Пояснительная записка Усенко Е.В 2015готовый (1221310), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Рисунок 3.20 – Коуш
На заключительном этапе составлен наглядный чертеж изделия.
Рисунок 3.21 – Чертеж коуша
3.1.5 Моделирование тросика
Тросик является последним элементов в спецификации анкерного зажима. Тросик крепится за корпус зажима и фиксируется вкладышем.
Построение тросика осуществим с помощью операции «выдавливания». Для этого необходимо построить эскиз сечения тросика. После на конец тросика необходимо прикрепить фиксатор сферической формы, который необходим для крепления тросика на корпусе, построение фиксатора осуществляется с помощью операции «вращение». Для достижения точности и симметрии, сначала построена половина тросика, а затем применена операция «зеркальное отражение».
Также стоит отметить, что необходимо построить две модели тросика, первая из которых необходима для построения чертежей, а вторая для использования ее в сборке анкерного зажима.
Для построения второй модели необходимо воспользоваться операций «сдвиг».
Рисунок 3.22 – Тросик
На заключительном этапе построен наглядный чертеж тросика.
Рисунок 3.23 – Чертеж тросика
Тросик является завершающим элементом спецификации анкерного зажима. Следующим этапом моделирования является сборка всех деталей воедино, для получения 3D модели анкерного зажима PA-1500.
3.2 Сборка анкерного зажима
Для создания 3D модели готового анкерного зажима РА-1500 необходимо создать файл с расширением .iam [13].
Обычно построение сборки ведется по правилу «от простого к сложному», то есть первыми в пара объединяются наиболее простые элементы изделия, а после связывают с другими в качестве единой детали. Но в случае с анкерным зажимом РА-1500 данное правило не совсем подходит. В данном случае моделирование стоит проделать над всеми деталями одновременно, что в дальнейшем позволит лучше понять механизм зажатия СИП.
Итак, необходимо все ранее полученные детали, поместить в одном файле формата .iam с помощью функции «вставить».
Рисунок 3.24 – Элементы сборки
Далее необходимо расставить взаимосвязи и зависимости между элементами. В каждой сборке есть базовый элемент, этот элемент неподвижен и относительно него собираются все остальные. В данной сборке этим элементом является корпус.
Первыми объединим корпус и вкладыш, для этого необходимо настроить следующие зависимости: «совмещение» по передней грани корпуса, и две зависимости «заподлицо» по левой и нижней грани корпуса. Расположение зависимостей показаны на рисунке 3.25.
Рисунок 3.25 – Совмещение корпуса и вкладыша
На следующем этапе сборки необходимо зафиксироваться клинья во вкладыш. Для этого необходимо воспользоваться зависимостью «совмещение» по направляющим элементам конструкции.
Рисунок 3.26 – Фиксация клиньев во вкладыше
Далее зафиксируем тросик, для этого необходимо настроить зависимость по осям отверстий и центров сферических креплений. Затем необходимо применить операцию «сборка», что зафиксируют тросик на корпусе.
Рисунок 3.27 – Фиксация тросика
На заключительном этапе зафиксируем коуш на тросике. Для этого необходимо воспользоваться зависимостью «касательная» по изгибу тросика и желобу коуша.
Рисунок 3.28 – Крепление коуша
На рисунке 3.29 представлена готовая 3D модель анкерного зажима РА-1500.
Рисунок 3.29 – Анкерный зажим РА-1500
Также необходимо построить наглядный чертеж сборки.
Рисунок 3.30 – Чертеж анкерного зажима РА-1500
После построения сборки экспортируем в .xls файл спецификацию сборки [14].
Рисунок 3.31 – Спецификация анкерного зажима
3.3 Анализ напряжений и запас прочности кронштейна СА-1500
Инструменты анализа напряженно-деформированных состояний в Autodesk Inventor позволяют производить расчеты деформации деталей под воздействием нагрузок. На основе этих расчетов можно проектировать детали с запасом прочности, необходимым для безаварийной работы изделия. Autodesk Inventor автоматически создаст конечно-элементную сетку и проведет анализ эквивалентных напряжений, определяя минимальное и максимальное напряжение, деформацию детали и запас прочности [15].
Используя инструменты анализа напряженно-деформированных состояний проведем расчет на запас прочности кронштейна СА-1500. Данные кронштейны изготавливают из коррозионно-стойкого стального или алюминиевого сплава большой механической прочности. Данные изделия обладают высокой устойчивостью к коррозии в промышленной среде, влажном климате и при низких температурах.
По стандартам конструкторских организаций, которые занимаются разработкой, изготовлением и поставкой элементов для строительства воздушных линий кронштейн СА-1500 максимальная горизонтальная разрушающая нагрузка не должна быть меньше 15кН, а масса изделия не должна превышать 0,18 кг [16].
Прежде чем приступить к расчетам необходимо построить 3D модель изделия.
Рисунок 3.31 – Кронштейн СА-1500
А также его наглядный чертеж.
Рисунок 3.32 – Чертеж анкерного кронштейна
Далее необходимо установить физические параметры изделия. Материалом для кронштейна выберем «алюминий – 6061», с плотностью 2,7 г/см3, согласно расчетам программного продукта масса изделия при данной плотности материала составит 0.115 кг. Установленные физические параметры соответствуют необходимым требования, следовательно можно приступать к расчету на прочность.
Итак, воспользуемся функцией «зависимость фиксаций». Выберем вариант фиксации кронштейна на опоре с помощью монтажной ленты [17].
Рисунок 3.33 – Зависимость фиксации
При расчете на прочность учитывается сила тяжести, которая направлена вертикально вниз по оси ОХ, ускорение свободного падения 9,8 м/с2.
Рисунок 3.34 – Параметры силы тяжести
Далее необходимо установить эксплуатационную нагрузку, а именно силу с горизонтальным вектором, уточним что по стандартам кронштейн СА-1500 должен выдерживать нагрузку не менее 15 кН, поэтому установим именно такое значение, силу необходимо прикладывать ко внутренней части петли, за которую крепятся анкерные зажимы. Это позволит проверить правильность выполнения 3D модели, верно ли подобран сплав алюминия, а в дальнейшем позволит проводить действия по совершенствованию модели кронштейна.
Рисунок 3.35 – Параметры приложенной силы
Анализ изделия проводится методом конечных элементов. Метод конечных элементов – это, численный метод решения дифференциальных уравнений с частными производными, а также интегральных уравнений, возникающих при решении задач прикладной физики. Метод широко используется для решения задач механики деформируемого твёрдого тела, теплообмена, гидродинамики и электродинамики. Применение данного метода в Inventor осуществляется следующим образом, тело разбивается на множество подобных фигур. Недостаток данного метода заключается в том, что нельзя применять в анализе одной детали разные фигуры сразу. Точность расчета данным методом зависит от размера элемента разбиения, с помощью данного фактора осуществляется управление точностью расчета. Таким образом, чем меньше размер элемента, тем выше точность, но больше время расчета, и требования к техническому обеспечению выше.
Принимая во внимание факты по требованиям к точности расчета и вычислительным возможностям оборудования произведем настройку параметров сетки.
Рисунок 3.36 – Параметры сетки
Все необходимые параметры установлены, можно приступать к моделированию. После произведенных расчетов необходимо приступить к анализу полученных результатов.
Рисунок 3.37 – Смещение
Первым параметром на который следует обратить внимание это «смещение», изменение формы кронштейна относительно нового изделия. Оценив цветовую диаграмму, а также воспользовавшись функцией «максимальное» видно, что максимальному искажению изделие подверглось в месте соединения кронштейна и зажима и составляет Макс=0,0258446 мм. Что является допустимым результатом, и можно сделать вывод, что по данному параметру изделие является качественным.
Следующим и основным параметром изделия является «коэффициент запаса прочности».
Все материалы имеют предел нагрузки. В случае с алюминием 6061, данный предел установлен на отметки 275 МПа, и любые нагрузки свыше этого предела приведут к появлению остаточной деформации. Коэффициент запаса прочности является отношением максимального допустимого отношения к эквивалентному напряжению по Мизесу. Для получения удовлетворительного результата данное отношение должно быть больше 1 (значение меньше 1 означает наличие постоянной деформации). Коэффициент равный 1 фактически означает, что материл поврежден. А регулярном достижении максимально допустимой нагрузки может привести к «усталости» материала и как следствие его разрушению. Поэтому стоит проектировать изделие таким образом, чтобы коэффициент запаса прочности колебался от 3 до 4 [18].
По данным полученным в ходе моделирования коэффициент запаса прочности равен 7,85, а максимальное напряжение по Мезису 35,02 MПа.
Рисунок 3.38 – Коэффициент запаса прочности
Оценивая полученные результаты, можно сделать вывод, что 3D модель построена верно, а изделие полученное в ходе производства с применением данных этой модели полностью соответствует стандартам организаций. Но следует заметить, что как говорилось ранее желательные показатели коэффициента запаса прочности должны колебаться от 3 до 4, а результат полученный в ходе расчета 7,85. Поэтому можно прийти к выводу, что использование данной модели несет в себе ненужные затраты и не целесообразно с коммерческой точки зрения. Поэтому необходимо подвергнуть изменению 3D модель кронштейна и добиться коэффициента прочности в заданном диапазоне.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
