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        集成三維彈性部件的MESYS軸系統簡(jiǎn)介

        2023-03-29 11:31:08

        在軸的計算系統中,軸通常被認為是一維的,例如齒輪箱系統,在計算軸強度、傳動(dòng)裝置安全性和軸承壽命時(shí),將軸認為一維,可以很方便地進(jìn)行計算,且可以很容易地考慮邊界條件,同時(shí)殼體剛度也可以簡(jiǎn)單地視為耦合支承點(diǎn)剛度的剛度矩陣。

        自2016年以來(lái),MESYS軸計算系統允許將3D外殼作為3D STEP文件導入,該軟件自動(dòng)連接部件并生成剛度矩陣(2016年以前必須在單獨的有限元計算中確定,然后才能導入)。

        2017年的新版進(jìn)一步擴展了MESYS軸系計算系統,三維彈性殼體不僅可以在靜態(tài)計算中考慮,還可以通過(guò)模態(tài)折減計算固有頻率,彈性殼體對固有頻率的影響明顯大于對靜態(tài)變形的影響。

        例如,L形主軸試驗臺在沒(méi)有主軸后支撐和殼體剛度的情況下,第一軸向固有頻率為22000 1/min,在殼體剛度的影響下,第一固有頻率為15200 1/min的彎曲本征頻率,這將在15000 1/min的計劃運行速度下導致問(wèn)題,在后部支撐的情況下,彎曲本征頻率增加到25000 1/min,第一軸向本征頻率降低到19600,導入的CAD模型是用于生產(chǎn)的現有CAD模型,這對于各種孔來(lái)說(shuō)不是最佳的,但仍然可以使用。

        另一個(gè)補充是3D彈性行星齒輪架的支撐,與殼體不同,行星齒輪架在系統中旋轉,因此計算必須能夠處理由此產(chǎn)生的大旋轉,行星齒輪架的彈性變形影響齒輪的載荷分布,因此對齒輪修正的設計很重要,行星齒輪的傾斜也會(huì )影響軸承載荷和整體扭轉剛度。

        行星齒輪架可以作為CAD模型讀取,也可以通過(guò)參數進(jìn)行定義,參數行星齒輪架有四種型號可供選擇。

        將3D彈性分量集成到軸計算中的另一種可能性是使用旋轉對稱(chēng)的3D波,其可以通過(guò)多邊形列來(lái)定義,這些3D彈性部件定義了額外的剛度矩陣,作為對計算影響的一個(gè)例子,這里考慮了柔性銷(xiāo),舊文獻中給出的撓性銷(xiāo)變形方程通?;跉W拉-伯努利公式,而不考慮剪切變形。在另一個(gè)示例中,沒(méi)有剪切變形的梁模型會(huì )導致15µm的撓度,剪切變形為23µm,使用3D彈性構件時(shí)會(huì )導致42µm,對于三維彈性構件,會(huì )產(chǎn)生比使用剪切承載梁?jiǎn)卧嬎愀蟮膿隙?,根本原因是兩個(gè)壓接處的變形,梁元件的剛性耦合過(guò)于剛性,由于在計算中考慮了準焊接部件,實(shí)際撓度將變得更大,壓力機組件可能會(huì )發(fā)生滑動(dòng)。

        將三維彈性部件集成到軸系統計算中,可以在不需要外部有限元程序的情況下考慮額外的剛度,因此,不需要采用耗時(shí)且容易出錯的剛度矩陣。

        有限元程序中的完整計算在邊界條件選擇方面提供了更多的自由度,并允許進(jìn)行接觸的非線(xiàn)性計算,然而,基于一維元素的波浪系統計算提供了第二范圍內快速計算時(shí)間的基本優(yōu)勢,這使得廣泛的荷載集體計算和參數變化成為可能。

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