3.3. Система автоматизированного проектирования
буровых машин
Широкое внедрение комплексной механизации и автоматизации в процесс бурения скважин сопровождается усложнением конструкций бурового оборудования, появлением новых технических решений и, как следствие, увеличением срока и трудоемкости проектирования и изготовления. Эти обстоятельства, а также недостаточная эффективность решений при разработке сложных систем, могут привести к моральному старению изделия до ввода его в эксплуатацию и низкой эффективности его дальнейшего использования. Поэтому рост номенклатуры создаваемых машин и повышение их сложности требует от конструкторских организаций ускорения темпов проектирования. Решение этой проблемы возможно при разработке и внедрении систем автоматизированного проектирования буровых машин (САПР БМ), которые предусматривают широкое использование системного подхода при постановке задач, математических методов и ЭВМ при их решении.
САПР определена в ГОСТ 22487-77 как проектирование, при котором отдельные преобразования объекта и алгоритма его функционирования или алгоритма процесса, а также представления описаний на различных языках осуществляется взаимодействием человека и ЭВМ. При этом автоматизируются процедуры и операции ввода (вывода) различных данных, поиска, разработки, оценки, контроля и хранения проектных решений, компоновки, редактирования и вывода (изготовления) проектной документации, а также информационно-справочного обслуживания.
В настоящее время можно выделить четыре группы задач при проектировании бурового оборудования, которые целесообразно решать с помощью ЭВМ:
многовариантные оптимизированные расчеты, то есть расчеты по сложным методикам, которые требуют быстрого получения точных результатов;
проверочные и проектировочные расчеты по специально разработанным методикам;
автоматизированные системы проектирования.
Первые три группы задач могут рассматриваться как ступени, ведущие к довольно перспективному машинному проектированию. Современные методики проверочных и проектировочных расчетов характеризуются большой общностью, что позволяет по одной программе рассчитывать конструкции целого класса. Использование ЭВМ открывает большие перспективы для оптимизации технических решений и позволяет использовать математическую теорию планирования эксперимента, которая позволяет получить необходимые экспериментальные данные с минимальными затратами средств и времени при исследовании сложных технических и технологических систем. Наличие необходимого количества «состыкованных» программ позволяет рассчитывать и оптимизировать сложные конструкции, включающие различные сборки.
Поскольку при машинном проектировании невозможно заранее предусмотреть все варианты поиска оптимального решения, то наиболее эффективным режимом работы является диалоговый режим «человек – машина». Человек в этом случае анализирует информацию, выданную на дисплей или в печать, и после ее анализа может вводить дополнительные данные и определять направление дальнейшего решения. Например, при расчете валов на основании выданных минимальных запасов прочности конструктор может при необходимости изменять конструктивные размеры вала, материал, термообработку и др. После этого машина снова считает слабое сечение и т.д. Режим диалога можно использовать при определении параметров подъемного механизма буровой установки, вращателя, насоса и др.
Применение ЭВМ может дать значительный эффект, так как позволяет ускорить проектирование в 7 – 10 раз и повысить качество проекта за счет выбора наиболее оптимального варианта. При этом в значительной степени исключаются субъективные факторы, влияющие на качество выполнения проекта.
После выбора оптимального варианта САПР позволяет разработать и выдать в готовом виде проектную документацию в полном объеме. Примерная блок-схема процесса синтеза оптимальной конструкции приведена на рис. 2.
ЭВМ разрабатывает, как правило, не один, а ряд допустимых вариантов конструкций, выбор же окончательного решения остается за человеком.
Создание САПР достаточно сложная проблема, так как она связана с решением задач методологии, организации и технического обеспечения.
Современные ЭВМ дают возможность оператору работать со всеми видами графической, текстовой и другой информации в режиме диалога.
При создании САПР разрабатывают единый метод и признаки классификации, основные классификационные группировки и правила обозначения, которые для различных отраслей промышленности устанавливает ГОСТ 23501.108-85. По каждому признаку установлены классификационные группы, их характеристики и коды, порядок работы с ними.
САПР машин строят с учетом единой системы конструкторской документации (ЕСКД), единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП), а также автоматизированной системы управления производством (АСУП).
|
Постановка задачи |
|
Формирование
матрицы параметров и матрицы нагрузок
конструкции |
|
Проектировочный расчет конструкции и ее отдельных подсистем с учетом существенных взаимосвязей между ними |
нет
|
Удовлетворены
все ограничения? |
да
|
Вычисление и запоминание критериев оптимальности |
да
|
Исчерпаны
все возможные комбинации параметров? |
[Введите цитату из документа или краткое описание интересного события. Надпись можно поместить в любое место документа. Для изменения форматирования надписи, содержащей броские цитаты, используйте вкладку "Средства рисования".]
[Введите цитату из документа или краткое описание интересного события. Надпись можно поместить в любое место документа. Для изменения форматирования надписи, содержащей броские цитаты, используйте вкладку "Средства рисования".]
[Введите цитату из документа или краткое описание интересного события. Надпись можно поместить в любое место документа. Для изменения форматирования надписи, содержащей броские цитаты, используйте вкладку "Средства рисования".]
[Введите цитату из документа или краткое описание интересного события. Надпись можно поместить в любое место документа. Для изменения форматирования надписи, содержащей броские цитаты, используйте вкладку "Средства рисования".]
[Введите цитату из документа или краткое описание интересного события. Надпись можно поместить в любое место документа. Для изменения форматирования надписи, содержащей броские цитаты, используйте вкладку "Средства рисования".]
нет
|
Изменение
управляемых параметров |
|
Сравнение
всех вариантов конструкции и выбор
оптимального |
Рис. 2. Примерная блок-схема процесса синтеза оптимальной конструкции