Компютърно моделиране на елементи
Изтегляне 1.5 Mb.
|
- Навигация на страницата:
- 2.3. Изчислителн а схем а на циркул я рния вал
- 2. 4. Статичен ана л из
- 3. Резултати и дискусия
Фиг. 1. 3D модел на циркулярен вал и натоварване 2.3. Изчислителна схема на циркулярния вал Циркулярният вал се задвижва от електродвигател с честота на въртене 2900 min-1 посредством клиноремъчна предавка с различно предавателно отношение i=07÷09.Натоварването на циркулярния вал става по схемата на фиг. 2, като ориентацията на осите е показана както е в системата Solid Works Фиг. 2. Схема на натоварване на циркулярния вал Стойностите на въртящия момент и силите, натоварващи вала за трите типоразмера са посочени в табл. 1 2.4. Статичен анализ Статичният анализ на създадените 3D моде-ли на циркулярния вал се извършва по метода на крайните елементи с помощта на CAE систе-мата Cosmos Works, интегрирана със система-та Solid Works в Solid Works Simulation [1]. Първоначално от библиотеката на системата Cosmos Works е избрана стомана „AISI 1035 Steel” със следните характеристики: якост на опън 585,0.106 N.m-2, граница на провлачане 282,7 MN.m-2; модул на елестичност 2,04.1011 N.m-2, модул на ъглови деформации 8,0.1010 N.m-2; коефициент на Поансон 0,29. Тези харак-теристики са най-близки до тези на въглеродна качествена стомана марка 45 БДС 2592:1971, от която се изработват циркулярни валове. По схемата на натоварване на циркулярния вал (фиг. 2) е зададено закрепването на вала в 3D модела - фиксирано, без транслации -фиг.1. Зададени са следните натоварвания, които действат върху вала, съгласно схемата на натоварване - фиг. 2 и стойности от табл. 1 съгласно: - въртящ момент, Т2 , N.m; - сили на рязане - от тангенциалната и нормална компоненти на силата на рязане Fy, N – общата сила, действаща в равнината ху; - Fz, N – общата сила, действаща в равнината хz, включваща силата от масата на циркулярния трион и фланците, както и центробежната сила от неуравновесените маси; - сили от ремъчната предавка – сила за опъване на ремъците, насочена по меж-дуцентровата права на ремъчните шайби и сила от масата на ремъчната шайба: - FRy, N - съставна сила, действаща в равнината ху; - FRz, N – съставна сила, действаща в равнината хz, включваща силата от масата на ремъчната шайба. Зададените сили и въртящ момент са показани на фиг. 1 така, както се визуализират от програмата Cosmos Works. Зададени са следните характеристики на мрежата от крайни елементи: тип – стандартна; качество – високо (всеки елемент има 10 възела); начин на генериране на мрежата – по плав-на повърхнина; брой итерационни точки за про-верка на степента на изкривяване на тетраед-ричните елементи – 4. Използвани са FFEPlus итерационен изчислителен метод и „h” адаптивен метод. Мрежата от крайни елементи за модел „вал 25” има 27086 броя възли и 16729 крайни елементи, за модел „вал 30” – 33503 въз-ли и 20953 крайни елементи и за модел „вал 35” – 38173 възли и 23947 крайни елементи. Статичният анализ е проведен с препоръча-ни от програмата размери на крайните елементи - 8,70 mm и за трите модели. 3. Резултати и дискусия Някои от резултатите от статичния анализ –разпределението на напреженията по фон Ми-зес и резултантното преместване са представе-ни на фиг. 3 до фиг. 5 за моделите „вал 25”, „вал 30” и „вал 35” съответно. Деформираната фор-ма на циркулярния вал е представена в мащаб с коефициент 100 и за трите модела Максимални стойности на еквивалентното напрежение по фон Мизес се получават близо до лагерното стъпало „B” от страната на ремъч-ната шайба и за трите модела - 86,16.106 N.m-2 във възел 8973 за модел „вал 25”, 93,83.106 N.m- , 2 , във възел 10925 за модел „вал 30” и 119,7.106 N.m-2 във възел 6693 за модел „вал 35” – фиг. 3 до фиг.5. В същите възли се получават и мак-симални стойности за еквивалентната дефор-мация за трите модела – табл. 2. Максимално резултантно преместване се по-лучава в левия край на вала т. С от към цирку-лярния диск и за трите модела – фиг. 3 до фиг. 5: 0,07096 mm във възел 7 за модел „вал 25”,0,1026 mm във възел 8 за модел „вал 30” и 0,0992 mm във възел 7 за модел „вал 35”. Проведена е и якостна проверка на разрушаване. Програмата изчислява коефициента на сигурност (FOS) чрез критерия на максималното напрежение на фон Мизес по формулата: Според този критерий пластичен материал започва да пълзи в местата, където напрежени-ето на von Mises стане равно на граничното напрежение (разрушаващото напрежение –Stress limit). Като гранично напрежение е зада-дено границата на провлачане (Yield Strength). Получен е минимален коефициент на сигурност 3,28 за модел „вал 25”, 3,01 за модел „вал 30” и 2,36 за модел „вал 35” – табл. 2. Минималните стойности на коефициента на сигурност логично са получени във възлите с най-високи стойности на напреженията по фон Мизес. За нито една област коефициентът на сигур-ност не е по-малък от единица, от което следва, че няма опасност от разрушаване на вала и за трите типоразмера. Максималните стойности на напреженията по фон Мизес, нормалните напрежения SX напре-женията на срязване TXZ главното напрежение Р1, интензивността на напреженията (Р1-Р3), резултантните премествания, еквивалентните деформации, както и минималните стойности за коефициента на сигурност за трите модели са дадени в табл. 2. Напреженията са най-големи за модел „вал 35” в сравнение с тези за модел „вал 30” и „вал 25” - фигури 3, 4 и 5 и табл. 2. Логично се е по-лучил минимален коефициент на сигурност за модел „вал 35”. Резултантното преместване за модели „вал 30” и „вал 35” е приблизително еднакво. Фиг. 3. Напрежение по фон Мизес и резултантно преместване за „вал 25” Фиг. 4. Напрежение по фон Мизес и резултантно преместване за „вал 30” Фиг. 5. Напрежение по фон Мизес и резултантно преместване за „вал 35” Изтегляне 1.5 Mb. Сподели с приятели:
|