Добро пожаловать на Форум по станкам с ЧПУ!

Опять о жесткости на примере расчетов МКЭ станины 1Б61

Тема в разделе "Механика станков CNC, самодельные проекты", создана пользователем naIL-76, 19 янв 2018.

  1. naIL-76

    naIL-76 New Member

    Регистрация:
    5 май 2012
    Сообщения:
    23
    Симпатии:
    0
    Для начала рекомендую ознакомиться с соседней темой T-Duka`а , если кто-то по странным причинам этого еще не совершил.
    Станина 1Б61 имеет приближенно Т-образное сечение, то есть конструктивно является довольно примитивной, без изысков в общем.
    Условия расчетного эксперимента:
    1. Моделирование проводилось в программном пакете SW 2012
    2. Плоскости привалки ПБ фиксировались
    3. Для имитации тумб были добавлены нижние крышки в станину в тех местах, иначе под бабками получается открытое сечение, что неверно.
    4. К заднему торцу прикладывался момент силы 1кН/м, вектор которого лежит на оси станка.
    Введение.
    Для начала проведем калибровочный эксперимент для подтверждения корректности метода. Для этого будем использовать трубу квадратного сечение с перпендикулярными перегородками.
    Что же видно, торсионная жесткость отличается на порядок между вариантом с замкнутым сечением и вариантом с круглыми отверстиями.
    Результат правдоподобен, значит можно перейти к рассмотрению станины.
    Необходимо упомянуть, жесткость тестировал так же без учета влияния области под ПБ, отличие результата небольшое и на ее не жесткость нельзя списать расхождение результатов реального объекта и синтетического.
    Чтоб было от чего отталкиваться проведем расчеты для стандартного варианта и гипотетического без отверстий сверху и снизу.
    Конечно, если смотреть на максимальное значение деформации, то видна разница в два раза, но для точек на направляющих это не так, тут отличие на 60%.
    Я назвал стд. конструкцию приближенно Т-образной неслучайно, поскольку овальные отверстия оставляют значительную часть горизонтальной плоскости около направляющих.
    По-видимому это и объясняет расхождение с синтетическим результатом. Исходная конструкция весьма хороша.
    Далее все усиливающие элементы добавлялись с учетом возможности их интеграции в конструкцию используя тривиальные технологии.
    Х-ребра.
    Посмотрим как покажут себя алюминиевые Х-образные имплантанты толщиной 30мм, сплав Ал4, каждый массой 7кг.
    Почти сравнялись с замкнутым сечением добавив всего 28кг к массе.
    Усилитель снизу с овальными прорезями и без них.
    Усилитель - стальной лист толщиной 20мм. Масса для варианта с прорезями 29кг.


    И вновь близко к замкнутому сечению. но на 10% хуже X-ребер. Причем оба, наличие отверстий не оказывает существенного влияния на картину.
    Добавив 29кг, с которыми нет никаких проблем, в отличии от предсжатия станины влитыми X-ребрами из Ал4. К кого-то возникнет вопрос "как так?" - Дело в том, что пластина, прикрепленная снизу увеличивает еще и высоту.
    Два листа 20мм стали с боков.
    Станина 1Б61 имеет как бы ножки под бабками, а низ "моста" на 90мм выше их плоскости. Поэтому добавляя листы мы кроме увеличение толщины стен, увеличиваем еще и высоту. Это уже, очевидно, выигрывает у замкнутого контура, точнее на 30%. Масса боковых вмести 110кг.
    Основные три способа рассмотрены, перейдем к их суперпозициям.
    Нижний усилитель с овальными прорезями и боковые.

    Суммарной массой в 140кг было достигнуто увеличение жесткости по сравнению с замкнутым профилем на 80% и примерно в два раза превосходя стандартный вариант.
    Боковые, X-ребра и нижний с овальными прорезями.
    А вот добавление еще и ребер не оказывает более влияния на торсионную жесткость по сравнению с предыдущим вариантом.
    Вывод очевиден - если можно увеличить площадь, ограниченную контуром сечения, стоит начать с этого, а потом имплантанты.
    Овальные прорези оказались не таким плохим вариантом, как кажется с первого взгляда.
    Модельку несколько позже залью на GrabCad
    [​IMG]
    [​IMG]
    [​IMG]
    [​IMG]
    [​IMG]
    [​IMG]
    [​IMG]
    [​IMG]
    [​IMG]
    [​IMG]
     
  2. naIL-76

    naIL-76 New Member

    Регистрация:
    5 май 2012
    Сообщения:
    23
    Симпатии:
    0
    Об овалах.
    На эпюре деформаций видно, как они сопротивляются кручению, работая на растяжение, а перпендикулярные перегородки, как им и положенно, не участвуют в этом увлекательном и полезном действие.
    [​IMG]
     
  3. alex_75

    alex_75 Member

    Регистрация:
    11 май 2012
    Сообщения:
    454
    Симпатии:
    0
    Не видел темы, очень познавательно, но один вопрос не дает покоя, каким образом так нагрузить станину, какими видами работ?
     
  4. naIL-76

    naIL-76 New Member

    Регистрация:
    5 май 2012
    Сообщения:
    23
    Симпатии:
    0
    О ужас, досадная опечатка.
    alex_75 , при обдирке больших диаметров.