Перейти к публикации

Расчёт нагрузки вращающегося вала


Рекомендованные сообщения

Доброго Всем времени суток! Вопрос к проффи в области CAE-систем, так как сам больше специализируюсь на CAD-системах. 

Есть следующая задача. Имеется устройство, у которого есть статор, ротор с валом, четыре луча х-образно расположенных на роторе, и есть два подшипника. Есть следующие исходные данные: материал, масса, центр тяжести вращающегося узла – ротор/вал/4 луча, и также известно количество оборотов в минуту. Вал вращается с постоянной скоростью. И вопрос, как, зная эти данные, можно смоделировать действующую нагрузку на два подшипника в Solidworks`е? Также необходимо запустить второй расчёт с 3-я лучами без 1 луча. И еще можно ли задать каким-то образом временные рамки чтобы понять срок службы? Имеется детальная сборка подшипника, если что.

Начал изучать Solidworks motion, но пока не ясно можно ли там произвести такие расчёты. 
 

SW_1.1.jpg

 

 

SW_1.2.jpg

Изменено пользователем whi-ru
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах


UnPinned posts

Скиньте модель в Солиде и на всякий случай в степе или парасолиде.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
55 минут назад, статист сказал:

Скиньте модель в Солиде и на всякий случай в степе или парасолиде.


Закачал упрощенную сборку и step на хранилище, вот ссылка на отдельные файлы и RAR-архив (в архиве такие же файлы):

https://cloud.mail.ru/public/NYds/aosZv8RVU

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
16 минут назад, whi-ru сказал:


Закачал упрощенную сборку и step на хранилище, вот ссылка на отдельные файлы и RAR-архив (в архиве такие же файлы):

https://cloud.mail.ru/public/NYds/aosZv8RVU

Спасибо. Еще скажите, с какой скоростью вращается ротор и на всякий случай, как быстро разгоняется. И какие подшипники применяете.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
1 минуту назад, статист сказал:

Спасибо. Еще скажите, с какой скоростью вращается ротор и на всякий случай, как быстро разгоняется. И какие подшипники применяете.

Скорость вращения ротора 670 оборотов в минуту, разгоняется примерно за 20 секунд до 670 оборотов. Подшипники 608ZZ керамические (но это не принципиально)

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
2 часа назад, whi-ru сказал:

опрос, как, зная эти данные, можно смоделировать действующую нагрузку на два подшипника в Solidworks`е?

Если нужно просто определить нагрузки (силы), действующие на подшипники, то можно исключить их из анализа, заменив виртуальными подшипниками. При этом грань делается абсолютно жесткой в радиальном направлении, и надо будет подбирать жесткость подшипников. Или не надо, если достаточно жестко сидят. Силы реакции можно будет потом вытащить по результатам анализа

 

2 часа назад, whi-ru сказал:

можно ли задать каким-то образом временные рамки чтобы понять срок службы?

Эт уже Fatigue.

На всякий случай лучше сделать частотный анализ чтоб убедиться, что первая СЧ >> 11 гц (у вас скорее всего так)

Тогда можно уверенно делать анализ усталости на основе статического анализа 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
38 минут назад, Jesse сказал:

Если нужно просто определить нагрузки (силы), действующие на подшипники, то можно исключить их из анализа, заменив виртуальными подшипниками. При этом грань делается абсолютно жесткой в радиальном направлении, и надо будет подбирать жесткость подшипников. Или не надо, если достаточно жестко сидят. Силы реакции можно будет потом вытащить по результатам анализа

 

Эт уже Fatigue.

На всякий случай лучше сделать частотный анализ чтоб убедиться, что первая СЧ >> 11 гц (у вас скорее всего так)

Тогда можно уверенно делать анализ усталости на основе статического анализа 


Именно так, нужно определить какие нагрузки при вращении ротора действуют на подшипники, в двух вариациях ротора: 1) с 4 лучами, 2) с 3 лучами без 1 луча. Получается эти данные можно посчитать в Simulation с помощью статического / частотного исследования (я так понимаю, вы имеете ввиду статическое), и потом использовать эти данные в исследовании усталости на срок службы. Буду пробовать. Да, подшипники сидят жёстко. Просто собственно вопрос как найти эти нагрузки имея исходные данные (масса, центр тяжести, материал, число оборотов в минуту), т.к. с такими типами нагрузок до этого я не работал.
 

Изменено пользователем whi-ru
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
16 минут назад, whi-ru сказал:

какие нагрузки при вращении ротора действуют на подшипники, в двух вариациях ротора: 1) с 4 лучами

дисбаланс, из-за несовершенства конструкции

И в солиде вы его не определите, для первого случая

Изменено пользователем karachun
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
13 минут назад, karachun сказал:

дисбаланс, из-за несовершенства конструкции

И в солиде вы его не определите

Правильно, нужно определить нагрузки при дисбалансе с 3 лучами без 1 луча, но также и с 4 лучами. Может есть такая программа, в которой можно посчитать нагрузки с дисбалансом (?)

 

Изменено пользователем whi-ru
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
19 минут назад, whi-ru сказал:

Правильно, нужно определить нагрузки при дисбалансе с 3 лучами без 1 луча, но также и с 4 лучами. Может есть такая программа, в которой можно посчитать нагрузки с дисбалансом (?)

 

Есть Ansys, Femap, Comsol и другие. Смотрите роторная динамика https://en.wikipedia.org/wiki/Rotordynamics

Но у вас случай простой. Можно попробовать посчитать ручками. Посмотрите Пановко Основы прикладной теории колебаний и удара, стр . 131 и т. д. или Биргер, расчет на прочность деталей машин, глава критическая частота вращения валов.

omega_kr=sqrt(c/m) - вот как раз критическая частота вращения.

где c - радиальная жесткость вала в точке крепления груза можете вытащить из солида с моделированием подшипников или шарниров как первое приближение, m - это масса подвешенного груза.

Дисбаланс у вас будет вызывать смещение центра масс в связи с отсутствием лопасти. И вызванные этим нестабильность из-за центробежной силы. При этом, я думаю критические скорости для случая трех и четырех лопастей будут не сильно отличаться, а вот прогибы сильно. Из-за этого вал с тремя лопастями выйдет из строя быстрее. Формула с прогибами дана в книжках. Усталость посчитать можно по максимальным напряжениям на валу при вращении по S-N графику.

Изменено пользователем статист
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
20 минут назад, статист сказал:

Есть Ansys, Femap, Comsol и другие. Смотрите роторная динамика https://en.wikipedia.org/wiki/Rotordynamics

Но у вас случай простой. Можно попробовать посчитать ручками. Посмотрите Пановко Основы прикладной теории колебаний и удара, стр . 131 и т. д. или Биргер, расчет на прочность деталей машин, глава критическая частота вращения валов.

omega_kr=sqrt(c/m) - вот как раз критическая частота вращения.

где c - радиальная жесткость вала в точке крепления груза можете вытащить из солида с моделированием подшипников или шарниров как первое приближение, m - это масса подвешенного груза.

Дисбаланс у вас будет вызывать смещение центра масс в связи с отсутствием лопасти. И вызванные этим нестабильность из-за центробежной силы. При этом, я думаю критические скорости для случая трех и четырех лопастей будут не сильно отличаться, а вот прогибы сильно. Из-за этого вал с тремя лопастями выйдет из строя быстрее. Формула с прогибами дана в книжках. Усталость посчитать можно по максимальным напряжениям на валу при вращении по S-N графику.


Благодарю вас за информацию! Буду пробовать! 

Изменено пользователем whi-ru
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
42 минуты назад, whi-ru сказал:

но также и с 4 лучами

С 4 лучами у вас геометрически (в солиде) деталь идеально сбалансирована.

Дисбаланс будет у реального ротора от неточностей изготовления. Его или измеряют на реальном роторе или смотрят в стандарте на данную деталь - какой дисбаланс максимально допустимый. Т.е. вы предполагаете что ротор на производстве отбалансируют согласно тех. требованиям и дисбаланс будет не больше некоторой нормируемой величины.

 

 

С 3 лучами у вас дисбаланс в явном виде, из-за несимметричной геометрии.

 

 

https://www.youtube.com/watch?v=v62bBJ_Htcw

 

Изменено пользователем karachun
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
12 часов назад, karachun сказал:

С 4 лучами у вас геометрически (в солиде) деталь идеально сбалансирована.

Дисбаланс будет у реального ротора от неточностей изготовления. Его или измеряют на реальном роторе или смотрят в стандарте на данную деталь - какой дисбаланс максимально допустимый. Т.е. вы предполагаете что ротор на производстве отбалансируют согласно тех. требованиям и дисбаланс будет не больше некоторой нормируемой величины.

 

 

С 3 лучами у вас дисбаланс в явном виде, из-за несимметричной геометрии.

 

 

https://www.youtube.com/watch?v=v62bBJ_Htcw

 

Проблема не в балансировке ротора. Ротор используется с 4 лучами всегда. Просто необходимо создать стрессовую ситуацию для подшипников и понять какие нагрузки они выдерживают, ради этого и нужен дисбаланс без 1 луча. Но я сейчас борюсь с тем чтобы понять с какой силой действует вал на подшипники, хотябы для начала посчитать эту нагрузку с сбалансированным  ротором с 4 лучами. Я так понимаю нужно запускать статический расчёт в Simulation, задавать контактные условия, переводить обороты/мин в рад/с и запускать исследование...

Изменено пользователем whi-ru
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
8 минут назад, whi-ru сказал:

Но я сейчас борюсь с тем чтобы понять с какой силой действует вал на подшипники, хотябы для начала посчитать эту нагрузку с сбалансированным  ротором с 4 лучами.

Так вы сами себе противоречите. У ротора с 4 лопастями нагрузка будет от дисбаланса. Это свойство реальной конструкции.

Если вы сейчас даже будете крутить ваш ротор в солиде то вы ничего не получите - в солиде центр тяжести находится на оси вращения.

Без дисбаланса останется только статическая нагрузка, от веса ротора.

 

В общем я вам написал как я считаю а вы сами думайте - нужно вам оно или нет.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
21 минуту назад, karachun сказал:

Так вы сами себе противоречите. У ротора с 4 лопастями нагрузка будет от дисбаланса. Это свойство реальной конструкции.

Если вы сейчас даже будете крутить ваш ротор в солиде то вы ничего не получите - в солиде центр тяжести находится на оси вращения.

В реальных условиях вал устройства находится параллельно плоскости пола, также на устройство действует сила тяжести. Подшипники в посадочных гнездах в статоре плотно зафиксированы. Устройство работает 24/7. Я так понимаю вращающийся ротор при работе устройства создает колебания и микро удары, которые в свою очередь влияют на подшипники. Подшипники выходят из строя очень рано – 2-3 месяца при том сразу на всех устройствах. Нужно понять что происходит, возможно брак в подшипниках, либо они входят в резонанс при работе устройства и материал разрушается либо еще другая причина. И нужно как-то понять какие нагрузки испытывают подшипники при таких исходных данных 

Изменено пользователем whi-ru
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

@whi-ru А этот ротор что-то перемешивает?

Если да то от этого тоже будут дополнительные нагрузки.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
2 минуты назад, karachun сказал:

@whi-ru А этот ротор что-то перемешивает?

Если да то от этого тоже будут дополнительные нагрузки.

Ну ротор устройства действует только воздух

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
13 минут назад, whi-ru сказал:

 Устройство работает 24/7. Я так понимаю вращающийся ротор при работе устройства создает колебания и микро удары, которые в свою очередь влияют на подшипники. Подшипники выходят из строя очень рано – 2-3 месяца при том сразу на всех устройствах. Нужно понять что происходит, возможно брак в подшипниках, либо они входят в резонанс при работе устройства и материал разрушается либо еще другая причина.

быть может дело в этом...

 

15 часов назад, whi-ru сказал:

Подшипники 608ZZ керамические (но это не принципиально)

керамика хрупче. Усталостные трещины, все дела.. Нет предела выносливости как у стали. Удивлён, что их используют в роторной технике...
 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
25 минут назад, whi-ru сказал:

либо они входят в резонанс при работе устройства и материал разрушается

Только не подшипники а весь вал работает на критической частоте и долго не живет.

 

Для начала посчитайте собственные частоты, даже невращающегося вала. обороты у вас небольшие. Посмотрите какие у вас критические частоты и не попадаете ли вы на одну из них.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
20 минут назад, Jesse сказал:

быть может дело в этом...

 

керамика хрупче. Усталостные трещины, все дела.. Нет предела выносливости как у стали. Удивлён, что их используют в роторной технике...
 

Всё возможно. 

8 минут назад, karachun сказал:

Только не подшипники а весь вал работает на критической частоте и долго не живет.

 

Для начала посчитайте собственные частоты, даже невращающегося вала. обороты у вас небольшие. Посмотрите какие у вас критические частоты и не попадаете ли вы на одну из них.

Я так понимаю вы имеете ввиду нужно будет сопоставить собственные частоты вала и собственные частоты подшипника и убедиться что они не совпадают (?)

Изменено пользователем whi-ru
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете опубликовать сообщение сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, войдите в него для написания от своего имени.
Примечание: вашему сообщению потребуется утверждение модератора, прежде чем оно станет доступным.

Гость
Ответить в тему...

×   Вставлено в виде отформатированного текста.   Вставить в виде обычного текста

  Разрешено не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отобразить как ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставить изображения напрямую. Загрузите или вставьте изображения по ссылке.

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.




  • Сообщения

    • gudstartup
    • TVM
      Для общего развития интересовался. И на предложение, спроектировать крышечку - там все просто, не ведусь. 
    • Gorich
    • Нанософт разработка
      Одним из эффективных способов осуществления строительного надзора является использование результатов лазерного сканирования с построением 3D-моделей, что дает наиболее полную информацию о строительных объектах с привязкой к пространственным, инфраструктурным и центральным инженерным коммуникациям. Институт «Сибгипробум», активно работающий над совершенствованием мониторинга и созданием цифровых двойников, использует комбинацию технологий «Платформа nanoCAD + ReClouds» как бесшовную инженерную среду для проектирования и для работы с облаками точек. Комплексную поддержку при внедрении программных решений предоставила компания «Бюро САПР» – премьер- и фокус-партнер компании «Нанософт» по направлениям «Конструкции», «Инженерия» и «Землеустройство».   О компании АО «Сибгипробум» – институт, на протяжении 65 лет специализирующийся в области проектирования предприятий лесной и целлюлозно-бумажной промышленности, объектов глубокой химико-механической переработки древесины, а также разрабатывающий проекты экологических и энергетических объектов. В проектной деятельности институт активно использует технологии лазерного сканирования и информационного моделирования. Исходная ситуация ·        Отсутствие возможности оперативного повсеместного контроля строительства на промплощадке. ·        Отсутствие актуальной трехмерной модели объекта, которую в дальнейшем можно было бы сопоставить с облаком точек. ·        Сжатые сроки, которые не позволяли создать трехмерную модель. Задачи цифрового мониторинга ·        Поиск изменений между отчетными периодами. ·        Подсчет объемов монтажа. ·        Поиск пространственно-временных коллизий. Сравнение облака точек в двух отчетных периодах на графике строительства – S-кривой. Красным подсвечено то, что изменено (это было сделано на другой платформе)   Оптимальное технологическое решение можно выбрать в зависимости от степени сложности точечной задачи в рамках цифрового мониторинга. Продемонстрируем это на конкретных примерах. Прикладная задача 1: проверка проектного положения монтируемого оборудования и конструкций. Выбранная технология: Платформа nanoCAD для совмещения 2D-чертежей с облаком точек. Алгоритм работы технологии: загрузка исходного облака точек формата LAS в nanoCAD импортом NPC → создание удобной ПСК для сравнения облака точек в нужном ракурсе → копирование чертежа и совмещение по «точкам доверия» (например, по колоннам здания) → создание сечения → поиск отклонений. Полученный прикладной результат: разрез на определенной отметке показал отклонение по колоннам здания, из-за чего стена построена «криво». Благодаря этим данным авторский надзор перепроверил расчетные значения и скорректировал решения. В результате эту стену пришлось укреплять дополнительными металлоконструкциями. Плюсы и минусы технологии Плюсы: Минусы: ·        не требуется трехмерная модель; ·        простая технология, которую может освоить каждый; ·        низкие требования к аппаратному обеспечению; ·        низкая стоимость контроля проектных решений без выезда на площадку. ·        трудозатратно, если требуется проверить несколько разных разделов в одной точке; ·        проверка происходит в рамках одного сечения; ·        каждый раз в новом месте проверки требуется совмещение чертежа и облака точек.     Поиск отклонений в конструкциях путем совмещения 2D-чертежей с облаком точек в Платформе nanoCAD   Прикладная задача 2: анализ деформации оборудования – цилиндрической печи. Выбранная технология: ReClouds для сравнения облака точек печи с ее 3D-моделью. Алгоритм: загрузка исходного облака точек (в формате LAS) и цилиндра, выполненного в виде 3D-солида, равного диаметру печи → совмещение 3D-моделей → использование команды ReClouds Сравнение → побор опытным путем радиуса отклонения (вылет точки от нормативного положения) → создание градиентного графика отклонений → поиск отклонений. Полученный прикладной результат: выявлены отклонения трубы от нормативного положения: вмятина и провисание. Наглядный способ проинформировать проектировщиков и строителей, на какие участки следует обратить внимание, чтобы принять решения о ремонте, частичной или полной замене. Эффективность использования ReClouds ·        Автоматизация обработки данных 3D-сканирования. ·        Работа в знакомой инженерной среде с интуитивно понятным интерфейсом. ·        Высокая скорость работы. ·        Минимум финансовых и аппаратных ресурсов. ·        Интеграция со специализированными решениями. ·        Гибридность используемых технологий: Платформа nanoCAD и ReClouds позволяют одновременно работать с 3D-моделью, 2D-чертежом и облаком.                                         Анализ деформации цилиндрической печи с помощью ReClouds. Справа красным и зеленым цветом подсвечена сама труба   Отклонения трубы от эталонного 3D-солида: слева видна вмятина, справа – провисание трубы Мнение пользователя Павел Владимирович Коротких, главный специалист – руководитель группы отдела по цифровизации инженерных процессов и данных, АО «Сибгипробум»   «Когда геополитическая ситуация обострилась и были введены санкции, перед нашим институтом, как и перед предприятиями многих других отраслей, встала задача импортозамещения.   Много где возникали сложности, но было очень отрадно знать, что базовое инженерное ПО нам есть чем заменить. Этим ПО стала Платформа nanoCAD, которая оказалась намного большим, чем просто скопированный зарубежный продукт.   Из стандартного функционала хотелось бы отметить, во-первых, Диспетчер чертежа, который позволяет удобно осуществлять менеджмент чертежей; а, во-вторых, базовые операции при работе с облаками точек: импорт/экспорт, настройки визуализации, подрезку, сечения и т.д.   Использование ReClouds – вертикального приложения к Платформе nanoCAD – дало нам расширенные возможности взаимодействовать с облаками точек, при этом оставаясь в единой инженерной среде.   Обнадеживает активное развитие продуктов со стороны разработчика и неуклонно растущее комьюнити пользователей».   О компании «Нанософт» «Нанософт» – российский разработчик инженерного ПО: технологий автоматизированного проектирования (CAD/САПР), информационного моделирования (BIM/ТИМ) и сопровождения объектов промышленного и гражданского строительства (ПГС) на всех этапах жизненного цикла, а также сквозной цифровизации всех процессов в производстве. Миссия компании – формирование условий для массового оснащения российского рынка лицензионными, качественными и доступными отечественными программными продуктами. «Нанософт» помогает своим заказчикам достичь импортонезависимости в области инженерного ПО и нацелена на развитие собственных технологий в фокусе реальных потребностей. Это позволяет гарантированно защитить критически важную ИТ-инфраструктуру, что особенно актуально сейчас, когда западные вендоры уходят с рынка, замораживают поставки ПО и техническую поддержку. Все программные продукты компании включены в Единый реестр российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных. Официальный сайт: nanocad.ru.  
    • Raven
      Спасибо всем кто, ответил Проблема была в том что в БД свойство было строковое не массив, хотя в бизнес-моделере свойство с таким же именем было массивом типизированых ссылок.
    • Raven
      Привет. Подскажите почему может не отображаться пункт меню Вид - Применяемость
    • Gorich
      Я вот не совсем понял где и что смотреть...а руководство по эксплуатации от станка ну так сказать такое себе...там какие то совсем основы... нашел там типо какой то общий сброс...это не сможет помочь?)
    • Viktor2004
      а как проверить шпиндель, хорошо ли он держит инструмент? Не снимая шпиндель и не разбирая его
    • gudstartup
    • gudstartup
      почитайте руководство по эксплуатации я думаю или в сервисе или в пусконаладке нажмите кнопку plc  вы сигнал определили?
×
×
  • Создать...