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

聲頻振動鉆機是中國煤炭地質(zhì)總局第二勘探局研發(fā)的新型聲頻振動環(huán)保鉆機，主要由行走機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)、動力機構(gòu)和液壓元件組成，各機構(gòu)管路之間連接主要依靠液體傳輸來完成相應(yīng)的動作。管路作為重要的輸送設(shè)備它在聲頻振動鉆機中起到至關(guān)作用。因此合理的應(yīng)用Solidworks routing設(shè)計管路，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，其次還要考慮整機的美觀和管路的成本，最后對所設(shè)計出的管路參數(shù)進行實評，并對試驗所獲取得數(shù)值進行分析和對比，從而更加確定各數(shù)值在Solidworks routing的合理性。通過它設(shè)計的管路，不僅可以提高管路設(shè)計者的工作效率，而且還可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，進而減少設(shè)計者的錯誤，有效地縮短了管路設(shè)計周期，為管路安裝提高了效率。

1 管路設(shè)計前的準備工作

SolidWorks routing作為SolidWorks管路設(shè)計的一個插件，與SolidWorks無縫對接，因此利用Solidworks routing對聲頻振動鉆機管路設(shè)計應(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個階段來完成管路設(shè)計。

1.1 模板構(gòu)建

由于SolidWorks routing自帶模板為英制步路模板，計量單位為英寸，而我國在管路設(shè)計時零件設(shè)計尺寸為公制，故自帶routing模板滿足不了設(shè)計者習(xí)慣于應(yīng)用公制單位的設(shè)計要求，因此需創(chuàng)立符合國標要求的自定義步路模板，以便滿足國標管路設(shè)計者需求，進而便于設(shè)計者開展管路設(shè)計。

1.2 三維接頭體和管筒的構(gòu)建

一個完整的管路設(shè)計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，不能滿足符合國標的管路設(shè)計，因此在管路設(shè)計時應(yīng)創(chuàng)建符合國標標準的三維接頭體和管筒庫文件至關(guān)重要。

本文結(jié)合鉆機在管路設(shè)計及布管的工況，參照機械行業(yè)管路設(shè)計標準，采用中華人民共和國第一機械工業(yè)部JB 966-77焊接式端直通管接頭標準，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，進而為管路設(shè)計在管路設(shè)計時能夠快速應(yīng)用和研發(fā)縮短了時間，提高了設(shè)計效率。同時對已完成的接頭體添加了相應(yīng)的連接點和線路點，進而完成不同規(guī)格管路的設(shè)計。

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軟件對已繪制的零件進行組裝，在建好的聲頻振動鉆機模型上與之相應(yīng)構(gòu)建的接頭體進行組裝來完成不同規(guī)格起點與終點的管線連接，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 某聲頻振動鉆機部分管路裝配示意圖

1.4 管路干涉檢查

聲頻振動鉆機管路數(shù)量多、規(guī)格雜，單靠人工排查很難完成，這時可通過SolidWorks軟件自帶干涉檢查功能對所設(shè)計管路進行排查，系統(tǒng)會根據(jù)所選零部件進行計算，如有相鄰零部件存在干涉，系統(tǒng)會自動高亮顯示干涉的地方，如圖3所示。

圖3 聲頻振動鉆機管路干涉檢查

2 應(yīng)用案例

對已組裝完成的聲頻動力頭進行管路設(shè)計時，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，得出動力頭管路圖和數(shù)據(jù)表。動力頭管路圖見圖4，數(shù)據(jù)表見表2。

圖4 聲頻振動鉆機動力頭管路圖

表2 動力頭管路與實測數(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)每個部位對應(yīng)的膠管連接，從而避免了漏做、沒做的可能，進而更大程度上提高了工作效率。

3 工程化驗證

通過SolidWorks Routing對聲頻振動鉆機動力頭管路模擬設(shè)計，得出數(shù)據(jù)表和實測對比得出該數(shù)據(jù)可靠，走向合理，具有實際參考價值，并對所得數(shù)據(jù)已應(yīng)用到工程鉆機實物當(dāng)中并得到了可視化驗證，見圖5。

圖5 動力頭實物圖

4 結(jié)語

本文通過三維軟件SolidWorks設(shè)計的聲頻振動鉆機管路，經(jīng)工程化驗證所得數(shù)據(jù)具有參考價值，且相對二維聲頻振動鉆機管路設(shè)計有以下好處：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)建三維國標接頭體庫、管筒及管筒設(shè)計表，提高了管路設(shè)計效率，減少管路設(shè)計錯誤，為以后繁瑣的管路設(shè)計，縮短了研發(fā)周期；③3D管路設(shè)計在生成二維管路圖時能夠統(tǒng)計各管線長度、數(shù)量及接頭體規(guī)格，相對原來現(xiàn)場測量節(jié)省了大量的時間。