RAZVOJ SISTEMA ZA PRAZNJENJE BAGRSKE IZKOPNE … · 2017. 11. 27. · Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo V RAZVOJ SISTEMA ZA PRAZNJENJE BAGRSKE IZKOPNE

RAZVOJ SISTEMA ZA PRAZNJENJE

BAGRSKE IZKOPNE ZAJEMALKE

Diplomsko delo

Študent: Mitja KRAJNC

Študijski program: Univerzitetni, Strojništvo

Smer: Konstrukterstvo in gradnja strojev

Mentor: izr. prof. dr. Bojan DOLŠAK

Somentor: viš. pred. dr. Marina NOVAK

Maribor, januar 2009

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

II


III

I Z J A V A

Podpisani Mitja KRAJNC izjavljam, da:

• je bilo predloženo diplomsko delo opravljeno samostojno pod mentorstvom izr. prof.

dr. Bojana Dolšaka in somentorice viš. pred. dr. Marine Novak ;

• predloženo diplomsko delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev

kakršnekoli izobrazbe na drugi fakulteti ali univerzi;

• soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet

Univerze v Mariboru.

Maribor, 16.01.2009 Podpis:


IV

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju izr. prof. dr. Bojanu Dolšak

in somentorici viš. pred. dr. Marini Novak za pomoč

in vodenje pri opravljanju diplomskega dela.

Za pomoč pri izdelavi prototipa se zahvaljujem

zaposlenim v podjetju KGS Krajnc d.o.o..

Posebna zahvala velja punci Anamariji in staršem, ki

so me ves čas študija razumeli, spodbujali in dajali

potrebno podporo.


V

RAZVOJ SISTEMA ZA PRAZNJENJE BAGRSKE IZKOPNE

ZAJEMALKE

Ključne besede:, konstruiranje, bagrska izkopna zajemalka, zasnova jeklenih izdelkov, Catia

V5

UDK: 621.87-11(043.2)

POVZETEK

Pri strojnih izkopih jarkov za vodovod, plinovod in raznih sistemih za odvajanje vode,

kopljemo z ozkimi izkopnimi zajemalkami.

Težava pri teh zajemalkah nastane pri kopanju na različnih strukturah zemlje, kot so na primer

mokra ilovnata tla. Zajemalka se zaradi svoje ozke notranjosti nenehno maši, tako je potrebno

nenehno čiščenje le te. Ob vsaki zamašitvi zajemalke se delo ustavi in produktivnost

gradbenega stroja zelo upade.

Potrebno je rekonstruirati obstoječo izkopno zajemalko in razviti sistem za avtomatsko

praznjenje zemlje. Sistem je potrebno konstruirati tako, da bo funkcionalen, cenovno

sprejemljiv in da bo zmogljivost stroja povrnil nazaj na optimalno zmogljivost.

V diplomskem delu je predstavljen razvoj in izdelava sistema za praznjenje bagrske izkopne

zajemalke.


VI

DEVELOPMENT OF THE SYSTEM FOR EXCAVATOR BUCKET

DEPLETION

Key words: construction, excavator bucket depletion, design of steel products, Catia V5

UDK: 621.87-11(043.2)

ABSTRACT

Machine excavations of ditches for waterworks, gas pipeline and various systems for

differentiation of water are done with narrow excavating buckets. The problem with these

buckets occurs when excavating on different ground structures, especially on wet clay ground.

The bucket fills up because of its narrow interior, so it constantly needs cleaning.

Consequently, with each blockage of the bucket the work stops and productivity of an

engineering machine decreases.

For that reason it is necessary to reconstruct an existent excavating bucket and develop a

system for automatic emptying of earth. A system should be constructed as functional, at an

acceptable price, it should return productivity of a machine back on its optimal capacity.

This diploma work presents development and construction of the system for excavator

bucket depletion.


VII

KAZALO VSEBINE

1 UVOD ............................................................................................................................ - 1 - 1.1 Opis problema ......................................................................................................... - 1 - 1.2 Namen in cilj diplomskega dela .............................................................................. - 2 -

2 PREDSTAVITEV PODJETJA ...................................................................................... - 3 - 2.1 Storitve .................................................................................................................... - 3 - 2.2 Opis dosedanjega reševanja podobnih problemov v podjetju ................................. - 4 -

2.2.1 Predstavitev programskega paketa AutoCAD LT 2005 .................................. - 4 - 3 KONSTRUIRANJE ZA PROIZVODNJO .................................................................... - 6 -

3.1 Življenjska pot izdelka ............................................................................................ - 7 - 3.1.1 Načrtovanje ...................................................................................................... - 7 - 3.1.2 Koncipiranje .................................................................................................... - 8 - 3.1.3 Snovanje izdelka .............................................................................................. - 8 - 3.1.4 Razdelava ......................................................................................................... - 9 - 3.1.5 Načrtovanje proizvodnje izdelka ..................................................................... - 9 - 3.1.6 Proizvodnja izdelka ....................................................................................... - 10 -

3.2 Konstruiranje ......................................................................................................... - 10 - 3.2.1 Konstruiranje novih izdelkov ........................................................................ - 13 - 3.2.2 Konstruiranje izdelkov, na katerih nekaj prilagajamo ................................... - 13 - 3.2.3 Konstruiranje variant izdelka ......................................................................... - 14 - 3.2.4 Metode za iskanje rešitev ............................................................................... - 15 -

3.2.4.1 Konvencionalne metode za iskanje rešitev ............................................ - 15 - 3.2.4.2 Intuitivne metode .................................................................................... - 15 - 3.2.4.3 Študij enačb sistema ............................................................................... - 16 - 3.2.4.4 Iskanje rešitev s klasifikacijskimi shemami ........................................... - 16 - 3.2.4.5 Iskanje rešitev s konstrukcijskimi katalogi ............................................ - 17 -

4 RAČUNALNIŠKO INTEGRIRANA PROIZVODNJA .............................................. - 18 - 4.1 Kaj je CIM ............................................................................................................ - 18 - 4.2 Funkcije podsistemov ............................................................................................ - 19 - 4.3 Potencialne prednosti CIM .................................................................................... - 20 - 4.4 Komunikacija z datotekami ................................................................................... - 21 -

5 KONSTRUIRANJE SISTEMA ZA PRAZNJENJE BAGRSKE IZKOPNE ZAJEMALKE .............................................................................................................. - 22 -

5.1 Iskanje ustrezne variante ....................................................................................... - 23 - 5.1.1 Glavna naloga sistema za praznjenje bagrske izkopne zajemalke ................. - 23 - 5.1.2 Zahtevnik ....................................................................................................... - 24 - 5.1.3 Funkcijska struktura ....................................................................................... - 24 - 5.1.4 Predlogi variant .............................................................................................. - 25 -

5.2 Idejna zasnova ....................................................................................................... - 26 - 5.2.1 Ocena tehnične vrednosti ............................................................................... - 26 - 5.2.2 Končna izbira variante ................................................................................... - 28 -

5.3 Konstruiranje sistema ............................................................................................ - 29 - 5.3.1 Izbira materiala .............................................................................................. - 29 - 5.3.2 Trdnostni preračun ......................................................................................... - 30 -

5.3.2.1 Preračun lopute ....................................................................................... - 30 - 5.3.2.2 Preračun mehanizma .............................................................................. - 32 -

6 MODELIRANJE S PROGRAMSKIM PAKETOM CATIA V5 ................................. - 34 - 6.1 Predstavitev programskega paketa CATIA V5 ..................................................... - 34 - 6.2 Predstavitev modula Mechanical Design .............................................................. - 35 -


VIII

6.2.1 Predstavitev delavnega okolja Part Design .................................................... - 36 - 6.2.2 Orodja za modeliranje v delavnem okolju Part Design ................................ - 36 - 6.2.3 Predstavitev delavnega okolja Assembly Design .......................................... - 39 - 6.2.4 Orodja za delo v delavnem okolju Assembly Design ..................................... - 39 -

6.3 Predstavitev delavnega okolja DMU Kinematics ................................................. - 40 - 6.3.1 Osnovna orodja za delo v delavnem okolju DMU Kinematics ...................... - 40 -

6.4 Izdelava modela sistema za praznjenje bagrske zajemalke ................................... - 42 - 6.4.1 Uporaba delovnega okolja Part Design ......................................................... - 42 -

6.4.1.1 Skiciranje ................................................................................................ - 43 - 6.4.1.2 Dimenzioniranje ..................................................................................... - 43 - 6.4.1.3 Izvlek profila v tretjo dimenzijo ............................................................ - 44 - 6.4.1.4 Zrcaljenje teles ....................................................................................... - 44 - 6.4.1.5 Izdelava lukenj ....................................................................................... - 45 - 6.4.1.6 Oblikovanje robov .................................................................................. - 46 -

6.4.2 Uporaba delavnega okolja Assembly Design ................................................. - 47 - 6.4.2.1 Izbira delavnega okolja .......................................................................... - 47 - 6.4.2.2 Uvoz obstoječih elementov .................................................................... - 48 - 6.4.2.3 Manipuliranje z izbranimi komponentami ............................................. - 49 - 6.4.2.4 Postavljanje omejitev za urejanje in sestavo v sklop ............................. - 50 -

6.4.3 Primer uporabe delovnega okolja DMU Kinematics ..................................... - 51 - 6.4.3.1 Izbira delavnega okolja .......................................................................... - 52 - 6.4.3.2 Določitev fiksnega dela / nov mehanizem ............................................. - 52 - 6.4.3.3 Določevanje povezovalnih ukazov (Joints) ............................................ - 53 - 6.4.3.4 Analiza mehanizma ................................................................................ - 55 - 6.4.3.5 Izdelava simulacije s snemanjem korakov ............................................. - 56 -

6.4.4 Uporaba delavnega okolja Drafting ............................................................... - 57 - 7 ZAKLJUČEK ............................................................................................................... - 59 - LITERATURA .................................................................................................................... - 63 - ŽIVLJENJEPIS ................................................................................................................... - 64 -


IX

KAZALO SLIK

Slika 2.1: Primeri storitev v podjetju KGS ............................................................................ - 4 - Slika 3.1: Življenjska pot izdelka .......................................................................................... - 6 - Slika 3.2: Vplivi na razvoj novega izdelka ............................................................................ - 7 - Slika 3.3: Robni pogoji konstrukterja .................................................................................. - 12 - Slika 3.4: Kriteriji snovanja izdelkov .................................................................................. - 13 - Slika 3.5: Vrsta konstruiranja in faze razvoja...................................................................... - 14 - Slika 4.1: Povezava med CAD, CAE in CAM .................................................................... - 19 - Slika 4.2: Integrirani CAD, CAE, CAM sistem .................................................................. - 20 - Slika 4.3: Simulacija struženja ............................................................................................ - 21 - Slika 4.4: Podatkovni tok v CIM okolju .............................................................................. - 21 - Slika 5.1: Obstoječa izkopna bagrska zajemalka................................................................. - 22 - Slika 5.2: Morfološka matrika ............................................................................................. - 25 - Slika 5.3: Predlogi variant ................................................................................................... - 26 - Slika 5.4: Ocena tehnične vrednosti .................................................................................... - 27 - Slika 5.5: Izbirna lista .......................................................................................................... - 28 - Slika 5.7: Skica obremenitve lopute .................................................................................... - 31 - Slika 6.1: Moduli programskega paketa CATIA/delovna okolja Mechanical Design. ....... - 35 - Slika 6.2: Pogovorno okno New Part. ................................................................................. - 42 - Slika 6.3: Delavno okolje Part Design. ............................................................................... - 42 - Slika 6.4: Oblika in dimenzija profila. ................................................................................ - 43 - Slika 6.5: Pogovorno okno Pad Definition. ......................................................................... - 44 - Slika 6.6: Zrcaljenje telesa................................................................................................... - 45 - Slika 6.7: Izdelava luknje. ................................................................................................... - 46 - Slika 6.8: Pogovorno okno Chamfer Definition. ................................................................. - 46 - Slika 6.9: Računalniški model izkopne zajemalke. ............................................................. - 47 - Slika 6.10: Izbira delavnega okolja Assembly Design. ........................................................ - 48 - Slika 6.11: Uvoz posameznih komponent. .......................................................................... - 49 - Slika 6.12: Pogovorno okno Manipulation.......................................................................... - 50 - Slika 6.13: Pogovorno okno Constraint Definition. ............................................................ - 50 - Slika 6.14: Računalniški model sestavljenega sistema za čiščenje. .................................... - 51 - Slika 6.15: Izbira delavnega okolja DMU Kinematics. ....................................................... - 52 - Slika 6.16: Ustvarjanje novega mehanizma. ....................................................................... - 52 - Slika 6.17: Pogovorno okno Joint Creation:Rigid. ............................................................. - 53 - Slika 6.18: Spajanje z Joint Creation: Cylindrical. .............................................................. - 54 - Slika 6.19: Pogovorno okno Joint Creation: Planar. .......................................................... - 54 - Slika 6.20: Pogovorno okno Joint Creation: Prismatic. ..................................................... - 55 - Slika 6.21: Informacijsko okno Information. ...................................................................... - 55 - Slika 6.22: Pogovorno okno Mechanism Analysis. ............................................................. - 56 - Slika 6.23: Pogovorno okno Edit Simulation. ..................................................................... - 56 - Slika 6.24: Pogovorno okno Kinematics Simulation – Mechanism 1.................................. - 57 - Slika 6.25: Pogovorno okno New Drafting Creation. ......................................................... - 57 - Slika 6.26: Ukazi za kotiranje. ............................................................................................ - 58 - Slika 7.1: Računalniški model sistema za praznjenje izkopne zajemalke. .......................... - 60 - Slika 7.2: Izdelovanje prototipa. .......................................................................................... - 61 - Slika 7.3: Posamezni deli prototipa. .................................................................................... - 61 - Slika 7.4: Delovanje izkopne zajemalke z vgrajenim sistemom za praznjenje . ................. - 62 -


X

UPORABLJENE KRATICE

CAD − Computer Aided Design − računalniško podprto konstruiranje

CAM − Computer Aided Manufacturing − računalniško podprta proizvodnja

CIM − Computer Integrated Manufacturing − računalniško integrirana proizvodnja

CAE − Computer Aided Engineering − računalniško podprto inženirsko delo

NC − Numerical Control − numerično krmiljenje

CNC − Computer Numerical Control − računalniško numerično krmiljenje

DXF − Drawing Exchange Format − grafično izmenljiv format

FEA − Finite Element Analysis − MKE metoda končnih elementov

PDM − Product Data Management − upravljanje s podatki izdelka

DOF − Degrees Of Freedom − prostostne stopnje

2D − dve dimenziji

3D − tri dimenzije


- 1 -

1 UVOD

Konstruiranje sklopov pri strojih in napravah, kjer je več različnih gibanj, je zelo zahtevno.

Metode ki so jih konstrukterji do nedavnega uporabljali so bile dokaj neučinkovite in počasne.

Tudi programe ki so jih uporabljali kot pripomoček pri svojem delu, so večinoma podpirali

samo konstruiranje v 2D (dveh dimenzijah). Sedaj pa prevzemajo oziroma so pri zahtevnih

sklopih že prevzela vodilno vlogo 3D (tri dimenzionalna) orodja, ki podpirajo tudi simulacijo

kinematike. V času študija so mi bile predstavljene metode za konstruiranje, ki so

podkrepljene s programi za 3D modeliranje.

V podjetju KGS Krajnc d.o.o. strojno kopljemo razne ozke jarke, ki pa nam

predstavljajo velik problem v mokrih ilovnatih tleh zaradi nenehnega mašenja. V času

zaposlitve v podjetju, sem dobil nalogo konstruirati na obstoječo bagrsko zajemalko za

kopanje ozkih jarkov sistem za praznjenje. Sistem je potrebno konstruirati tako, da bo

funkcionalen, cenovno sprejemljiv in da bo zmogljivost stroja povrnil nazaj na polno

zmogljivost.

Ker sem imel v podjetju na voljo samo programski paket AutoCAD LT 2005, sem se na

lastno pobudo odločil, da izkoristim dostop do programskega paketa CATIA na fakulteti in

rešim nalogo v okviru diplomskega dela.

Na osnovi izdelane dokumentacije bo v podjetju KGS Krajnc d.o.o. izdelan in testiran

prototip sistema za praznjenje bagrske izkopne zajemalke.

1.1 Opis problema

Pri izkopih jarkov za vodovod, plinovod in raznih jarkih za odvod vode kopljemo z ozkimi

izkopnimi zajemalkami. Težava pri teh zajemalkah nastane, pri kopanju na različnih

strukturah zemlje, kot so na primer mokra ilovnata tla. Zajemalka se nenehno maši zaradi

svoje ozke notranjosti, tako je potrebno nenehno čiščenje le te. Ob vsaki zamašitvi zajemalke

se delo ustavi in produktivnost stroja zelo pade. V podjetju se že vrsto let srečujemo s to

težavo in razmišljamo o ustrezni rešitvi. Tako sem se odločil rekonstruirati obstoječo izkopno

zajemalko, tako da bom razvil sistem za avtomatsko čiščenje.


- 2 -

1.2 Namen in cilj diplomskega dela

Namen tega diplomskega dela je razvoj in izdelava sistema za čiščenje izkopne zajemalke

tako, da bo čiščenje same zajemalke potekalo avtomatsko med samim delovanjem stroja.

Raziskal sem razne možne rešitve takšnega sistema in s pomočjo programskega paketa Catia

V5 simuliral delovanje tega sistema. S tem sem skrajšal čas konstruiranja in izdelave

prototipa. Obenem pa sem moral tudi preveriti upravičenost rekonstrukcije izkopne

zajemalke. Glavni cilj je seveda dvig produktivnosti stroja.


- 3 -

2 PREDSTAVITEV PODJETJA

Podjetje Krajnc je družinsko podjetje. Z opravljanjem kmetijskih storitev so začeli že v 70-ih

letih. Sprva so usluge opravljali le s traktorjem, kasneje pa tudi z žitnim kombajnom. Podjetje

KGS Krajnc d.o.o. je bilo ustanovljeno leta 2006 in izvira iz podjetja Janez Krajnc s.p., ki pa

deluje že od leta 1984. Na začetku so se v podjetju ukvarjali predvsem z storitvami z

gradbeno mehanizacijo. V kasnejšem času je bilo pridobljenih nekaj pogodb za storitve s

kmetijsko mehanizacijo, tako se je dejavnost razširila tudi na kmetijski del. Na kmetijskem

delu se strojne usluge izvajajo predvsem z žitnimi kombajni. Velika prelomnica je bila v letu

2002, ko se je začela graditi pomurska avtocesta. Takrat se je pojavila priložnost za razširitev

gradbene dejavnosti. Danes v podjetju prevladujejo strojne gradbene storitve. V tem času je

podjetje pridobilo nekaj pogodb z gradbenim podjetjem SCT d.d. Dela ki jih izvajamo,

temeljijo na zahtevnosti, tako da so velikokrat potrebne razne modifikacije in rekonstrukcije

priključkov.

2.1 Storitve

Glavna dejavnost podjetja KGS Krajnc d.o.o. so strojne gradbene storitve, to pomeni razna

dela z gradbenimi stroji ( rovokopači, bagri, mini bagri, nakladači,…). Opravljajo razna

zemeljska dela, pikiranje betonov, kopanje jarkov, rušenje, čiščenje in pranje cestišč,…

Na kmetijskem programu pa izvajajo žetev vseh vrst kmetijskih kultur, oranje njiv,

podrahljavanje njiv, setev žitaric,… Vodilo našega dela je strokovnost, kakovost, zanesljivost

in učinkovitost storitev, ter s tem zadovoljstvo naših poslovnih partnerjev. Nekaj primerov

naših storitev prikazuje slika 2.1.


- 4 -

Slika 2.1: Primeri storitev v podjetju KGS

2.2 Opis dosedanjega reševanja podobnih problemov v podjetju

V podjetju KGS Krajnc d.o.o. se pri rekonstruiranju priključkov na osnovi idejnih skic, ali pa

terenskih ogledov uporablja programski paket AutoCAD LT 2005. Pri poenostavljenih

modifikacijah se rekonstrukcija izvede kar s pomočjo idejnih skic in zamisli.

2.2.1 Predstavitev programskega paketa AutoCAD LT 2005

AutoCAD LT 2005, izdelek podjetja Autodesk, je dokaj razširjena verzija programa za

tehnično risanje.

Prvo različico so predstavili leta 1982. Tekla je v okolju DOS. AutoCAD je bil prvi

pomemben program vrste CAD za osebne računalnike. Takrat je večina drugih programov za

tehnično risanje tekla na visoko zmogljivih delovnih postajah ali celo velikih računalnikih.

Uspeh AutoCAD-a je posledica njegove znane odprte zasnove – veliko datotek v obliki

navadnega besedila, ki jih lahko prosto spreminjamo, in programski jeziki, zasnovani posebej

za to, da končni uporabnik lahko programira AutoCAD.


- 5 -

Zaradi vsega tega, ja AutoCAD prilagodljiv program za tehnično risanje. To velja za

vsa področja uporabe. AutoCAD ne podpira samo angleščine, temveč tudi druge jezike, tudi

tiste z drugačno abecedo in pri tem nima konkurence. Uporabniki zato z njim delajo na vseh

področjih v več kot 150 državah.

S tehničnimi inovacijami in strokovnim znanjem je Autodesk izdelal program, ki

omogoča trirazsežno modeliranje in vizualizacijo površine in teles, dostop do zunanjih zbirk

podatkov, inteligentno kotiranje, uvažanje in izvažanje datotek v drugih oblikah zapisa,

podporo internetu in še veliko več.

Autodesk je razvil navidezno združenje programerjev, ki razvijajo programsko opremo

za delo z AutoCAD-om, prodajalcev na debelo, ki ponujajo tehnično podporo in

izobraževanje, prilagojeno potrebam uporabnikov, ter izobraževalno mrežo, ki vsako leto

poskrbi za šolanje in usposabljanje uporabnikov. Taka ureditev zagotavlja močno podporo

uporabnikom po vsem svetu.


- 6 -

3 KONSTRUIRANJE ZA PROIZVODNJO

V prejšnjih stoletjih so se konstrukterji ukvarjali predvsem s tem, kako kaj narediti. Danes pa

je čas, ko razmišljamo o tem, kako določeno stvar narediti čim bolj učinkovito, kar pomeni,

da naj bo narejena iz kar se da poceni materiala, na čim bolj enostaven način, povrhu vsega pa

mora biti tudi lepa in brez problemov mora zdržati predviden čas.

Odločilno vlogo pri razvoju izdelkov imajo razvojni inženirji. Nekateri jih imenujejo

oblikovalci, drugi jim pravijo konstrukterji, a večinoma so to inženirji. Kakorkoli že, ti

konstrukterji od voditeljev podjetja ali od raziskovalcev trga dobijo nalogo narediti nov

izdelek. Od začetka je to zgolj ideja, ki se pač nekomu rodi v glavi. Inženirji pa morajo

poskrbeti, da se bo to dalo narediti in bo všeč ljudem, da se bo dalo popravljati, ne bo nevarno

za uporabnike, pa tudi, da bo izpolnjevalo določene predpise, ki pač veljajo v neki državi.

Izdelek mora biti tudi prijazen okolju. Konstrukterji so torej tisti, ki idejo pripeljejo v

življenje, oni morajo svoje sanje narediti uporabne za druge.

Preden se v podjetju sploh začne razvoj novega izdelka mora v nekem okolju obstajati

sploh potreba po tem izdelku. Potem se izdelek razvije, pripravi tehnologija izdelave in

izdelek se končno izdela. Življenjska pot izdelka je prikazana na sliki 3.1 [9].

Slika 3.1: Življenjska pot izdelka


- 7 -

3.1 Življenjska pot izdelka

V nadaljevanju bom opisal nekatere glavne faze na življenjski poti izdelka, od njegovega

načrtovanja, do izdelave. Seveda pa konstruiranje ne predstavlja le rojstvo izdelka, temveč je

odgovorno tudi za njegovo ¨življenje¨ in njegovo ¨smrt¨. Pri konstruiranju okolju prijaznih

izdelkov moramo zagotoviti: okolju prijazno testiranje, okolju prijazno proizvodnjo, okolju

prijazno delovanje, okolju prijazno vzdrževanje in na koncu okolju prijazno razgradnjo. Če

katerega od parametrov zanemarimo pride do nekontroliranega obremenjevanja okolja.

3.1.1 Načrtovanje

Najbolj zgodnja faza na poti do izdelka je načrtovanje izdelka. Takrat se iščejo ideje za nove

izdelke, izbirajo se najboljše in prilagajajo okolju. Že v tej fazi se razmišlja kakšne omejitve

so postavljene glede stroškov, ki bodo potrebni za nastanek novega izdelka in časa, ki je na

razpolago. Novi izdelek je odvisen od tega, kako sposobno je podjetje, kaj zahteva tržišče in

od zakonov, ki se neprestano spreminjajo, slika 3.2 [9].

Kdo je tisti, ki ima odločilno vlogo pri načrtovanju tega, kaj bo podjetje delalo? To sicer

so prav posebni strokovnjaki, a odločilno vlogo ima vodstvo podjetja. Od dobrih odločitev

glede tega, kaj delati, je namreč odvisna bližnja in daljna prihodnost podjetja. Nekatere stvari

se dajo napovedati čisto po strokovni plati, druge pa je potrebno oceniti, oziroma imeti dober

občutek.

Slika 3.2: Vplivi na razvoj novega izdelka


- 8 -

3.1.2 Koncipiranje

Odločitev o novem izdelku je zelo odvisna od stanja podjetja; od tega, kako so sposobni

ljudje, ki so v njem zaposleni, kakšne stroje imajo in koliko ima podjetje denarja. Po drugi

strani tudi trg zahteva svoje. Slediti je potrebno konkurenčna podjetja, skrbno je potrebno

poznati, kaj si ljudje želijo in vedeti je potrebno tudi, kaj je možno ugodno nabaviti. Tudi

zakonski predpisi, politika in nove tehnologije odločilno vplivajo na to, kaj lahko in hoče

neko podjetje izdelovati.

Najbolj zanimive stvari se dogajajo na trgu. Trg se neprestano spreminja. Ljudje si

določene stvari želijo imeti v zelo kratkem času. Če nekdo opazi določeno potrebo in si

vzame preveč časa, da bi jo naredil, se lahko zgodi, da takrat, ko jo bo on sposoben narediti,

sploh ne bo več zanimiva za trg. Nekateri načrtujejo izdelke, ki bi se naj na trgu pojavili čez

dve leti. Drugi so hitrejši in enake izdelke naredijo v enem letu. To pomeni, da tisti, ki so

prepočasni, sploh ne bodo mogli prodati svojih izdelkov.

3.1.3 Snovanje izdelka

Tretja faza razvoja izdelka, ki sledi fazi koncipiranja izdelka, je snovanje izdelka. Nekateri

imenujejo to fazo tudi konstruiranje izdelka. Na začetku te faze se naredi spisek zahtev, ki jih

bo moral izpolnjevati bodoči izdelek. Takrat si inžinerji zapišejo, kako bi naj izdelek izgledal,

kaj vse bo mogoče z njim početi, kako dolgo bo trajal, kakšna bo njegova cena, kako hitro ga

je potrebno napraviti in podobno. Na koncu te faze je potrebno napraviti risbe in drugo

dokumentacijo, ki je potrebna, da se izdelek naredi v prav takšni obliki, kot je bila zamišljena

v glavah oblikovalcev.

Spočetka se izdelek le na grobo oblikuje. Takrat se še ne razmišlja toliko o materialu, ki

bi ga uporabili. Oblikovalci se ukvarjajo zgolj s principi po katerih bi naj bodoči izdelek

deloval. Ta del oblikovanja se imenuje koncipiranje.

Potem se izdelek zasnuje. V tej fazi se določi material, izbere se oblika in podajo se

točne mere izdelka, mnogo stvari je potrebno izračunati. Naredijo se tudi razne makete in

prototipni, pravzaprav vzorčni izdelki, ki se preizkusijo ali dobro delujejo. Nekatere stvari se

lahko modelirajo z računalnikom, druge pa je potrebno tudi zares narediti. Včasih se izdelajo

modeli v manjšem merilu kot bo kasnejši izdelek.


- 9 -

3.1.4 Razdelava

V tej razvojni fazi je potrebno predhodno dobro zasnovanemu izdelku dodati še nekatere

informacije, da bi lahko nazadnje naredili dokumentacijo po kateri bi bilo možno izdelati še

več izdelkov. Risbe opremimo s točnimi merami, pa tudi s tolerancami in odstopki, ker

ničesar ni možno napraviti absolutno točno. Inženir, ki tako dopolnjuje dokumentacijo, mora

dobro poznati stroje in način, kako bodo izdelki narejeni, ker so dovoljeni odstopki odvisni od

tega na kakšen način bo izdelek narejen.

Risba izdelka mora biti opremljena tudi s podatki o barvanju, točnimi podatki, kako

obdelati nekatere površine, da bodo bolj trde, kako hrapava sme biti površina in podobno. Na

koncu se naredi tudi risba, ki prikaže kako je kakšen izdelek sestavljen iz posameznih delov.

Naredi se tudi posebna dokumentacija za servise, kjer piše, kako je možno naš izdelek

popraviti. Tudi za trgovce se naredijo dokumenti, ki jim povedo kakšne rezervne dele bodo

prodajali.

Ko je končana faza razdelave, je narejena takšna dokumentacija, da lahko naredijo po

njej izdelke kjerkoli na svetu in vsi ti izdelki bodo povsem enako dobri, bodo enake barve in

bodo enako zmogljivi.

3.1.5 Načrtovanje proizvodnje izdelka

Naslednja faza je načrtovanje proizvodnje izdelka. Tukaj je treba skrbno premisliti, kako bi

izdelek izdelali. Potrebno je izbrati stroje in procese, da bi naredili izdelke na najbolj primeren

način. Posebna pozornost je posvečena orodjem, ki se uporabljajo na strojih. V mnogih

primerih je potrebno narediti prav posebna orodja, ki so potrebna za izdelavo le določenega

izdelka. Pogosto se zgodi, da je potrebno zgraditi posebne linije za proizvodnjo konkretnega

izdelka.

Ljudje, ki se ukvarjajo z načrtovanjem proizvodnje so tisti, ki gradijo tovarne. Včasih se

za proizvodnjo pomembnega izdelka naredi prav posebna tovarna, ki dela nekaj let, potem pa

se razgradi ali proda tistemu, ki jo potrebuje. Tako je pogosto z avtomobilskimi tovarnami.

Ko načrtujejo proizvodnjo novega avtomobila pogosto iščejo prostor za povsem novo tovarno

in to potem tudi zgradijo. Potem, ko načrtujejo proizvodnjo drugega avtomobila, pa zgradijo

tovarno na povsem drugem mestu.


- 10 -

3.1.6 Proizvodnja izdelka

Potrebno je kupiti material iz katerega postopoma nastaja izdelek. Na posameznih strojih se

izdelujejo deli bodočega izdelka. V se kar se naredi je potrebno skrbno premeriti in preveriti

ali je narejeno v skladu s konstrukcijsko dokumentacijo. Potem je potrebno posamezne

izdelke pobarvati in sestaviti v končni izdelek. To se dogaja hitro in natančno. V proizvodnji

je zaposlenih mnogo ljudi, ki delajo le določene stvari in mnogi od njih sploh ne vedo, kakšen

je njihov končni izdelek.

Mnoge izdelke je potrebno narediti iz jekla; potrebno jih je liti ali kovati. Nekateri se

izdelujejo na velikih stružnicah, rezkalnih strojih, brusilnih strojih. Nekatere pločevine je

potrebno obdelati na velikih stiskalnicah. Mnogi stroji v proizvodnji so izredno veliki in dragi

in se stroški zanje povrnejo šele po več letih dela, zato je potrebno proizvodnjo načrtovati

dolgoročno in je ni možno kar čez noč spremeniti. Drago opremo je potrebno kupiti in jo

postaviti v učinkovito proizvodno linijo. Zatem je potrebno preizkusiti ali proizvodnja dobro

deluje in nato proizvodnjo pognati tako, da se izdelki delajo serijsko.

Sledijo še prodaja izdelka, uporaba izdelka in odstranjevanje izdelka iz uporabe.

Podjetja imajo poseben oddelek, ki se ukvarja s prodajo izdelkov. Ta se včasih imenuje

Prodaja ali pa tudi Marketing. V Prodaji zgolj prodajajo, v Marketingu pa tudi raziskujejo trge

in iščejo možnosti za prodajo novih izdelkov. Kar se tiče uporabe izdelka pa je potrebno

skrbeti, da so ljudje z njim zadovoljni tudi takrat, ko se kaj pokvari. Zato je potrebna dobro

organizirana servisna služba. Danes se vedno bolj poudarja tudi to, kaj narediti z izdelkom, ko

ga prenehamo uporabljati. Ne smemo ga kar pustiti, da bi onesnaževal naše okolje. Naredimo

si cele tovarne, da bi izdelke razstavili na prvotne materiale in jih ponovno uporabili za nove

izdelke.

3.2 Konstruiranje

Razvoj imenujemo nastajanje tehničnih novosti od ideje do delujočega modela. Konstruiranje

je del razvoja, ki uporablja svoje posebne izrazne tehnike (tehniška dokumentacija).

Konstruiranje je ustvarjalen iterativni proces, pri katerem na podlagi podanih zahtev in

abstraktne predstave pridemo do tehnične rešitve, ki je funkcionalna, tehnološko primerna za

izdelavo, ekonomična, varna za ljudi in naravo, ter trdna in zanesljiva v predvideni življenjski

dobi.


- 11 -

Konstrukterji dobijo delo od načrtovalcev izdelkov. V tej zgodnji fazi nastajanja izdelka

se večina stvari dogaja zgolj v glavah tistih, ki imajo zamisli o novih stvareh, ki jih

pravzaprav še nihče ni videl, niti si jih prav predstavljati ne zna nihče. Potem konstrukterji

narišejo bolj ali manj osnutke svojih predstav, le zato, da se lahko pogovarjajo o svojih

zamislih. Ker so v začetku ideje precej nejasne, je možno narediti tudi mnogo napačnih stvari.

Tega nihče ne šteje v zlo. Morda nekateri problemi sploh niso rešljivi. Zato se je potrebno v

teh fazah ogromno pogovarjat. Ko neki izdelek nastaja v naših možganih in ga šele skušamo

predstaviti s kakšno risbo ali modelom, je zelo enostavno ta izdelek spremeniti. To ne stane

skoraj nič.

Počasi o izdelku naredimo kar nekaj dokumentacije, ki je vedno bolj natančna. Tako

problem iz nekega komajda um1jivega in nič kaj predstavljivega prehaja v vedno bolj

konkretno področje. Ko izdelek zapušča roke konstrukterjev mora biti o njem znano že vse.

Običajno vseh opisanih faz razvoja izdelkov ne zmore en sam človek. Na začetku so potrebni

ljudje, ki imajo bujno domišljijo in so sposobni videti stvari, ki jih ni še pred njimi nihče.

Proti koncu pa se morajo z izdelkom ukvarjati ljudje, ki odlično poznajo stroje in postopke ali

z eno besedo proizvodnjo.

Ljudje, ki organizirajo razvoj izdelkov, torej direktorji ali vodstvo, morajo biti spretni,

da pravočasno prenesejo delo od tistih, ki so sposobni abstraktno razmišljati, do tistih, ki

stvari konkretizirajo. Če bi se konstrukterji ukvarjali le z abstraktnimi zamislimi, nikoli ne bi

znali narediti uporabnega izdelka.

Če pa bi razvoj izdelkov prepustili tistim, ki razmišljajo le konkretno, si nihče med

njimi ne bi drznil narediti kaj novega. Konkretni ljudje zelo dobro poznajo težave in

probleme, ki jih prinesejo novosti, zato novosti sploh ne marajo. Raje imajo znane in utečene

stvari.

Konstrukter izdelku opredeljuje lastnosti, definira njihovo funkcijsko strukturo, išče

rešitve in jih predstavi na konstrukcijsko tehnični dokumentaciji. Konstrukterjeve lastnosti so

široko strokovno znanje, kreativnost in inovativnost, sposobnost logičnega razmišljanja,

sposobnost dobre komunikacije, preudarnost in odločnost, računalniška pismenost…

Konstrukterjev ustvarjalni prostor omejujejo robni pogoji, ki so definirani s tržno-

ekonomskimi pogoji in tehnično-tehnološko stopnjo. Robne pogoje prikazuje slika 3.3 [3].


- 12 -

Slika 3.3: Robni pogoji konstrukterja

Konstruiranje je najpomembnejša faza na poti razvoja novih proizvodov in ima

odločilen vpliv na končno ceno proizvoda, ki pa jo predvsem določajo kriteriji snovanja, ki jih

prikazuje slika 3.4 [3] .

Vsak izdelek ne gre skozi vse faze razvoja, kot so na primer, načrtovanje, koncipiranje,

snovanje in razdelava. Kdaj se prične razvoj izdelka je pravzaprav odvisno od vrste

konstruiranja, oziroma od tega kako originalen je izdelek. Glede na originalnost lahko izdelke

razdelimo na tri kategorije. V prvi kategoriji so resnično originalni izdelki, v drugo kategorijo

spadajo takšni izdelki, ki jih prilagajamo za neke druge pogoje obratovanja, v tretjo kategorijo

pa uvrščamo izdelke, ki so zgolj izpeljanka določenega izdelka.


- 13 -

Slika 3.4: Kriteriji snovanja izdelkov

3.2.1 Konstruiranje novih izdelkov

Novi izdelki so tisti, ki zahtevajo razvoj novih rešitev posameznih problemov. Za novih

izdelke je pogosto značilno, da moramo do rešitve problemov priti po določeni sistematiki.

Ponavadi so za te izdelke značilne povsem nove funkcije ali pa so pri njih uporabljeni novi

fizikalni principi. Na novih izdelkih se torej najdejo nove rešitve. To pa pomeni, da se razvoj

novih izdelkov začne s fazo koncipiranja. Ocenjuje se, da je le okoli 25% razvoja izdelkov

posvečenega razvoju novih izdelkov.

3.2.2 Konstruiranje izdelkov, na katerih nekaj prilagajamo

Pri konstruiranju kjer prilagajamo izdelke, uporabimo že znane rešitve določenih problemov,

le da jih prilagodimo za opravljanje novega dela. Splošna struktura izdelka je dobro znana že

vnaprej. Podrobneje je potrebno raziskati nove oblike, vrste gibanja ali pa nov material.

Tovrstno konstruiranje je najbolj pogost primer pri konstruiranju izdelkov.

Primer konstruiranja izdelkov, na katerih nekaj prilagajamo, je torna sklopka, ki ji

želimo povečati sposobnost prenašanja momenta. Morda je potrebno izbrati nove vzmeti, ki


- 14 -

zagotavljajo večjo potisno silo, ali pa moramo morda izbrati drugo dvojico materialov, ki se

tarejo. Eno ali drugo je zgolj varianta nečesa, kar je že znano. Primer konstruiranja izdelkov s

prilagajanjem je tudi drsna podpora listnate vzmeti pri vozilih. Običajno se listnata vzmet na

eni strani vpne s pomočjo členka, vendar lahko na tem mestu oblikujemo tudi drsno podporo.

To ni originalna rešitev temveč zgolj prilagoditev izdelka, morda je to poenostavitev, morda

pa zgolj druga rešitev določenega problema. [7]

3.2.3 Konstruiranje variant izdelka

Pri konstruiranju druge variante izdelka se oblikujejo nove velikosti, uvajajo se drugi

materiali, novi načini proizvajanja, oziroma neke nove prireditve nekih že obstoječih

izdelkov. V to vrsto konstruiranja se prišteva tudi modulna gradnja. V vseh teh slučajih je

potrebno pri posameznem izdelku na novo narediti le določene podrobnosti.

Pogosto je potrebno napraviti nove variante nekega izdelka, ker so se razvili novi

materiali in starih preprosto ni več na tržišču. Tudi nove tehnologije zahtevajo nove variante

izdelkov. Ponavadi so nove variante cenejše, bolj zmogljive in lažje.

Faze razvoja za posamezno vrsto konstruiranja prikazuje slika 3.5.

Slika 3.5: Vrsta konstruiranja in faze razvoja


- 15 -

3.2.4 Metode za iskanje rešitev

Med procesom razvoja izdelka je potrebno neprestano iskati rešitve določenih problemov. To

je značilno za ves razvoj, še posebej intenzivno pa se išče nove rešitve v fazi koncipiranja

izdelka. Obstaja mnogo različnih poti, kako najti dobro rešitev. Na grobo bi jih lahko razdelili

na:

- konvencionalne metode,

- intuitivne metode,

- sistematično iskanje rešitev.

3.2.4.1 Konvencionalne metode za iskanje rešitev

Najbolj pogosta metoda za iskanje rešitev je ta, da se skušamo spomniti svojih lastnih

izkušenj, kako smo določen problem rešili v neki podobni situaciji. Začetniki so tukaj na

žalost prikrajšani, saj je njihov nabor izkušenj za novo situacijo ponavadi preskromen. Tudi za

izkušene konstrukterje je takšen pristop lahko past, saj lahko spregledajo, da bi se določen

problem lahko dalo rešiti enostavneje, ker pač določenih izkušenj še vendarle nimajo.

Zato je prav za vse, ki delajo v razvoju, primerno pogledati v primerno literaturo in

pogledati, kako so drugi rešili določene probleme. Primerna literatura so knjige s tekstom,

profesionalne knjige, profesionalne in trgovske revije, katalogi proizvajalcev, pa tudi lastna

literatura podjetja in literatura, ki jo izdajajo konkurenčna podjetja.

Mnogo idej za rešitve naših tehničnih problemov lahko najdemo tudi v naravi.

Pravzaprav ni področja, ki ga ne bi mogli izboljšati s tem, da bi vanj vnesli nekaj tistega kar je

v naravi boljše rešeno. Mnoge lahke strukture smo razvili na osnovi preučevanj rastlinskih

stebel, ptičjih kosti in skeletov. Dolge kosti človeškega skeleta, ki so votle in krožnega

preseka, so služile za inspiracijo pri konstrukcijah, ki so izpostavljene kombiniranim

obremenitvam.

3.2.4.2 Intuitivne metode

Odlična in povsem nova rešitev nekega določenega problema se nam lahko porodi tudi takrat,

ko se sploh ne ukvarjamo s tistim problemom. Ustvarjalni ljudje so sposobni prenesti


- 16 -

določene rešitve iz povsem drugega okolja in jih uporabiti za rešitve na novih področjih.

Ustvarjalnost človeka ni povsem naključna lastnost, temveč je lahko vzpodbujena tako, da se

človek nauči metodološkega pristopa.

Poznanih je več metod, ki skupino ljudi pripravijo do tega, da so sposobni roditi nove

ideje in posodobiti ideje drugih udeležencev. Na splošno so to metode, ki so poznane pod

imenom 'možganska nevihta' ali s tujko 'brainstorming'. Možganska nevihta je pravzaprav

zelo pogosta metoda za reševanje mnogih problemov, uporabne so celo za vrednotenje

izdelkov. Tudi metoda, ki se imenuje '635' je izpeljanka metode možganska nevihta.

3.2.4.3 Študij enačb sistema

Na splošno je znanih več sistematičnih pristopov, ki nas do želene rešitve pripeljejo korak za

korakom. Za določene fizikalne probleme se lahko problema lotimo povsem sistematično. To

pomeni, da se rešitev lahko najde tako, da izkoristimo določene fizikalne zakone in zapišemo

pripadajoče enačbe, ki nas postopoma pripeljejo do rezultata.

Najprej torej opišemo z matematičnim modelom. Potem poglejmo, katere parametre

enačb lahko spremenimo in to postopoma tudi naredimo. Pogosto se zgodi, da lahko

spreminjamo kar več parametrov, zato lahko s sistematičnimi variacijami parametrov pridemo

do več rešitev problema.

3.2.4.4 Iskanje rešitev s klasifikacijskimi shemami

Posamezni konstrukterji so si naredili lastne klasifikacijske sheme v obliki preglednic,

oziroma tabel. Nekatere preglednice z rešitvami za običajne enostavne probleme pa najdemo

v strokovni literaturi. Najbolj pogoste so preglednice z dvema parametroma; enim, ki je

opredeljen v stolpcih in drugim v vrsticah. Reševanje problemov s pomočjo preglednic je zelo

hitro in učinkovito. Slabost te metode pa je, da na ta način lahko rešujemo zgolj enostavne

probleme.


- 17 -

3.2.4.5 Iskanje rešitev s konstrukcijskimi katalogi

Metoda iskanja rešitev s konstrukcijskimi katalogi je precej podobna metodi iskanja rešitev s

preglednicami. Razlika je predvsem v tem, da konstrukcijski katalogi ponujajo predvsem

dosti bolj konkretne rešitve posameznih problemov. Značilen predstavnik konstrukcijskega

kataloga je katalog proizvajalca ležajev v katerem uporabniku ležajev prikaže, kako najbolj

učinkovito vgraditi ležaje, ki jih proizvaja.


- 18 -

4 RAČUNALNIŠKO INTEGRIRANA PROIZVODNJA

Računalniško integrirana proizvodnja (CIM) je danes verjetno največji izziv dosedanjim

postopkom v proizvodnji. CIM je interdisciplinarna veda in zajema najnovejšo in

najsodobnejšo računalniško tehnologijo, npr.: računalniško grafiko, programski inženiring in

poznavanje številnih inženirskih področij dela. CIM vključuje obstoječa pomembna področja,

kot so proizvodni sistemi, računalniško numerično krmiljenje (CNC), uvajanje robotizacije,

načrtovanje zahtev po materialu, CAD in CAM, simulacije, prilagodljiv proizvodni sistem,

ekspertni sistemi itd.

CIM razumemo kot spremembo organizacije tovarn. CAD/CAM in CIM sistemi

bodočnosti so visoko produktivni in učinkoviti, ustvarjali bodo bogastvo in perspektivnost,

vendar imajo tudi nekaj neželenih učinkov, predvsem zaradi manjših potreb po nekvalificirani

delovni sili.

Logičen razvoj od povezave CAD/CAM dalje je vključevanje čim več drugih

računalniško podprtih vodenih funkcij v postopek (od prejema naročila do odpreme).

4.1 Kaj je CIM

Povezavo vseh operacijskih in nadzornih računalniških sistemov v podjetju v popolnoma

interaktiven sistem kratko imenujemo CIM. Vsak inženir na področju NC ima svojo

predstavo o CIM, pomembno pa je, da integracija ni samo uspešna povezava različnih

računalniško podprtih funkcij, ampak pomeni doseči hiter in razumljiv pretok informacij v

sistemu v vseh smereh. Integracija CAD, CAM, CAE, CAPP" CAQ funkcij je dobra osnova,

na kateri se da zgraditi celoten CIM sistem, toda tudi področja prodaje in marketinga, financ,

administracije in vzdrževanja morajo biti zajeta v čim večji meri.

Za razumevanje CIM načela je potrebno najprej opredeliti proizvodni sistem kot

kompleksno več nivojsko strukturo.


- 19 -

4.2 Funkcije podsistemov

Iz strukture proizvodnega sistema so razvidne funkcije, ki jih morajo posamezni podsistemi

opravljati (slika 4.1) [4].

Slika 4.1: Povezava med CAD, CAE in CAM

To so naslednji podsistemi:

• upravno administrativne dejavnosti (planiranje proizvodnje, komponent,

energije in naročil, finance, prodaja, krmiljenje proizvodnje itd.),

• raziskave, razvoj in konstruiranje,

• CAE (analiza, modeliranje, načrtovanje procesov in kontrola kvalitete, NC

programiranje, skupna tehnologija, konstruiranje orodij itd.),

• proizvodnja

• CAM (razporejanje kapacitet in krmiljenja, izdelava komponent, kontrola

kvalitete, montaža, testiranje, vzdrževanje, skladiščenje, transportna logika itd.)

in

• • marketing, odprema, servis (analiza trga, odprema).

Te funkcije oziroma izvajalne podsisteme povezuje z odgovarjajočimi moduli

informacijsko tehnična infrastruktura s sistemom za upravljanje informacij. Integrirane

sisteme prikazuje slika 4.2 [4].


- 20 -

Slika 4.2: Integrirani CAD, CAE, CAM sistem

4.3 Potencialne prednosti CIM

Z uvajanjem vse več operacijskih funkcij v omrežje centralnega računalnika postajajo tudi

rezultati realnejši. Če so vse aktivnosti tako natančno programirane, da simulirajo resnično

situacijo na svojih področjih, potem naj bi bili tudi računalniški rezultati zelo blizu realnim.

Na primer simulacija struženja (slika 4.3). Taka podobnost z realno situacijo nudi vodstvu

podjetja najmočnejše menagersko orodje, ki hitro pokaže učinke in rezultate katerekoli

izbrane dejavnosti na vseh ostalih področjih poslovanja. Spreminjajoče potrebe kupcev lahko

napovemo v zgodnji fazi, kar nam daje možnost, da pridobimo prednost pred konkurenco. S

hitrim dostopom do datotek na vseh področjih upravljanja lahko sistem takoj reagira na vsako

novo situacijo.

Seveda pa se moramo vedno zavedati, da vsako področje direktno ali indirektno vpliva

na celotno poslovno uspešnost podjetja. Žal se bo to za veliko podjetij izkazalo kot zelo drago

in bo CIM tako zanje v bližnji prihodnosti ostal nedosegljiv.


- 21 -

Slika 4.3: Simulacija struženja

4.4 Komunikacija z datotekami

Ker podjetjem različne dele NC opreme in krmilja dobavljajo isti proizvajalci, se le težko

pripeti, da pride do problemov pri prenosu datotek in medsebojnem razumevanju med

posameznimi enotami (slika 4.4). To pomeni dokler obstajajo posamezni otoki avtomatizacije,

do problemov pri prenosu informacij ne pride. Če poskušamo uvesti CIM v celotni podobi,

mora obstajati možnost komunikacije med posameznimi segmenti, toda najbolje je, če je

možno, da posamezni del NC opreme komunicira s kompletnim sistemom. To pomeni, da

popolnoma odprto komunikacija z možnostjo povratne informacije uvedemo samo, če je to

potrebno [2].

Slika 4.4: Podatkovni tok v CIM okolju


- 22 -

5 KONSTRUIRANJE SISTEMA ZA PRAZNJENJE

BAGRSKE IZKOPNE ZAJEMALKE

V okviru diplomskega dela sem konstruiral sistem za praznjenje bagrske izkopne zajemalke.

Sistem sem razvil na obstoječi zajemalki (slika 5.1). Najprej sem poiskal ustrezne možne

rešitve problema, nato pa izdelal idejno zasnovo. Na koncu je sledilo konstruiranje sistema in

priprava tehniške dokumentacije za izdelavo prototipa.

Moja naloga je bila, da poiščem rešitev za ustrezen sistem, ki bo v praksi zanesljiv in

uporaben. Glavna naloga sistema je izpraznitev notranjega prostora v bagrski izkopni

zajemalki. Konstrukcijska izvedba mora prenesti vse obremenitve, ki se bodo pojavile med

delovanjem. Sistem mora biti konstruiran tako, da bo možna hitra montaža zajemalke na sam

delovni stroj. Predvidel sem tudi lahko montažo zasnovanih delov izbranega sistema. Seveda

pa mora biti rekonstrukcija ekonomsko opravičljiva.

Slika 5.1: Obstoječa izkopna bagrska zajemalka.


- 23 -

5.1 Iskanje ustrezne variante

Glede na moje konstrukterske izkušnje, sem se odločil da ustrezno varianto rešitve poiščem

sistematično. Zato sem skrbno analiziral posamezne funkcije sistema in izbral smiselno

varianto za nadaljnjo konstruiranje. Morda lahko izkušen konstrukter to fazo razvoja sicer

preskoči, a je vendarle koristna. Sistemski pristop pripomore, da lahko zgolj zaradi tega, ker

sledimo opisan razvojni postopek za neko funkcijo, vendarle najdemo novo rešitev in tako

dvignemo kakovost izdelka. Najprej sem pripravil zahtevnik, pri tem pa moram upoštevati:

• Geometrijo: razpoložljivost prostora, lokacijo za montažo,

• Kinematiko: vrste in smeri gibanja,

• Kinetiko: sile in momenti na vhodu in izhodu, težo, resonanco

• Energijo: izhod, izkoristek

• Signale: merjenje, kontrola,

• Varnost: zaščitni sistemi,

• Okoliške pogoje: temperatura, vlažnost, obraba

• Proizvodnjo: preprosti deli, enostavna montaža,

• Vzdrževalne zveze: mazanje, obraba, zamenljivost delov,

• Stroške: upravičenost izdelave.

5.1.1 Glavna naloga sistema za praznjenje bagrske izkopne zajemalke

Glavna naloga sistema za praznjenje bagrske izkopne zajemalke je avtomatsko čiščenje

notranjega dela zajemalke med samim kopanjem jarkov z gradbenim strojem. Potrebno je

prenesti hidravlično ali mehansko moč iz gradbenega stroja na izkopno zajemalko. Končen

rezultat mora biti optimalna produktivnost stroja, s tem pa znaten prihranek energije in časa.


- 24 -

5.1.2 Zahtevnik

Geometrija Posamezni deli morajo biti izdelani primerno glede

na velikost same zajemalke.

Kinematika Gibanje sistema ne sme ovirati delovanje stroja.

Gibanje posameznih delov naj bo ravninsko.

Kinetika Sile in momenti morajo biti razporejeni optimalno

po celotnem sistemu.

Energija Upoštevati moramo čim manjšo porabo delovnega

stroja.

Varnost Sistem mora zagotavljati zadostno mero varnosti v

okolju v katerem deluje.

Okoliški vplivi Upoštevati je potrebno obrabo materiala, pri

abrazivnih materialih.

Proizvodnja Posamezni deli morajo biti preprosto zasnovani za

proizvodnjo in montažo.

Vzdrževalne

zahteve

Zagotovljena mora biti zamenljivost posameznih

delov in možnost mazanja. Večjih vzdrževalnih

posegov naj ne bi izvajali.

Stroški Izdelava sistema mora biti ekonomsko upravičena.

5.1.3 Funkcijska struktura

V tem poglavju bom predstavil glavno funkcijo sistema in posamezne podfunkcije.

Glavna funkcija sistema je izpraznitev materiala iz notranjosti zajemalke. Kadar

kopljemo, gledamo na stroj kot celoto. Da bi lažje poiskali podfunkcije, bomo stroj razdelil na

več sklopov:

• Zadnja roka stroja,

• Zajemalka stroja,

• Sistem za praznjenje zajemalke,

Delne funkcije našega sistema so naslednje:

• Izpraznitev zajemalke,


- 25 -

• Prenos moči od stroja ( zadnje roke) na sistem za praznjenje,

• Prenos gibanja na element za praznjenje.

Pri iskanju možnih rešitev za posamezno podfunkcijo, sem si pomagal z uporabo morfološke

matrike (slika 5.2).

Slika 5.2: Morfološka matrika

Za izpraznitev zajemalke sem predvidel dve rešitvi. Prva rešitev temelji na loputi, s

pomočjo katere iztisnemo material iz same zajemalke. Pri drugi možni rešitvi sem uporabil

transportni trak, s katerim bi transportiral nabran material.

Mehanska moč iz stroja se bi lahko prenašala le v prvi rešitvi. Hidravlično moč pa lahko

uporabimo pri prvi rešitvi, kjer loputo potiskamo s hidravličnim valjem, in pri drugi rešitvi,

kjer poganjamo transportni trak.

5.1.4 Predlogi variant

Na podlagi mojih konstrukterskih izkušenj, sem se odločil za rešitev z loputo. Predvidevam

da je ta rešitev boljša, enostavnejša za izdelavo in bolj uporabna. Varianto z loputo sem razvil


- 26 -

v dve varianti (slika 5.3), varianto 1 in varianto 2. Pri varianti 1 loputo potiskamo prek

mehanizma, s katerim prenašamo mehansko moč iz stroja na samo loputo. Pri varianti 2 pa

premikamo loputo s pomočjo hidravličnega valja, ki ga upravljamo iz delovnega stroja.

Slika 5.3: Predlogi variant

5.2 Idejna zasnova

Predlagani varianti sem podrobneje raziskal in se odločil za ustreznejšo rešitev problema.

Preučil sem posamezne kriterije, ki sem jih zastavil pri razvoju sistema za čiščenje

zajemalke, tako da sem dobil oceno tehnične vrednosti.

5.2.1 Ocena tehnične vrednosti

Glede na kriterije posameznih podfunkcij sem izvedel oceno tehnične vrednosti (slika 5.4) in

s tem izločil eno od variant.


- 27 -

Slika 5.4: Ocena tehnične vrednosti

Osredotočil sem se na kriterije, ki so pomembni za zadostitev moje naloge.

Pri obeh variantah, uporabljam enak sistem za praznjenje z loputo tako, da oba sistema

dosegata zelo dobro oceno. Drugi kriterij je ekonomičnost izdelave, ki je neprimerno večji pri

prvi varianti, zaradi nizkih stroškov komponent. Zanesljivost je dobra pri obeh variantah.

Nekoliko manjša je pri hidravličnem valju, kajti možne so poškodbe samega valja, tesnil na

valju in hidravličnih cevi. Nemoteno delovanje zagotavlja varianta 1, saj je sistem

avtomatiziran z delovanjem samega stroja. Pri kopanju je loputa povlečena navznoter, pri

praznitvi pa je loputa na skrajnem zunanjem robu. Pri hidravličnem valju mora upravljalec

delovnega stroja ročno sprožit delovanje hidravličnega valja, torej sistem ni avtomatiziran.

Poraba energije je prav tako višja pri varianti 2, že zaradi neavtomatiziranega delovanja in

toplotnih izgub. Proizvodnja obeh variant je dokaj enostavna. Po mojem mnenju, je bolj


- 28 -

uporabna varianta 1, prav zaradi avtomatskega delovanja in boljše prilagodljivosti pri kopanju

jarkov. Ugotavljam da je varianta 2 nekoliko manj prilagodljiva za kopanje ob steni, prav

zaradi hidravličnega valja in napeljave do stroja. Vzdrževanje obeh variant ocenjujem enako,

zaradi enakega sistema z loputo, kjer prihaja predvsem do obrabe lopute zaradi abrazivnosti

materiala. Varnost in ekološka neoporečnost je manjša pri hidravličnem sistemu, zaradi

možnosti pretrga napeljave in s tem možnosti poškodovanja okolice.

5.2.2 Končna izbira variante

Končno določitev variante sem izvedel s pomočjo izbirnega lista (slika 5.5).

Slika 5.5: Izbirna lista


- 29 -

Odločil sem se za varianto 1. Ekonomskega vrednotenja nisem izvedel posebej, ker sem

kriterij ekonomičnosti izdelave upošteval v oceni tehnične vrednosti.

5.3 Konstruiranje sistema

Pri zasnovi sistema za praznjenje, sem se osredotočil bolj na tehnično uporabnost sistema, kot

pa na estetski videz. Kajti pri kopanju jarkov ni tako pomemben estetski videz, zelo

pomembno pa je, da sistem učinkovito deluje in da je viden napredek opravljenega

zemeljskega dela. Najprej sem poiskal ustrezen material, iz katerega naj bo izdelan

posamezen del sistema. Nato sem določil okvirne dimenzije posameznih delov sistema, pri

čemer sem si pomagal s programskim orodjem CATIA V5. Kinematiko samega sistema sem

analiziral v nadaljnjih poglavjih. Kasneje sem določil končne dimenzije posameznih delov na

osnovi trdnostnih preračunov. Na koncu tega poglavja bom prikazal potrebno tehnično

dokumentacijo za izdelavo.

5.3.1 Izbira materiala

Pri izbiri materiala moram biti zelo previden, saj so materiali ki jih kopljemo dokaj abrazivni.

Tako mora biti loputa, ki je v neposrednim stiku z zemljo, izdelana iz obrabno obstojnih

materialov. Za mehanizem, ki mora prenašati le gibanje in sile pa lahko izberem ustrezno

konstrukcijsko jeklo.

Izbran material za mehanizem je splošno konstrukcijsko jeklo Fe 360.

Podatki:

Re = 225 N/mm2

Rm = 400 N/mm2

Izbran material za loputo pa je Hardox 400.

Re = 1000 N/mm2

Rm = 1250 N/mm2


- 30 -

5.3.2 Trdnostni preračun

Izvedel sem trdnostni preračun za vse pomembne dele sistema za praznjenje bagrske

izkopne zajemalke. Trdnostno sem preračunal loputo in posamezne dele mehanizma.

Dimenzije, ki jih pri preračunu uporabljam, so razvidne v prilogah diplomskega dela.

5.3.2.1 Preračun lopute

Določitev obremenitve na loputo pri praznjenju:

ρzemlje= 2050 kg/m3 - gostota mokre ilovnate zemlje

a = 2 m/s2 - pospešek praznjenja

r = 650 mm - radij žlice

k = 1,2 - faktor lepenja zemlje

h= 0,23 m - višina v žlici

F [N] - sila na loputo

V [m3] - volumen notranjosti žlice

q [N/mm] - kontinuirana obremenitev

mmNr

Fq

mhr

V

NkaVF zemlje

/57753,0650

40,375

0763,04

23,065,0

4

40,3752,120763,02050

322

===

=∗∗

=∗∗

=

=∗∗∗=∗∗∗=

ππ

ρ

Slika 5.6: Skica obremenitve sistema za praznjenje

(5.1)

(5.2)

(5.3)


- 31 -

Slika 5.7: Skica obremenitve lopute

( )( )

( )

( ) ( )N

x

xxqF

xxqxF

M

NFxxqP

xxqFP

F

i

i

01,3054002

65057753,0

2

02

0

38,7001,30565057753,0

0

0

2

1

221

1

221

11

0

121

211

=∗

∗=+

=

=+

+∗−

=∑

=−∗=−+∗=

=+∗−+

=∑

Sila P deluje v tečaju lopute in je zelo majhna, tako da posebne pozornosti ni potrebno

posvečati preračunu tečaja. Večja je sila F1, ki deluje na mehanizem sistema.

Maksimalen upogiben moment se pojavi pri sili F1.

Nmmxq

M 81,180472

25057753,0

2

222

max =∗

=∗

=

Določitev napetosti v loputi:

a = 230 mm - širina lopute

h = 10 mm - debelina lopute

max

2

322

2maxmax

/67,4163

1250

33,38336

10230

6

/70,433,3833

81,18047

σσ

νσ

σ

≥

===

=∗

=∗

=

===

dop

mdop

y

y

mmNR

mmha

W

mmNW

M

0

F1 P

q

400 250

(5.4)

(5.5)

(5.6)

(5.7)

(5.8)

(5.9)

(5.10)

(5.11)


- 32 -

Vidimo, da so napetosti zelo nizke kar pripomore dobra razporeditev vpetij in visoko

trdnostne lastnosti materiala. Napetosti se gibljejo daleč od dovoljenih mej.

5.3.2.2 Preračun mehanizma

Na podlagi lastnih izkušenj bom izbral najbolj kritična dela mehanizma. Izbral sem

sornik, ki prenaša strižne obremenitve in vzvod 2, ki je najbolj izpostavljen uklonskim

obremenitvam.

Preračun sornika na strig:

Sorniki so po celotnem sistemu mehanizma enaki.

τdop = 96 N/mm2 - dopustna strižna napetost sornikov

d = 20 mm - premer sornika

max

222

21max

16,3144

20

4

/647,016,3142

01,305

3

4

23

4

sdop

s

mmd

A

mmNA

F

ττ

ππ

τ

≥

=∗

=∗

=

=∗

∗=∗=

Preračun vzvoda 2 na uklon:

E = 210000 N/mm2 - elastični modul za jekla

a = 60 mm - širina nosilca

h = 20 mm - višina nosilca

1

2

433

22

2

2

2

06,545120022,454

12002060

55,671200/40000

390

/

4000012

2060

12

/22,45455,67

FF

kNAF

mmhaA

AI

l

i

l

mmha

I

mmNEE

kr

krkr

yy

y

kr

≥

=∗=∗=

=∗=∗=

====

=∗

=∗

=

=∗

=∗

=

σ

λ

π

λ

πσ

(5.12)

(5.13)

(5.14)

(5.15)

(5.16)

(5.17)

(5.18)


- 33 -

Vidimo tudi da je preračun predvidenega mehanizma pokazal, da je sistem

predimenzioniran.

Ampak zaradi konstrukcije vpetja na gradbenem stroju, sem prilagodil dimenzije

posameznih delov tako, da so primerne. Seveda sem pri tem upošteval abrazivnost zemlje, ki

je prisotna na celotnem sistemu za praznjenje. Tako bom za izdelavo posameznih delov

sistema za praznjenje bagrske izkopne zajemalke uporabil predvidene dimenzije že iz prvega

dela.


- 34 -

6 MODELIRANJE S PROGRAMSKIM PAKETOM CATIA V5

Zaradi kompleksnosti problema in pomembnosti prilagajanja sistema za praznjenje sem

modeliral in simuliral kinematiko s pomočjo programskega paketa ki podpira 3D modeliranje.

Da je bil moj proces konstruiranja nekoliko lažji in krajši, sem uporabil dostop na fakulteti do

programskega paketa CATIA V5R16. Tako sem se izognil dolgotrajnemu snovanju in

morebitnim napakam pri izdelavi prototipa.

6.1 Predstavitev programskega paketa CATIA V5

CATIA sodi v sam svetovni vrh integriranih programskih paketov za računalniško podprto

oblikovanje, načrtovanje in proizvodnjo CAD/CAM/CAE. Že polno ime Catia Solutions

pove, da je to izdelek, ki ponuja celovite rešitve ne le na področju konstruiranja in

oblikovanja, ampak tudi na področjih, ki so vezana na proizvodne postopke. Gre za sistem

PDM (Product Data Management – upravljanje s podatki o proizvodnji), torej za postopke, ki

so vezani na spremljanje proizvodnega kroga v podjetju.

V začetku je bila CATIA zamišljena kot program za prostorsko modeliranje in

računalniško vodeno proizvodnjo (NC) le za potrebe domače hiše. Najprej so programski

paket osvojili predvsem uporabniki v letalski industriji, ob koncu osemdesetih in v začetku

devetdesetih let, pa so CATIA sprejeli v širokem krogu avtomobilske industrije.

Če bi iskali vzroke, zakaj je bila CATIA tako hitro in enoglasno sprejeta u s strani

velikih industrijskih vej, kot sta letalska in avtomobilska industrija, je vsekakor

najpomembnejši dejavnik izredno kakovosten prostorski prikazovalnik. Zaradi široke palete

programov oziroma modulov je CATIA vsestranski program, v katerem vsakdo lahko najde

svoje rešitve. CATIA nudi poleg standardnih modulov za načrtovanje tudi module za analizo

(FEA – analiza s postopkom končnih elementov), proizvodnjo (CAM/NC) in še veliko število

točno določenih in specializiranih modulov.

V preteklosti je prihode novih različic paketa CATIA vselej spremljalo vprašanje, kdaj

se bo pojavila izvedba za okolje Windows. Odgovor je konkretiziral v obliki popolnoma

predelane različice 5.


- 35 -

Osnovna značilnost nove različice je poleg že omenjene popolne prilagojenosti filozofiji

in podobi okolja Windows preprosta, a zelo široka uporabnost. Glavna kvaliteta pri

modeliranju je tesna povezanost med površinskim in prostorskim modeliranjem.

Eden njenih glavnih adutov je tudi področje za računalniško vodenje proizvodnje

(CAM). Na voljo ima module za struženje in 2,5-osno, 3-osno in 5-osno rezkanje [12] .

6.2 Predstavitev modula Mechanical Design

Programski paket CATIA sestavljajo moduli, ki nudijo podporo konstrukterju pri različnih

aktivnostih v procesu konstruiranja. Paket predstavlja zelo dobro orodje za računalniško

podprto konstruiranje (Computer Aided Design – CAD). Izbor modulov, ki jih nudi CATIA,

lahko vidimo v zavesnem meniju, ki se odpre, ko izberemo ukaz Start iz menijske vrstice

(slika 6.1). Vsak modul ponuja še različna delovna okolja, seznam katerih najdemo v

zavesnem podmeniju, ko izberemo posamezni modul.

Slika 6.1: Moduli programskega paketa CATIA/delovna okolja Mechanical Design.


- 36 -

Modul Mechanical Design je osnovni modul programskega paketa znotraj katerega se

nahajajo pomembna delavna okolja za modeliranje, kot so Part Design, Assembly Design,

Weld Design, Drafting, Sheet Metal Design, Generative Sheetmetal Design.

6.2.1 Predstavitev delavnega okolja Part Design

Delavno okolje Part Design je eno najosnovnejših delavnih okolij. V tem delavnem okolju se

modelirajo najosnovnejši volumski deli.

6.2.2 Orodja za modeliranje v delavnem okolju Part Design

Osnovna orodja za modeliranje:

• Sketch: osnovno okolje. kjer se skicirajo v 2D osnovne oblike, profili oziroma

konture, ki jih uporabimo za nadaljnje modeliranje.

• Creata a Pad: Izvlek skiciranega profila v prostor oziroma 3D. To je eden od

osnovnih gradnikov iz katerega izpeljujemo ostale gradnike.

• Create a Multi-Pad: Omogoča izvlek profila, ki pripada isti skici, z različnimi

dolžinami posameznih delov skice.

• Create a Drafted Filleted Pad: Izvlek profila z hkratnim oblikovanjem robov in

sten elemtnta (posnetja robov, koničnost sten).

• Create a Pocket: Izdelava žepa. Omogoča izdelavo utorov, izsekov, lukenj

različnih oblik.

• Crate a Multi-Pocket: Izdelava žepov na osnovi iste skice, vendar z različnimi

globinami posameznih delov skice.

• Create aDrafted Filleted Pocket: Izdelava žepov z hkratnim oblikovanjem robov

in sten elementa (posnetja robov in koničnost sten).

• Create a Shaft: Z rotiranjem profila oziroma skice okrog ene osi se ustvari

element.


- 37 -

• Create a Groove: Z rotacijo profila okoli osi se iz že obstoječega elementa

odstrani material.

• Create a Hole: Izdelava luknje, omogoča tudi hkratno oblikovanje roba luknje,

določevanje globine (če je slepa luknja) in določevanje morebitnega navoja.

• Create a Rib: Izvlek profila po krivulji, tako da ustvarimo element.

• Create a Slot: izvlek profila po krivulji, tako da odvzamemo material iz že

obstoječega elementa.

• Create a Stiffener: Izdelava reber na osnovi profila z določevanjem smeri in

debeline rebra.

• Create a Multi-sections Solid: Izdelava elementa z izvlekom skozi več različnih

profilov oziroma prerezov.

• Remove a Multi-sections Solid: Z navideznim izvlekom skozi različne profile

oziroma prereze se odstrani material iz že obstoječega elementa.

Oblikovanje zunanjih oblik:

• Create a Solid Combine: Element kot rezultat sekanja več elementov.

• Create a Fillet: Ustvarjanje posnetja robov z konstantnim polmerom.

• Create a Variable Radius Fillet: Ustvarjanje posnetja robov z spreminjajočim se

polmerom.

• Create a Face-Face Fillet: Ustvarjanje prehoda med dvema površinama, ki nista v

direktnem stiku.

• Create a Chamfer: Ustvarjanje ravnega posnetja robov pod različnimi koti.

• Create a Basic Draft: Ustvarjanje poševnosti robov oziroma površin za na primer

lažje odstranjevanje odlitka iz kalupa.

• Create an Advanced Draft: Omogoča izbiro dveh različnih naklonov površin za

zahtevnejše prehode.

• Create a Variable Angle Draft: Omogoča izbiro različnih kotov na eni površini.


- 38 -

• Create a Shell: Omogoča praznjenje elementa ob ohranitvi konstantne debeline

stene.

• Create a Thickness: Omogoča spreminjanje debeline elemnta.

• Create a Thread/Tap: Izdelava navojev

• Create a Remove Face Feature: Izbira nekaterih površin, ki se odstranijo.

• Create a Replace Face Feature: Omogoča odstranitev dela površine na osnovi

oblike neke druge površine.

Orodja za premaknitve in ponovitve:

• Create a Translation: Premaknitev.

• Create a Rotation: Rotacija.

• Create a Symmetry: Ustvarjanje simetričnega elementa.

• Create a Mirror: Zrcaljenje elementa.

• Create a Rectangulare Pattern: Omogoča hitro pomnožitev elementa v vrstično

stolpčni ureditvi.

• Create a Circular Pattern: Omogoča hitro pomnožitev elementa v obliki kroga.

• Create a User Pattern: Omogoča uporabniku, da po lastni želji določi kje (ne po

naprej določenem vzorcu) bo imel določene elemente, kot kopije nekega elementa.

• Create a Scaling: Omogoča povečanje ali zmanjšanje elementa glede na neko

referenčno točko, ravnino ali površino.

Referenčni elementi:

• Create Point: Ustvari točko.

• Create Line: Ustvari črto.

• Create Planes: Ustvari ravnino.


- 39 -

6.2.3 Predstavitev delavnega okolja Assembly Design

Delavno okolje Assembly Design je delavno okolje, kjer sestavljamo elemente v produkte

oziroma manjše dele v neko celoto oziroma sestavo.

6.2.4 Orodja za delo v delavnem okolju Assembly Design

Analiza Produkta oziroma sestave:

• Compute a Clash: Analiza možnosti trka.

• Analyze Constraints: Analiza omejitev.

• Analyze Dependences: Analiza odvisnosti.

• Analyze Updates: Posodobitev.

• Analyze Degrees of Freedom: Analiza prostostnih stopenj.

Urejevalni ukazi:

• Manage Coincidence Constraint: Sovpadna odvisnost.

• Create a Contact Constraint: Ustvarjanje kontaktne odvisnosti.

• Manage Offset Constraint: Oddaljenost oziroma vzporednost.

• Create an Angle Constraint: Ustvarjanje kotne odvisnosti.

• Fix a Component: Fiksiranje komponente (nepremakljivost).

• Fix Components Together: Zlepljenje komponent.

• Change Constraint: Zamenjava omejitve.

• Deactivate or Activate Constraints: Vklop ali izklop omejitev.

• Use a Part Design Pattern: Uporaba vzorca oziroma ponovitev iz Part Design.

Premikanje komponent:


- 40 -

• Translate Components: Translacijski premik komponent.

• Rotate Components: Rotacija komponent.

• Manipulate Components: Ukaz za manipulacijo komponent v različnih smereh.

• Explode a Constrained Assembly: »Razstrelitev« oziroma raztegnitev komponent

iz sklopa v različne smeri, tako da je vsaka komponenta vidna posamično in ne v

sklopu.

• Stop Manipulation on Clash: Z tem ukazom se manipulacija komponent ustavi v

primeru, da pride do trka med komponentami.

6.3 Predstavitev delavnega okolja DMU Kinematics

Delavno okolje DMU Kinematics je delavno okolje, kjer lahko s pomočjo različnih orodij

naredimo kinematično analizo sklopa, ki smo ga pred tem modelirali in sestavljali v ostalih

delavnih okoljih.

6.3.1 Osnovna orodja za delo v delavnem okolju DMU Kinematics

Na voljo imamo številne različne tipe povezovalnih orodij (Joint), ki imajo različno število

prostostnih stopenj:

• Revolute : Omogoča rotacijo elementa okrog nekega drugega oziroma okoli osi.

Ima eno prostostno stopnjo, pri čemer kot komando podamo kot zasuka.

• Prismatic: Omogoča translacijo elementa samo po eni osi. Ima eno prostostno

stopnjo, kot komando podamo dolžino translacije.

• Cylindrical: Omogoča translacijo in rotacijo in sicer oboje okoli iste osi. Ima dve

prostostni stopnji, pri čemer kot komando podamo kot zasuka in/ali dolžino

translacije.


- 41 -

• Screw Joint: Omogoča simulacijo gibanja po navojnici. Ima eno prostostno

stopnjo in sicer je to lahko kot zasuka (rotacija), ali pa dolžina (translacija).

• Spherical: Omogoča simulacijo krogličnega gibanja (rotacija v vseh treh oseh) in

sicer ima tri prostostne stopnje.

• Planar: Omogoča simulacijo gibanja po ravnini. Ima tri prostostne stopnje in

sicer dve translaciji (dolžina) in eno rotacijo (kot zasuka).

• Rigid: Povezovalno orodje, ki nima prostostnih stopenj, vendar pa povzroči

navidezno fiksno povezavo med izbranima elementoma.

• Slide Curve: Omogoča translacijo in rotacijo po krivulji. Ima tri prostostne

stopnje.

• Roll Curve: Omogoča kotaljenje, ima dve prostostni stopnji.

• Gear Joint: Omogoča simulacijo zobniškega prenosa gibanja. Ima eno prostostno

stopnjo in sicer rotacijo.

• Rack Joint: Omogoča simulacijo prenosa gibanja z zobato letvijo. Ima eno

prostostno stopnjo, kot komando pa lahko podamo ali rotacijo (kot zasuka) ali pa

translacijo (dolžina).

Druga pomembna orodja za delo v delavnem okolju DMU Kinematics.

• Fixed Part: Z tem ukazom izberemo element, ki bo predstavljal fiksni del

oziroma osnovni element za izdelavo simulacije.

• Mechanism Analysis: Ukaz za analizo mehanizma, kjer ugotovimo, ali lahko naš

mehanizem analiziramo.

• Simulation: Ukaz, s katerim odpremo pogovorno okno za izdelavo simulacije.


- 42 -

6.4 Izdelava modela sistema za praznjenje bagrske zajemalke

6.4.1 Uporaba delovnega okolja Part Design

Najprej izberemo delavno okolje: Start/Mechanical Design/Part Design. V primeru, da se

pojavi pogovorno okno New Part (slika 6.2 ), lahko v okno Enter part name vnesemo ime

našega modela, ki ga bomo kreirali. Program predlaga ime Part1 in če se z njim strinjamo,

lahko potrdimo z gumbom OK. Lahko pa izberemo svoje ime.

Slika 6.2: Pogovorno okno New Part.

S potrditvijo s klikom na OK se nam odpre delavno okolje Part Design (slika 6.3).

Slika 6.3: Delavno okolje Part Design.


- 43 -

6.4.1.1 Skiciranje

Z klikom na ukaz Sketcher preidemo v delovno okolje za skiciranje, ki predstavlja

dvodimenzionalno delovno okolje.

Profil bomo najprej skicirali, kar pomeni, da bomo risali obliko profila (vertikale,

horizontale, poševnice …), ne da bi pri tem upoštevali dejanske dimenzije. Pri tem si bomo

pomagali z mrežo in avtomatsko navigacijo. Risanje profila začnemo z izbiro ukaza Profile.

6.4.1.2 Dimenzioniranje

Nato sledi dimenzioniranje profila in geometrijskih odnosov med elementi profila, ki niso bili

definirani v fazi kreiranja profila. Uporabimo lahko ukaz Constraint ter posamično kotiramo

dimenzije vseh elementov profila.

Slika 6.4 prikazuje obliko in dimenzije profila. Ko smo vse kote prilagodili dejanskim

vrednostim, so vse črte izrisane z zeleno barvo. Če bi bil kateri od elementov ob koncu

dimenzioniranja še vedno obarvan belo, bi to pomenilo da ni dovolj definiran.

Slika 6.4: Oblika in dimenzija profila.


- 44 -

6.4.1.3 Izvlek profila v tretjo dimenzijo

Dvodimenzionalni prerez prednjega dela zajemalke smo tako narisali. Če želimo izdelati

prostorski model telesa, moramo spremeniti delavno okolje – ponovno preiti v 3D okolje.

Trenutno delovno okolje Sketcher zapustimo tako, da uporabimo izraz Exit workbench. Tako

se vrnemo v delovno okolje Part Design, kjer je profil, katerega kreiranje smo pravkar

zaključili, prikazan z referenčnimi točkami – bele oziroma oranžne pike. Če opazimo črne

pike, to pomeni, da profil ni neprekinjen in ga ne bo mogoče raztegniti v polno telo.

Prostorski model lahko kreiramo le z raztegom zaključenega oziroma sklenjenega profila.

Izvlek profila v tretjo dimenzijo naredimo s pomočjo ukaza Pad. Izbira ukaza Pad

aktivira prikaz pogovornega okna Pad Definition (slika 6.5), kjer mora biti v polju

Profile/Surface v oknu Selection izbran naš profil, ki ga želimo izvleči. V polju First Limit pa

izberemo način izvleka ter želeno dimenzijo.

Slika 6.5: Pogovorno okno Pad Definition.

Po pravilni izbiri profilov in definiranju dolžine izvleka, izberemo OK in na ta način

smo izdelali računalniški prostorski model prednjega dela zajemalke.

6.4.1.4 Zrcaljenje teles

Zrcaljenje teles izvedemo s pomočjo ukaza Mirror. Najprej izberemo telo ki ga želimo

zrcalit. Nato pa ravnino preko katere se naj telo prezrcali (slika 6.6).


- 45 -

Slika 6.6: Zrcaljenje telesa

6.4.1.5 Izdelava lukenj

Za izdelavo utorov uporabimo ukaz Create a Pocket ali po potrebi Crate a Multi-Pocket.

Z klikom na ploskev izberemo ravnino, na kateri želimo izdelati izrez. Z ukazoma

Sketcher zapustimo delavno okolje modeliranja in preidemo v delavno okolje za skiciranje.

Tukaj narišemo izrez oziroma utor, ga pozicioniramo in z ukazom Exit workbench zapustimo

delovno okolje.

Nato izberemo ukaz Create a Pocket. Odpre se pogovorno okno Pocket Definition, kjer

mora biti v polju Profile/Surface v oknu Selection izbran naš profil. V polju First Limit

izberemo način izvleka našega profila. Lahko določimo globino, ali pa ga omejimo z neko

ploskvijo (slika 6.7). Vse izbrano potrdimo z ukazom OK.


- 46 -

Slika 6.7: Izdelava luknje.

Podobno naredimo še poglobitev ostalih ploskev.

6.4.1.6 Oblikovanje robov

Zaradi potreb obdelovalnih postopkov moramo oblikovati še razne robove delov. Tukaj si

pomagamo z ukazom Chamfer. Odpre se pogovorno okno Chamfer Definition (slika 6.8).

V oknu Mode izberemo način podajanja, v oknu Lenght 1 dolžino in v oknu Angle kot

posnetja. V oknu Object(s) to chamfer izberemo robove, ki jih želimo posneti.

Slika 6.8: Pogovorno okno Chamfer Definition.


- 47 -

Z ukazom Fillet oblikujemo še ostale robove, ki jih želimo oblikovati. Postopek je

podoben kot pri ukazu Chamfer.

Slika 6.9: Računalniški model izkopne zajemalke.

Na podoben način se lotimo modeliranja ostalih elementov celotnega sistema.

6.4.2 Uporaba delavnega okolja Assembly Design

6.4.2.1 Izbira delavnega okolja

Najprej izb

Documents

RAZVOJ SISTEMA ZA PRAZNJENJE BAGRSKE IZKOPNE … · 2017. 11. 27. · Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo V RAZVOJ SISTEMA ZA PRAZNJENJE BAGRSKE IZKOPNE