СПОСОБ КОНФИГУРИРОВАНИЯ ПОЛЫХ СПИРАЛЬНЫХ КОЛЕС И ИХ КОРПУСОВ Российский патент 2011 года по МПК G05B19/4093 

Область техники

Полые колеса и их полые корпуса являются устройствами, которые могут перемещать жидкость, использовать энергию, которую они имеют, или силу, с которой они действуют.

Проблема, которую нужно решить

Разработка полых колес и их неподвижных корпусов затруднялась из-за их очень сложной формы, которая зависит от того, где колесо будет применяться. До настоящего времени не было возможности разработать их в количестве, необходимом для испытаний и оптимизации.

Средства решения проблемы

Компьютерные проектирование и технология открывают новые возможности и используются здесь как инструмент для развития новых идей, которые позволят расширить представления о полых колесах и их неподвижных корпусах.

Изобретение позволяет очень быстро разрабатывать и создавать полые колеса и их неподвижные корпуса путем очень простого изменения всех их специфических параметров, чтобы способствовать приобретению знания об этих новых изделиях для многих областей их применения.

Терминология

Различные конструктивные элементы полых колес и неподвижных корпусов, имеющие сложную форму, такие как лопасти, перегородки, лопатки, лепестки, решетки, клапаны, прокладки, объединены здесь под названием "составные элементы".

Способ конфигурирования полых колес (1) и их неподвижных корпусов (2) включает следующие операции компьютерного проектирования и технологии.

1. Сначала необходимо ввести основные параметры конфигурации, к которым относятся:

- традиционные механические детали, такие как валы, сопла, втулки, подшипники, опоры, обеспечивающие возможность объединения колес и корпусов в конструкцию, предназначенную для данного применения,

- размеры, такие как общая длина, внутренний и наружный диаметры,

- количество единиц каждого составного элемента,

- также необходимо определить направления вращения.

2. Затем необходимо ввести математические параметры, соответствующие известным геометрическим формам, которые будут определять наружные и внутренние поверхности вращения колес или корпусов, в которых находятся колеса, и наружную форму корпусов. Они предпочтительно представляют собой сферические, цилиндрические, конические, оживальные и др. формы, сформированные отдельно или соединенные.

3. Определение разрабатываемых шагов спиральных составных элементов, которые заданы либо обычной математической формулой, либо, предпочтительно, путем указания по меньшей мере двух значений в заданных точках, расположенных по длине полых спиральных колес (1) и их неподвижных корпусов (2).

4. Согласно изобретению новый способ конфигурирования профилей и других данных, специфических для каждого составного элемента спиральной или круглой формы, имеет несколько специфических особенностей. Для определения профиля каждого элемента используют по меньшей мере одно поперечное сечение.

- А-А первая особенность состоит в проектировании каждой передней и задней кромки (3 и 4) с помощью частей геометрических фигур, имеющих опорные центры (5 и 6), и последующем их соединении с помощью частей геометрических фигур, тоже имеющих опорные центры (7 и 8), и тем самым в определении участков тела разрабатываемых составных элементов.

- В-А вторая особенность состоит в том, что указывают величину смещения положения центров для получения направленной в глубину деформации (10) тела участков разрабатываемых составных элементов, создающей полость, предпочтительно в виде вогнутости или выпуклости.

- С-А третья особенность состоит в том, что указывают толщину стенки составных элементов, которую представляют в виде окружности, центр которой служит опорной точкой (9).

- D-A четвертая особенность состоит в том, что указывают величину (11), (13) углового смещения между центрами внутренних передних или задних кромок относительно наружных передних или задних кромок составных элементов, предпочтительно обеспечивая возможность смещения и расположения внутренних кромок относительно наружных кромок.

- Е-А пятая особенность состоит в том, что указывают величину (12) углового смещения между центрами передних или задних кромок или между центрами внутренних и наружных кромок соответственно, спиральных составных элементов, чтобы предпочтительно обеспечить возможность их смещения и изменения их положения друг относительно друга.

- F-A шестая особенность состоит в определении по меньшей мере двух значений шага спиралей для по меньшей мере двух мест, заданных по длине колеса или корпуса, и последующего их сглаживания с помощью программы.

5. Затем полученные профили отображают, делая возможным локальный визуальный контроль.

6. Для завершения проектируемых элементов размещают поперечные сечения по меньшей мере в двух точках, заданных по длине колеса или корпуса, так, чтобы затем выполнить их сглаживание с помощью программы.

7. Окончательное отображение, полученное в результате смешивания всех спиралей и радиальных перегородок друг с другом, позволяет выполнить окончательный визуальный контроль (фиг.2).

8. В случае неудовлетворительного результата можно вернуться назад и скорректировать параметры, чтобы получить оптимальный результат.

9. Чтобы исключить искажения, в способе используют устройство для непрерывной проверки совместимости величин вводимых параметров.

Указанные сложные формы будут более понятны при рассмотрении схематичных чертежей, не ограничивающих объем изобретения, и их описания.

Фиг.1 упрощенно изображает часть сечения поверхности кругового вращения, ограниченной внутренней и наружной кромками (А, В) полой спирали (1) и внутренней и наружной кромками (D,C) неподвижного корпуса (2).

На чертеже дана часть сечения колеса, где передняя или задняя, наружная (3) и внутренняя (4) кромки элемента изображены плоскими.

Показан участок тела элемента, который ограничен одной передней или задней кромкой, которая заканчивается круглой частью (5), и другой передней или задней кромкой, которая заканчивается диагональной реберной частью (6).

На чертеже видно, что передние или задние кромки соединены друг с другом двумя расположенными по касательной к ним большими дугами (7 и 8) окружности, в результате чего полностью определяется участок элемента.

На чертеже показано, что величина, заданная для окружности, расположенной в середине элемента (9), позволяет определить его толщину.

На чертеже также показано, что заданная величина смещения указанной окружности от прямой линии, соединяющей центры передней и задней кромок (10), указывает глубину полости элемента.

На чертеже показано угловое смещение (11) между передними кромками и задними кромками.

На чертеже показано заданное угловое смещение (12) для двух спиралей, имеющих предпочтительно разный шаг, которые при их продолжении соединяются.

На фиг.2 показано колесо, выполненное согласно принципу конфигурирования, описанному выше.

Принцип, описанный со ссылками на чертежи, применим аналогичным образом к неподвижным корпусам, оболочкам и решеткам (2), и поэтому в дополнительных чертежах нет необходимости.

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к компьютерному проектированию, и может быть использовано для разработки и создания полых колес и их неподвижных корпусов. Техническим результатом является быстрое конфигурирование полых колес и их неподвижных корпусов. Способ конфигурирования составных элементов полых спиральных колес или их корпусов, заключается в том, что осуществляют непрерывную проверку совместимости значений введенных параметров; вводят математические параметры и основные параметры конфигурации; осуществляют операцию конфигурирования профилей и других данных, специфических для круглых и спиральных элементов, состоящую из проектирования каждой передней и задней кромки с помощью частей геометрических фигур, имеющих опорный центр, и последующего их соединения с помощью частей геометрических фигур, тоже имеющих опорный центр, в результате чего определяют участки тела разрабатываемых составных элементов. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ конфигурирования полых спиральных или круглых колес (1) и их неподвижных корпусов, содержащий следующие операции: непрерывную проверку совместимости значений введенных параметров; введение математических параметров и основных параметров конфигурации, отличающийся тем, что он включает операцию конфигурирования профилей и других данных, специфических для круглых и спиральных элементов, состоящую из проектирования каждой передней и задней кромок (3 и 4) с помощью частей геометрических фигур, имеющих опорный центр (5 и 6), и последующего их соединения с помощью частей геометрических фигур, тоже имеющих опорный центр (7, 8), в результате чего определяют участки тела разрабатываемых составных элементов.

2. Способ конфигурирования полых спиральных или круглых колес (1) и их неподвижных корпусов по п.1, включающий следующие операции: непрерывную проверку совместимости значений введенных параметров; введение математических параметров и основных параметров конфигурации, отличающийся тем, что он также включает операцию конфигурирования профилей, состоящую из указания толщины стенки разрабатываемых составных элементов, которую представляют в виде окружности, центр которой служит опорной точкой (9).

3. Способ конфигурирования полых спиральных или круглых колес (1) и их неподвижных корпусов по п.2, включающий следующие операции: непрерывную проверку совместимости значений введенных параметров; введение математических параметров и основных параметров конфигурации, отличающийся тем, что он также включает операцию конфигурирования профилей, состоящую из указания величины смещения положения центров для получения направленной в глубину деформации (10) тела участков разрабатываемых составных элементов, создающей полость, предпочтительно в виде вогнутости или выпуклости.

4. Способ конфигурирования полых спиральных или круглых колес (1) и их неподвижных корпусов по п.3, включающий следующие операции: непрерывную проверку совместимости значений введенных параметров; введение математических параметров и основных параметров конфигурации, отличающийся тем, что он также включает операцию конфигурирования профилей, состоящую из указания величины (11) (13) углового смещения между центрами внутренних передних или задних кромок относительно наружных передних или задних кромок составных элементов, предпочтительно обеспечивая возможность смещать и располагать внутренние кромки относительно наружных кромок.

5. Способ конфигурирования полых спиральных или круглых колес (1) и их неподвижных корпусов по любому из предшествующих пунктов, включающий следующие операции: непрерывную проверку совместимости значений введенных параметров; введение математических параметров и основных параметров конфигурации, отличающийся тем, что он также включает операцию конфигурирования профилей, состоящую из указания величины (12) углового смещения между центрами передних или задних кромок или внутренних или наружных кромок соответственно спиральных составных элементов, чтобы предпочтительно обеспечить возможность смещать их и изменять их положение относительно друг друга.

6. Способ конфигурирования полых спиральных или круглых колес (1) и их неподвижных корпусов по любому из пп.1-4, включающий следующие операции: непрерывную проверку совместимости значений введенных параметров; введение математических параметров и основных параметров конфигурации, отличающийся тем, что он также включает операцию конфигурирования профилей, состоящую из определения, по меньшей мере, двух значений шага спиралей для, по меньшей мере, двух мест, заданных по длине колеса или корпуса, которые затем сглаживают с помощью программы.