расчет, не применяя других программ;

- Присваивать индивидуальное имя каждому размеру;

- Задавать значения размеров формул;

- Задавать объекты ограничения (перпендикулярность, параллельность и т.п.)

- Параметризация имеет язык функций (sin, cos, tan) и математических операций (floor, round, ceil и т.д.).

Библиографический список

1. KOMnAC-3D V16. Руководство пользователя [Электронный ресурс)] / Служба технической поддержки компании АСКОН. Всесторонняя помощь пользователям систем КОМПАС, ЛОЦМАН, ВЕРТИКАЛЬ, Корпоративных Справочников и прикладных библиотек. — Режим доступа : https://support.ascon.ru/library/documentation/items/?dl_id=737 (дата обращения: 15.06.2017).

2. Чередниченко, О. П. Графические системы как средство повышения качества инженерной подготовки студентов / О. П. Чередниченко, Х. К. Кадеров, С. Герасименко // Тенденции и перспективы развития современного научного знания: материалы X Междунар. науч.-практ. конф., 7 апр. Ин-т стратегических исследований. — Москва, 2014.