Полная цифровая модель погрузчика

Алексей Гринчий

Весной прошлого года на выставке «Стройдормаш Экспо» мое внимание привлек необычный аттракцион. Всем желающим предлагалось попробовать свои силы в управлении симпатичным погрузчиком, который ловко сновал по выставочной площадке. Я не удержался и под руководством одного из механиков попробовал. Приятный дизайн кабины, мягкое управление, легкость, с которой погрузчик отзывался на все мои команды, оставили приятное впечатление. Мне показалось, будто я управлял не машиной, а большой игрушкой. Из разговора с менеджерами я узнал, что разрабатывают и производят такую технику в Челябинске. А картинки на рекламных проспектах подсказали мне, что эта разработка выполнена с помощью современных CAD-систем. Так началось мое знакомство с «Инженерным центром» — фирмой-разработчиком этих машин и ее дружным коллективом.

Компания «Инженерный центр» была создана в Челябинске в 2004 году как специализированная фирма по разработке новых конструкций дорожной и строительной техники. У ее истоков стояли люди, много лет проработавшие на машиностроительных предприятиях, занимавшиеся разработкой и производством дорожной техники и мечтавшие воплотить в жизнь свои идеи. Им я и передаю слово.

Виктор Каспиров, генеральный директор

Не буду скрывать, что на момент создания компании у нас уже была предварительная договоренность с потенциальными заказчиками. Поэтому мы достаточно быстро получили первый заказ на разработку усовершенствованных коробок передач и мостов для автогрейдеров и погрузчиков. У нас были заказчик, договор и конкретный срок, к которому мы должны были завершить разработку. Полученный аванс позволил нам начать оснащение рабочих мест конструкторов современной компьютерной техникой и программным обеспечением.

Владимир Шахов, главный конструктор

Костяк нашей фирмы составили опытные специалисты, обладающие многолетним опытом разработки дорожных машин. Но мы прекрасно понимали, что одного опыта недостаточно. Только разработка конструкций, выполненная в минимальные сроки с высоким качеством и к тому же подкрепленная соответствующей технической документацией, могла бы привлечь к нам заказчиков. Поэтому мы с первого дня стали оснащать рабочие места наших специалистов современной компьютерной техникой и САПР.

Почему были выбраны продукты именно компании Autodesk? Не буду скрывать — случайно. Наша небольшая фирма не может позволить себе проведение сравнительных исследований возможностей различных CAD-систем, и мы не проводили конкурса на поставку программного обеспечения. Наш первый заказ имел достаточно жесткие сроки исполнения, и соблюсти их без автоматизированного проектирования было нереально. Мы просто опросили всех специалистов и выяснили, что все они знакомы с AutoCAD. Поэтому именно с данным продуктом мы и начали работать.

Виктор Каспиров, генеральный директор

Наверное, через год после начала нашей деятельности, когда был приобретен опыт работы в условиях рынка и накоплен достаточно большой объем информации, мы смогли более серьезно подойти к выбору программного обеспечения. Мы начали активно применять систему Autodesk Inventor и приобрели некоторые другие программы, которые позволили нам как сократить время на оформление и подготовку технической документации, так и организовать упорядоченное хранение наших файлов и электронных документов. В настоящее время все десять конструкторов нашей фирмы имеют возможность использовать современные версии AutoCAD и Autodesk Inventor.

Владимир Шахов, главный конструктор

Первый опыт работы с Autodesk Inventor мы получили во время разработки корпусных деталей для коробок передач. Сейчас мы применяем эту систему на всех этапах проектирования: начиная от подготовки договора и технического задания и заканчивая подготовкой руководства по эксплуатации. Основные этапы, на которых мы используем Autodesk Inventor, — это компоновка машины, разработка отдельных узлов и деталей, подготовка моделей для прочностных и кинематических расчетов, контроль собираемости узлов, подготовка иллюстраций для технических руководств. Большинство чертежей мы пока выполняем с помощью системы AutoCAD. То есть конструктор создает трехмерную модель детали или узла, получает необходимые проекции, виды, сечения, которые затем передаются и оформляются в AutoCAD. Это связано с тем, что AutoCAD предоставляет более широкие возможности по оформлению чертежа, а применяемые нами дополнительные меню и программы позволяют выполнять оформление полностью в соответствии с российскими ГОСТами и автоматизируют множество рутинных операций. C выходом Autodesk Inventor 2008, имеющим встроенную поддержку ЕСКД, мы надеемся исключить этот этап передачи данных и производить все работы только в нем.

Лариса Ежова, главный гидравлик

В конструкции машин мы стараемся применять готовые гидравлические узлы. Поэтому основной задачей становится обеспечение сбалансированности всех элементов гидросистемы и ее компоновка. С помощью Autodesk Inventor Professional эта задача прекрасно решается.

При разработке и согласовании технического задания мы обычно указываем основные компоненты гидросистемы, такие как гидронасосы и гидроцилиндры. Поэтому ведущий конструктор уже в ходе предварительной компоновки машины может правильно разместить все основные ее элементы. Я получаю такую предварительную компоновку и размещаю все остальные элементы, прокладку гидравлических коммуникаций, прорабатываю места крепления и порядок сборки.

Прокладка гидравлических коммуникаций

Особенно хочется отметить специализированный модуль проектирования трубопроводных систем в системе Autodesk Inventor Professonal. Все исполнительные органы погрузчика: стрела, ковш, механизм поворота рамы — приводятся в действие с помощью гидроцилиндров. Рабочая жидкость к ним подводится по гибким рукавам высокого давления.  Подбор длины такого рукава — непростая задача, так как необходимо обеспечить не только подвижность соответствующего соединения,  но и сохранность самого рукава, допустимые радиусы его изгиба, отсутствие контакта рукава с острыми кромками. Раньше при подборе рукава приходилось полагаться только на опыт конструктора и окончательное решение этой задачи получать на опытном образце. Ошибка в определении длины приводила к необходимости повторного заказа рукава новой длины и, как следствие, трате дополнительного времени и средств.  Сейчас, используя модуль гидравлики, я задаю все условия и ограничения на прокладку рукава, после чего определяю его предварительную длину. Затем подбираю по каталогу максимально близкий по длине рукав и уже его использую в конструкции. Впервые такой метод я применила при создании погрузчика ПК-46, и он вполне оправдал себя. Испытания опытного образца показали, что длина всех рукавов подобрана правильно и не требует изменения.

Алексей Сарапулов, заместитель главного конструктора

В мою задачу входит предварительная компоновка машины, определение основных параметров и размеров, согласование покупных агрегатов с компаниями-поставщиками. Редко бывает, что новая разработка начинается с нуля, — всегда есть какие-то предварительные наработки. Я использую Autodesk Inventor во многом как некий набор-конструктор, который позволяет мне проанализировать разнообразные варианты с точки зрения технологичности, доступности агрегатов, эргономики и оптимально расположить основные узлы, разработать кинематику рабочего оборудования и рулевого управления. После этого подключается коллектив разработчиков оригинальных узлов. На этапе более детальной проработки, когда уже вырисовываются основные элементы конструкции, появляется возможность проанализировать собираемость, отсутствие касания движущихся деталей, произвести прочностные расчеты.

Кабина погрузчика

Рабочее место оператора

В последнее время конструкция машин усложняется, компоновка становится более плотной. 3D-моделирование позволяет мне плотнее расположить «начинку» машины. Результаты работы по созданию трех типоразмеров погрузчиков показали, что качество проектирования значительно повысилось.

Виталий Павленко, ведущий конструктор

Я занимаюсь проектированием кабины и рабочего места оператора.

При проектировании кабины необходимо не только выдержать множество технических параметров и требований, но и обеспечить высокий уровень эргономики и эстетичный внешний вид, учесть пожелания заказчика, поэтому разработку приходится вести в буквальном смысле слова на грани науки и искусства. Использование Autodesk Inventor помогает эффективно решать все возникающие проблемы.

Расчет силового каркаса кабины: боковое воздействие

Расчет силового каркаса кабины: падение груза

Проектирование я обычно начинаю с размещения основных элементов: органов управления, приборов, кресла оператора, рулевой колонки. Определяю конфигурацию силового каркаса кабины (FOPS-ROPS). Размещаю модель фигуры оператора и проверяю эргономику рабочего места оператора и обзор рабочих органов машины с места оператора. На основании этого «скелета» и вырисовываются основные контуры кабины, которые потом превращаются в отдельные узлы и детали. Благодаря встроенному модулю прочностных расчетов на решателе ANSYS система Autodesk Inventor Professional позволяет на стадии проектирования произвести предварительный расчет кабины на соответствие FOPS-ROPS.

После создания модели кабины и рабочего места не составляет труда представить ее внутренний и внешний вид. Фактически я могу глазами оператора взглянуть на получившуюся конструкцию. По моим наблюдениям, наши заказчики тоже оценили такую возможность.

Андрей Новоселов, ведущий конструктор

В данный момент я разрабатываю конструкцию рамы нового трактора для одного из наших заказчиков. Рама — это основной элемент машины, который воспринимает все нагрузки при выполнении трактором основной работы: перемещении грунта, копании траншей и т.п. Поэтому оценка прочности конструкции на этапе проектирования обеспечивает значительную экономию средств при производстве и испытаниях. Мы не владеем лицензиями на программу прочностного расчета, поэтому передаем анализ таких сложных конструкций по договору в Южно-Уральский технический университет. Тем не менее с помощью Autodesk Inventor я создаю трехмерные модели, которые затем передаю для расчетов. Подготовка моделей требует знания особенностей работы как Autodesk Inventor, так и системы расчетов. Достаточно часто нестыковка деталей в сотые доли миллиметра, которая не сказывается на модели Inventor, серьезно изменяет конструкцию и модель, полученную для расчета. А как следствие — и результаты прочностного расчета. Поэтому хотелось бы иметь в Inventor специальный расчетный модуль, который бы проводил анализ не только деталей, но и сборок.

Задняя рама с установленным оборудованием

Татьяна Кашигина, инженер-конструктор

Autodesk Inventor оказывает мне неоценимую помощь при разработке чертежей литых корпусных деталей. Обычно такие детали очень сложные, имеют множество поверхностей переходов и отверстий. Чертеж включает большое количество разрезов, видов, обозначений и очень труден для восприятия. Для ускорения работы по созданию такого чертежа я подготавливаю в Inventor модель детали и получаю все необходимые виды, разрезы и сечения. А для облегчения понимания чертежа и правильного представления технологом конструкции детали я помещаю на чертеж изометрическую проекцию детали. Такой рисунок на чертеже стал фактически стандартом для нашего предприятия, и мы избавились от вопросов технологических служб наших заказчиков, касающихся конструкции подобных деталей.

Ходовая система и рисунок для каталога и руководства по техобслуживанию

Владимир Шахов, главный конструктор

Я много лет проработал на заводе и занимался разработкой бульдозеров и автогрейдеров. Мне есть что и с чем сравнивать. Поэтому я могу смело сказать, что, по моему мнению, компьютер никогда не заменит человека. Человеческая интуиция и предвидение, знания и опыт, идеи и смелость всегда лежали и будут лежать в основе любой конструкции. Но компьютер может оказать неоценимую помощь человеку, расширив его возможности и сократив время достижения цели.

По-моему, наиболее показательным является пример разработки и подготовки руководства по технической эксплуатации и каталога запасных частей и деталей. Раньше над разработкой этих документов трудилась целая группа специалистов, а разработка каталога занимала около года. Завод уже выпускал машину, а мы еще только заканчивали формирование каталога — в результате он появлялся у покупателей с опозданием на год-два. Сейчас конструктор, имея все объемные модели узлов, одновременно с выпуском чертежей подготавливает и рисунки для каталога, которые затем в течение недели собираются в виде брошюры. Мы получаем каталог раньше, чем заканчивается сборка опытного образца.

Примеры чертежей сложных корпусных деталей, полученных по 3D-моделям

Виктор Каспиров, генеральный директор

«Мы создаем новые машины! — такой девиз мы выбрали для своей фирмы при ее создании. «Сможем ли мы соответствовать ему? Сумеет ли выжить и развиваться компания, не имеющая собственного производства? — такие сомнения одолевали нас, когда мы только начинали работать. Теперь, по прошествии нескольких лет, мы с уверенностью можем сказать: «Мы создаем не только новые машины, но и по-настоящему инновационные конструкции, которые востребованы заказчиками. И Autodesk Inventor оказывает нам в этом неоценимую помощь».

Примеры чертежей сложных корпусных деталей, полученных по 3D-моделям

САПР и графика 1`2008