ZE SZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ seria: ENERGETYKA z. 76
________ 1980 Nr kol. 663
Ulrich DEH, Gerhard PICHL TH Magdeburg
Sekcja Budowy Maszyn
KOMPUTEROWO WSPOMA GA NY PROCES KONSTRUKCYJNY NAPĘDU MASZYN DO SKRĘCANIA LIN
St re sz c z e n i e , w artykule przedstawiono przykład opracowania s y stemu komputerowego wspomagania całkowicie zalgorytmizowanego pr oc e
su projektowo-konstrukcyjnego. Omówiono zagadnienia automatyzacji zapisu konstrukcji z zastosowaniem automatycznego stołu kreślarskie
go.
1. WPROWADZENIE
Racjonalizacja działań projektowo-konstrukcyjnych stała się już w w i e
lu uprzemysłowionych krajach koniecznością, wzrost efektywności procesu konstrukcyjnego możliwy jest przez przeniesienie części czynności zrutyni- zowanych na środki pomocnicze, a w szczególności na komputer.
Wyniki uzyskiwane w poszczególnych fazach procesu konstrukcyjnego opi
sane są za pomocą znaków graficznych lub alfanumerycznych.
W procesie komputerowo wspomaganym należy więc zastosować odpowiednie urządzenia, peryferyjne, dzięki którym możliwe byłoby przedstawienie w do
tychczas spotykanej formie, automatycznie uzyskanych wyników.
W artykule tym, na przykładzie napędów maszyn do skręcania lin, ukaza
no zastosowanie komputera i automatycznego stołu kreślarskiego w procesie projektowo-konstrukcyjnym.
2. BUDOWA MASZYN DO SKRĘ CA NI A LIN
W maszynie, której schemat pokazano na rys. 1, skręcana jest ze sobą pewna liczba drutów, żył lub pasm izolacyjnych, w wyniku czego uzyskuje się liny lub kable. W tym celu łączy się liniowo pewną liczbę pojedynczych maszyn. Każda z maszyn realizuje określoną operację technologiczną, która - ogólnie rzecz biorąc - polega na tym, by wokó ł istniejącego rdzenia na-
A u to rz y dziękują dr inż. T. Winklerowi z Instytutu podstaw Konstrukcji Maszyn Politechniki śląskiej za pomoc okazaną przy opracowaniu niniej
szego artykułu.
88 Ulrich Oah. Gerhard Pichl
Rys.1.Widokmaszyny doskręcenialin produkcjiKombinatu"ErnstThalmann’ w Magdeburgu
Komputerowo wspomagany proces konstrukcyjny...
Rys.2.Budowa maszyndoskręcanialin MKRD
90 Ulrich^ Deh, Gerhard Pichl
winęć nonę warstwę drutów lub żył. Poszczególne wa rstwy nawijane sę w e dług linii śrubowej o zróżnicowanym skoku, stęd też kolejne maszyny powin
ny mieć zsynchronizowane prędkości obrotowe. Synchronizację uzyskuje się przez zastosowanie transmisji. Napęd transmisyjny składa się z linii wzdłużnej, od której prostopadle odchodzę linie poprzeczne, przenoszęce napęd na poszczególne maszyny (rys. 2).
W napędzie transmisyjnym zastosowano następujęce elementy: przekładnie stożkowe, przekładnie czołowo-stożkowe.sprzęgła zębate, sprzęgła elastycz
ne gumowe,sprzęgła łubkowe, łożyska, wałki dwuprzegubowe i elementy złęcz- ne. Ich rozmieszczenie pokazuje rys. 2.
3. PROCES KONSTRUKCYJNY NAPĘDU
Wytwórca projektuje na każde zlecenie w zasadzie nowy układ, gdyż po
szczególne maszyny winny być ustawione zgodnie z programem produkcyjnym, określonym przez klienta. Powoduje to powtarzalność procesu konstrukcyjne
go napędów. Napędy maszyn do skręcania lin konstruowane sę zgodnie z za
łożonym działaniem całego układu. Znany Jest przy tym zbiór zespołów i ele
mentów mogęcych znaleźć zastosowanie.
Proces taki składa się z czynności zrutynizowanych i przekazany zosta
je na komputer. Algorytmizacja poszczególnych czynności zdeterminowana jest przez;
- zidentyfikowanie działania układu,
- znajomość zbioru zespołów i elementów mogęcych stanowić rozwięzanie, - znajomość wzajemnych zależności zespołów i elementów.
Stosowane sę typowe lub też powtarzalne zespoły i elementy, przez co proces konstrukcyjny sprowadza się do szeregu procesów doboru.
4. SY ST EM KOMPUTEROWEGO WSPO MA GA NI A PROCESU KONSTRUKCYJNEGO NAPĘDÓW
Powyższe rozważania stały się podstawę opracowania systemu komputerowe
go wspomagania procesu konstrukcyjnego napędów.
System umożliwia:
- uzupełnienie danych wejściowych, - procesy doboru zespołów i elementów, - opracowanie wy kazów elementów, - sporzędzenie rysunków złożeniowych.
4.1. Dane wejściowe
Z uwagi na łatwość w użytkowaniu systemu, utrzymano liczbę potrzebnych danych wejściowych na niskim poziomie. Jednocześnie wymagana jest stosun-
Komputerowo wspomagany proces konstrukcyjny,
>- o;
Formularz danychwejściowych
92 Ulrich Deh, Gerhard Pichl
kowo duża liczba danych opisujących otoczenie napędu. Stąd konieczne sta
ło się rozdzielenie danych na pierwotne i wtórne.
Dane pierwotne opisuję w zasadzie aktualne zadanie:
- liczba maszyn napędzanych konstruowanym napędem, - kierunek zwijania drutów,
- czas rozruchu maszyn, ponadto dla każdej z maszyn:
- numer identyfikacyjny, składający się z dwuznakowego numeru znamionowe
go i części parametrycznej,
- współrzędne x,y w układzie współrzędnych związanym z projektowaną linią, dane dotyczące graficznego opracowania wyników:
- wielkość arkusza rysunkowego,
- położenie na arkuszu początku układu współrzędnych związanego z projek
towaną linią, - podziałka rysunkowa.
Dane te umieszcza się na formularzu danych wejściowych (rys. 3),na pod
stawie którego perforowane są karty.
Na podstawie wczytanych numerów identyfikacyjnych poszczególnych ma
szyn, z kartotek zapamiętanych na dyskach magnetycznych ściągane są pozo
stałe dane o tych maszynach. Dane te tworzą zbiór danych wtórnych i za
pewniają w pełni automatyczny przebieg procesu.
4.2. Przebieg zautomatyzowanego procesu konstrukcyjnego
Strukturalizację napędu opisano na rys. 4. Rozpoczyna się ona od usy
tuowania silnika (krok i). Odbieraną z silnika moc należy rozdzielić na dwie, jednakowo obciążone gałęzie napędu. Obydwie gałęzie kształtowane są oddzielnie, jedna po drugiej (krok II i III), przy czym postępuje się zaw
sze od końca gałęzi (odbiornik energii) do źródła energii. Dla każdego punktu przecięcia linii wzdłużnej przeniesienia napędu z linią poprzecz
ną dobiera się przekładnię stożkowo-czołową lub stożkową. Dobór przeprowa
dzany jest na podstawie zapotrzebowania energii oraz postaci geometrycznej czopów końcowych sąsiednich zespołów (krok częściowy 1). Z doborem prze
kładni związane są zabiegi konstrukcyjne, dotyczące linii wzdłużnej prze
niesienia napędu (krok częściowy 2) oraz linii poprzecznej (krok częścio
wy 3). Postępując w ten sposób dochodzi się do silnika i koryguje się je
go pierwotnie przyjęte położenie. W zależności od kierunku procesu zwija
nia liny 3ilnik usytuowany jest bądź to po lewej stronie, bądź też po le
wej stronie przekładni (krok IV). Przeprowadzona jest przy tym kontrola, czy silnik nie nachodzi na sąsiadującą z nim maszynę. W razie stwierdze
nia możliwości kolizji, program samoczynnie usuwa jej przyczynę. Następ
nie konstruowany jest brakujący jeszcze odcinek linii wzdłużnej przenie
sienia napędu (krok V).
Komputerowo wspomagany proces konstrukcyjny.. 93 Napęd
Kosz skręcarki Odciąg
I ... IX Kroki główne l
1
... 3 Kroki częścioweRys. 4. Przebieg procesu konstrukcyjnego
4.3. wyjście i wyniki
Deko wynik tak przeprowadzonego procesu konstrukcyjnego otrzymywany jest komplet dokumentacji konstrukcyjnej, składający się z wykazu elemen
tów rysunków zestawieniowych i rysunków poszczególnych elementów.
Ponieważ napęd zbudowany jest wyłęcznie z elementów znormalizowanych lub z elementów powtarzalnych, nie zachodzi konieczność sporzędzania ich rysunków.
4.3.1. W y k a z e l e m e n t ó w
Uzyskane w procesie konstrukcyjnym dane o zespołach i elementach zebra
ne zostaję w odpowiednię listę. Dane te sę nieuporzędkowane. Z listy tej, w wyniku sortowania, uzyskuje się dane tworzęce wykaz elementów.Lista sor
towana jest najpierw wg rodzaju zespołu lub elementu, następnie wg w i el ko
ści. Zespoły lub elementy jednakowej wielkości zostaję zebrane razem. Na
stępnie ustalone sę numery pozycji i całkowite ciężary, w pamięci maszy
ny znajduje się zarówno lista, jak i wykaz elementów, gdyż zgromadzone tam dane potrzebne sę do sporzędzenia rysunku zestawieniowego.
W y k a z e l e m e n t ó w s p o r z ę d z o n y j e s t n a d r u k a r c e w i e r s z o w e j . F r a g m e n t w y k a z u p o k a z a n o w t a b l i c y 1 .
94 Ulrich Deh, Gerhard pichl
Wykaz eleaentów (wydruk oryginalny)
G c- N r. N TJ'jG
'i c. L L "
L - 7 U 70
? 4 6 0
■V C-LL-
L - 1 3 5 0
5 1 r. -I - •) Utf I*c. n
? « 5 n - i
’45*.29-».99- 4
l tc.
I lïLïîl^lEL'.ï Z'iï I 3 = LEI|K.IEL!.ï*191-51- 1* D O - d . H G E LïNk wHILïN'I, STlOTIlf'
*191t39- 9 « 1’4 1 - 9 . U
^'iL-NKwElL EN’I . ST»OTtLM
1 ; « < S t 1 r > h * s i E
3 T ') E 3 K S T 5 n - 3 K 1 * . 1
S H 1 - 2 < 1 * . *
s t n - 2 K <.1.1
i«. *
K E n E t ^ ' D - S ' I I ' I R * : ! - t 9 l l l - ? * 0 / Z 1 9 « 1 . 9
g E T R [ E 9 E T 'S L 2 1 91 *
<e g e l r* 9 - g "tr•e i e i u * - z « i « i . o = .
T U 21113
< « g = . L R » 3 - 0 5 T 9 | E H ï n i l - Z 1 < l « l . t > G T I L 21113 3CH1l^nkijoi>l ri g
z IHNK'JOPl'ni
Z IHNK'JPPL'l IG
z g M »g < '1D P L <J 'IG
1111.0' 11 TiL 5«50
« 4 0 0 - 9 0 H 7 » I « 6 5 O P l
T } L 2 i) 4 4 0
4 2 5 5 - 5 0h? P l * 6 5'<7 P l
T r, L 2 5 6 * fl
A 1 -s T - 7 0 H 7 Pl* 5 5 M > Pl T G L 2 3 6 H
i ' Jf ' M i r £ G E ‘* < U P a L U ! l r» * 5 6 . 3 0 - 7 0 * 1 V 0 - 5 5 * 1 3 3
T sL 2)646
; i j MM I e * ę 0 c R K ł j p O L U N i ł 4 5 6 . 3 0 - 6 5 * 1 4 0 - 5 5 * 1 3 0
T iL 2 3 646 5 T *E H L AGERGcM \ Ç «J S ^ 4-S'l 513
r ; L 2 )«97
P ^ N T Î î L K U G ^ L L \ G E R l 2 l 3 <
T J L 2 3 5 3
»«»•N’JM'JElSS
* c. S T ; I N G
l 5 S T A N 3 S 0 1*1 G
i n s t a n d sr i ■ i g
H 2 13
T G L 1 5 5 2 0
120*13.3
T j L 2 ) 9 3 1 4 3 0 0 3 . 0 f K F N 3 3 3 . 6 5 5 L . 1
4 70<40.0
< T N 3 ) 3 • 4 6 5 L . 1
14.0
46 0. 0 I 2 4 0 .0
2 4 3 . 0
16.0
36.0
2 7.0 I 2 1.0
3 2,0
32.0
0 G L -20 10.9
ST
S T 3 6 5 - 2
G G L - 2 0 V . S T A N G E
G G L - 2 0
V . S t a m G E 1 . 1
0 . 4
0 . I
1 . 0
0 . 3
Tablica 1
109.7
5 4 . 6
06 . 6
1 9 . 4
? 0 . 0
4 6 0 . 0
2 4 0 . 0
2 4 0 . 0
4 0 . 0
36.0
2 7.0
4 7 . 0
3 7.0
3 7 . 0
1 0 9 . 0
1 1 . 3
4 . 0
0 . 5
1 . 6
0 . 7
5
1136
Komputerowo w s po ma ga ny proces konstr uk cy jn y... 95
4.3.2. R y s u n e k z e s t a w i e n i o w y
Na rysunku zestawieniowym przedstawione sę główne zespoły 1 elementy Jakiegoś wytworu w ich wzajemnym rozmieszczeniu. Rezygnuje się przy tym z przedstawienia szczegółów. Ze społy i elementy, które maję być przedstawio
ne, zostały uprzednio dobrane.
Rysunek został sporzędzony tak, by:
- na podstawie graficznego odwzorowania można było zidentyfikować dany zes
pół lub element,
- zredukować do minimum pracochłonność przy programowaniu, - umożliwić optymalne działania automatu kreślarskiego.
Przy uwzględnieniu powyższych wymagań opracowano programy automatyczne
go kreślenia pewnych modułów rysunkowych, z których zbudowany Jest rysu
nek złożeniowy. Programy te wykorzystuję dane uzyskane z procesu konstruk- cyjnego, a dotyczęce typu - wy miarów i rozmieszczenia.
Oprócz przedstawienia postaci elementów wy magane jest również podanie ich rozmieszczenia przez układ wymiarów. Temu celowi służy program wy mi a
rowania. Dane umożliwiajęce wymiarowanie pochodzę zarówno z procesu dobo
ru, jak też z procesu automatycznego kreślenia i podobnie jak dane doty
częce wykazu elementów, zbierane sę podczas całego procesu.
Połęczenie pomiędzy rysunkiem złożeniowym, a wykazem elementów tworzę numery pozycji. Jeden z programów służy do nanoszenia na rysunek numerów pozycji uzyskanych w trakcie sporzędzania wykazu. Fragment automatycznie wykonanego rysunku złożeniowego przedstawia rys. 5.
5. REALIZACJA MASZYNOWA
Układ programów do automatycznego konstruowania napędów maszyn do zwi
jania lin opracowano na komputer ES 1040 Robotron. Układ ten składa się z większej liczby segmentów zawierajęcych programy względnie podprogramy au
tomatycznego uzupełnienia danych wejściowych, doboru zespołów i elemen
tów, spcrzędzenia wykazu elementów i automatycznego kreślenia. System ko
rzysta z obszernych kartotek umieszczonych na dyskach magnetycznych. Dane uzyskane podczas procesu gromadzone sę w tymczasowych kartotekach również na dyskach.
Programy napisane zostały w języku FORTRAN. programy automatycznego kreślenia opracowane zostały przy uwzględnieniu oprogramowania sp ecjali
stycznego PAD - ES (Package of Automatical Drawing in ESER). Na wyjściu tych programów uzyskuje się taśmę papierowę sterujęcę automatem kreślar
skim O I GI GR AF1008.
96_______________________________ Ulrich Deh, G a rhard PichX
LITERATURA
[1] Brankamp K., Wiendahl H.P. i inni; Rechnerunterstutztes Konstruieren.
Beuth-vertrieb GmbH Berlin, Köln, Frankfurt a.M.
[2] Deh u. , Pichl G. : programme-Transmission. Forschungsbericht 34/75 Te ch
nische Hochschule, Magdeburg, Sektion Maschinenbau.
[3] Deh u . , Pichl G.: Zeichnung-Transmission. Forschungsbericht 34/77 T e c h nische Hochschule Magdeburg, Sektion Maschinenbau.
[4] Deh u., Pichl G.: Automatische Konstruktion des Antriebes vo n Korb
verseilmaschinen. Maschinenbautechnik 28, 1979 H. 6.
P E I H E H K E K O H C T P y K q H H I I P H B O Ä A J U I H B H T b f l K A H A T O B C H O M O I H B i O 3 B M
P e 3 jo m e
B cTaihe npHBO^HTca npHMep perneras CHCieMH asropHTMimecKoro npopecca npo- eKTiipoBaHHÄ c nouonji.10 3BM.
P a c c M a i p j i B a e T C H t o x e n p o ß z e u a a B t o x a T h 3 a m s h m e p s e r a s l e x r a q e c K a x v e d t e — s e i t c n p H u e H e n e « a B i o M a T H i e c K o r o l e p T e z H H K a .
COMPUTER - AIDE D - DESING OF POWER DRIVE FOR ROPE TWISTING MACHINE
S u m m a r y
The paper discusses an example of CAD system for algorithmic d e s i g n i n g
process. A n automatical system of drawing using a drafting machine has been shown.
