Паровой турбины в среде SolidWorks

Далее даны пошаговые инструкции, которые необходимо проделать каждому студенту при выполнении данной лабораторной работы:

1. Запустите программу SolidWorks. Для этого сделайте два нажатия левой клавишей мыши на соответствующей иконке, находящейся на рабочем столе или выберите ее в меню «Пуск», «Программы», «SolidWorks», «SolidWorks2001».

2. Выберите в головном меню программы пункт «Файл»+«Создать» или нажмите одновременно клавиши («Ctrl»+«N») на клавиатуре.

3. Появляется окно «Новый документ SolidWorks», в этом окне выберите иконку с надписью «Деталь» и нажмите кнопку «ОК».

4. Появляется окно документа.

· В левой панели окна содержится следующее: а) дерево конструирования, в котором отображена структура детали, сборки или чертежа, б) менеджер конфигурации, который служит для создания, выбора и просмотра конфигураций деталей и сборок в документе, в) менеджер свойств, обеспечивает дополнительный способ создания эскизов и другие виды взаимодействия с SolidWorks.

· Правая панель окна - это графическая область, в которой выполняются различные операции над деталью, сборкой или чертежом.

· Панели инструментов (верхняя, левая, правая) содержат кнопки, которые дают возможность быстрого доступа к часто используемым командам. Некоторые панели инструментов отображаются всегда, другие отображаются автоматически при открытии документа соответствующего типа. Для отображения или скрытия отдельных панелей инструментов выберите в главном меню «Вид», «Панели инструментов». Панели, отмеченные галочкой, видны на экране, а те, которые не отмечены – скрыты.

· Главное меню содержит все команды доступные в программе. Структура и управление этим меню стандартно для программ, написанных для использования в среде Microsoft Windows.

5. Начинаем создание детали (модели рабочей лопатки турбины) с хвостовика лопатки. Для этого нажмите кнопку «Эскиз» справа от графической области (правая панель инструментов) или выберите в главном меню «Вставка», «Эскиз».

6. Справа от графической области появились кнопки для построения, нажмите кнопку «прямоугольник» или выберите в главном меню «Инструменты», «Объекты эскиза», «Прямоугольник».

7. Начало координат (помечено в графической области звездочкой со стрелками) расположите в точке находящейся на линии центров тяжести профиля у основания профиля, т.е. на базовой плоскости хвостовика. Переместите указатель в исходную точку (выше и левее начала координат) и нажмите левую клавишу мыши. Переместите указатель ниже и правее начала координат. Нажмите левую клавишу мыши. Сформирован прямоугольник - «заготовка» для создания базовой поверхности хвостовика.

8. Нажмите правую клавишу мыши. Появилось контекстное меню. Выберите пункт «Размеры» и нажмите левую клавишу мыши. Прямоугольник изменил цвет на синий (значит его размеры не доопределены).

9. Для задания размеров прямоугольника подведите указатель к его левому верхнему углу (указатель примет форму круга) и нажмите левую клавишу мыши. В левой панели появится окно свойств точки. Задайте координаты X= -22.95 мм, Y= 14.61 мм. Нажмите кнопку «Закрыть» в верхней части окна свойств точки (круглая кнопка с изображением «галочки»). Аналогично задайте координаты правого нижнего угла (X= 27.05 мм, Y= -14.61 мм).

10. Добавьте размеры на эскиз, для этого подведите указатель к левой стороне прямоугольника (указатель примет форму отрезка) и нажмите левую клавишу мыши. Появятся размерные линии и значение размера 29.22 мм (если значение другое, дважды нажмите на размер и в появившемся диалоговом окне «Изменить» введите требуемое значение). Аналогично добавьте размер нижней стороны (50 мм) и расстояние от начала координат до сторон. В графической области вы должны увидеть полностью определенный эскиз базовой поверхности хвостовика.

11. Нажмите кнопку «Вытянутая бобышка/Основание» на левой панели инструментов или выберите в главном меню «Вставка», «Основание», «Вытянуть». Появится диалоговое окно менеджера свойств на левой панели, а вид эскиза будет показан в изометрии.

12. Установите для параметра «Граничное условие» значение «На заданное расстояние». Установите «глубину» равную 60 мм. Нажмите круглую кнопку «ОК» для создания вытяжки. Полученную объемную деталь можно вращать, перемещать, выбирать масштаб и разные способы отображения детали при выводе на экран (управление кнопками верхней панели инструментов). Попробуйте, как работают эти кнопки.

13. Создадим уклон одной из граней будущего хвостовика. Нажмите кнопку «Уклон» на панели инструментов (самый левый ряд кнопок на экране) или выберите «Вставка», «Элементы», «Уклон». Появится диалоговое окно менеджера свойств.

14. С помощью кнопок верхней панели инструментов разверните деталь таким образом, чтобы на переднем плане были видны и базовая поверхность хвостовика и будущая грань с уклоном (см. чертеж лопатки). Установите для параметра «Тип уклона» значение «Нейтральная плоскость», для параметра «Угол уклона» значение 3.36 градусов.

15. Проверьте, что поле ввода «Нейтральная плоскость» имеет красный цвет, если цвет белый - нажмите левую клавишу мыши в поле ввода. В графической области укажите базовую поверхность хвостовика, нажав левую клавишу мыши. Появится сноска «нейтральная плоскость» и большая красная стрелка, показывающая направление уклона.

16. В поле «Нейтральная плоскость» нажмите кнопку «реверс направления», большая красная стрелка изменит направление - «внутрь» детали.

17. Проверьте, что поле ввода «Грани под уклон» имеет красный цвет, если цвет белый - нажмите левую клавишу мыши в поле ввода. В графической области укажите грань, которая будет иметь уклон, нажав левую клавишу мыши. Появится сноска «грань под уклон».

18. Нажмите круглую кнопку «ОК», расположенную в левой панели сверху.

19. Нажмите кнопку «Эскиз» справа от графической области или выберите «Вставка», «Эскиз» на панели инструментов. Выберите боковую поверхность, на которой будем формировать профиль хвостовика (см. чертеж лопатки).

20. Используя кнопку «Линия», справа от графической области, рисуем на выбранной поверхности (при необходимости развернув ее) замкнутый контур той части хвостовика, которая удаляется слева (по рисунку) при обработке хвостовой части лопатки. Необходимые для построения размеры приведены на рисунке. Обратите внимание на то, что контур должен быть обязательно замкнут, то есть отрезки контура, проходящие по граням «заготовки» хвостовика необходимо также включить в контур. Данный контур вначале может быть изображен приблизительно (без точного соблюдения размеров), затем все размеры можно откорректировать так, как мы это делали в п.9.

21. На эскизе нажмите кнопку «Осевая линия» (слева от графической области) и нарисуйте осевую линию профиля хвостовика, она проходит через начало координат. Нажмите клавишу «Ctrl» и, удерживая ее, выберите осевую линию и элементы, которые требуется зеркально отобразить. Выбираем все элементы, кроме тех, что проходят по грани детали. Нажмите кнопку «Зеркальное отражение» на панели инструментов «Инструменты эскиза» или выберите «Инструменты», «Инструменты эскиза», «Зеркальное отражение».

22. Достройте недостающие отрезки на эскизе отображенной половины профиля хвостовика, чтобы получился также замкнутый контур.

23. Сделаем скругления в профиле хвостовика, для этого нажмите кнопку «скругление» (слева от графической области) и в появившемся окне «Скругление» укажите радиус скругления 1 мм. После этого подведите указатель к тем точкам сопряжения на профиле, где необходимо произвести скругления, и нажмите левую клавишу мыши. По окончании нажмите клавишу «Esc».

24. Подготовим траекторию выреза для формирования «зубчиков» на хвостовике (в реальной лопатке аналогичную траекторию проходят профильные фрезы, обрабатывающие хвостовик). Разворачиваем деталь той стороной к себе, на которой будет выполнена половина профильных «зубчиков» хвостовика. Открываем новый эскиз, выбрав предварительно развернутую к нам плоскость эскиза, и строим дугу через три точки в этой плоскости. Для этого нажимам кнопку «Дуга через три точки» (слева). Первая точка – это точка на грани, вторая – точка на противоположной грани детали, третья – располагается таким образом, чтобы изгиб дуги был в сторону базовой поверхности хвостовика. Далее, выделив указателем дугу и нажав левую кнопку мыши, в появившемся слева окне свойств дуги исправляем ее радиус на 464.5 мм, а также координаты центра дуги х = 474.96 мм, у = 1.16 мм. Выходим из режима редактирования эскиза («Esc»). Обратите внимание, как изменяется дерево конструирования для создаваемой детали.

25. Делаем вырез по траектории. Выбираем «Вставка», «Вырез», «По траектории». Слева появляется окно «Вырез по траектории». Выбираем профиль, указав в графической области на подготовленный в п.23 профиль хвостовика, и нажимаем левую кнопку мыши. Профиль выделяется цветом и появляется сноска с надписью «профиль». Далее выбираем направление выреза, указав на подготовленную в п.24 дугу. Появляется сноска «направление», а дуга выделяется цветом. Проверяем, что в окне «Вырез по траектории» отмечено галочкой «выровнять с торцевыми поверхностями», и нажимаем кнопку «ОК» (или клавишу «Enter»).

26. Далее необходимо «подрезать» хвостовик, так как часть «заготовки» хвостовика не удалилась, из-за того, что вырез производится по дуге. Для «подрезки» создадим секущую плоскость. В «Дереве конструирования» указываем на плоскость «Спереди», в графической области появляется выделенный зеленым цветом прямоугольник. Подводим курсор к любой его стороне (вид курсора изменился) и нажимаем левую клавишу мыши. Удерживая клавишу мыши нажатой, нажимаем клавишу «Ctrl». Удерживая обе эти клавиши, перемещаем выделенный прямоугольник, обозначающий секущую плоскость, в нижнюю часть хвостовика. Отпускаем клавишу «Ctrl», затем левую клавишу мыши. Нажимаем правую клавишу мыши и в появившемся окне выбираем «Редактировать определение». В появившемся окне «Параллельная плоскость» Уточняем в графе «Расстояние» 59.8 мм. Нажимаем кнопку «Готово».

27. В полученной плоскости создаем эскиз (кнопка справа от графической области) – прямоугольник с размерами несколько большими, чем «подрезаемая» часть хвостовика. Выходим из режима редактирования эскиза («Esc»). Нажимаем кнопку «Вытянутый вырез» или выбираем «Вставка», «Вырез», «Вытянуть». В графическом окне выбираем направление «подрезания» и нажимаем правую клавишу мыши или нажимаем кнопку «ОК».

28. Выполняем скругление острых кромок на хвостовике. Для этого выделяем все грани и кромки, которые необходимо скруглить, наводя на них указателем и нажимая левую клавишу мыши при нажатой клавише «Ctrl». Все выделенные кромки изменяют цвет на зеленный. Нажимам кнопку «Скругление» (слева экрана) или выбираем «Вставка», «Элементы», «Скругление». В появившемся окне «Скругление» указываем радиус скругления 0.5 мм и нажимаем кнопку «ОК». Хвостовик готов.

29. Начинаем построение пера лопатки. Строить перо будем по трем сечениям: первое совпадает с базовой плоскостью хвостовика (корневое сечение лопатки), остальные расположены в 141 и 282 мм от базовой плоскости хвостовика. Сначала создадим плоскости, в которых будут располагаться сечения профиля пера лопатки. Развернем хвостовик в плоскости экрана, так, как он расположен на главном виде чертежа и в дереве конструирования выберем плоскость «Спереди», нажав левую клавишу мыши на названии. Базовая плоскость хвостовика выделится зеленым цветов в виде отрезка (в данной проекции) в графической области.

30. Подведем указатель к этому отрезку (не к концам отрезка, а именно к самой линии), указатель примет форму перекрещивающихся стрелок. Нажимаем клавишу «Ctrl» и удерживая ее нажатой, нажимаем левую клавишу мыши, удерживая обе клавиши, перемещаем зеленый отрезок немного «вверх» от базовой плоскости хвостовика – туда, где приблизительно будет располагаться корневое сечение пера лопатки. Отпускаем клавишу мыши, затем отпускаем клавишу «Ctrl». В дереве конструирования появилось название вновь созданной плоскости. В графической области, указав на вновь созданную плоскость, нажимаем правую клавишу мыши. В появившемся контекстном меню выбираем пункт «Редактировать определение». Появилось окно свойств «Параллельная плоскость», здесь указываем (уточняем) расстояние от базовой плоскости равное 0 мм. Аналогично строим плоскости расположенные в 141 и 282 мм от базовой плоскости хвостовика.

31. Разворачиваем деталь так, чтобы базовая поверхность хвостовика была параллельна плоскости экрана, а хвостовик располагался «от нас». Подготовленные в п.30 плоскости, обозначаемые в графической области прямоугольниками, сольются в этой проекции в один прямоугольник. В дереве конструирования выбираем название плоскости, расположенной в базовой плоскости и приступаем к построению эскиза профиля лопатки в корневом сечении.

32. В правой стороне экрана нажимаем кнопку «Эскиз». Профиль корневого сечения лопатки получим путем проведения сплайна через 9 точек. Нажимаем справа кнопку «Сплайн» и начинаем строить точки в плоскости эскиза, нажимая левую клавишу мыши. Координаты точек следующие (в мм):

х у

1. 27.40 17.50

2. 15.05 6.60

3. -0.58 2.50

4. -11.5 4.90

5. -22.35 6.60

6. -22.35 1.63

7. -15.4 -8.54

8. -2.43 -13.30

9. 13.20 -6.00

Сначала строим точки возможно близкие к указанным координатам, следя за изменением численных значений координат (в нижней части экрана) при перемещении указателя по экрану. Последней точкой снова указываем первую построенную точку, чтобы замкнуть контур. После установки всех 9 точек сплайна, их координаты можно корректировать до заданных величин, подведя указатель к точке (рядом с указателем при этом появится звездочка), и нажав правую клавишу мыши. В появившемся слева окне свойств точки можно исправить ее координаты. После всех необходимых корректировок координат нажимаем кнопку «Эскиз» - профиль готов.

33. В дереве конструирования выбираем название плоскости, расположенной в 141 мм от базовой и приступаем к построению эскиза профиля лопатки в этом сечении. Построение полностью аналогично п.32, только точек на сплайне 7 и координаты точек профиля следующие (в мм):

х у

1. 25.40 19.60

2. 8.30 5.85

3. -10.43 2.10

4. -21.6 4.07

5. -14.00 -7.84

6. 0.0 -9.10

7. 15.42 4.07

34. В дереве конструирования выбираем название плоскости, расположенной в 282 мм от базовой (периферийное сечение лопатки) и приступаем к построению эскиза профиля лопатки в этом сечении. Построение полностью аналогично п.32, только точек на сплайне 7 и координаты точек профиля следующие (в мм):

х у

1. 22.24 23.65

2. 7.88 7.80

3. -15.85 1.55

4. -21.15 -0.20

5. -15.85 -5.15

6. 2.94 -4.02

7. 14.83 7.81

Мы получили три сечения профиля лопатки, теперь по этим сечениям построим перо лопатки.

35. Развернем деталь так, чтобы были видны все три эскиза-сечения, а плоскости, в которых они построены, не сливались на экране. В левой части экрана нажимаем кнопку «Элемент по сечениям» или выбираем «Вставка», «Бобышка», «По сечениям». Слева появилось окно управления построением «Бобышка по сечениям». Убедитесь, что окно «профиль» здесь красного цвета, в противном случае укажите на него мышью и нажмите ее левую клавишу. В графической области указываем поочередно на периферийное, среднее и корневое сечения пера лопатки, нажимая левую клавишу мыши. Указывать необходимо примерно соответствующие друг другу участки сечений, например выпуклые их части, или, наоборот, вогнутые (“спинки” или “корытца” профилей). Красной линией будет отмечено, как будет проводиться построение. В окне «профиль» последовательно появились названия эскизов-сечений. Нажимаем круглую кнопку «ОК» в окне управления построением «Бобышка по сечениям». Основа для пера лопатки готова.

36. Построим два отверстия на пере лопатки под бандажную проволоку. Предварительно необходимо построить вспомогательную плоскость. В окне конструирования выберите плоскость «Сверху», ее изображение появится в виде зеленого прямоугольника (отрезка, ромба – зависит от текущей проекции). Подведем указатель к этому прямоугольнику, указатель примет форму перекрещивающихся стрелок. Нажимаем клавишу «Ctrl» и, удерживая ее нажатой, нажимаем левую клавишу мыши, удерживая обе клавиши, перемещаем зеленый прямоугольник в направлении от детали приблизительно на 25 мм. Отпускаем клавишу мыши, затем отпускаем клавишу «Ctrl». В дереве конструирования появилось название вновь созданной плоскости. Это название можно для удобства переименовать, например на: «Вспомогательная плоскость». Для этого в дереве конструирования поставьте указатель над названием и нажмите правую клавишу мыши. В появившемся окне выберите «свойства», появится окно свойств, где можно исправить название плоскости. В графической области, указав на вновь созданную плоскость, нажимаем правую клавишу мыши. В появившемся контекстном меню выбираем пункт «Редактировать определение». Появилось окно свойств «Параллельная плоскость», здесь указываем (уточняем) расстояние от плоскости «Сверху» равное 25 мм. Размеры зеленого прямоугольника, обозначающего вспомогательную плоскость, можно увеличить. Для этого подведите указатель к углу прямоугольника и, нажав левую клавишу мыши, «растяните» прямоугольник.

37. На полученной плоскости построим окружность. Нажмите кнопку «Эскиз» и далее кнопку «Окружность» справа от графической области. Графический указатель изменил вид. Переместите его приблизительно над местом расположения будущего отверстия под бандажную проволоку. Нажмите левую клавишу мыши и, удерживая ее нажатой, сместите указатель в сторону. Появится изображение окружности и рядом с ним величина радиуса этой окружности. Добейтесь, чтобы величина радиуса была близка к 4 мм и отпустите левую клавишу мыши. Слева появилось окно свойств окружности. В окне «настройки» исправьте координаты центра окружности: х = 0 мм, у = -141 мм, радиус 4.2 мм. Нажмите кнопку «ОК».

38. Создадим отверстие. Слева экрана нажимаем кнопку «Вытянутый вырез» или выбираем «Вставка», «Вырез», «Вытянуть». В графической области, перемещая указатель, показываем направление выреза (через лопатку) и глубину выреза (можно с запасом, чтобы вырез прошел насквозь). Нажимаем сначала левую клавишу мыши, затем правую. Отверстие готово.

39. Скруглим кромки полученного отверстия. Нажмите кнопку «Скругление» расположенную слева экрана или выберите «Вставка», «Элементы», «Скругление». Слева появилось окно свойств «Скругление» здесь укажите радиус скругления 1 мм и укажите в графической области кромки отверстия, указывая на них и нажимая левую клавишу мыши. Нажмите кнопку «ОК».

40. Построим второе отверстие под бандажную проволоку, расположенное в 227 мм от базовой поверхности хвостовика. Построение полностью аналогично предыдущему (см. п.37-39), только координаты центра окружности: х=0 мм, у = -227 мм.

41. Построим вырез на выходной кромке пера лопатки в корневом сечении. Разворачиваем деталь таким образом, чтобы взгляд бал направлен со стороны набегающего на лопатку потока и увеличиваем на экране прикорневую область. В дереве конструирования выбираем плоскость «Справа» и на этой плоскости строим эскиз дуги, которая отсечет кромку лопатки. Нажмите кнопку «Эскиз» и «Центр дуги». Укажите, нажимая левую клавишу мыши, центр дуги (на расстоянии 17.61 мм от начала координат) и две точки на дуге как показано на рисунке. В окне свойств дуги введите радиус 3.5 мм. и нажмите кнопку «ОК». Слева экрана нажимаем кнопку «Вытянутый вырез» или выбираем «Вставка», «Вырез», «Вытянуть». В графической области появилось изображение секущей поверхности, выбираем направление выреза – к центру дуги (нажимаем на соответствующую стрелку расположенную рядом с секущей поверхностью). В окне свойств «Вырез-вытянуть» указываем «через все» и проверяем правильное ли направление выреза (кнопка в окне «Направление 1» с изображением двух стрелок). Нажмите кнопку «ОК».

42. Выполняем скругление в месте сопряжения пера лопатки с хвостовиком. Слева нажмите кнопку «Скругление» или выберите «Вставка», «Элементы», «Скругление». Слева появилось окно свойств «Скругление» здесь укажите радиус скругления 2 мм и укажите в графической области профиль корневого сечения лопатки, нажав левую клавишу мыши. Нажмите кнопку «ОК».

43. Выполняем вырез в периферийном сечении пера лопатки. Сначала необходимо подготовить кривую направления выреза и вырезаемый профиль. Кривую направления выреза строим в плоскости периферийного сечения профиля пера лопатки. Разворачиваем деталь таким образом, чтобы периферийное сечение профиля лопатки было параллельно экрану, а тело детали располагалось за профилем (см. рис.). Нажмите кнопку «Эскиз» и «Сплайн», сплайн строим по 4 точкам. Координаты точек:

х у

1. 30.0 -1.80

2. -3.07 2.58

3. -15.36 13.25

4. -25.50 26.50

44. Строим вспомогательную плоскость для вырезаемого профиля. В дереве конструирования выбираем плоскость «Справа». В данной проекции она отобразиться в виде зеленого отрезка. Подведем указатель к изображению плоскости, указатель примет форму перекрещивающихся стрелок. Нажимаем клавишу «Ctrl» и, удерживая ее нажатой, нажимаем левую клавишу мыши, удерживая обе клавиши, перемещаем зеленый отрезок приблизительно до точки номер 1 эскиза направления полученного в п.43. Отпускаем клавишу мыши, затем отпускаем клавишу «Ctrl». В дереве конструирования появилось название вновь созданной плоскости. В графической области, указав на вновь созданную плоскость, нажимаем правую клавишу мыши. В появившемся контекстном меню выбираем пункт «Редактировать определение». Появилось окно свойств «Параллельная плоскость», здесь указываем (уточняем) расстояние от базовой плоскости равное 30.0 мм.

45. В полученной плоскости, развернув ее параллельно экрану, строим эскиз профиля, который будет удаляться по траектории (п.43). С помощью кнопок «Эскиз», «Линия», «Дуга через 3 точки» строим замкнутый контур со следующими размерами, при этом один из углов контура совпадает с точкой 1 траектории (п.43). По окончании построения снова нажимаем кнопку «Эскиз».

46. Выбираем «Вставка», «Вырез», «По траектории». Слева появилось окно свойств «Вырез по траектории». В окне «Профиль и направление» нажимам на окно ввода «профиль», оно становиться красным, после этого в графической области указываем на профиль полученный в п.45 и нажимаем левую клавишу мыши. Профиль помечается сноской «профиль», а в окне ввода появляется его имя. Нажимам на окно ввода «направление», оно становиться красным, после этого в графической области указываем на направление полученное в п.43 и нажимаем левую клавишу мыши. Направление помечается сноской «направление», а в окне ввода появляется ее имя. Проверяем, чтобы в окне «параметры» было указано «по направлению» и нажимаем кнопку «ОК». Вырез готов.

47. Сделаем скругления острых кромок пера лопатки. Для этого выделяем все грани и кромки, которые необходимо скруглить, наводя на них указателем и нажимая левую клавишу мыши при нажатой клавише «Ctrl». Все выделенные кромки изменяют цвет на зеленный. Нажимам кнопку «Скругление» (слева экрана) или выбираем «Вставка», «Элементы», «Скругление». В появившемся окне «Скругление» указываем радиус скругления 0.1 мм и нажимаем кнопку «ОК».

Мы получили модель рабочей лопатки мощной паровой турбины. С помощью этой модели легко получить чертежи лопатки в нужных нам видах, со всеми необходимыми сечениями и разрезами. Полученная модель детали (лопатки) может быть включена в сборку с другими деталями. Модель может быть использована для проведения прочностных расчетов, газодинамических расчетов, расчетов температурных полей и т.п. Эти расчеты проводятся с помощью специальных программ, дополняющих пакет SolidWorks.

48. Сохраним полученную модель. Для этого выбираем «Файл», «Сохранить как», в появившемся окне указываем имя файла в виде: «группа»+«фамилия студента», расширение имени файла программа добавит автоматически. Например: ТСД101 Петров.SLDPRT. Данный файл является отчетом по работе.