CC BY
66
А. А. Хоменко, И. И. Попик-аров, В. В. Ка. шикни ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ АППАРАТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ СРЕДСТВ
3Б МОДЕЛИРОВАНИЯ
Ключевые слова: 30 модели оборудования, конструкция аппаратов.
Рассмотрен современный подход к изучению конструкции аппаратов химического машиностроения на основе 30 моделей, созданных при помощи современных средств автоматизированного проектирования. Представлена структура собственного обучающего 30 комплекса, позволяющего подробно изучить конструкцию аппарата, производить его сборку и разборку, а также контролировать правильность действий студентов и оценивать полученные ими знания.
Keywords: 3D equipment models, construction of devices.
The modern approach to study of construction of devices of chemical mechanical engineering on a basis 3D the models created by means of the modern computer design aids is considered. The structure own training 3D a complex allowing explicitly to study construction of the device is provided, to make its assembly and disassembling, and also to supervise correctness of actions of students and to evaluate the knowledge received by them.
Введение
В настоящее время, когда 1Т-технологии внедряются во все сферы деятельности, не вызывает сомнений актуальность использования их в машиностроительной и нефтеперерабатывающей отраслях. На базе 1Т-технологий можно создать ряд приложений по обучению студентов ВУЗов и специалистов нефтяного и химического машиностроения. Эти программы могут представлять собой методические указания в виде видеоуроков, пакета интерактивных обучающих модулей, направленных на получение практических навыков на виртуальных 3Б моделях [8].
Развитием в этой тематики в нашей стране занимаются такие учреждения, как Уфимский государственный нефтяной технический университет (УГ-НТУ), Тамбовский государственный технический университет (ТГТУ), Санкт-Петербургский политехнический университет (СПбГПУ). Каждый из перечисленных ВУЗов ведет развитие своей программы или использует популярные программные средства. УГНТУ, например, преуспел в области: трехмерного виртуального тренажера по насосному оборудованию, комплексу программ С8-ТБ8Т и тренажеру по техническому освидетельствованию аппаратов [1]; ТГТУ разрабатывает виртуальные модели химико-технологических систем и технологического оборудования, виртуальные модели предприятий [2]; ООО «СИСТЕМОТЕХНИКА» [4] создала модуль СТМеханика в котором представила ряд 3Б моделей машин аппаратов. Все перечисленные авторы предлагают к рассмотрению модели аппаратов при помощи стандартных средств просмотра, не позволяющих контролировать правильность сборки или разборки аппарата. Исключение составил УГНТУ, но здесь сборка/разборка касается только насосного оборудования. Таким образом, освоение данного направления сегодня только начинается, имеется острая необходимость в отечественных разработках.
Создание собственного обучающего 3й комплекса
Для студента механического профиля важно отчетливо представлять конструкцию аппарата и от-
дельных его частей. На бумажном носителе не всегда удается наглядно показать устройство и принцип работы сложных аппаратов и их узлов. Компьютерные технологии сегодня позволяют значительно упростить процесс обучения, используя новые возможности 3Б проектирования и визуализации. Конечно, в процессе создания таких учебных комплексов требуется приложить немалые усилий, для получения качественного обучающего продукта.
Для создания обучающего 3Б комплекса необходимо:
1) Создать точную модель 3Б аппарата с учетом всех деталей и их реальных размеров.
2) Задать движущимся частям аппарата траектории их движения
3) Установить правильную последовательность сборки аппарата
4) Задать способы крепления деталей и сборочных единиц
5) Воспроизвести анимацию сборки аппарата
6) Установить правильную последовательность разборки аппарата
7) Воспроизвести анимацию разборки аппарата
8) Создать упражнения для тестирования навыков сборки и разборки аппарата
9) Создать экспертную систему отслеживающую правильность выполнения сборки или разборки аппарата.
Наша кафедра МАХП КНИТУ также имеет многолетний опыт создания 3Б моделей, виртуальных лабораторных установок и электронных учебников [6,7].
На примере теплообменника с линзовым компенсатором покажем процесс создания 3Б модели аппарата, предназначенной для учебного комплекса. Для его моделирования была выбрана отечественная система проектирования КОМПАС-3Б У12, позволяющая достаточно быстро создавать детали аппаратов и их сборки.
Были созданы следующие детали: днища, фланцы, патрубки, обечайки, линзовый компенсатор, опоры, трубные решетки, дистанционные трубки, стяжки, трубки, поперечные перегородки и др.
Полученные детали были собранны в строгом соответствии с последовательностью сборки на предприятии производящим данный вид теплообменника.
Сборка производится в следующем порядке:
1) На первом этапе производится сборка трубного пучка (рис. 1) на специально оборудованном стенде
Рис. 1 - Трубный пучок
Рис. 2 - Корпус
Рис. 3 - Решетка
Этап сборки трубного пучка подразделяется на следующие действия:
• закрепляется решетка зажимами, в решетку, вставляются стяжки,
• дистанционные трубки и перегородки
• в каркас вставляются все трубки пучка, развальцовывают с последующей обвалкой.
• устанавливают отбойник, приварив к фланцу или к дистанционным трубкам.
Рис. 4 - Сборка аппарата
2) На втором этапе ведется монтаж корпуса (рис. 1): варят обечайки, штуцера, компенсатор, опоры, ухо, ушко и прочее.
3) На третьем этапе собирают распределительную камеру (рис. 2) из: фланца; обечайки; штуцера; бобышки; ушка; уха.
4) На четвертом этапе собирается крышка (рис. 2.) из следующих элементов: днища, фланца, штуцера и уха.
После изготовления всех сборочных единиц производится монтаж самого теплообменного аппарата
(рис. 3): трубный пучок с помощью лебедки и двух подъёмных кранов втаскивают в корпус; приваривают трубную решетку (рис. 1) и развальцовывают трубки; на фланцы одевают прокладки и крепят на болтах распределительную камеру и крышку.
Для создания обучающего материала были созданы видеоуроки, демонстрирующие правильную последовательность сборки и разборки аппарата и его составных элементов.
Такой подход позволяет студенту изучить последовательность сборки, и разборки оборудования, просматривая соответствующие видео сюжеты, но не позволяет контролировать усвояемость материала обучаемым, что важно при создании средств дистанционного образования.
Рассмотренные средства САПР (SolidWorks Premium, eDrawings [5] и КОМПАС-3Б [6]) трехмерного проектирования ведущих производителей не дают возможности отслеживания правильности осуществления сборки и разборки аппарата. Поскольку о подобном контролирующем модуле не было упомянуто ни одним из вышеуказанных авторов, сотрудниками кафедры МАХП КНИТУ была инициирована разработка программного комплекса, позволяющего нам задавать последовательность сборки и разборки аппарата, а также контролировать правильность действия студентов и оценивать полученные ими знания.
Выводы
Таким образом, разработанные авторами модели аппаратов, и предложенная методика по обучению сборки и разборки аппаратов, позволит быстрее и эффективнее проводить процесс обучения студентов механических и смежных специальностей.
Литература
1. http://elearning.rusoil.net/index.php?option=com_content &view=category&layout=blog&id=40&Itemid=49
2. http://www.170514.tstu.ru/ios/
3. http://www.sistemotehnika.ru
4. http://www.solidworks.ru
5. http://www.kompas.ru
6. Гайнуллин М. Г., Компьютерное и физическое моделирование процесса монтажа колонных аппаратов. - В сб. "Правовые и инженерные вопросы промышленной безопасности, охраны труда и экологии". Казань: Издат-во Каз. гос. тех. ун-т, 2004.
7. Поникаров И.И., Хоменко А.А. Концепция электронных учебников для технических дисциплин Актуальные проблемы профессионального образования. Материалы отчетной научно-методической конф. КГТУ, 22-24.11. 2008г. Казань: Издат. КГТУ, 2008. 896с.
8. Валеева Н.Ш. Зарубежные образовательные программы американских технических колледжей: форматы, проблемы, лучшие практики / Г.Б. Хасанова // Вестн. Казан. техн. ун-та - 2011 - №8 С. 135 -144.
© А. А. Хоменко - канд. техн. наук, доц. каф. машин и аппаратов химических производств КНИТУ, [email protected]; И. И. Поникаров - д-р техн. наук, проф. каф. машин и аппаратов химических производств КНИТУ, [email protected].; В. В. Калинкин - студ. КНИТУ.
