Проектирование трубопроводных систем в Autodesk Inventor 2009

Павел Плащевский

Трубопроводные системы присутствуют во всех объектах нефтегазовой, нефтехимической, металлургической, фармацевтической и пищевой отраслей, а также в большинстве изделий различных отраслей машиностроения: станко- и приборостроения, судостроения, авиастроения. Создание значительного объема данных представляет собой непростую задачу и, конечно, требует высокого уровня автоматизации (рис. 1). И здесь не обойтись без цифрового прототипа изделия, который позволяет оптимизировать весь процесс проектирования — от возникновения проектного замысла до его воплощения, организовать коллективную работу разработчиков над единым проектом, выявить потенциальные ошибки до того, как они проявятся в производстве.

Рис. 1. 3D-модель промышленного оборудования

Система Autodesk Inventor Professional 2009 предоставляет проектировщикам полнофункциональные инструменты модуля «Трубы и трубопроводы» для проектирования трубопроводных систем, состоящих из жестких трубопроводов с фитингами, гнутых труб и гибких шлангов.

В качестве основы для работы данного модуля используется «Библиотека компонентов» (рис. 2), которая обеспечивает возможность автоматизированного размещения деталей. Библиотека содержит большое количество стандартных элементов труб и фитингов по ГОСТ, ISO, ANSI, DIN и JIS. Кроме того, она позволяет самостоятельно добавлять свои и редактировать существующие компоненты.

Рис. 2. Окно «Библиотеки компонентов»

Работа по проектированию начинается с создания разводки трубопроводов. При ее активации в дереве построений создается соответствующая запись. После чего можно приступать к добавлению трасс трубопроводов. Заполнение трасс определяется выбранным стилем, поэтому вначале следует сделать описание необходимого стиля. Использование стиля гарантирует соответствие проектируемых трубопроводов предварительно заданным стандартам (рис. 3).

Рис. 3. Диалоговое окно описания стиля трубопровода

Стили фитингов переключаются быстро и просто: достаточно выбрать другой стиль трубопровода — и Autodesk Inventor расставит на трассе фитинги в соответствии с новыми правилами.

При выборе типа трассы жестких труб с фитингами в стиле устанавливаются: минимальная и максимальная длина сегмента, приращение, тип трубы, муфт, отводов 90° и 45°, фланцев и прокладок (если выбрано Фланцевые), зазоров для сварных швов (если выбрано Сварной шов), диаметр и исполнение.

Трассы из труб со сгибами состоят из сегментов труб, изгибов труб и муфт, а трассы гибких шлангов могут включать до трех деталей: начальный фитинг, конечный фитинг и соединяющий их гибкий шланг. В этом случае необходимо указывать еще и минимальный радиус сгиба.

Следующий этап — это прокладка трассы в геометрии модели сборки, что выполняется или автоматически, или вручную с помощью специального инструментария.

При автоматической прокладке трассы достаточно выбрать две точки, начало и конец трубопровода, и Autodesk Inventor предложит несколько конфигураций оптимальной трассы. После чего можно задать размеры отдельным участкам.

Удобно и наглядно строятся трехмерные трассы с помощью специального инструмента 3D ортогональная трассировка, позволяющего задать участок трассы на одной из направляющих осей. Для расположения точки трассы под определенным углом или на определенном расстоянии необходимо ввести значение с клавиатуры или воспользоваться контекстным меню, которое отображается при щелчке правой кнопкой мыши. При этом контролируются значения минимальной и максимальной длины участков. Допускается комбинировать участки трассы, разведенные автоматически и явно описанные пользователем в ручном режиме.

Для трасс, состоящих из гнутых труб, можно использовать инструмент для ввода значения радиуса сгиба. Для трасс, состоящих из гибких шлангов, можно смещать узлы, расположенные на выбранных поверхностях.

При проектировании оборудования, предназначенного для применения в фармацевтической и пищевой промышленности, Autodesk Inventor позволяет учитывать требования гигиенических стандартов и применять безнапорные трубопроводы.

Для работы безнапорных трубопроводов требуется создание наклона, обеспечивающего образование потока под действием силы тяжести. Участки трассы, которые в напорном трубопроводе располагались бы горизонтально, строятся с наклоном, например, в 2° относительно линии горизонта. В безнапорных трубопроводах используются фитинги, угол сгиба или угол соединения которых составляет больше 45°, но меньше 90°, например 88°.

После определения трассы трубопровода можно переходить к ее наполнению — расстановка и позиционирование отводов, тройников, фланцев и др. производятся автоматически. Все участки труб между фитингами также строятся автоматически, компоненты и их положение являются полностью ассоциативными и при изменении связанных элементов автоматически перестраиваются. Если сборка, в которой построен трубопровод, изменена, то трубопровод автоматически модифицируется, подстраиваясь под геометрию сборки (рис. 4).

Рис. 4. Построение трубопроводов из гнутых труб и гибких шлангов

Все участки трубопроводов состоят из стандартных компонентов библиотеки, что позволяет вычислять массовые свойства и проверять конструкцию на пространственные пересечения.

После построения модели не представляет трудностей выпуск рабочих чертежей. Благодаря полной ассоциативности документации с моделью сборочные чертежи обновляются при любом внесении изменений в проект, что приводит к значительному сокращению ошибок и соответственно снижению затрат на производство.

Возможность вывода данных в формате ISOGEN PCF, который фактически является промышленным стандартом, позволяет передавать изометрические схемы трубопроводов в другие системы проектирования, например в Alias ISOGEN.

Для управления трубогибочным оборудованием с ЧПУ формируются таблицы гибки в формате ASCII. В них содержится информация по расположению и направлению сгибов, радиус осевой линии, диаметр трубы, толщина стенки и материал, то есть вся необходимая информация для станков, на которых производится эта операция.

Таким образом, модуль «Трубы и трубопроводы» значительно повышает функциональность Autodesk Inventor в области моделирования трубопроводных систем и позволяет разрабатывать проекты сложных изделий в кратчайшие сроки.

Павел Плащевский

Заместитель директора по техническому сопровождению ЗАО «Аркада».

САПР и графика 9`2008