Розрахунок ротора на міцність імітаційним моделюванням
Для складних конструкцій і граничних умов використовуються численні (комп’ютерні) методи вирішення задач, які дозволяють наближено описати нелінійні геометричні форми та способи прикладення зовнішнього навантаження. При цьому для отримання розв’язку задач навіть невеликої точності створюється система з великої кількості рівнянь, розв’язання якої вимагає значних розрахункових потужностей.
Одним із методів комп’ютерного моделювання є метод скінченних елементів. Він заснований на заміні досліджуваної області довільної форми скінченними елементами простішої конфігурації з відомими властивостями, які зв’язані між собою у вузлах. За відомими значеннями області на границях моделі (граничні умови) знаходять параметри в будь-якій внутрішній точці. Сьогодні цей метод є найбільш розповсюдженим унаслідок універсальності підходу.
Тримірна параметрична геометрична модель досліджуваного тіла створюється в CAD-програмі SolidWorks. Програма автоматично аналізує геометрію тіла (внутрішню і зовнішню, в залежності від постановки задачі) і формує розрахункову сітку в спеціально виділеній в потоці області розрахунку – в вигляді паралелепіпеда, всередині якого находиться досліджуване тіло. Розрахункова сітка створюється розділенням домену на кубічні ланки зі сторонами, ортогональними осям декартової системи координат. Ця сітка може генеруватися автоматично і вручну.
|
|
|
В межах малих геометричних елементів, розміри яких значно менше характерного розміру досліджуваного тіла, можливе подрібнення сітки до потрібного рівня. Вирішувальна здатність управляє як критерієм сходимості, так і початковою величиною сітки: 1-ий рівень дозволяє швидко вирішити задачу; 8-ий (найвищий) рівень дає саме точне вирішення, але потребує значно більших затрат часу. При необхідності вирішення ряду однотипних задач, об’єднаних в один проект, можливо їх автоматичне послідовне вирішення з використанням для наступної задачі результатів попередньої задачі.
Розрахунок ротора на міцність виконаємо методом кінцевих елементів за допомогою системи автоматизованого проектування Solid Works та COSMOS WorksWorks використовуэться принцип тривимірного твердотільного і поверхневого параметричного проектування, що дзволяє конструктору створювати об’ємні деталі і компонувати зборки у вигляді трьохвимірних електронних моделей. Використовуючи перевірену техніку генерації кінцево-елементної сітки, COSMOS Works дозволяє швидко і якісно проводити аналіз конструкцій будь-якої складності.
Дослідження ротора гідродинамічного гальма полягає в визначенні його напружено-деформованого стану (визначенні розподілу напружень, деформацій та переміщень).
|
|
|
Вихідними даними для проведення розрахунку прийнято:
- частота обертання ротора n=255 хв.-1;
- момент гальмування МГ=100 кН×м.
Хід виконання дослідження наступний:
1) Побудова тримірної моделі ротора.
2) Створення сітки скінченних елементів.
3) Задання граничних умов.
4) Проведення розрахунку.
5) Аналіз отриманих результатів.
При створенні сітки програмне забезпечення використовує активні методи створення сітки (рис. 6.3).
Рисунок 6.3 – Модель ротора з сіткою та навантаженнями
На ротор діє крутний момент, який рівний моменту гальмування, визначеному в п.5. Робочі поверхні лопаток і диска ротора сприймаєть тиск робочої рідини.
Рисунок 6.4 – Епюра еквівалентних напружень за Мізесом
Рисунок 6.5 – Епюра результуючого переміщення
Рисунок 6.6 – Епюра еквівалентних деформацій
Отже, за результатами комп’ютерного моделювання можна зробити висновок, що міцність ротора забезпечена, оскільки максимальні напруження виникають на вході і виході лопатей ротра та становлять ≈250 МПа (рис. 6.4), а межа текучості матеріалу ротора СЧ20 ГОСТ 1412-85 рівна 340 МПа. Максимальні деформації виникають посередині лопатей ротора і рівні 0,257 мм (рис. 6.5). максимальні еквівалентні деформації спрямовані від сеедини лопатей до периферії (рис. 6.6).
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 203; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!