Търсене
Close this search box.

Избор и анализ на специализиран софтуер за изследване на състоянието на силово натоварени елементи в конструкцията на машините

Избор и анализ на специализиран софтуер за изследване на състоянието на силово натоварени елементи в конструкцията на машините

Избор и анализ на специализиран софтуер за изследване на състоянието на силово натоварени елементи в конструкцията на машините

Избор и анализ на специализиран софтуер за изследване на състоянието на силово натоварени елементи в конструкцията на машините


Направи дарение на училище!



***

Автори: Гергана Тонкова; Кристиян Цветков; Георги Тонков

 

Разгледани са три актуални CAD програми – Inventor, AutoCAD, MathCAD и два съвременни софтуера – MITCalc и Lab View, специализирани за проектиране и изследване в областта на техниката. Тези компютърни програми са водещи сред многото съществуващи такива. Те са с доказани възможности и са се утвърдили като лидери при решаването на технически проблеми от различно естество в сферата на промишлеността.

Обхваната е спецификата и са анализирани възможностите на специализираните софтуерни продукти. Направена е обосновка за съответния избор на дадена CAD система и технически софтуер. Избраните компютърни програми се характеризират с прецизност на получените резултати. Те позволяват да се извърши оптимизация на изследваните конструкции по различни критерии – якостни показатели, кинематични норми, качествени характеристики, маса, габарит, товароносимост, дълготрайност, себестойност, икономическа ефективност.

Със специализирания софтуер са изследвани и решени конкретни задачи от авторите в съответните научни области – механика, минна механизация, машинознание, машинни елементи, механични трансмисии и задвижващи системи. Причина за широкото им приложение се дължи на:  възможностите, които те притежават; асоциативността им с потребителя и предоставянето на лиценз или свободен достъп до тях.


Разбери повече за БГ Наука:

***

 

  1. Задачи на „Механиката”, поставени при решаване на конкретни научни проблеми

На фиг. 1 са посочени областите (направленията) от практиката, в които попадат основните задачи на науката „Механика” [3]. Поставените за решаване актуални проблеми се отнасят към даденото направление, където се разглеждат и изследват според спецификата им. Например, поставените за решаване задачи в дисертационния труд на тема „Изследване на влиянието на огъващите и усукващи трептения на валове, използвани в тежката минна механизация” могат да бъдат отнесени, съгласно фиг. 1 едновременно към четири основни направления от приложната област на механиката – това са направленията 2, 4, 5 и 6 [5]:

Направление 2: Решава задачи, свързани с процесите на силово-кинематичното въздействие между контактните повърхнини – повърхностно налягане, триене, износване, дълготрайност на машините, механизмите и съставните им елементи.

Направление 4: Разглежда задачи, свързани с механиката на твърдото тяло, якостта на материалите, деформируемостта на елементите, оптимизиране при проектиране на различни конструкции.

Направление 5: Занимава се със задачите, свързани с разрушаването на материалите, надеждността на конструкциите, статичната и динамична товароносимост, предвиждането на определени физични процеси.

Направление 6: Обхваща задачите, свързани с умората на материалите, въздействието на цикличните натоварвания, големината на възникващите вътрешни напрежения, комплексното влияние на изброените фактори върху изследвания елемент.

Отделно конкретиката на поставената тема обхваща макар и частично голяма част от останалите направления, представени на фиг. 1.  Съответните области от механиката и задачите, разглеждани в тях са дадени подробно в литературния източник [3]. Трябва да се отбележи, че използваните материали, от които са изработени детайлите в машините и приложената върху тях термична и химикотермична обработка са от съществено значение за тяхната работоспособност и оказват влияние върху резултатите, получени при решаването на поставените задачи, независимо от областта и направлението, в което те попадат.

Детайлното разглеждане на поставените технически проблеми позволява систематизиране на резултатите, от които се правят съответните изводи и заключения и се вземат решения за тяхното използване.

Фиг. 1 Основни задачи и области на приложение, които обхваща науката „Механика”
Фиг. 1 Основни задачи и области на приложение, които обхваща науката „Механика”

Получени резултати при решаването на формулираните задачи по изследвания проблем в съответното направление са важни за постигането на поставените цели. Така например по изследваната тема са извършени следните дейности за постигането на основната цел:

1) Описани са максимална част от най-често срещаните механични въздействия върху валовете, като те са класифицирани според силовите и кинематичните натоварвания, пораждащи от своя страна различни видове трептения. Установено е, че най-неблагоприятните натоварвания върху работоспособността на валовете са динамичните циклични натоварвания, при които е налице сложно напрегнато състояние.

2) Разгледани са възникващите напрежения в зависимост от силовите натоварвания и кинематичните въздействия, при което се установи, че деформационното състояние на валовете е най-неблагоприятно при динамични циклични натоварвания.

3) Анализирани са методите за якостен анализ, използвани при оразмеряване на механични конструкции. Универсални се оказват компютърните методи, като най-онагледени и удобни за сравнение и анализ на резултатите са методите с крайни елементи.

4) Обхванати са голяма част от проблемите, свързани с механичните трептения, по които е работено в световен аспект и у нас. Някои от тях са подробно изяснени, а по други се работи. Изследването на такива трептения е сложна задача, която изисква ресурс от време, умения и не малко средства. Такъв е и подходът, използван в дисертацията.

5) Проучени са множество софтуерни продукти за решаване на поставените в дисертацията задачи. Направена е обосновка и е избран лицензиран CAD софтуер, характеризиращ се с прецизност на получаваните резултати.

6) Направена е класификация на основните задачи, решавани в механиката, както и на видовете трептения, при което е отразено мястото, вида и значението на изследваните в дисертацията такива. Установено е, че възникващите трептения са сериозен проблем, изискващ сериозен подход при тяхното изследване.

 

  1. Обосновка за необходимостта от избор на специализиран софтуер при решаване на сложни технически задачи

На база на конкретизираната тема трябва да се отбележи, че на практика вибрации възникват при всички промишлени машини и транспортни средства, върху които има приложено силово-кинематично и ударно въздействие. Вибрациите влияят негативно върху работните процеси и дълготрайността на механичните системи. Поради това те представляват интерес за изследване. Такива изследвания преди масовото навлизане на инженерния софтуер са били силно затруднени поради невъзможността за числено решение на съставените диференциални уравнения. Например в [4] е създадена механична система с усукващи и огъващи трептения, която е доразвита на по-късен етап от авторите на статията (фиг. 2). Механичните трептения се възбуждат чрез кинематично смущение. Функцията φ=φ(t) представлява усукващите трептения. Инерционните сили от тежестите причиняват огъващи трептения в хоризонталната равнина х-у. Трептения във вертикалната равнина х-z са блокирани чрез твърда опора.

Фиг. 2 Механична система за изпитване циклично натоварени елементи на умора
Фиг. 2 Механична система за изпитване циклично натоварени елементи на умора

За усукващите и огъващите трептения са съставени две нелинейни диференциални уравнения без да е поставена целта за тяхното решаване. За изпитвания образец са получени експериментални осцилограми на напреженията от огъването и усукването. Те обаче не са моделирани, защото системата от двете диференциални уравнения не е аналитично решена поради сложността ѝ. Численото решаване на задачата може да се извърши в софтуерна среда с помощта на специализирани математични и CAD програми. По този начин става възможно да се проектират и изследват софтуерно едновременно огъващи и усукващи трептения в две равнини х-у и у-z. (фиг. 2). За тази цел се изисква създаване на 3D CAD модел на трептяща система, който да влезе в следните опции: кинематично „развъртане”, динамична симулация, създаване на мрежа от крайни елементи, получаване и визуализиране на трептеливите деформационни премествания на точките на механичната система, както и получаването и визуализирането на локалните напрежения. Това е възможно само чрез използването на съвременна актуална CAD система.

 

  1. Избор и анализ на специализиран софтуер за решаване на поставените проблеми

След продължително проучване и анализиране на възможностите на специализираните софтуерни програми, които са оптимални за решаване на конкретни проблеми в техническата сфера и след консултация със специалисти, относно приложението на софтуерните програми, вниманието беше насочено към използването на следния специализиран софтуер (фиг. 3):

– Inventor на фирмата Autodesk;

– MathCAD, развиван от PTC (Pro Engineer);

– Lab View на National Instruments;

– AutoCAD (AutoCAD Mechanical, Mechanical Desktop) – на фирмата Autodesk;

– MITCalc, както и някои допълнителни (локални) софтуерни програми.

Фиг. 3 Специализиран софтуер, използван при решаване на научни и технически проблеми
Фиг. 3 Специализиран софтуер, използван при решаване на научни и технически проблеми

Съвременните специализирани софтуерни CAD системи позволяват проектиране и изпитване във виртуална среда (с помощта на компютър) на промишлени и битови изделия, създаване на дигитални прототипи и определяне на жизнения цикъл на изделията [9].

 

3.1 Autodesk Inventor – софтуер за тримерно машинно проектиране

Inventor е специализирана в машиностроенето CAD система. Отнася се към раздела на системите от среден клас и е водеща в приложната си област. Развива се от компанията Autodesk (САЩ), която през осемдесетте години на двадесети век създава и най-популярния софтуер за графично проектиране – AutoCAD. Към момента регистрираните потребители на продукти на Autodesk по света са над 11 милиона. В последните години Inventor е най-динамично развиващата се CAD система [9; 11; 12].

Фиг. 4 Autodesk Inventor – софтуер за проектиране в областта на машиностроенето
Фиг. 4 Autodesk Inventor – софтуер за проектиране в областта на машиностроенето

В професионалната сфера Inventor се използва за моделиране, дизайн и проектиране на машинни елементи, механични предавки и трансмисии, сглобени единици, възли, механизми, машини, съоръжения и метални конструкции, при което става бързо и прецизно изготвяне и оформяне на техническата документация (фиг. 4) [6; 7]. Софтуерната среда на системата позволява лесно създаване на дигитални (цифрови) прототипи на сложни технически изделия. Едновременно с това се симулират реалните условия на тяхната работа, с което значително се намалява цената на произвеждания краен продукт т. е. Inventor представлява универсална 3D CAD система, която обхваща всички етапи от работата на конструктора – от идейния проект, през техническата документация до прогнозиране на жизнения цикъл на изделието – PLM–технологии [9] (фиг. 5).

Фиг. 5 Тримерно моделиране с Autodesk Inventor
Фиг. 5 Тримерно моделиране с Autodesk Inventor

Възможностите на Inventor се използват от всички области на машиностроенето. Приложение намира в:

  • Тежкото машиностроене – при проектиране на различни силови задвижвания, трансмисии и механични предавки, при сложни якостни анализи на експлоатираните машини, при проектиране на поточни линии, конвейери, цехове и заводи (фиг. 6) [5].
Фиг. 6 Силови и динамични симулации с Autodesk Inventor
Фиг. 6 Силови и динамични симулации с Autodesk Inventor
  • леката промишленост, транспортната техника и в заводите за битова техника, където се използват високопроизводителните инструменти и модулите на софтуера за проектиране, естетическо оформление (дизайн), симулации, анимации и получаване на реалистични изображения (фиг. 6).
  • изграждането на метални конструкции (ферми), където се използва специализираният модул за конструиране и пресмятане на рамкови конструкции, изградени от стандартни и потребителски профили (фиг. 7).
  • проектирането на тръбопроводните системи и при окабеляването на обектите – Inventor притежава инструментариум за проектиране на тръбопроводна арматура (фланци, кранове, фитинги, уплътнения, скрепитилни и фиксиращи елементи) и електрическо окабеляване (фиг. 7).
  • конструирането и анализа на шприц форми за изделия от полимери в различни разновидности (фиг. 7 и фиг. 15).
Фиг. 7 Проектиране на рамкови конструкции и матрични форми с Autodesk Inventor
Фиг. 7 Проектиране на рамкови конструкции и матрични форми с Autodesk Inventor

Inventor е асоциативен, удобен и лесен за изучаване. Съдържа голяма библиотека от стандартни елементи и мощен генератор за механични предавки. Притежава добра моделна параметричност, което позволява всяка една част от модела да бъде управлявана чрез различен параметър (фиг. 8 и фиг. 9): линейни, ъглови и диаметрални размери; брой скрепителни елементи (болтове, шайби, гайки);  брой ребра или повтарящи се елементи; стойност на силите и моментите, които натоварват или задвижват модела, като всеки един параметър може да бъде управляван от таблица, където му се задава стойност или определена математична зависимост от друг параметър.

Фиг. 8 Параметрично моделиране и документиране с Autodesk Inventor
Фиг. 8 Параметрично моделиране и документиране с Autodesk Inventor

Inventor позволява точно и бързо генериране на механични трансмисии, окомплектовани със стандартни машинни, което му дава най-голямото предимство пред всички останали CAD системи [1; 6; 7; 11; 12]. Генерираните 3D CAD модели могат да бъдат оптимизирани автоматично и то с голяма лекота (фиг. 9).

Фиг. 9 Автоматизирано генериране на съединения и механични предавки с Inventor
Фиг. 9 Автоматизирано генериране на съединения и механични предавки с Inventor

Използваният от Inventor DWG формат е на практика най-разпространения софтуерен чертожен формат. Техническата документация генерирана от Inventor по този начин може да бъде прочетена и използвана от всеки един софтуер отварящ DWG файлове (фиг. 10).

Фиг. 10 Чертожен софтуерен формат разширение dwg, използван от Autodesk Inventor
Фиг. 10 Чертожен софтуерен формат разширение dwg, използван от Autodesk Inventor

При генерирането и анализа на метални рамкови конструкции се използват както стандартни (по ISO, DIN, GOST, ANSI и др.), така и потребителски профили, които могат да бъдат механично сглобени или заварени, на които се поставят при необходимост опори, натоварващи сили и моментите, в резултат на което се проверява якостно цялата конструкция – еквивалентни напрежения, вътрешните честоти, максимални деформации и т. н. (фиг. 7 и фиг. 11). За удобство системата позволява извеждане на получените резултати в подробен репорт, който се прикрепва към техническата документация.

Фиг. 11 Проектиране на метални конструкции с Autodesk Inventor
Фиг. 11 Проектиране на метални конструкции с Autodesk Inventor

Тръбопроводи и окабеляване – с този модул в Inventor лесно се генерират различни по вид, форма и размери тръбопроводи и кабелни инсталации (фиг. 12). За генерирането на опроводяваното трасе е достатъчно да се посочват водещи точки, през които то ще минава. В библиотеката на Inventor има богат набор от конектори, обувки и накрайници. За завършване на тръбната система се добавят необходимите кранове, муфи, тетки, колена и други характерни елементи.

Фиг. 12 Проектиране на тръбни и електроинсталации с Autodesk Inventor
Фиг. 12 Проектиране на тръбни и електроинсталации с Autodesk Inventor

Якостен и динамичен анализ в Inventor – прилага се за изчисляване и оптимизиране на детайли, сглобени единици и механични конструкции (фиг. 13).

Динамичната симулация в Inventor притежава интегрирани функции за симулиране на движенията и натоварванията и анализ на напреженията и деформациите, чрез които се установява функционалността в реални условия на проектираното изделие. Резултатите от динамичната симулация се използват за интегриран анализ по МКЕ, за установяване на опасното сечение и предвиждане на максималните напрежения и отклонения при най-неблагоприятното натоварване [5]. В специализирания модул са заложени крайните елементи на Ansys. Всеки детайл или сглобена единица, проектирани в Inventor, се вкарват директно в средата на този модул, като се запазва възможността за редакция по всяко време. Допълнителна опция към модула представлява възможността за оптимизационно пресмятане, т. е. за подбор на оптимална дебелина на материала.

Фиг. 13 Якостен и динамичен анализ, извършван от Autodesk Inventor
Фиг. 13 Якостен и динамичен анализ, извършван от Autodesk Inventor

Детайли от листов материал – Inventor позволява да се проектират както прости, така и сложни детайли, които съдържат различни преходи, сгъвки, отвори, избушвания и т. н. (фиг. 14). Модела се проектира тримерно в реално положение като от него се получава директно разгъвката, която може да бъде оразмерена в чертожен файл с разширение dwg или dxf.

Фиг. 14. Проектиране на детайли и разгъвки от листов материал с Autodesk Inventor
Фиг. 14. Проектиране на детайли и разгъвки от листов материал с Autodesk Inventor

Autodesk Inventor притежава изключителна продуктивност при проектиране на различни по вид форма и сложност пластмасови изделия и инструментите за тяхното производство – шприц форми (поансон, матрица и всички допълнителни системи за правилното им функциониране) (фиг. 15). Autodesk Inventor има вградена богата библиотека със специфични компоненти, изграждащи шприц формите, при които може да се извърши анализ на запълване, проверка за всмукнатини и други.

Фиг. 15 Проектиране с Inventor на детайли от полимери и производствени шприцформи
Фиг. 15 Проектиране с Inventor на детайли от полимери и производствени шприцформи

Техническа документация – Inventor позволява директно извличане от модела на всички необходими проекции – изгледи, разрези, сечения. Пълно, лесно и бързо оразмеряване със задаване на необходимите отклонения от размери и форма, грапавост, текстова и таблична информация и др. при използване на готови стандартни формати или създадени допълнително потребителски чертожни формати (фиг. 16).

Фиг. 16 Изготвяне на конструкторска документация с Autodesk Inventor
Фиг. 16 Изготвяне на конструкторска документация с Autodesk Inventor

Inventor поддържа различни файлови формати като: ipt, iam, dwg, dwf, ipn, step, stp, iges, sat, както и формати на Solid Works, NX, Pro Engineer, Catiа и други.

Autodesk Inventor Fusion – позволява създаване, отваряне и редактиране на всякакви видове тримерни детайли и сглобени единици, без значение от файловият формат в който за били записани (фиг. 17). С Inventor Fusion може директно да се моделира и изменя разглеждания твърдотелен обект.

Фиг. 17 Дигитално проектиране с Autodesk Inventor Fusion
Фиг. 17 Дигитално проектиране с Autodesk Inventor Fusion

3.2 Специализиран софтуер за математично и CAD пресмятане MathCAD

MathCAD – популярен програмен продукт, който се използва в областта на математиката и машинното проектиране [2] Той е асоцииран с някои CAD системи и позволява на сложни повърхнини, математично описани и графично визуализирани да се трансформират в твърдотелни CAD модели. Наименование MathCAD е образувано от думата математика и израза CAD, което е разяснено на фиг. 18:

Фиг. 18 Структура на Math CAD
Фиг. 18 Структура на Math CAD

В програмната среда на MathCAD, математическите умения се прилагат изцяло софтуерно. Представят се условия работа с т. н. „компютърна математика“, програмируема на достъпен софтуерен език за всички ползватели, независимо от нивото на владеене на продукта – ниско, средно или високо.

С MathCAD се решават математични задачи с различна сложност като получените резултати могат да бъдат оформени в удобен за ползване вид и да се представят на високо професионално ниво.

MathCAD в голяма степен е обвързан с CAD проектирането. CAD проектирането намира приложение във всички области на техниката.

проектирането обхваща инженерните дейности по:

– якостно и кинематично изчисляване;

– геометрично оразмеряване;

– CAD моделиране;

– конструктивно документиране;

– симулация на натоварванията, задвижванията и деформациите;

– оптимизация на проектираното изделие.

MathCAD е компютърно математично ориентирана универсална система, с помощта на която се автоматизират решенията на различни математични задачи в областта на науката, техниката и образованието [2].

MathCAD се използва успешно за изготвяне на статии, книги, дисертации, дипломни и курсови проекти като съчетава качеството и разнообразието на текстовото оформление с лесното осъществяване на набора от сложни математични формули, изискващи графично представяне на изчислителните резултати (фиг. 19).

Успешната работа с вградените библиотеки и пакетни разширения осигуряват професионален стил на работа на MathCAD във всяка научна и професионална област.

Фиг. 19 Изчисление в програмната среда на MathCAD
Фиг. 19 Изчисление в програмната среда на MathCAD

3.3 Софтуер за измерване и визуализация на различни динамични величини LabVIEW

LabVIEW представлява мощен програмен продукт, който се развива и поддържа от фирмата National Instruments (гр. Остин – Тексас, САЩ). Този специализиран софтуер е световен лидер в областта на контролно-измервателните системи (виртуални инструменти; тестове; измервателни системи; контролни приложения и др.).

LabVIEW намира приложение в различни сфери на индустрията: при автоматизирани производствени линии; тестери на електронни изделия; системи за качествен контрол; системи за мониторинг и контрол на технологични процеси и др. [13].  Съкратеното наименование на LabVIEW е образувано от думите:

Laboratory – Virtual – Instrumentation – Engineering – Workbench (фиг. 20).

Фиг. 20 Съставност на средата LabView
Фиг. 20 Съставност на средата LabView

Програмната среда на специализирания софтуер LabVIEW разполага с многобройни и удобни за работа библиотеки и виртуални инструменти (ВИ). Тяхното използване позволява да се извърши бързо изследване и прогнозиране на различни физични явления и физико-механични процеси.

Фиг. 21 Диаграми, получени с LabVIEW от измервания на виртуални установки
Фиг. 21 Диаграми, получени с LabVIEW от измервания на виртуални установки

LabVIEW използва програмния език G, което позволява работата на програмата да започне, когато всички входни данни за даден модул са налични. Модулите, използвани в LabVIEW са графични икони, свързани с линии, през които преминават данните. Получените диаграми се събират на един екран, което позволява по-ефикасно използване на пропускателния капацитет на човешкото зрение (фиг. 21).

Програмите и подпрограмите, използвани в LabVIEW са известни като виртуални инструменти (ВИ). Всеки ВИ има два компонента – „блокова диаграма” и „преден панел”. Използваните върху предния панел „контроли” и „индикатори” позволяват на оператора да въвежда и получава „данни от работещия виртуален инструмент” (фиг. 22 и фиг. 23).

Фиг. 22 „Преден панел” на дисплея на LabVIEW с обособени: Контроли–входове и Индикатори – изходи
Фиг. 22 „Преден панел” на дисплея на LabVIEW с обособени: Контроли–входове и Индикатори – изходи
Фиг. 23 „Блокова диаграма”, която съпътства „Предния панел”
Фиг. 23 „Блокова диаграма”, която съпътства „Предния панел”

В LabVIEW потребителските интерфейси („Преден панел”) изпълняват две функции (фиг. 24):

1) на виртуален инструмент, който може да се стартира като програма, при който предния панел играе ролята на потребителски интерфейс;

2) на модули в блокова диаграма, при които елементите на предният панел играят ролята на входове и изходи за модула.

Фиг. 24 Функции, изпълнявани от „Предния панел” – потребителския интерфейс на програмата LabVIEW
Фиг. 24 Функции, изпълнявани от „Предния панел” – потребителския интерфейс на програмата LabVIEW

По този начин ВИ могат лесно да се тестват като малки програми, преди да бъдат вградени като подфункция в голямото приложение (фиг. 25).

Фиг. 25 Потребителски интерфейс на LabVIEW
Фиг. 25 Потребителски интерфейс на LabVIEW

Графичният подход на системата позволява не-програмисти да конструират неголеми програми като просто влачат и пускат виртуалните образи на лабораторни инструменти, с които вече са свикнали. Графичното програмиране заедно с включените примери и документация прави възможна бързата изработка на малки програми (фиг. 26).

Фиг. 26 Графичен изход при програмиране с LabVIEW
Фиг. 26 Графичен изход при програмиране с LabVIEW

Основното предимство на LabVIEW пред аналогичните софтуерни програми е богатата поддръжка на инструменталната техника, към която се отнасят графичните модули, спестяващи много време и усилия.

Недостатък на LabVIEW е съществуването на предпоставки за „състезание” на сигналите/резултатите. Също така последователността на изпълнение е по-трудно да бъде обхваната и обмислена за разлика от традиционните последователно-изпълняващи езици като C, Visual Basic и други.

В резюме – софтуерната програмна система LabVIEW представлява графична среда за разработване на приложения за: тестване; измерване и; контрол на процеси.

Графичният подход на системата позволява на инженери, които не са програмисти, да създават свои приложения без да имат познания по други програмни езици (фиг. 27).

Софтуерната среда на LabVIEW може да се интегрира с различни хардуерни платформи – устройства за събиране на данни, промишлени контролери (PLC), системи за машинно зрение, контролери за управление на двигатели, лабораторни измервателни уреди, което и дава голямо предимство и практично приложение.

Фиг. 27 Приложение на софтуерната програма LabView
Фиг. 27 Приложение на софтуерната програма LabView

3.4 AutoCAD

AutoCAD е специализирана софтуерна CAD система, която е световен лидер в областта на двумерното проектиране. Тя е най-разпространената и унифицирана CAD система, използвана при изготвянето на конструкторски документации [7]. Позволява бързо и лесно документиране, при ниво на контрол гарантиращо професионален вид. В по-новите версии AutoCAD притежава инструменти за тримерно моделиране, които позволяват създаване на плътни тела (Solid modeling) [10].

AutoCAD генерира документация във файлови формати с разширение dwg, dxf, dwf и dws, които се използват (четат и транслират) от почти всички CAD системи.

Традиционно AutoCAD се използва за изготвяне на конструкторска документация, изчертаване, оразмеряване и визуализиране на компонентите на разработени технически обекти, на конструктивни схеми и схеми при създаване на механо-математични модели, за документиране на сглобени единици (фиг. 28).

Фиг. 28 Приложение на AutoCAD в дисертационния труд
Фиг. 28 Приложение на AutoCAD в дисертационния труд

AutoCAD Mechanical позволява интелигентно 2D проектиране и изготвяне за кратко време на стандартна машиностроителна документация. Системата включва многобройни геометрични специфични улеснения при конструктивното документиране. В софтуерния продукт се съдържат библиотеки с над 1 000 000 стандартни елемента. Подържат се утвърдени международни стандарти – ANSI, BSI, CSN, DIN, GB, ISO, включително и ГОСТ като позволява да се създаде и собствен стандарт.

Оразмеряването в чертежите отнема до 50% от общото време за документирането на проекта. В AutoCAD Mechanical тези проценти се свеждат под 15%. Това се дължи както на големия брой стандартни елементи, така и на специализираните команди за оразмеряване, подреждане и редактиране на размерите в групи. Размерните означения автоматично се настройват един спрямо друг. Данните от спецификациите могат да бъдат обменяни с ERP системи. Предимство в AutoCAD Mechanical са подобрените генератори на машинни детайли и стандартизирани елементи. Тези инструменти дават голяма продуктивност като за кратко време, с лекота се постига цялостно завършване на конструирани изделия с преобладаващи, включени в тях стандартизирани изделия. Тези инструменти представляват изключително удобно средство за бързо и точно създаване на 2D валове, зъбни колела, гърбици, пружини, верижни и ремъчни предавки и други. Оформянето на монтажните и работните чертежи е максимално улеснено. Проекциите се получават автоматично от основния изглед, като се указва само посоката и мястото на тяхното разположение.

В AutoCAD Mechanical са вградени алгоритмични генератори за якостно пресмятане и оразмеряване на детайли, сглобени единици и механични предавки. Системата подържа напълно асоциативен двустранен обмен на данни с Autodesk Inventor. Това позволява да се ползват цели чертежи или отделни проекции, направени с AutoCAD Mechanical, за да се стартира създаването на тримерен (3D) модел в Inventor. Едновременно с това системата дава възможност за бързо и лесно документиране на изображенията на 3D модел от Inventor директно в AutoCAD Mechanical.

3.5 Възможности на софтуерната програма MITCalc при решаване на практични и научни задачи

MITCalc е специализирана софтуерна програма, която се използва за якостно изчисляване и геометрично оразмеряване в областта на – механиката, съпротивлението на материалите и машинните елементи [8].

С нея се извършва подробно и лесно изчисляване на статично, кинематично и динамично натоварени конструкции на стандартни и нестандартни елементи и механични предавки, които са с различна геометрична (фиг. 29 – 32).

Специализираният софтуер MITCalc позволява: якостно пресмятане; геометрично оразмеряване; проверка за отклонения от допустими напрежения; коефициенти на сигурност; динамични коефициенти; геометрични показатели; съвместимост между натоварване-геометрия-кинематични и силови параметри и др.

Фиг. 29 Модули за проектиране в MITCalc
Фиг. 29 Модули за проектиране в MITCalc

След аналитичните софтуерни пресмятания, програмата дава възможност за автоматизирано графично изчертаване на изображенията на проектираните елементи или сглобени единици, както и за генериране на 3D CAD моделите в CAD системите от всички класове, към които се отнасят – AutoCAD, Inventor, Solid Edge, Solid Works, CATIA, NX и др.

Фиг. 30 Пресмятане на машинни елементи с MITCalc
Фиг. 30 Пресмятане на машинни елементи с MITCalc

Методиките, по които се извършват пресмятанията в MITCalc, както и стандартните елементи, профили и материали са базирани на най-разпространените в света машиностроителни стандарти: ISO; DIN; EN; ANSI; GOST; CSN; BS; JIS.

Фиг. 31 Оразмеряване на механични съединения
Фиг. 31 Оразмеряване на механични съединения
Фиг. 32 Проектиране на механични предавки
Фиг. 32 Проектиране на механични предавки

Използването на специализиран софтуер изисква умения за работа с компютърните програми, за което е необходимо ресурс от време за тяхното усвояване и съвместим с тях мощен хардуер.

Владеенето на CAD системите улеснява работата на инженера като едновременно с това се постигат бързи и качествени резултати.

Прилагането на получените резултати в практиката е важна и отговорна задача с отговорности и бъдещи последствия както за „производителя”, така и за „ползвателя”.

Използването на специализирания софтуер изисква задълбочени аналитични познания и добра теоретична подготовка в научната техническа сфера.

Огромно предимство на специализираните CAD програми се състои във възможността за бързо и многовариантно оптимизиране на проектираните изделия по различни критерии.

 

Извършен е задълбочен анализ на най-често използваните специализирани технически и CAD софтуерни продукти. Изложени са техните възможности и предимства. От тях би трябвало да се възползва всеки специалист в техническата област. Извършеният по тях обзор би бил полезен за студенти с техническа насоченост. Информацията може да се ползва в учебния процес и от хора начинаещи или ползващи специализиран CAD софтуер.

 

ЛИТЕРАТУРА

  1. Григоров Б. 2012. Autodesk Inventor 2012. Ръководство за работа. София 2012.
  2. Дьяконов В. MathCAD. Санкт-Петербург, „Питер”, 2001.
  3. Ишлинский А. Ю. Механика идеи, задачи, приложения. Москва, Наука, 1985.
  4. Стефанов С. Докторска дисертация. Кат. Съпротивление на материалите, ТУ- София, 1975.
  5. Тонкова Г., Тонков Г. Изследване на якостно-деформационното състояние на силово натоварен вал в софтуерната среда на Inventor. Сп. Индустриални технологии, том IV (1), 2017. ISSN 13149911.
  6. Тонков, Г. Математично моделиране на зъбни предавки с некръстосани оси. Дисертация, ТУ – София, 2011.
  7. Тонков, Г., Ралев, Д., Хинков, А. Пособие за проектиране на машинни елементи. Пропелер, София, 2013 г. ISBN 978-954-392-127-0.
  8. Хинков, А., Тонков, Г., Ралев, Д. Практическо ръководство. Проектиране на двустъпален цилиндричен редуктор с MITCalc. Пропелер, София, 2012г. ISBN 978-954-392-128-7.
  9. Tonkov G., Tonkova G., Teofilova M. PLM-Technologies – correct planning an governance of industrial production, economics, ecology and business. Journal of International Scientific Publication: Economy & Business, Volume 3, Part 1 (page 226-234). ISSN 1313-2555.
  10. http://bg.wikipedia.org/wiki/AutoCAD – 2014.
  11. www.autodesk.com – 2014.
  12. www.cadpoints.com – 2014.
  13. www.labview – 2014.

Вземете (Доживотен) абонамент и Подарете един на училище по избор!



***

Включи се в списъка ни с имейли – получаваш броеве, статии, видеа и всичко, което правим за популяризирането на науката в България.  

Еднократен (Вечен) абонамент​​

Списание “Българска наука” излиза в PDF и ePub и може да се изтегли и чете от компютър, таблет и телефон. Достъпа до него става чрез абонамент, а възможността да се абонирате еднократно позволява да можете да достъпите всички бъдещи броеве без да се налага никога повече да плащате за списанието.