Mogan Gh.L., Butilă E.V., Buzdugan I.D. Proiectarea reductoarelor conico-cilindrice. Universitatea Transilvania din Braşov

 

Ex.13.1.3  Verificare arbori intermediari ai RConCil cu FEA (ANSYS)

 

1.     DATE DE INTRARE

Modelul FEA, conform ANSYS

-        pentru variantele HH și VV

-        pentru variantele HV și VH

Date necesare

-        Coordonatele punctului de aplicație a forțelor care acționează asupra roții conice (0, dm2/2, -Lc) unde, dm2 = 226,3 mm, Lc = 17 mm

-        Coordonatele punctului de aplicație a forțelor care acționează asupra pinionului cilindric: (0, - dw1/2, b1/2), pentru variantele HH și VV;  (dw1/2, 0, b1/2),  pentru variantele HV și VH;  dw1 = 71,16 mm și b1 = 62 mm.

-        Forţele de încărcare a roţii conice:  = 2903,18 N;  = 215,5 N;  =  1034, 46, pentru dantura conică dreaptă sau  = 2903,18 N;  = 2253,18 N;  =  848,25, pentru dantura conică curbă.

-        Forţele de încărcare a roţii cilindrice:  = 8770,6 N,  = 3583,1 N,  = 2350 N.

-        Caracteristicile materialului: E = 2.1011 Pa, modulul de elasticitate al materialului după tratamentul termic; υ = 0,3 - coeficientul Poisson (aceste valori sunt setate implicit de modulul Workbanch ANSYS); rezistența la curgere σc = 750 MPa; coeficientul de siguranță admisibil pentru solicitările de rezistență, ca = 1,5…2

2.     PREPROCESAREA DATELOR

Modelul geometric

Încărcarea modulului DesignModeler
¿¿ ®  apare fereastra  ® ¿, apare modelul geometric:

 

Modificare unitate de măsură lungimi

¿  ® ¿ (se modifică bara de dimensiuni).

 

Discretizarea modelului

Încărcarea modulului DesignModeler

¿ (din bara aplicațiilor) ® :  (aplicația A), ¿¿, apare fereastra, , cu modelul cu elemente finite:

Discretizare automată

:  ® ¿ (apare modelul cu elemente finite)

Modificare discretizare

: ¿, [se va activa caracteristica , ¿  unde implicit este  (grosier)],  [se va selecta din lista asociată  ¿ (mediu) sau ¿ (fin)] ® ¿ (din bara Mesh)

Obs. În cazul variantei de dicretizare (fin) dimensiunea (numărul de elemnete) modelului cu elemnte finite ste mărită și timpul de rezolvarea a modelului este mai mare, dar există certitudinea unor erori mai mici ale rezultatelor.

Modelarea constrângerilor

Modelarea constrângerilor induse de rulmenți

¿® ¿  ® ¿ ® : [se va activa caracteristica,

¿], (¿) [se vor selecta cu Ctrl+¿ suprafețele (pe care se montează rulmentul din stânga, fig. a)], ¿   (apare modelul cu constrângerea marcată, fig. c).

¿® ¿  ® ¿ ® : [se va activa caracteristica,

¿], (¿), [se vor selecta cu Ctrl+¿ suprafețele (pe care se montează rulmentul din dreapta, fig. b)], ¿   (apare modelul cu constrângerea marcată, fig. d).

 

      

a                                                                                                     b

 

c                                                                                                     d

Modelarea constrângerii de fixare spațială (pentru anularea mișcării de rigid liber)

¿® ¿  ® ¿ ®  : [se va activa caracteristica,

¿], (¿), [se vor selecta cu ¿ suprafața frontal (fig. a)], ¿  . 

[se va activa caracteristica, ¿], [se vor selecta cu ¿ opțiunea  și se va selecta din lista asociată opțiunea ]

[se introduce în casetele associate  , , , , valori nule ale deplasărilor 0, 0, 0, 0] , (apare modelul cu forța rezultantă marcată, fig. b),

a

b

Modelarea încărcărilor

Modelarea încărcărilor în zona roții conice

¿® ¿  ® ¿ ®  ¿ ®:

[se va activa caracteristica, ¿],  [se vor selecta cu ¿ suprafațele (trei) de contact cu pana paralelă (fig. a)],

¿ ; 

[se introduce în casetele associate , , valorile coordonatelor: 0, dm2/2, -Lc] , (apare modelul cu punctul marcat, fig. b);

[se va activa caracteristica, ¿], [se vor selecta cu ¿ opțiunea  și se va selecta din lista asociată opțiunea ]

[se introduce în casetele associate  ,  valorile forțelor: , ] , (apare modelul cu forța rezultantă marcată, fig. b),

a

b

Obs. După finalizarea introducerii datelor fereastra are structura:

Modelarea încărcărilor în zona pinionului cilindric

-        pentru variantele HH și VV

¿® ¿  ® ¿ ®  ¿ ®:

[se va activa caracteristica, ¿],  [se va selecta cu ¿ suprafața unui dinte opus canalului de pană (fig. a)],

¿ ; 

[se introduce în casetele associate , , valorile coordonatelor: 0, -dw1/2, b1/2] , (apare modelul cu punctul marcat, fig. b);

[se va activa caracteristica, ¿], [se vor selecta cu ¿ opțiunea  și se va selecta din lista asociată opțiunea ]

[se introduce în casetele associate  , ,  valorile forțelor: , , ] , (apare modelul cu forța rezultantă marcată, fig. b).

a

b

Obs. După finalizarea introducerii datelor fereastra are structura:

 

Fereastra principală după introducerea constrângerilor și încărcărilor

 

-        pentru variantele HV și VH

¿® ¿  ® ¿ ®  ¿ ®:

[se va activa caracteristica, ¿],  [se va selecta cu ¿ suprafața unui dinte opus canalului de pană (fig. a)],

¿ ; 

[se introduce în casetele associate , , valorile coordonatelor: dw1/2, 0, b1/2] , (apare modelul cu punctul marcat, fig. b);

[se va activa caracteristica, ¿], [se vor selecta cu ¿ opțiunea  și se va selecta din lista asociată opțiunea ]

[se introduce în casetele associate  , ,  valorile forțelor: , , ] , (apare modelul cu forța rezultantă marcată, fig. b).

a

b

Obs. După finalizarea introducerii datelor fereastra are structura:

 

Fereastra principală după introducerea constrângerilor și încărcărilor

 

Salvarea modelului

¿ ® ¿.

 

Setarea rezultatelor

Setarea deplasărilor totale

¿® ¿ ® ¿.

Setarea tensiunilor echivalente

¿® ¿ ® ¿.

Setarea reacțiunii asociate rulmentului din stânga

¿® ¿ ® : [se va activa caracteristica, ¿],  [se va selecta din lista cu ¿ ].

Setarea reacțiunii asociate rulmentului din dreapta

¿® ¿ ® : [se va activa caracteristica, ¿],  [se va selecta din lista cu ¿ ].

 

Arborele specificațiilor după introducea setărilor rezultatelor

3.     REZOLVAREA MODELULUI

 ® ¿

4.     POSTPROCESAREA REZULTATELOR

4.1 Postprocesarea datelor obținute cu modelul FEA asociat variantelor HH și VV

Vizualizarea deplasărilor totale

¿ ® apare modelul

Verificare la deformații liniare (săgeți) în zona angrenajului 

v  ≤  va;  va = (0,01…0,03) * mn =  (0,01…0,03) * 4 = 0,04…0,12 mm; 0,035 < 0,04…0,12 mm (se verifică).

Semnificații: v – săgeata maximă indicată în legenda Total Deformation; va – săgeata admisibilă, mn – modulul normal.

 

Vizualizarea tensiunilor echivalente (von-Mises)

¿  ® apare modelul

Verificarea la solicitări compuse

σvM  <  σa; σa = σc/c = 750/(1,5…2) = (350…500) MPa; 152,08 < (350…500) MPa (se verifică).

Semnificații: σvM – tensiunea echivalentă (von-Mises) maximă din legenda Equivalent Stress, σa – tensiunea admisibilă la tracțiune, c – coeficientul de siguranță.


Vizualizarea forței de reacțiune asociată rulmentului din stânga

¿ ® apare modelul

 

 

Vizualizarea forței de reacțiune asociată rulmentului din dreapta

¿  ® apare modelul

 

 

4.2 Postprocesarea datelor obținute cu modelul FEA asociat variantelor HV și VH

Vizualizarea deplasărilor totale

¿ ® apare modelul

Verificare la deformații liniare (săgeți) în zona angrenajului 

v  ≤  va;  va = (0,01…0,03) * mn =  (0,01…0,03) * 4 = 0,04…0,12 mm; 0,03 < 0,04…0,12 mm (se verifică).

Semnificații: v – săgeata maximă indicată în legenda Total Deformation; va – săgeata admisibilă, mn – modulul normal.

 

Vizualizarea tensiunilor echivalente (von-Mises)

¿  ® apare modelul

Verificarea la solicitări compuse

σvM  <  σa; σa = σc/c = 750/(1,5…2) = (350…500) MPa; 128,9 < (350…500) MPa (se verifică).

Semnificații: σvM – tensiunea echivalentă (von-Mises) maximă din legenda Equivalent Stress, σa – tensiunea admisibilă la tracțiune, c – coeficientul de siguranță.

 

Vizualizarea forței de reacțiune asociată rulmentului din stânga

¿ ® apare modelul

 

 

Vizualizarea forței de reacțiune asociată rulmentului din dreapta

¿  ® apare modelul