集成三維彈性部件的MESYS軸系統(tǒng)簡介
2023-03-29 11:31:08
在軸的計算系統(tǒng)中，軸通常被認(rèn)為是一維的，例如齒輪箱系統(tǒng)，在計算軸強度、傳動裝置安全性和軸承壽命時，將軸認(rèn)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，同時殼體剛度也可以簡單地視為耦合支承點剛度的剛度矩陣。
自2016年以來，MESYS軸計算系統(tǒng)允許將3D外殼作為3D STEP文件導(dǎo)入，該軟件自動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(dǎo)入）。
2017年的新版進(jìn)一步擴(kuò)展了MESYS軸系計算系統(tǒng)，三維彈性殼體不僅可以在靜態(tài)計算中考慮，還可以通過模態(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(dǎo)致問題，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(dǎo)入的CAD模型是用于生產(chǎn)的現(xiàn)有CAD模型，這對于各種孔來說不是最佳的，但仍然可以使用。
另一個補充是3D彈性行星齒輪架的支撐，與殼體不同，行星齒輪架在系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)，因此計算必須能夠處理由此產(chǎn)生的大旋轉(zhuǎn)，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(shè)計很重要，行星齒輪的傾斜也會影響軸承載荷和整體扭轉(zhuǎn)剛度。
行星齒輪架可以作為CAD模型讀取，也可以通過參數(shù)進(jìn)行定義，參數(shù)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(zhuǎn)對稱的3D波，其可以通過多邊形列來定義，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例子，這里考慮了柔性銷，舊文獻(xiàn)中給出的撓性銷變形方程通常基于歐拉-伯努利公式，而不考慮剪切變形。在另一個示例中，沒有剪切變形的梁模型會導(dǎo)致15µm的撓度，剪切變形為23µm，使用3D彈性構(gòu)件時會導(dǎo)致42µm，對于三維彈性構(gòu)件，會產(chǎn)生比使用剪切承載梁單元計算更大的撓度，根本原因是兩個壓接處的變形，梁元件的剛性耦合過于剛性，由于在計算中考慮了準(zhǔn)焊接部件，實際撓度將變得更大，壓力機組件可能會發(fā)生滑動。
將三維彈性部件集成到軸系統(tǒng)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)行接觸的非線性計算，然而，基于一維元素的波浪系統(tǒng)計算提供了第二范圍內(nèi)快速計算時間的基本優(yōu)勢，這使得廣泛的荷載集體計算和參數(shù)變化成為可能。