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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