В даній статі описана робота по розрахунку контакту зубчатих коліс планетарного редуктору в Ansys Workbench 14.0.
Планетарна передача (планетарний механізм) — механічна передача на основі зубчастих коліс, у якій геометричні осі одного або декількох коліс (сателітів) є рухомими. Застосовуються у транспортних і вантажопідйомних машинах, приводах станків і т. д.
Деформації й напруження, що виникають при взаємному натисканні двох
дотичних тіл, називають контактними. Внаслідок деформації в місцях зіткнення
елементів конструкції передача тисків відбувається по досить малих площадках.
Матеріал поблизу такої площадки, не маючи можливості вільно деформуватися,
випробовує об'ємний напружений стан.
Контактні напруження мають явно місцевий характер і досить швидко убувають
у міру видалення від місця зіткнення. Незважаючи на це, досліджувати контактні
напруження й деформації необхідно для рішення питань міцності багатьох
відповідальних деталей. До таких деталей ставляться, наприклад, кулькові й
роликові підшипники, зубчасті колеса, елементи кулачкових механізмів, колеса
рухомого состава, рейки, кульові й циліндричні котки й т.д.
При проведенні інженерного аналізу можна виділити такі етапи:
· Розробка моделі. На даному етапі підготовлюється геометрична модель, задається матеріал та його властивості,
генерація скінченно-елементної сітки.
· Налаштування вирішувачу та рішення. На
даному етапі задаються необхідні налаштування вирішувачу, параметри,
забезпечуючи збіжність ітераційного процесу.
· Обробка результатів. На даному етапі
отримане численне рішення задачі
використовується для візуалізації розподілу фізичних величин.
Для початку необхідно імпортувати заздалегідь підготовлену модель. В нашому випадку модель була підготовлена в програмному комплексі SolidWorks та збережена в нейтральному форматі.
В «Engineering Data» обираємо «Structural
Steel» та вказуємо, що:
·
Модуль Юнга дорівнює 2е+11 Па;
·
Коефіцієнт Пуассона – 0.3;
Відкриваємо вкладку «Model» в налаштуваннях контакту виставляємо:
·
Контакт з урахуванням тертя;
·
Коефіцієнт тертя дорівнює
0.15(стандартний коефіцієнт для зубчатих передач виготовлених зі сталі);
·
Характеристика прикладання навантаження
– симетричне;
В вкладці «Joints» вказуємо, що в нас закріплення, яке дозволяє обертатись колесові тільки навколо осі Z.
Для розбиття сітки використовувався «Sweep Method». В даному методі використовуються переважно прямокутні та трикутні
елементи(Рисунок 1-2).
![](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEits5KSV_7KdduVFPx8reYC34-NmEOFTeNfsjnSdeyLc1ZaFKAEliJR90Tkdu6eVDQGTbuR-14PMz_Bb4Fzf0tQExuod1nb7pwKgBcRIMkwbCAZceF6uMyC_hDX5pmGA_LArnjJBmiqttY/s400/%D0%A1%D0%B5%D1%82%D0%BA%D0%B0.png)
Рисунок 1 - СЕ модель
![](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjsbgJ3XGJdIRIjxb7MIeYmEVDUWr10uItHt6IqMdqEm6JRaNY94WbGGL10q3ZF6RCqTAjtgps9m1zJI-uuuKRny1kjKuLQEnSiOlJCgtZOpS72v2IXcw9MmqSVDZ08kRe6di7KYN7QqVE/s400/%D0%A1%D0%B5%D1%82%D0%BA%D0%B0(%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D1%82%D0%B0%D0%BA%D1%82).png)
Рисунок 2 - СЕ модель в зоні контакту
В результаті генерації СЕ моделі ми отримали:
·
Вузлів – 130 тис.,
·
Елементів – 28.4 тис.
Тепер розглянемо отримані результати(рисунок 3-6).
Рисунок 3 - Total Deformation
Рисунок 4 – Contact pressure
![](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjUoF-2Kzm7Qsviuf5_uZBNTpBX0phsrDZimZLXYJCQtrIzSJDsen-lTFEB4qInOId2PqH08zd6OM5KJltl4DC-MZPYWDgNRCp0Suqb8EbW_XAfNQM1WQP94QutGnbjC_zntsjE4BzzJQo/s400/Equivalent+Stress.png)
Рисунок 5 –Equivalent Stress
![](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjF9HbRT2vozKQmDRUU67ePVphVXTJ_c_97bC4pJYfbWzCQKqxd8_15XCOGfIcfI7UrOwWRCsbghw0y2kT4x2IK9ZUmVzJLvH-I82Iqc_C36D8F4fewprrDjzdEUAmKQ56aI7is7e6qDPU/s400/%D0%9D%D0%B0%D0%BF%D1%80%D1%83%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B9+%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BD+%D0%B2+%D0%B7%D0%BE%D0%BD%D1%96+%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D1%82%D0%B0%D0%BA%D1%82%D1%83.png)
Рисунок 6 – Напружений стан в зоні контакту
Таблиця 1. Вивід результатів
Кількість
візлів
|
Переміщення, мм
|
Еквівалентне
напруження, МПа
|
Контактні
напруження, МПа
|
130 тис.
вузлів
|
0.0118
|
395.65
|
438.28
|
Якщо, у вас виникла необхідність порівняти результати отримані в Ansys Workbench та наприклад Герцом, треба врахувати нерівномірність розподілу навантаження.
Як, результат можна сказати, що найбільші напруження виникають в крайових ефектах. Отримані результати задовольняють поставлені вимоги та свідчать про можливість експлуатації даної зубчатої передачі.
Комментариев нет:
Отправить комментарий