4 Анализ 3D модели МОП (1231862)
Текст из файла
4 АНАЛИЗ 3D-МОДЕЛИ МОТОРНО-ОСЕВОГО ПОДШИПНИКА В ПАКЕТЕ SOLIDWORKS SIMULATION
Анализ 3D-модели моторно-осевого подшипника выполняется с помощью программного продукта SolidWorks Simulation 2014 SP5. Данный пакет программ позволяет выполнять комплексный анализ напряженно-деформированного состояния конструкций методом конечных элементов. Система может рассчитывать сборки, детали которой могут быть выполнены из разных материалов.
Решение поставленной задачи в SolidWorks Simulation выполняется в три этапа. На первом этапе выполняется создание либо импорт моделей и сборок, на втором этапе выполняется постановка условий задачи, на третьем – создание сетки конечных элементов и решение задачи.
В данном анализе 3D-модели моторно-осевого подшипника используется статический вид анализа конструкции.
Для определения условий исследования модели необходимо задать соответствующие нагрузки, ограничения условия контактных соединений и параметры сетки, от которых непосредственно зависят результаты анализа модели.
С помощью программы определяются напряжения, перемещения, деформации и другие результаты анализа деталей.
Найденные значения анализируются и сравниваются с допустимыми значениями, на основании чего делаются выводы.
4.1 Постановка условий задач
3D-модель МОП для анализа построена в трехмерной сборке, внешний вид которой максимально приближен к реальному виду моторно-осевого подшипника.
С целью уменьшения времени построения сетки конечных элементов и выполнения расчета, 3D-модель МОП упрощена. Все детали МОП, не оказывающие влияния на результаты расчетов из сборки убраны.
После упрощения в 3D-модели МОП остаются:
- букса МОП;
- два вкладыша;
- часть оси колесной пары, имитирующая шейку под МОП;
- часть остова тягового электродвигателя схематично;
- шпонка;
- две прокладки.
Геометрические размеры моделей вкладышей МОП и шпонки полностью соответствуют чертежным размерам. Модель буксы МОП из-за большого количества скругленных элементов, отверстий и перегородок между камерами упрощена. Комплекты прокладок, состоящие из трех прокладок толщиной 0,35 мм каждая, заменены на одну прокладку соответствующей толщины, равной 1,05 мм. Из сборки убраны болтовые соединения между буксой моторно-осевого подшипника и детали, имитирующей часть остова тягового электродвигателя. Данное соединение имитируется набором креплений SolidWorks Simulation.
Данные упрощения не оказывает существенного влияния на результаты расчетов.
Для имитации реальных условий воздействия нагрузки, 3D-модель МОП расположена под углом 30° к горизонтальной плоскости, что соответствует углу подъема вала тягового двигателя относительно оси колесной пары. С целью визуализации данного условия созданы две справочные плоскости – одна параллельная горизонтальной плоскости, вторая параллельная вертикальной плоскости. Первая, горизонтальная плоскость расположена на расстоянии 390 мм от центра 3D-модели МОП, вторая горизонтальная плоскость расположена на расстоянии 410 мм от центра 3D-модели МОП. В соответствии данного условия, верхняя грань модели, условно имитирующей часть остова ТЭД, расположена под углом 30° к горизонтальной плоскости, при этом задняя грань данной модели перпендикулярна верхней грани.
С целью имитации взаимодействия контактирующих поверхностей деталей 3D-модели МОП, заданы следующие компонентные настройки локальных контактов между границами деталей:
- связанные. Программа связывает объекты. Связанные элементы ведут себя как сваренные. Данный контакт задан между моделями слоя баббитовой заливки и латунной основы обоих вкладышей 3D-модели МОП;
- нет проникновения. При контакте двух граней в зоне контакта возникают сбалансированные внутренние силы. Данный тип контакта предотвращает интерференцию между объектами, но допускает появление зазоров. Программа требует наибольшего количества времени для решения. Данный параметр задан между соприкасающимися границами деталей буксы МОП и вкладыша с окном, вкладыша с окном и оси, оси и вкладыша без окна, вкладыша без окна и части остова.
Для определения условий среды исследования 3D-модели моторно-осевого подшипника задаются следующие крепления:
- зафиксированный. Этот тип ограничения устанавливает все поступательные степени свободы на нуль;
- ролик-ползун. Этот тип ограничения задает условие, при котором плоская грань может свободно перемещаться в своей плоскости, но не может перемещаться в направлении, перпендикулярном ее плоскости. Грань может сжиматься или расширяться под нагрузкой;
- зафиксированный шарнир. Этот тип ограничения указывает, что цилиндрическая грань может вращаться только вокруг собственной оси.
При постановке условий задач заданы следующие свойства исследований:
- тепловой эффект – включено;
- термический параметр – включить тепловые нагрузки;
- температура при нулевом напряжении – 25 °С;
- несовместимые параметры связи – автоматические;
- вычислить силы свободных тел – включено.
В расчетных схемах 3D-модели моторно-осевого подшипника учитываются соответствующие свойства материалов всех элементов конструкции.
В результате деления 3D-модели на малые части простых форм, соединяющихся в общих точках, называемых узлами, создается сетка твердотельных элементов деталей 3D-модели моторно-осевого подшипника. Для каждой модели сборки конечно-элементная сетка генерируется изолированно. При постановке условий задач заданы следующие свойства построения сетки конечных элементов:
- тип сетки – сетка на твердом теле;
- используемое разбиение – сетка на основе кривизны;
- точки якобиана – 4 точки;
- качество сетки – высокое;
- максимальный размер элемента – 34,5986 мм;
- минимальный размер элемента – 6,91973 мм;
- максимальное соотношение сторон – 484,79;
- заново создать сетку из неудавшихся деталей с несовместимой сеткой – включено.
В качестве решающей программы выбрана программа Large Problem Direct Sparse.
4.1.1 Постановка условий исследования нагрузки от веса тягового электродвигателя
Для расчета напряжений деталей моторно-осевого подшипника, возникающих в результате действия нагрузки от веса тягового двигателя составлена схема внешних нагрузок и закрепления 3D-модели, создана сетка конечных элементов.
В качестве внешней нагрузки к 3D-модели приложена сила 12708 N. Сила приложена к верхней и задней грани детали, имитирующей часть остова. Направление силы – перпендикулярно вниз к горизонтальной плоскости. Данная сила имитирует воздействие нагрузки МОП от веса тягового электродвигателя.
Изображение расчетной 3D-модели моторно-осевого подшипника с внешними нагрузками представлено на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 – Внешние нагрузки 3D-модели
Для определения условий среды исследования 3D-модели моторно-осевого подшипника заданы следующие крепления:
- зафиксированный. Данное крепление применяется к торцевым граням модели детали имитирующей шейку оси колесной пары под МОП;
- ролик-ползун. Данное крепление применяется к задней грани детали, имитирующей часть остова ТЭД и к граням буксы МОП, предназначенных для упора головок болтов, крепящих буксу МОП к остову;
- зафиксированный шарнир. Данное крепление применяется к сквозным отверстиям буксы моторно-осевого подшипника и части остова ТЭД, предназначенных для болтов крепления буксы МОП к остову тягового двигателя.
Изображение расчетной 3D-модели моторно-осевого подшипника с креплениями представлено на рисунке 4.2.
Рисунок 4.2 – Крепления 3D-модели
В результате деления 3D-модели на малые части, на основе элементов геометрии тел, создана сетка твердотельных элементов деталей 3D-модели моторно-осевого подшипника.
Информация о созданной сетке конечных элементов тел 3D-модели моторно-осевого подшипника приведена в таблице 4.1.
Таблица 4.1 – Информация о сетке конечных элементов
| Параметр | Значение |
| Всего узлов | 182563 |
| Всего элементов | 109453 |
| Процентов элементов с соотношением сторон меньше 3 | 81,3 |
| Процентов элементов с соотношением сторон больше 10 | 2,46 |
| Процентов искаженных элементов (Якобиан) | 0 |
Изображение расчетной 3D-модели моторно-осевого подшипника с нанесенной сеткой конечных элементов представлено на рисунке 4.3.
Рисунок 4.3 – Сетка конечных элементов 3D-модели
4.1.2 Постановка условий исследования нагрузки в максимальном режиме тяги
Для расчета напряжений деталей моторно-осевого подшипника, возникающих в результате действия нагрузки максимального режима тяги, составлена схема внешних нагрузок и закрепления 3D-модели, создана сетка конечных элементов.
В качестве внешних нагрузок к 3D-модели моторно-осевого подшипника приложено пять сил:
а) сила 23076 N – приложена к обоим торцам детали, имитирующей шейку оси колесной пары под МОП. Направление действия силы – перпендикулярно вверх относительно горизонтальной плоскости. Данная сила имитирует вертикальные силы максимального тягового режима;
б) сила 26375 N – приложена к обоим торцам детали, имитирующей шейку оси колесной пары под МОП. Направление действия силы – перпендикулярно к вертикальной плоскости, в направлении, противоположном силе тяги. Данная сила имитирует составляющие от горизонтальных проекций сил максимального тягового режима;
в) сила 6028 N – приложена к торцу детали, имитирующей шейку оси колесной пары под МОП, со стороны колесного центра. Направление действия силы совпадает с направлением линии централи колесно-моторного блока, от зубчатого колеса, то есть от детали, имитирующей шейку оси колесной пары под МОП, к шестерне тягового электродвигателя. Данная сила имитирует распорные силы к вкладышам МОП, вызванные силами в зубчатой передаче, направление действия которых совпадает с направлением линии централи;
г) сила 6028 N – приложена к торцу детали, имитирующей шейку оси колесной пары под МОП, со стороны, противоположной к колесному центру. Направление действия силы совпадает с направлением линии централи колесно-моторного блока, от шестерни тягового электродвигателя к зубчатому колесу, то есть к детали, имитирующей шейку оси колесной пары под МОП. Данная сила имитирует распорные силы к вкладышам МОП, вызванные силами в зубчатой передаче, направление действия которых совпадает с направлением линии централи;
д) сила 12708 N – приложена к верхней и задней грани детали, имитирующей часть остова тягового электродвигателя. Направление действия силы – перпендикулярно вниз к горизонтальной плоскости. Данная сила имитирует воздействие нагрузки МОП от веса тягового электродвигателя.
Изображение расчетной 3D-модели моторно-осевого подшипника с внешними нагрузками представлено на рисунке 4.4.
Рисунок 4.4 – Внешние нагрузки 3D-модели
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
