ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 25 № 3 2023 52 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Рис. 2. Компоновка коленчатого вала Fig. 2. Crankshaft layout зуют сталь марок 40ХН2МА, 20ХНЗА, 18ХНВА, 25ХГТ и др. После штамповки перед механической обработкой заготовки валов подвергают термической обработке (ТО). Для тяжело нагруженного вала обычно применяют следующие режимы ТО: нормализация, закалка + высокий отпуск (улучшение). Временное сопротивление разрушению и предел упругости вала в некоторых случаях могут быть значительно повышены за счет специальной термообработки. Могут также использоваться специальные марки стали с более высоким пределом упругости, чем у стандартных валов. Однако в большинстве случаев термическая обработка или специальные стали не требуются. Следует учитывать, что термическая обработка или специальные стали часто повышают прочность коленчатого вала, и она существенно превосходит прочность остальных деталей. Методика исследований Все исследования конструкции коленчатого вала были разбиты на два этапа разработки данного конструктивного элемента: 1) создание 3D-модели посредством систем автоматизированного проектирования; 2) анализ методом конечных элементов в программе Ansys-22R1. Существующая, а также улучшенная конструкции коленчатого вала исследованы методом конечных элементов (МКЭ) с анализом топологии. Топология является частью КЭ-анализа, а также генеративного проектирования, т. е. технологии, при которой 3D-модели создаются и оптимизируются с помощью облачных вычислений и искусственного интеллекта [2–14]. Любое физическое явление, такое как поведение структур или жидкостей, теплопередача, распространение волн, образование биологических клеток и другие, должно быть полностью понято и количественно оценено с помощью математики. Дифференциальные уравнения в частных производных (ДУЧП) часто используются для описания большинства перечисленных процессов. Однако за последние несколько десятилетий были разработаны численные методы, позволяющие компьютеру решать эти ДУЧП. Одним из наиболее известных численных подходов является анализ методом конечных элементов (КЭА). Метод конечных элементов – это численный метод, используемый КЭА, который имитирует любое заданное физическое состояние. Инженеры поль зуются программным обеспечением для анализа методом конечных элементов с целью ускорения разработки более качественных изделий при одновременном снижении затрат за счет сведения к минимуму потребности в физических моделях и натурных экспериментах, а также оптимизации компонентов в процессе проектирования. Результаты и их обсуждение Анализ методом конечных элементов существующего коленчатого вала с помощью Ansys-22R1 По точному двухмерному чертежу была создана объективная трехмерная параметрическая геометрия коленчатого вала механического приводного пресса с использованием CAD-системы (системы автоматизированного проектирования), например, программного комплекса Pro/
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1