Введение к работе
Бандажная полка
Перо
Хвостовик Рис. 1
Актуальность. Благодаря высокой эффективности преобразования энергии,
относительно малых размеров и массе осевые турбомашины (компрессоры и тур
бины) широко используются в ка- z
честве основных узлов авиационных двигателей и энергетических установок различного назначения. Главной, самой массовой и наиболее сложной деталью турбомашин является лопатка (рис. 1).
Для повышения достоверности проектных решений по таким машинам, сокращения сроков и улучшения качества технологической подготовки производства, а также для обеспечения компьютерной сборки необходимы пространственные модели (ПМ) элементов этих машин. В последние годы для этого широко используются инструментальные средства - CAD/CAE/CAM системы (Unigraphics, САПА, Cimatron и др.). Построение моделей выполняется здесь в диалоговом режиме и поэтому чревато субъективными ошибками, трудоёмко, продолжительно. Это делает невозможным итерационное построение и использование моделей на промежуточных этапах проектирования, тогда как автоматизированное построение модели позволит передавать данные об объекте в системы прочностного и газодинамического анализа в реальном времени проектирования, значительно сократит сроки формирования окончательного варианта конструкции. Таким образом, создание средств автоматизации формирования моделей лопаток и функциональных элементов (ФЭ) проточной части турбомашин является актуальной задачей совершенствования технической подготовки их производства.
Целью исследований является повышение качества и сокращение продолжительности проектирования элементов осевых турбомашин за счёт автоматизации построения их моделей в процессе компьютерного макетирования.
Эта цель достигается посредством разработки метода и автоматизированной системы формирования пространственных моделей лопаток и функциональных
4 элементов, образованных из частей лопаток и сопрягаемых с ними деталей рабочих колёс и неподвижных (направляющих и сопловых) аппаратов турбомашин. Основные задачи диссертации
-
Формализовать представление структуры объекта моделирования.
-
Разработать методику автоматизации построения пространственных моделей и средства обеспечения, для чего необходимо:
сформировать математическое описание процесса построения геометрических моделей объектов;
создать язык описания облика технических объектов для построения их геометрических моделей;
разработать алгоритмы синтеза автоматизированного формирования моделей лопаток и ФЭ проточных частей турбомашин.
-
Разработать структуру, программное и информационное обеспечение системы синтеза моделей лопаток турбомашин (МЛТ);
-
Внедрить автоматизированную систему формирования МЛТ в практику промышленного проектирования турбомашин.
Научная новизна. Предложен новый подход к формализованному представлению облика технических объектов, основанный на выделении структурных элементов и их характеризующих контуров и обеспечивающий автоматизацию построения геометрических моделей.
Разработан оригинальный способ математического описания процесса построения геометрических моделей, инвариантного к объектам моделирования.
Созданы универсальные языковые средства формального представления объектов, исходя из их конструктивных схем и параметров.
Впервые разработаны алгоритмы синтеза геометрических моделей объектов посредством автоматической генерации процедур их построения.
На основе разработанного методического, математического, лингвистического и алгоритмического обеспечения процесса построения геометрических моделей предложена оригинальная структура автоматизированной системы, обеспечивающая эволюционнруемость состава моделируемых объектов и инвариантность к CAD/CAE/CAM системам.
5 Практическая полезность. На основе проведённых исследований разработана
система автоматизированного построения пространственных моделей (СЛП ПМ)
лопаток и ФЭ проточных частей турбомашин в среде CAD/CAE/CAM систем.
САП ГТМ обеспечивает
- значительное сокращение времени на построение модели по сравнению с инте
рактивным режимом;
- получение параметризованных моделей без затрат времени.на параметризацию;
-быстрое изменение топологии модели, которое позволяет реализовать при проектировании структурно - параметрическую оптимизацию с анализом на расчёт-. ных моделях высокого уровня;
-инвариантность к CAD/CAE/CAM системам.
Реализация результатов. Разработка получила практическую реализацию при создании подсистем построения пространственных моделей в составе интегрированных САПР лопаток по договорам с СНТК им. Кузнецова (г. Самара), АО «Люлька-Сатурн» (г. Москва), ТМЗ (г. Екатеринбург).
Апробация результатов. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях «Проблемы и перспективы развития двигателестроения в Поволжском регионе» (СГАУ, Самара, 1997 и 1999 г), Всероссийских научно-технических конференциях «Перспективные информационные технологии в научных исследованиях, проектировании и обучении» (СГАУ, Самара, 1995), «Управление и контроль технологических процессов изготовления деталей машиностроения» (Уфа, 1995), «CAD/CAE/CAM системы в инновационных проектах» (ИГТУ, Ижевск, 1998).
Публикации. По теме диссертационных исследований опубликовано 15 работ: 6 статей, 7 тезисов докладов, 2 свидетельства на регистрацию программ.
Положения, выносимые на защиту.
-
Новый подход к формализованному представлению облика объектов, обеспечивающий автоматизацию построения ПМ объектов.
-
Оригинальный способ математического описания процесса построения геометрических моделей, инвариантного к объектам моделирования.
-
Универсальные языковые средства формального представления объектов, исходя из их конструктивных схем и параметров.
-
Алгоритмы синтеза геометрических моделей объектов посредством автоматической генерации процедур их построения.
-
Структура автоматизированной системы, обеспечивающая эволюциони-руемость состава моделируемых объектов и инвариантность к CAD/CAE/CAM системам.
Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов и приложений и занимает объём 159 страниц.
