8 - 2003

Технологии трехмерного проектирования в тракторном производстве

Георгий Вулах, Леонид Вершинский, Вадим Апанасик, Валерий Настенко, Игорь Колчин

Первые рабочие места системы трехмерного проектирования SolidWorks были приобретены ОАО «Челябинский тракторный завод» (ЧТЗ) в 1999 году. С тех пор пакет зарекомендовал себя как удобное и надежное средство современного проектирования. С использованием SolidWorks проводилось проектирование новых ключевых изделий Челябинского тракторного завода — бульдозеров Т2 и Т3.

Трехмерная модель промышленного бульдозера Т3, созданная в SolidWorks

 

Использование пакета SolidWorks позволило устранить множество ошибок еще на этапе проектирования, то есть с минимальными потерями. Например, в сборочном узле «бульдозерное оборудование» пришлось устранить приблизительно сотню ошибок, таких как нестыковка деталей сборки, неэффективная компоновка и пересечение деталей.

Сборка промышленного бульдозера Т3 в сборочном цехе опытного производства ЧТЗ

 

Решение задач компоновки и взаимоувязки не было единственным приложением трехмерного проектирования. С помощью пакета Design Space были проведены расчеты на прочность наиболее критичных элементов конструкции тракторов, выявлены и устранены причины их возможных поломок. Например, был произведен расчет балансирной балки для серийно выпускаемых тракторов при различных условиях нагружения.

Расчетный случай симметричного нагружения (слева) и действие нагрузки с одной стороны (справа)

 

Для облегченного варианта трактора, изготовляемого на экспорт, был оптимизирован кронштейн прицепного устройства. Расчеты показали, что необходимо увеличить радиус скругления, толщину детали и усилить отверстие.

По результатам расчета коробки балансирной балки серийного трактора под установку двигателя Cummins была изменена форма накладки и увеличены ее размеры.

Расчет кронштейна прицепного устройства

 

Известно, что лучшие изделия создаются при условии тесной координации между конструкторами и технологами. При изготовлении кронштейна крепления коробки балансирной балки серийного трактора к корпусу технологи просили убрать ребра кронштейна, так как их было трудно штамповать. Однако расчеты показали, что в этом случае напряжения в детали возрастут вдвое. Поэтому ребра оставили и применили технологию, позволяющую получать ребра на кронштейне.

Технологии трехмерного моделирования использовались также при подготовке эксплуатационной документации, каталогов и рекламных материалов.

Расчет балансирной балки

 

На современном российском рынке дорожно-строительного машиностроения Челябинский тракторный завод осваивает незанятую нишу мощных инженерных машин весом 17-27 с эксплуатационной мощностью двигателя 170 кВт на базе колесного модуля для выполнения всего комплекса дорожных работ. Сюда относятся комбинированные вибрационные гладкие и кулачковые катки с гидроуправляемым отвалом и без него, компакторы, фронтальные погрузчики со сменными рабочими органами, бульдозеры и т.д. Изделия разрабатываются на основе технических заданий Главного управления дорожного хозяйства Челябинской области.

Оптимизация кронштейна крепления коробки балансирной балки серийного трактора

Семейство инженерных машин базируется на силовом модуле, состоящем из моторной установки, гидростатической трансмиссии, блока управления движением и рабочими органами, подрессоренной кабины с системой микроклимата, поворотного шарнира и внешнего оформления.

Фрагмент документации на промышленный бульдозер Т2

 

Основой концепции создания этих машин является использование высокотехнологичных комплектующих изделий, таких как гидромашины производства ОАО «Салаватгидромаш» или ОАО «Гидросила», выпускаемые по лицензии фирмы Sauer (Германия), электрогидрораспределители Ковровского электромеханического завода и дизельного двигателя ЯМЗ 236Н производства 5-го Ярославского моторного завода. Кроме того, основные базовые узлы и агрегаты силового модуля практически полностью унифицированы с тракторными узлами главного конвейера ЧТЗ — это корпусные детали и бортовые редукторы, кабина и платформа, защита двигателя и трансмиссии, устройства ROPS и FOPS, топливный бак и подогреватель дизеля, электрооборудование кабины и блок радиаторов. Такой подход, безусловно, является благоприятным как при производстве, так и при эксплуатации этих машин.

Семейство инженерных машин базируется на едином силовом модуле. В SolidWorks разработан как унифицированный силовой модуль, так и компоновки на его основе катков, погрузчика и т.п.

 

Одним из ключевых элементов силового модуля является рама с вилкой крепления шарнира. Она была рассчитана и оптимизирована в пакете Design Space. Были убраны лишние элементы, затрудняющие изготовление, но не воспринимающие нагрузку, нижняя часть рамы усилена дополнительным ребром, а также изменена конструкция самой вилки (добавлены ребра, изменены сварные швы). В результате были получены достаточные прочность и жесткость самого нагруженного элемента машины. При этом вес рамы остался в допустимых пределах.

Расчет рамы с вилкой крепления шарнира

 

Разработанные машины уже собраны в опытном производстве. Успеху внедрения САПР на нашем предприятии в значительной мере способствовало сотрудничество с известной екатеринбургской компанией «Делкам-Урал».

«САПР и графика» 8'2003