Проектирование проводки болида Формула Студент
Компания EPLAN предлагает решения, позволяющие уменьшить время проектирования, улучшить качество документации и, как следствие, снизить стоимость этих работ
Москва, 19 июн - ИА Neftegaz.RU. С 1978 года проводятся международные студенческие соревнования по регламенту Formula SAE (SAE Society of Automotive Engineers). Цель всех участвующих команд - создать гоночный автомобиль в соответствии с регламентом и продемонстрировать его судьям на гоночных этапах в городах и странах проведения соревнований. Такой проект объединяет инженерную, экономическую и управленческую деятельности молодых специалистов и является связующим звеном между образованием, технологиями, инновациями и самим автоспортом. Сегодня сообщество насчитывает более 500 команд из 50ти стран мира.
Россию на таких соревнованиях представляют несколько университетов. Одним из них, который занимает лидирующие позиций в рейтинге, является МГТУ им. Баумана - и Bauman Racing Team. Год от года команда развивает свои компетенции в различных областях инженерных решений. За плечами студентов шесть полноценных гоночных автомобилей. В Европе спонсором большинства команд из Formula SAE является компания EPLAN Software&Service GmbH, предоставляя студентам ECAD решение для проектирования жгутов и электрооборудования. С 2017 года такое сотрудничество стало возможным и у нас в МГТУ им. Баумана.
Основной задачей в сезоне 2018-2019 гг. при проектировании жгутов электрооборудования спортивного автомобиля BRT7 стало повышение качества жгутов и надежности всей электропроводки автомобиля. Этого удалось достичь за счет осуществления сквозного проектирования и использования программных продуктов EPLAN.
Процесс проектирования
Работа начинается с создания принципиальных схем в EPLAN Electric P8, затем данные по устройствам и соединениям импортируется в EPLAN Harness ProD, где создается трехмерная модель жгута. База данных изделий в EPLAN имеет прямой доступ на EPLAN Data Portal online ресурс электротехнических устройств. Там нам удалось найти большую часть данных по необходимых комплектующим. Однако база данных также открыта для внесения и своих наименований. Стандартный пакет изделий (разъемы, клеммы, провода различного сечения, защиты поверхности и т.д.) достаточно обширен, но при проектировании так же использовались изделия, которые создавались нами самостоятельно.
База данных изделий единая и может редактироваться как через интерфейс EPLAN Electric P8, так и в EPLAN Harness ProD. Добавление нового изделия довольно простой процесс и EPLAN позволяет задать компоненту такие параметры как:
- 2D вид компонента, который будет использоваться на сборочных панелях
- 3D модель компонента
- Количество и расположение контактов
- Производитель, масса, цена
- УГО (условное графическое обозначение) на принципиальной схеме.
Перед началом работы, была собрана база данных всех элементов, которые будут использоваться при проектировании. Базу изделий можно пополнять и по мере необходимости в процессе разработки проекта. При создании проекта, имеется возможность задать необходимые свойства для всего проекта, эти свойства обычно применяются для удобства обозначения устройств, реализации иерархической структуры проекта. В нашем случае проект содержал девять листов электрических схем, и каждый лист имел наименование согласно ключевых агрегатов, разрабатываемого автомобиля.
Наш проект имеет линейную структуру. В данном случае потенциал программы по созданию крупных установок со сложной иерархической структурой использован не был. Каждое устройство должно иметь уникальное обозначение (ОУ), иначе возникнут ошибки в документации. В нашем случае была ситуация, когда устройства не размещались в трехмерном пространстве из-за неверной нумерации. В EPLAN имеется функционал проверки ошибок, а также автоматическая перенумерация устройств. Имена однотипных разъемов также могут быть унифицированы, при этом они образовывают группу разъемов, которая позволяет экономить место в дереве навигатора устройств. Для удобства создания схем, были созданы типовые решения (макросы), благодаря которым удалось избежать множества ручных операций при разработке схем.
Проектирование принципиальной схемы осуществлялось в следующем порядке:
- Размещение разъемов ключевых компонентов;
- Размещение менее крупных и вспомогательных компонентов;
- Соединение компонентов между собой с помощью специальных символов.
На принципиальной схеме указывается как физически подключены устройства. Инструментарий довольно обширный и позволяет показать спарку (спайку) проводов. Спарка может быть изделием, которое должно быть отражено в спецификации. В дальнейшем данный соединитель размещается в трехмерном пространстве в нужной позиции для корректного определения длины проводов. Переход соединения с одного листа на другой осуществлялся с помощью точек разрыва. При этом сохраняется логика, например, передача электрического потенциала. Более компактно и аккуратно на листе выглядят схемы при использовании специальных символов жгута. Количество проводов, проходящих внутри жгута, неограниченно.
Следующим шагом необходимо задать изделие проводам и пронумеровать их под свои требования. Для этого была использована функция автоматической нумерации соединений, что существенно сократило время проектирования. Еще одной функцией, которая была полезна, является отслеживание потенциала, что помогало на загруженной схеме проверять правильность соединений.
Одной из конструктивных особенностей проводки нашего автомобиля было наличие общего разрыва в центральной части автомобиля. Это было сделано для удобства сборки жгутов, так как максимальный размер листов, которые удобно размещать на сборочном столе, для нас составил 2 листа формата А0. А также это было сделано для упрощения обслуживания и установки. Когда проектирование принципиальной схемы закончено, запускается инструмент проверки на ошибки. Проверок достаточно много, и они охватывают все типовые ошибки, возникающие в процессе проектирования. Далее проект загружается в EPLAN Harness ProD, где происходит создание 3D прототипа жгута. С указанием всех необходимых защит жгута, крепежных элементов и т.д. Проект содержит трехмерное рабочее пространство, в которое импортируется 3D модель, на основе которой будет производиться проектирование. Поддерживаются практически все самые распространённые трехмерные форматы файлов.
В нашем случае была загружена модель автомобиля со всеми размещенными датчиками и устройствами, к которым необходимо проложить провода. В первую очередь по модели прокладывается трасса для прохождения жгута. Одновременно можно задать, так называемые защиты поверхности, внешние защитные оболочки. Для прокладки трассы имеется достаточный инструментарий для создания точной модели жгута. Защитные оболочки представлены достаточно широко. Это термоусадка, гофра, плетеная защита, изолента и т.д. Главное, что есть возможность задать все необходимые параметры: плотность плетения, коэффициент усадки, диаметр. Интересным является то, что и для жгутов существует множество проверок таких как: максимальный радиус кривизны жгута данного диаметра, максимальное количество проводов, помещающихся в защиту поверхности данного диаметра, количество проводов, подключенных к контакту и др. После импорта данных со схемы, появляется список устройств и соединений, входящих в проектируемый жгут. При размещении устройств (разъемов) на модели, они автоматически соединяются проводами. Для лучшей визуализации они отображаются с учетом цвета и поперечного сечения. Это позволяет уменьшить количество возможных ошибок при проектировании и значительно ускоряет его процесс. Контроль размещенных устройств и проводов осуществляется с помощью специальных диалогов.
Маршрутизация проводов может осуществляться автоматически, полуавтоматически, либо вручную по проложенным трассам. В нашем проекте трассировка производилась вручную. После размещения всех изделий и маршрутизации проводов необходимо подготовить документацию по изготовлению жгутов. Для этого в проекте автоматически создается чертеж (сборочная панель) жгута. На одном чертеже может быть отображено несколько жгутов. При наличии изменений в жгуте в рабочем пространстве на сборочной панели тут же будет предложено обновить отрисовку жгута. При помощи чертежа удобно отслеживать наличие не маршрутизированных частей провода. В подобной ситуации, он будет показан поверх изображения жгута. На чертеже для изготовления жгута возможно отображение таблиц с широким диапазоном параметров. В таблицах выводятся данные по разъемам, использованные материалы, характеристики всех необходимых проводов и т.д.
Мы использовали таблицы, относящиеся к разъемам и соединителям, отображаемые параметры выбирали таким образом, чтобы была возможность однозначно определить какой провод необходимо использовать и его маршрут. Таблицы на листе располагались либо вблизи соответствующего устройства, либо выбиралась закономерность расположения, соотносящаяся с положением соответствующих устройств на листе.