Исследование неравномерности распределения контактного давления в жале валов - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Исследование распределения элементов в матрице на 1 174.81kb.
Урок по теме «Реки России» c использованием технологии блочно-модульного... 1 60.51kb.
Прогноз возможной обстановки на территории Кемеровской области в... 1 216.05kb.
Исследование зависимости осмотического давления в капиллярах 1 13.21kb.
Урока: Внутренние воды России. Реки. Технология критического мышления. 1 52.54kb.
Описание и принцип работы тонометра (измерителя артериального давления ) 1 52.63kb.
Инструкция по эксплуатации и обслуживанию установки (мог-э) 1 86kb.
Руководство по эксплуатации распространяется на датчики давления... 1 334.78kb.
Исследование поведения людей в процессе производства, распределения... 1 57.61kb.
Датчик давления ддм 1 46.92kb.
Атмосферные катастрофы причины 1 154.17kb.
Минхаеров Р. Р., Хайбрахманова Э. И 1 96.4kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Исследование неравномерности распределения контактного давления в жале валов - страница №1/1

УДК 677.057.1:681.3.06.001.5

исследование неравномерности

распределения контактного давления в жале валов

двухвалковых модулей отделочного оборудования

А.Н. Киселев, А.В. Подъячев
Приведено решение контактной задачи для валов ПД-140 и О-180 с использованием пакета ANSYS. Показано, что расхождение величины удельной погонной нагрузки в диапазоне рабочих нагрузок на цапфы не превышает 3,1% по сравнению с решением квазиплоской задачи. Расхождение в критериях неравномерности по величине контактного давления и по удельной погонной нагрузке снижается при уменьшении неравномерности давления в жале валов.

Валковый модуль, контактное давление, удельная погонная нагрузка.


Разработке методов автоматизированного расчета валов валковых механизмов уделяется большое внимание. Их реализация на ПК позволяет проводить статический и динамический анализ валкового модуля с валами произвольного конструктивного оформления, значительно сократить сроки проектирования нового и модернизации существующего оборудования.

Ранее [1] показаны преимущества использования метода конечных элементов (МКЭ) при автоматизированном расчете напряженно-деформированного состояния валов по сравнению с квазиплоской постановкой задачи. Определяемые при решении квазиплоской задачи удельные погонные нагрузки в жале валов не дают реальной картины контактного взаимодействия валов с тканью или друг с другом, которое происходит не по линии, а по поверхности, не позволяют учесть трение в зоне контакта и дают завышенные результаты при оценке неравномерности распределения давления по длине вала.

Рассмотрим решение контактной задачи в пространственной постановке при расчете двухвалкового модуля ПД-140 (рис. 1) с использованием САЕ-системы ANSYS, реализующей МКЭ.

Модуль упругости первого рода материала валов 1,93 ∙ 105 МПа, коэффициент Пуассона 0,29. Покрытие вала: модуль упругости 16 МПа, коэффициент Пуассона 0,3, коэффициент трения скольжения 0,2. При построении модели учтена симметрия расчетной области, что позволило уменьшить количество элементов и время счета. Конечноэлементная сетка состояла из 251000 элементов (в том числе 5100 контактных элементов на каждой поверхности контакта) и 205000 узлов. В объеме покрытия сетка выполнялась в полуавтоматическом режиме и состояла из гексагональных 8-узловых конечных элементов, обеспечивающих повышенную точность, так как именно большие деформации элементов покрытия лимитируют шаг приложения нагрузок в процессе решения; в остальных конструктивных элементах валов сетка генерировалась в автоматическом режиме с использованием тетраэдрических конечных элементов. При этом по ширине площадки контакта располагается не менее 30 узлов, а по длине – 120 узлов на половину длины вала, что, как показали результаты предыдущих расчетов [1], вполне достаточно для практики. В результате расчета определялось распределение контактного давления по площади пятна контакта (рис. 2).





Рис. 1. Расчетная схема модуля ПД-140


Рис. 2. Распределение давления в зоне контакта валов ПД-140


Расчет удельной погонной нагрузки при квазиплоской постановке задачи произведен с помощью подсистемы САПР ASDVM [2]. Для сопоставления результатов контактное давление, рассчитанное в ANSYS, приводилось к удельной погонной нагрузке путем интегрирования эпюры контактного давления по ширине площадки контакта в каждом сечении. Коэффициенты нагрузочной характеристики упругого покрытия валов, необходимые для расчета в подсистеме САПР ASDVM, определялись вычислительными экспериментами по нагружению модели с указанными выше упругими параметрами покрытия (модуль упругости и коэффициент Пуассона) и расчетами величины сближения осей валов. Полученная табличная зависимость аппроксимировалась степенной функцией. Сравнение результатов расчета удельной погонной нагрузки (рис. 3) показывает, что при числе узлов сетки по ширине пятна контакта, равном 32, расхождение не превышает 3,1 %, что можно считать удовлетворительным. На рис. 3 виден также краевой эффект уменьшения давления на конце вала, воспроизводимый только в пространственной модели.


Рис. 3. Погонная нагрузка в жале валов ПД-140
Получена также зависимость неравномерности распределения по длине валов максимального контактного давления (для МКЭ, без учета краевого эффекта) и удельной погонной нагрузки (для квазиплоской постановки) от нагрузки на цапфу (рис. 4а).

В диапазоне нагрузок 2–22 кН относительное расхождение по значениям неравномерности находится в пределах 27–3,5%. Для валов О-180, имеющих значительно более неравномерное распределение давления по длине, эта величина в диапазоне нагрузок 3–15 кН лежит уже в пределах 107–93% (рис. 4б).

Таким образом, с уменьшением неравномерности давления в жале валов расхождение в критериях неравномерности по величине контактного давления и по удельной погонной нагрузке снижается. Очевидно, что при равномерном распределении давления оба критерия дадут одинаковый нулевой результат.
Выводы

1. Сравнительный расчет распределения удельной погонной нагрузки в жале валов ПД-140 с упругим покрытием при квазиплоской и пространственной постановке задачи показал, что расхождение результатов не превышает 3,1% в диапазоне нагрузок на цапфу 2–22 кН.

2. Расхождение в критериях неравномерности по величине контактного давления и по удельной погонной нагрузке снижается при уменьшении неравномерности давления в жале валов.









а

б

Рис. 4. Неравномерность по давлению

и погонной нагрузке для валов ПД-140 (а) и О-180 (б)

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Киселев А.Н. Использование метода конечных элементов при расчете валковых механизмов /
А. Н. Киселев, В. А. Мартышенко // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. – 2008. – № 4С.

2. Подъячев А.В. Теоретические и прикладные аспекты проектирования валковых модулей машин текстильного отделочного производства: дис. … д-ра техн. наук / Подъячев Алексей Викторович. – Кострома : КГТУ, 2003.


RESEARCH of non-uniformity of contact pressure in SHAFT Double Roll MODULES OF FINISHING EQUIPMENT

A.N. Kisselev, A.V. Podyachev
Decision of contact problem solution for PD-140 and O-180 shafts using with ANSYS package is done. It is shown that divergence of specific load per unit length in workload range on pins does not exceed 3,1% compared with task quasi-2D solution. Discrepancies in non-uniformity criteria in contact pressure magnitude and shaft tip specific load per unit length decreases with pressure non-uniformity decrease contact line are examined.

Shaft module, contact pressure, specific load per unit length.
Рекомендована кафедрой ТМиСМ КГТУ

Поступила 9.04.2010




Трусость — мать жестокости. Мишель Монтень
ещё >>