SolidWorks在聲頻振動(dòng)鉆機(jī)管路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

任曉飛

(中國煤炭地質(zhì)總局第二勘探局，河北涿州 072750)

0 引言

聲頻振動(dòng)鉆機(jī)是中國煤炭地質(zhì)總局第二勘探局研發(fā)的新型聲頻振動(dòng)環(huán)保鉆機(jī)，主要由行走機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、動(dòng)力機(jī)構(gòu)和液壓元件組成，各機(jī)構(gòu)管路之間連接主要依靠液體傳輸來完成相應(yīng)的動(dòng)作。管路作為重要的輸送設(shè)備它在聲頻振動(dòng)鉆機(jī)中起到至關(guān)作用。因此合理的應(yīng)用Solidworks routing設(shè)計(jì)管路，不僅要考慮管路的安裝、調(diào)試及其他構(gòu)件的干涉及空間布局，其次還要考慮整機(jī)的美觀和管路的成本，最后對(duì)所設(shè)計(jì)出的管路參數(shù)進(jìn)行實(shí)評(píng)，并對(duì)試驗(yàn)所獲取得數(shù)值進(jìn)行分析和對(duì)比，從而更加確定各數(shù)值在Solidworks routing的合理性。通過它設(shè)計(jì)的管路，不僅可以提高管路設(shè)計(jì)者的工作效率，而且還可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而減少設(shè)計(jì)者的錯(cuò)誤，有效地縮短了管路設(shè)計(jì)周期，為管路安裝提高了效率。

1 管路設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作

SolidWorks routing作為SolidWorks管路設(shè)計(jì)的一個(gè)插件，與SolidWorks無縫對(duì)接，因此利用Solidworks routing對(duì)聲頻振動(dòng)鉆機(jī)管路設(shè)計(jì)應(yīng)從模板構(gòu)建、三維接頭體和管筒的構(gòu)建、管路裝配和管路的干涉檢查4個(gè)階段來完成管路設(shè)計(jì)。

1.1 模板構(gòu)建

由于SolidWorks routing自帶模板為英制步路模板，計(jì)量單位為英寸，而我國在管路設(shè)計(jì)時(shí)零件設(shè)計(jì)尺寸為公制，故自帶routing模板滿足不了設(shè)計(jì)者習(xí)慣于應(yīng)用公制單位的設(shè)計(jì)要求，因此需創(chuàng)立符合國標(biāo)要求的自定義步路模板，以便滿足國標(biāo)管路設(shè)計(jì)者需求，進(jìn)而便于設(shè)計(jì)者開展管路設(shè)計(jì)。

1.2 三維接頭體和管筒的構(gòu)建

一個(gè)完整的管路設(shè)計(jì)主要包含不同長度的軟管、接頭體(軟管連接)，SolidWorks routing管路設(shè)計(jì)庫包含豐富的接頭體和管筒庫文件，但尺寸單位均為英制，不能滿足符合國標(biāo)的管路設(shè)計(jì)，因此在管路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)創(chuàng)建符合國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的三維接頭體和管筒庫文件至關(guān)重要。

本文結(jié)合鉆機(jī)在管路設(shè)計(jì)及布管的工況，參照機(jī)械行業(yè)管路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，采用中華人民共和國第一機(jī)械工業(yè)部JB 966-77焊接式端直通管接頭標(biāo)準(zhǔn)，繪制相應(yīng)的接頭體零件和管筒零件，并建立完整的裝配體庫(圖1)及裝配體規(guī)格配置表(表1)及管筒多種配置表，從而滿足不同管路設(shè)者的需求，進(jìn)而為管路設(shè)計(jì)在管路設(shè)計(jì)時(shí)能夠快速應(yīng)用和研發(fā)縮短了時(shí)間，提高了設(shè)計(jì)效率。同時(shí)對(duì)已完成的接頭體添加了相應(yīng)的連接點(diǎn)和線路點(diǎn)，進(jìn)而完成不同規(guī)格管路的設(shè)計(jì)。

圖1 JB 966-77 裝配體

表1 系列裝配體配制表

1.3 管路裝配

利用SolidWorks軟件對(duì)已繪制的零件進(jìn)行組裝，在建好的聲頻振動(dòng)鉆機(jī)模型上與之相應(yīng)構(gòu)建的接頭體進(jìn)行組裝來完成不同規(guī)格起點(diǎn)與終點(diǎn)的管線連接，形成相應(yīng)管路，最終所有管路組裝成管路圖裝配在一起，如圖2所示。

圖2 某聲頻振動(dòng)鉆機(jī)部分管路裝配示意圖

1.4 管路干涉檢查

聲頻振動(dòng)鉆機(jī)管路數(shù)量多、規(guī)格雜，單靠人工排查很難完成，這時(shí)可通過SolidWorks軟件自帶干涉檢查功能對(duì)所設(shè)計(jì)管路進(jìn)行排查，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)所選零部件進(jìn)行計(jì)算，如有相鄰零部件存在干涉，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)高亮顯示干涉的地方，如圖3所示。

圖3 聲頻振動(dòng)鉆機(jī)管路干涉檢查

2 應(yīng)用案例

對(duì)已組裝完成的聲頻動(dòng)力頭進(jìn)行管路設(shè)計(jì)時(shí)，可以快速應(yīng)用SolidWorks routing建立的管筒構(gòu)件、接頭體構(gòu)件與動(dòng)力頭上相應(yīng)元件、閥塊連接，通過應(yīng)用SolidWorks routing管筒工具，得出動(dòng)力頭管路圖和數(shù)據(jù)表。動(dòng)力頭管路圖見圖4，數(shù)據(jù)表見表2。

圖4 聲頻振動(dòng)鉆機(jī)動(dòng)力頭管路圖

表2 動(dòng)力頭管路與實(shí)測數(shù)據(jù)

通過管路不僅可以清楚查看管路走向，而且還可以得出了每束線路上的接頭數(shù)量、膠管規(guī)格、膠管長度，從而更加直觀反應(yīng)每個(gè)部位對(duì)應(yīng)的膠管連接，從而避免了漏做、沒做的可能，進(jìn)而更大程度上提高了工作效率。

3 工程化驗(yàn)證

通過SolidWorks Routing對(duì)聲頻振動(dòng)鉆機(jī)動(dòng)力頭管路模擬設(shè)計(jì)，得出數(shù)據(jù)表和實(shí)測對(duì)比得出該數(shù)據(jù)可靠，走向合理，具有實(shí)際參考價(jià)值，并對(duì)所得數(shù)據(jù)已應(yīng)用到工程鉆機(jī)實(shí)物當(dāng)中并得到了可視化驗(yàn)證，見圖5。

圖5 動(dòng)力頭實(shí)物圖

4 結(jié)語

本文通過三維軟件SolidWorks設(shè)計(jì)的聲頻振動(dòng)鉆機(jī)管路，經(jīng)工程化驗(yàn)證所得數(shù)據(jù)具有參考價(jià)值，且相對(duì)二維聲頻振動(dòng)鉆機(jī)管路設(shè)計(jì)有以下好處：①三維管路展示比較直觀、管路參數(shù)、編輯修改比較方便；②創(chuàng)建三維國標(biāo)接頭體庫、管筒及管筒設(shè)計(jì)表，提高了管路設(shè)計(jì)效率，減少管路設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，為以后繁瑣的管路設(shè)計(jì)，縮短了研發(fā)周期；③3D管路設(shè)計(jì)在生成二維管路圖時(shí)能夠統(tǒng)計(jì)各管線長度、數(shù)量及接頭體規(guī)格，相對(duì)原來現(xiàn)場測量節(jié)省了大量的時(shí)間。