double arrow

Эту работу можно организовать примерно следующим образом

На первом этапе из системы термогазодинамического моделирования для любого узла получаем его твердотельную геометрическую заготовку в CAD/CAM/CAE - системе. Она отражает только термогазодинамику, закон профилирования и кинематику, т.е. возможность вращения роторов и центрирования вала, а также возможность соединения валов.

Обеспечивается возможность интерактивной коррекции формы деталей (3d, твердотельных) и вписывания (подстановки - замещения упрощенных элементов более детальными) параметризованных деталей в указанные диаметральные и длинновые размеры (или профилированную область), т.е. на одном этапе контуры, например, проточной части ГТУ- это пространственная модель (рис..), а на следующем этапе детализации это ответная часть (стенки канала, куда должны быть вписаны элементы более детальной модели). Для этого используется имеющийся в CAD/CAM механизм ссылок (который обычно применяется при формировании моделей оснастки - пресс-форм и т.д.) - как показано на Рис..

Геометрическая стыковка узлов производится программно или интерактивно, для чего заготовки параметризируются по диаметральным и длинновым параметрам (Di, di, Li) и закону профилирования (D=const, d=const, Dcp=const,....закон отклонения %,...). При этом учитываются типы узлов, так например, заготовка центробежного компрессора выглядит, как показано на Рис..

В итоге собирается заготовка ГТУ, т.е. здесь система эскизного конструирования (типа RASCAD [Уфа], но уже теперь трехмерная) может использоваться как интерфейс СAD/CAM-системы с системой термогазодинамического моделирования (типа GRAD (Казань), DVIG [Уфа]) через БД в среде параллельного проектирования типа PDM.

Далее идет более детальный расчет узлов - например, компрессора в системе моделирования KOMPR [Уфа] и турбины в системе TUR[Уфа] или PARLOP с выбором высот лопаток, хорд, углов установки, отсюда появляется ширина венцов и осевые зазоры, выбирается тип конструкции ротора (барабанная, дисковая,...). Это позволяет (программно или интерактивно) уточнить длину и форму проточной части. Например, рядом с заготовкой компрессора расположить заготовки ступеней и рабочих колес из RASCADa-TUR или RASCADа-KOMPR. В этих заготовках каждый лопаточный венец и диск упрощенно представлен диском (как блин).

Это позволяет нарезать ротор и проточную часть компрессора в заготовке предыдущего уровня на элементы - рабочие колеса и входные или направляющие аппараты, с учетом осевых зазоров. Такое представление уже отражает особенность лопаточных машин - наличие неподвижных и вращающихся колес. Далее необходимо привлечь соображения возможности сборки. Для этого между дисками рабочих колес вставляются заготовки проставок, передний и задний диски (цапфы) закрепляются на валу, передний конец вала вместо просто углубления помещается во внутреннее кольцо подшипника (заготовка опоры во втулке входного устройства).

Дальнейшая детализация связана с обеспечением работоспособности - лабиринтные уплотнения между кольцами направляющих аппаратов и проставками ротора, расчет напряжений (с помощью CAE-систем) в дисках и удаление лишнего материала (для облегчения конструкции и уменьшения расхода материала). Для такого расчета дисков нужны нагрузки от лопаточного венца и поэтому следует переход к модели конструкции пятого уровня. Здесь в лопаточных венцах, которые ранее моделировались, как сплошные кольца (диски), вырезаются межлопаточные каналы. Это уже позволяет в первом приближении произвести расчет дисков - их ступицы, полотно, обод и т.п. и удалить лишний металл. В свою очередь, выделенный межлопаточный канал позволяет моделировать и анализировать газодинамические характеристики лопаточных машин.

Далее вновь возникает вопрос обеспечения возможности сборки - уже лопаток с диском и наружного корпуса компрессора (разделение его на кольца с фланцами или две части с продольным разрезом). Для сборки лопаток с диском и неподвижных лопаток с внутренними и наружными кольцами выделяются устройства крепления (замки) и пазы для них. С учетом таких изменений формируется геометрическая модель (шестого уровня). При этом лишний материал дисков (колец и т.п.) дополнительно обнаруживается и удаляется после трехмерных расчетов в CAE - системе. Дальнейшие преобразования такого же рода позволяют придти к итоговой конструкции, показанной на чертеже, который приведен на Рис..

Сами этапы выполнения компоновки различаются последовательным учетом требований к геометрии:

1. Кинематика (течение газа в ПЧ (проточной части) и вращение роторов их втулок в компрессоре и турбине);

2. Кинематика лопаточных машин (взаимное вращение рабочих колес и аппаратов);

3. Реализация силовой схемы ГТУ (расположение опор, силовых поясов,...);

4. Кинематика течения в лопаточных венцах (межлопаточные каналы);

5. Возможность сборки-разборки (соединения валов, фланцевые соединения в корпусах, разъемы дисков с лопатками и аппаратов с кольцами УК (устройства крепления);

6. Герметичность - проставки в роторе, лабиринты....;

7. Вес -удаление «лишнего мяса» с проверкой прочности (CAE);

8. Колебания - проверка CAE, введение антивибрационных полок и бандажей;

9. Детальный расчет пространственных характеристик (CAE) - газодинамических, теплофизических (в КС, турбине, ФК и сопле).

Для реализации последнего этапа используются традиционные методы CAE/CAM - часть работы по предлагаемой методике базируется на полученной в CAD-части геометрии деталей.

Здесь две стороны проблемы. Если деталь из композиционного (листового) материала, то ее приходится эквидистантно расслаивать вглубь материала, получать развертки - заготовки и программы ЧПУ их раскроя.

Если деталь получается механообработкой, то для нее надо получить заготовку и подобрать режимы резания, проходы и т.п. Здесь приходится эквидистантно формировать слои (с учетом допустимого съема металла при обработке за один проход) наружу. Далее из полученного слоеного пирога (где внутри сидит итоговая геометрия детали) с учетом условий на геометрию заготовки вырезается контур последней (чтобы обеспечить гарантированный зазор с итоговой геометрией детали). Оставшиеся в итоге слои позволяют выбрать последовательность обработки, получить операционные эскизы и трехмерные модели для них, а также программы ЧПУ промежуточных проходов, получить симуляцию обработки. Конструирование оснастки при этом выполняется аналогично.

Элементом данной методологии может быть и моделирование сборки, что как и предыдущая часть, относится к этапу производства (наряду с технологической подготовкой, САПР-ТП, и CAM - изготовлением). В ее основе - выявление зазоров и натягов с учетом случайных отклонений геометрии, фактической геометрии собранных сборочных единиц и узлов. Но по характеру математических решений она хорошо интегрируется с задачами CAD (конструирование) и CAM (изготовление), что и соответствует понятию «Интегрированных технологий в двигателестроении».

Основная работа над компоновкой начинается, когда в банке изделия собираются разработанные чертежи узлов. По мере поступления они включаются в компоновку и в случае необходимости дорабатываются. Особенно тщательно прорабатываются стыки узлов. Снова производится декомпозиция и по локальной сети через банк изделия чертежи опять поступают в соответствующие отделы для контроля и доработки.

Новый вариант компоновки составляется из доработанных чертежей узлов. При необходимости этот процесс согласования может быть повторен. Утвержденная компоновка по той же локальной сети через банк изделия поступает к деталировщикам, т.е. к инженерам конструкторам, которые специализируются на выпуске чертежей деталей.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: