AutoCAD在會蘭龐雅水電站彎管及岔管放樣中的應(yīng)用

(葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概況

老撾會蘭龐雅水電站位于老撾南部的Bolaven高原的HOUAY LAMPHAN GNAI河流上，引水系統(tǒng)經(jīng)上平洞、明管、豎井、下平洞、岔管段、支管段至蝸殼進(jìn)口球閥。其中，明管段總長2134m，設(shè)有20個鎮(zhèn)墩，其中18個鎮(zhèn)墩內(nèi)布置有彎管，共計51節(jié)彎管，鋼襯壁厚14mm～38mm。埋管段分為上平段、豎井段及下平段，總長度1847m，共計24節(jié)彎管，鋼襯壁厚34mm～40mm。

岔管總重量為8.7t，主錐管內(nèi)徑2m，支錐管內(nèi)徑1.4m。岔管采用WDB620鋼材，管壁厚度48mm(月牙肋厚度為100mm)。

2 彎管展開圖畫法

2.1 彎管模型

圖1 壓力鋼管立面布置

圖1為13#鎮(zhèn)墩內(nèi)壓力鋼管立面布置圖，選取13#鎮(zhèn)墩內(nèi)的彎管作為研究對象，繪制1#彎管的展開圖。特別注意，展開圖應(yīng)選取管壁中性面(板中)進(jìn)行。

圖2 1#彎管等分放樣

2.2 數(shù)據(jù)收集

彎管展開圖繪制所需數(shù)據(jù)收集可使用幾何作圖法和數(shù)值計算法，對比兩種方法，幾何作圖法方便簡單且清晰明了。

2.2.1 幾何作圖法

如圖2所示，將1#彎管圖取出，并旋轉(zhuǎn)至線AB水平，畫出俯視圖圓P，將圓P分成24等分。以第一、二象限為例，在等分點上做上標(biāo)記0、1、2、3、……11、12，并過各等分點向上作豎直線與線段CD、線段AB相交，與線段CD相交點標(biāo)記為0’(C點)、1’、2’、3’、……11’、12’(D點)，與線段AB相交點標(biāo)記為0”(B點)、1”、2”、3”、……11”、12”(A點)。定義L(n)=n’n” (n=0、1、2、……11、12)，在圖中依次量取L(0)、L(1)、L(2)、……L(11)、L(12)的長度。

2.2.2 數(shù)值計算法

用數(shù)值計算的方法計算出L(n)。如圖1所示已知數(shù)據(jù)，可以使用公式計算L(n)：

L(n)=BC+r(1-cosα(n))tan(β/2) (n=0、1、2、……11、12)

其中，r為彎管中性面截面圓的半徑；α(n)=15°n。

n取值不同，從而計算出L(0)、L(1)、L(2)、……L(11)、L(12)的長度。

2.3 展開圖繪制

彎管的縱縫方向位于下偏左45°(上游向下游看)，其縱縫長度等于L(9)。首先，畫一條水平線，其長度等于彎管中性面截面圓的周長。將水平線分成24等分，過25個點(23個等分點，2個端點)依次向下作豎直線，其長度依次為L(9)、L(8)、……L(1)、L(0)、L(1)……L(11)、L(12)、L(11)、L(10)、L(9)。用樣條曲線將豎直線的下端點依次連接并擬合。13#彎管在縱縫位置展開的效果圖如圖3所示。

圖3 彎管展開圖

3 岔管展開圖畫法

3.1 岔管模型

從岔管結(jié)構(gòu)圖中提取岔管中性面(板中)輪廓圖，并在各部分上做標(biāo)記1#、2#、3#。岔管是由錐管、月牙肋焊接而成，1#為主錐管，2#、3#為支錐管，位于2#與3#之間部分是月牙肋(如圖4所示)。

3.2 3#支錐管等分放樣

從圖4中將3#支錐管取出，并旋轉(zhuǎn)至AB水平(如圖5所示)。延長兩邊母線BC和AD與過M點的水平線相交于F、E點，反向延長母線BC和AD相交于O點。在圖5中畫出俯視圖底圓P，并將圓P分成36等分，以第二象限為例，做上標(biāo)記0(F’點)、1、2、……17、18(E’點)。將圓P上的各等分點投影至線段EF上，并將EF上各投影點與O點連接，連接線與線段CM相交于0’(C點)、1’、2’、……8’、9’；與線段DM相交于10’、11’、……17’、18’(D點)。過0’(C點)、1’、2’、……8’、9’作水平線與線段CF相交于0”(C點)、1”、2”、……8”、9”；過10’、11’、……17’、18’作水平線與線段DE相交于10”、11”、……17”、18”(D點)。量取O點至0”(C點)、1”、……17”、18”(D點)的距離。

圖4 岔管模型輪廓

圖5 支錐管等分放樣

3.3 3#支錐管展開圖繪制

圖6 3#支錐管展開

用樣條曲線依次連接0、1、2……8、9、M”，M”、10、11……17、18并擬合，所得曲線為圖5中折線CMD的對應(yīng)展開曲線。在圖6中，在線段O’0上量取0B’(0B’與圖5中AB的長度相等)，以O(shè)’為圓心，B’為起點作圓弧，圓弧端點G落在線段O’K上。選中已畫展開圖輪廓線，使用MIRROR命令沿O’K進(jìn)行鏡像，創(chuàng)建展開圖的另一半。

3#錐管展開圖繪制完成后，修改調(diào)整展開圖，變換成在縱縫位置進(jìn)行展開的錐管放樣圖，用于下料圖繪制。

3.4 1#、2#錐管展開圖繪制

1#主錐管展開圖繪制方法(包括特殊點及縱縫位置的畫法)與3#錐管展開圖繪制所采用的方法類似，這里不再敘述。2#支錐管與3#支錐管結(jié)構(gòu)相同，其展開圖也完全相同(包括縱縫位置)。

3.5 月牙肋圖形繪制

月牙肋的外緣為橢圓弧，可使用AutoCAD中的橢圓工具繪制；內(nèi)緣為拋物線，可建立坐標(biāo)系，繪制坐標(biāo)點，用樣條曲線連接坐標(biāo)點并擬合。

4 放樣及保證措施

在過去，展開放樣大多是在空曠的鋼板平臺上用幾何方法制作樣板或劃線下料，或用計算的方法求展開坐標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)和計算機技術(shù)的普及，現(xiàn)在已有更多的方法達(dá)到這一目的。掌握好彎管及岔管的展開圖繪制方法，即可在AutoCAD中完成展開放樣，繪制下料圖，將下料圖導(dǎo)入數(shù)控程序完成下料。

使用AutoCAD繪制下料圖時，可在圖中畫出各輔助線，比如滾壓線、拼裝線。數(shù)控切割機是用程序驅(qū)動機床運動，從而帶動切割工具對物體進(jìn)行切割。利用此特點，將切割工具進(jìn)行簡單改造，在預(yù)演切割過程中，隨著機床運動，改造的部位在鋼板上進(jìn)行劃線操作，從而將下料圖繪制在鋼板上；對主要控制尺寸進(jìn)行檢驗，無誤后可下料。這樣做法一是檢驗彎管及岔管部件下料圖的準(zhǔn)確性，二是減少人工繪制輔助線這一工序。

岔管是金屬結(jié)構(gòu)的重要組成部分，為保證岔管制作順利完成，檢驗AutoCAD中放樣圖是否正確，可在岔管下料前，使用薄鐵皮制作岔管模型；在CAD中將岔管各部件的下料圖按一定比例縮小，導(dǎo)入數(shù)控程序，在薄鐵皮上劃線；使用相應(yīng)的工具完成岔管模型各部件的下料，將各部件組拼完成模型制作。岔管模型制作完成后，不僅可以校核各拼裝尺寸，還可用于指導(dǎo)岔管制作。

5 結(jié)語

在AutoCAD中繪制彎管及岔管的展開圖，完成其展開放樣，這種方法不僅減少了繁瑣的工作程序，而且還方便、快速并有效地提高了放樣的準(zhǔn)確性。所以，掌握使用AutoCAD方法繪制彎管及岔管的展開圖很有必要。