Разработка 3D-модели аппарата воздушного охлаждения в системе автоматизированного проектирования КОМПАС | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Несмотря на коронавирус, электронный вариант журнала выйдет 18 апреля.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №51 (289) декабрь 2019 г.

Дата публикации: 20.12.2019

Статья просмотрена: 41 раз

Библиографическое описание:

Абрамкин, С. Е. Разработка 3D-модели аппарата воздушного охлаждения в системе автоматизированного проектирования КОМПАС / С. Е. Абрамкин, О. А. Филиппова. — Текст : непосредственный, электронный // Молодой ученый. — 2019. — № 51 (289). — С. 217-221. — URL: https://moluch.ru/archive/289/65466/ (дата обращения: 08.04.2020).



Представлен процесс разработки 3-D модели аппарата воздушного охлаждения. Приведено описание конструкции аппарата и технологического процесса, протекающего в нем. Обозначены основные операции, использованные при проектировании (выдавливание, сборка, сопряжение) аппарата в САПР КОМПАС-3D.

Ключевые слова: аппарат воздушного охлаждения, осевой вентилятор, трехмерная модель, физическая модель, операция, элемент.

В процессе изучения дисциплин политехнического цикла у студентов формируются определенные государственными стандартами компетенции. В [1] сказано: «Особенно же велико значение изображений пространственных фигур в воспитании пространственного воображения у учащихся, в выработке у них более тонкого, более развитого пространственного мышления, столь необходимого в условиях современной сложной техники». Пространственное мышление формируется у студентов в процессе выполнения практических работ по дисциплине «Инженерная графика».

Система подготовки студентов по дисциплине «Инженерная графика» направлена на формирование навыков [2]:

– целостного мышления, системного анализа и синтеза технических структур, основанных на использовании 3-D моделей;

– восприятия, представления и переработки технической информации, заданной в форме различных 3-D моделей;

– выполнения задач пространственно-структурной комбинаторики в воображении или с помощью вспомогательных 3-D моделей;

– поисковой деятельности с использованием различных 3-D моделей;

– инверсионного мышления в задачах 3-D формообразования.

Проиллюстрируем формирование перечисленных навыков, приобретаемых студентами при разработке 3-D модели системе автоматизированного проектирования (САПР) КОМПАС на примере аппарата воздушного охлаждения (АВО). Данный аппарат выбран в качестве примера, как наиболее часто применяемый на объектах газовой промышленности.

На первом этапе студенты знакомятся с характеристиками АВО. Аппараты различных конструкций применяются в целях охлаждения газа и масла, охлаждения и конденсации рефлюксной жидкости. Основными элементами АВО (рис. 1) являются: теплообменные секции, осевой вентилятор с электроприводом, аэродинамические элементы и несущие конструкции [3].

Рис. 1. Аппарат воздушного охлаждения

Теплообменные секции представляют собой пучки оребренных труб, расположенных, как правило, в шахматном порядке по ходу движения охлаждающего агента (воздуха). Шахматный порядок расположения труб обеспечивает более высокую теплоотдачу. Оребрение труб применяется с целью увеличения поверхности теплообмена. Площадь наружной поверхности таких труб в 10…25 раз больше площади их внутренней поверхности [4].

Осевой вентилятор с электроприводом, вращаясь в полости коллектора, прокачивает воздух через теплообменные секции АВО. Вентилятор устанавливается на оси электродвигателя без редуцирующего устройства. Осевые вентиляторы имеют от 4 до 8 лопастей и диаметр — 0,8…5,0 м. Это позволяет обеспечивать значительные расходы воздуха в АВО при статических напорах от 100 до 400 Па.

Цилиндрический коллектор, формирующий движение воздушного потока, закрывает лопасти вентилятора. Соединение коллектора с теплообменными секциями осуществляется через диффузор. Диффузор применяется для выравнивания потока воздуха по сечению теплообменной секции.

Работа АВО характеризуется переменной нагрузкой. Она зависит от технологического режима, температуры и влажности воздуха.

Второй этап разработки заключается в работе с САПР КОМПАС-3D. Здесь первоначально формируются 3-D модели отдельных элементов АВО.

  1. Диффузор и коллектор (рис. 2). Эти элементы АВО формируются с помощью операции выдавливания. Результатом данной операции является перемещение эскиза перпендикулярно его плоскости.

Отметим, что для выполнения операции выдавливания необходим эскиз. На основе эскиза и заданного расстояния выдавливания осуществляется данная операция [5].

Для выполнения операции выдавливания к эскизу предъявляются следующие требования [5]:

– объекты, участвующие в операции, выполняются основной линией, а вспомогательные линии выполняются любым другим стилем;

– при наложении одного контура на другой формируется тонкостенная оболочка;

– при пересечении одним контуром другого операция выполняется по объединенной области, ограниченной контурами.

Рис. 2. Трехмерная модель диффузора и коллектора

Диффузор получается в результате выдавливания окружности с заданным углом.

Коллектор формируется из эскиза прямоугольника заданием только высоты выдавливания.

  1. Крышка, изображающая верхнюю часть теплообменных секций АВО (рис. 3). Данный элемент также формируется с помощью операции выдавливания.

Рис. 3. Крышка АВО

  1. Сборка АВО. По окончании формирования элементов АВО производится операция сборки (рис. 4).

Добавление элемента в сборку осуществляется нажатием кнопки «Добавить компонент из файла» во вкладке «Компоненты» [6], выбираем элемент и нажимаем «Открыть». Затем необходимо выбрать местоположение для выбранного элемента. После этого операция повторяется.

Рис. 4. Сборка АВО

После того, как в сборке собраны все элементы АВО, осуществляется создание параметрических связей между ними. Параметрическая связь между гранями, ребрами или вершинами разных элементов сборки называется сопряжением. В KOMПAC-3D задаются следующие типы сопряжений: совпадение, касание, соосность, параллельность, перпендикулярность, расположение элементов на заданном расстоянии, расположение элементов под заданным углом.

В результате операций сборки и сопряжения формируется трехмерная модель АВО (рис. 5).

Несомненную пользу в мотивации студентов к обучению приносит применение 3D-принтеров при обучении дисциплине «Инженерная графика» в ЧПОУ «Газпром техникум Новый Уренгой». Это последний этап в 3-D проектировании, когда студент может увидеть результаты своего труда. Работа с реальными физическими моделями дает возможность оценить эргономику проектируемого изделия, его функциональность и собираемость, а также исключить возможность скрытых ошибок перед запуском изделия в серию.

Рис. 5. Трехмерная модель АВО

На рис. 6 представлена физическая модель АВО, полученная в результате печати на 3-D принтере.

Рис. 6. Физическая модель АВО

Таким образом, разработка 3-D модели любого технического устройства — это сложный процесс, требующий знания современных САПР и основ проектирования, формирующий у студентов гибкость ума и неординарное мышление. Обучение по дисциплине «Инженерная графика» позволяет приобрести навыки выбора рационального способа конструирования элементов технических устройств при максимальном использовании возможностей САПР. С этой целью в учебный процесс дисциплины «Инженерная графика» вводятся практические работы по выполнению чертежей с использованием элементов 3-D проектирования.

Литература:

1. Четверухин Н. Ф. Изображения фигур в курсе геометрии. — М.: Учпедгиз, 1958. — 217 с.

2. Кригер В. Ф. Пространственно-графическое моделирование и развитие творческих способностей студентов. — Воронеж: Изд-во ВГУ, 1989. — 184 с.

3. Абрамкин С. Е., Душин С. Е. Моделирование управляемых процессов абсорбционной осушки природного газа. — СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2015. — 160 с.

4. Аппараты воздушного охлаждения // Группа компаний «Костромское машиностроение». URL: https://www.kostmash.ru/apparaty-vozdushnogo-ohlazhdeniya.html (дата обращения: 16.12.2019).

5. Операция выдавливания // КОМПАС уроки. URL: https://kompas-uroki.ru/kompas-3d/operatsiya-vydavlivaniya (дата обращения: 16.12.2019).

6. Сборка в программе КОМПАС-3D // Студия Vertex. URL: https://autocad-lessons.ru/sborka-v-programme-kompas-3d (дата обращения: 16.12.2019).

Основные термины (генерируются автоматически): воздушное охлаждение, осевой вентилятор, трехмерная модель, физическая модель, элемент, выполнение операции выдавливания, помощь операции выдавливания, расположение элементов, заданный угол, аппарат.


Похожие статьи

Алгоритм построения 3d модели геометрического тела с вырезом

Существует много способов построения 3D моделей. Квалифицированные специалисты, обладающие большим опытом конструкторской работы, имеют собственные подходы к разработке твердотельных моделей, выработанные многолетней практикой.

Проектирование, изображение и визуализация резьбовых...

Построение трехмерной твердотельной модели заключается в последовательном выполнении операций объединения...

Выбор и назначение инструмента при проектировании технологической операции включает ряд этапов. где - угол поворота подвижной системы...

О моделировании объектов для 3D-принтера | Статья в сборнике...

Создав на компьютере модель, ученик уже через несколько часов сможет держать ее в руках — это

Полученный эскиз с использованием операции Extrude выдавливаем на 10 мм.

Для того, чтобы создать открытый конец свистка также применяется операция Shell с толщиной...

Исследование свойств поверхностей вращения с использованием...

Построение трехмерной твердотельной модели заключается в последовательном выполнении операций

Построение моделей поверхностей второго порядка в САПР «Компас» может

С помощью операции «Вращение» (свойство «Результат операции» — «Новое тело»...

Применение современных технологий 3D-печати в медицине

5. Помощь вхирургической операции. Весной 2015 года китайским хирургам из урологической больницы XiangYa при Центральном южном

Когда модели были напечатаны, врачи смогли наметить точные места будущих разрезов, а также обсудили другие подробности операции.

3D-моделирование | Статья в журнале «Молодой ученый»

3D-модель может стать опорой для создания какого-либо предмета или копирование уже имеющегося. Им может быть промышленный кран, карданный вал, микроволновая печь или что-то более простое, как например модель игрушки детского кораблика.

Разработка рабочих и конструкторских чертежей машины для...

Машина для совмещения литья и выдавливания затвердевающего металла в полость матрицы предназначена для получения различных изделий из металлов и неметаллических материалов, которые широко используются в различных отраслях промышленности. Кроме того, заготовки...

Построение математической модели упругой системы станка

Идентификацию модели проведем на основе данных, полученных в результате эксперимента. Данный эксперимент заключался в ударном воздействии на заготовку и исследовании отклика с помощью акселерометра. При этом заготовка была поджата обратной стороной резца...

Выбор метода оцифровки для контроля геометрии...

Размеры геометрических элементов вычисляются на основании координат точек их поверхности, причем этих точек должно быть достаточно для однозначного определения всех неизвестных параметров, описывающих тот или иной элемент геометрии.

Разработка методики уточнения одномерных моделей на основе...

Препроцессор на основании моделей элементов формирует расчетную модель ФК. Постпроцессор обрабатывает результат. Трехмерный расчет на основе модели объекта, сформированной постпроцессором, с учетом моделей процессов и свойств материала...

Похожие статьи

Алгоритм построения 3d модели геометрического тела с вырезом

Существует много способов построения 3D моделей. Квалифицированные специалисты, обладающие большим опытом конструкторской работы, имеют собственные подходы к разработке твердотельных моделей, выработанные многолетней практикой.

Проектирование, изображение и визуализация резьбовых...

Построение трехмерной твердотельной модели заключается в последовательном выполнении операций объединения...

Выбор и назначение инструмента при проектировании технологической операции включает ряд этапов. где - угол поворота подвижной системы...

О моделировании объектов для 3D-принтера | Статья в сборнике...

Создав на компьютере модель, ученик уже через несколько часов сможет держать ее в руках — это

Полученный эскиз с использованием операции Extrude выдавливаем на 10 мм.

Для того, чтобы создать открытый конец свистка также применяется операция Shell с толщиной...

Исследование свойств поверхностей вращения с использованием...

Построение трехмерной твердотельной модели заключается в последовательном выполнении операций

Построение моделей поверхностей второго порядка в САПР «Компас» может

С помощью операции «Вращение» (свойство «Результат операции» — «Новое тело»...

Применение современных технологий 3D-печати в медицине

5. Помощь вхирургической операции. Весной 2015 года китайским хирургам из урологической больницы XiangYa при Центральном южном

Когда модели были напечатаны, врачи смогли наметить точные места будущих разрезов, а также обсудили другие подробности операции.

3D-моделирование | Статья в журнале «Молодой ученый»

3D-модель может стать опорой для создания какого-либо предмета или копирование уже имеющегося. Им может быть промышленный кран, карданный вал, микроволновая печь или что-то более простое, как например модель игрушки детского кораблика.

Разработка рабочих и конструкторских чертежей машины для...

Машина для совмещения литья и выдавливания затвердевающего металла в полость матрицы предназначена для получения различных изделий из металлов и неметаллических материалов, которые широко используются в различных отраслях промышленности. Кроме того, заготовки...

Построение математической модели упругой системы станка

Идентификацию модели проведем на основе данных, полученных в результате эксперимента. Данный эксперимент заключался в ударном воздействии на заготовку и исследовании отклика с помощью акселерометра. При этом заготовка была поджата обратной стороной резца...

Выбор метода оцифровки для контроля геометрии...

Размеры геометрических элементов вычисляются на основании координат точек их поверхности, причем этих точек должно быть достаточно для однозначного определения всех неизвестных параметров, описывающих тот или иной элемент геометрии.

Разработка методики уточнения одномерных моделей на основе...

Препроцессор на основании моделей элементов формирует расчетную модель ФК. Постпроцессор обрабатывает результат. Трехмерный расчет на основе модели объекта, сформированной постпроцессором, с учетом моделей процессов и свойств материала...

Задать вопрос