Obrabotka Metallov 2014 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (63) 2014 94 ОБОРУДОВАНИЕ Рис. 3. Конечноэлементная модель базовых элементов станка щих систем отличаются только ве- личинами длин передней и задней связей, разработанная расчетная модель, представленная на рис. 2, является универсальной для гам- мы ткацких машин СТБ с запра- вочной шириной 180, 190, 216, 220, 250, 330 и 390 см, в которых были предусмотрены следующие изменения: удалены задняя связь 4 , навой 5 , подвижное скало 6 , не- подвижное скало 7 , подскальная труба 8 , вальян 9 , коробка ремиз- ного движения 13 . На основе данных в техниче- ском описании [8] и рабочей доку- ментации на ткацкие станки типа СТБ в программном комплексе SolidWorks были подготовлены 3D модели базовых элементов ткацких машин. Подготовка геометрии в фор- мат ANSYS осуществлялась посредством модуля ANSYS DesignModeler [9, 10]. Составление мате- матической модели выполнялось с использова- нием расчетной платформы ANSYS Workbench . На данном этапе работ для проведения конечно- элементного моделирования были выбраны сле- дующие модели: Static Structural – статический прочностной анализ (расчет абсолютных/отно- сительных деформаций, напряжений, коэффици- ента запаса); Modal – модальный анализ [11–13]. При подготовке конечноэлементной мо- дели с использованием сеточного генератора ANSYS Meshing применялась сетка с исполь- зованием следующих типов конечных элемен- тов: Solid bodies – твердые тела моделировали 10-узловыми тетраэдрами и 20-узловыми гек- саэдрами – Solid 87 и Solid 90 ; Surface bodies поверхностные тела моделировали 4-узловы- ми 4-угольными оболочковыми элементами – Shell 57 ; Line bodies – линейные тела модели- ровали 2-узловыми линейными элементами Link 33 . Размер конечных элементов колебал- ся от 10 до 40 мм. Общее количество узлов ( Nodes ) модели составило 390 987, а элементов ( Elements ) – 205 659 (рис. 3). Граничные усло- вия приняты в виде жесткой заделки опорной плоскости левой и правой рам. По всем контакт- ным поверхностям определено неподвижное со- единение « Bonded ». В опции « Inertial » выбором « Standard Earth Gravity » учтено влияние на кон- струкцию силы тяжести. Результаты и обсуждение Для доказательства адекватности разрабо- танной расчетной модели проведены экспе- риментальные исследования. Для проведения эксперимента в научно-исследовательской экс- периментальной лаборатории ВНИИЛТекмаш (Москва) разработан, изготовлен и смонтирован стенд, имитирующий остов ткацкой машины СТБ с заправочной шириной 190 см с передней связью новой конструкции, на которой были установлены уточно-боевая, приемная коробки и батанный механизм (рис. 4). Испытания про- водились в режиме работы главного вала с ча- стотой вращения 360 мин –1 [14]. Работа основных механизмов ткацкого стан- ка типа СТБ сопровождается значительными знакопеременными ударными нагрузками, вы- зывающими деформацию как самих элементов механизмов, так и присоединенных связей стан- ка. Под действием ударного возбуждения весь остов и отдельные элементы (корпуса коробок, пластины, стержни) резонируют на собствен- ных частотах. Рамы с жесткой передней связью и установленной на ней уточно-боевой коробкой колеблются как единое целое. При проведении эксперимента по определе- нию собственных частот колебаний остова ис- пользовался комплект виброизмерительной ап- паратуры фирмы «Bruel & Kjoer»(Дания): – датчики-акселерометры; – интегратор типа 2650; – анализатор типа 2112; – согласующий усилитель типа 2607;