| Autor |
wytrzymałość wirującego koła |
pawleex
Użytkownik
Postów: 3
Data rejestracji: 08.07.15 |
| Dodane dnia 07/08/2015 22:58 |
|
|
Witam!
Tak, założyłem konto bo potrzebuję pomocy  .
Potrzebuję koło napędowe do urządzenia domowego więc zleciłem wykonanie z poliamidu PA6-G takiego koła (własna wizja):
http://i.imgur.com/NUU17uJ.png
Trochę później (czyt. za późno) zacząłem się zastanawiać nad bezpieczeństwem użytkowania takiego elementu. Co prawda, będzie ono za osłonami ale....
Koło będzie pracowało osadzone na wale silnia. Jak szybko mogę zakręcić takim kołem żeby było bezpiecznie? (pomijam inne obciążenia niż samo wirowanie koła bo: dodatkowe obciążenia są niewielkie(promieniowe), oraz nie potrafię ich w żaden sposób określić).
Albo inaczej: czy mogę nim zakręcić do 2000 [1/min]? Czy (i gdzie) mogę je jeszcze odciążyć? (pomiar w modelu pokazuje mi że teraz waży ono aż 4kg...
Pozdrawiam |
|
|
| Autor |
RE: wytrzymałość wirującego koła |
kka89
Użytkownik
Postów: 5
Data rejestracji: 23.06.15 |
| Dodane dnia 07/09/2015 11:37 |
|
|
Przyjacielu. Średnica koła na poziomie fi300 to wcale nie mało. Silnik ma pewnie w granicach 10-15 kW sądząc po średnicy osadzenia na wale. I teraz problem można rozwiązać kilkoma metodami:
1/ Skoro nie mam żadnych danych odnośnie obciążeń z wyjątkiem działającej proporcjonalnie do masy i prędkości kątowej siły odśrodkowej, można przyjąć po prostu obciążenie od siły odśrodkowej po objętości elementu - ale jest to niebezpieczne gdyż patrz pkt. 2.
2/ Należy mieć na uwadze zdeważenie elementu które przy 2000[1/min] już będzie nieźle broić. Zdeważenie wynika z dokładności obróbki (bicie jako bilans różnicy mas generujący dodatkową "extra" siłę - przyjmując jakiś udział masy jako zdeważenie wynik będzie lepszy ale patrz pkt. 3;
3/ Nie podałeś jaką metodą montujesz kolo na wale: wcisk/ klej/ inne zabezp. ? Bardzo istotna sprawa.
4/ Nie wiemy w jakieś temp kolo będzie pracować/ czy współpracuje z pasem?
5/ Czy na pewno zależy ci na 2000[1/min] - pamiętaj że koło będzie miało swój zestaw modów (postaci drgań własnych) przy kolejnych prędkościach.
Ogólnie mało danych. Wynik/ opinia jaką moglibyśmy wystawić nt. twojego elementu jest stricte powiązana z dokładnością opisu elementu. Im więcej danych, tym wynik pewniejszy. Naturalnie ktoś powie że: "im mniej masz danych tym większy współczynnik bezpieczeństwa narzuć przy projektowaniu" - ale czy tędy droga? Jaki to miałoby związek z optymalizacją o której wspominasz mówiąc o odelżeniu.
Pozdrawiam serdecznie,
Edytowane przez kka89 dnia 07/09/2015 11:38 |
|
|
| Autor |
RE: wytrzymałość wirującego koła |
pawleex
Użytkownik
Postów: 3
Data rejestracji: 08.07.15 |
| Dodane dnia 07/09/2015 12:24 |
|
|
Dziękuję za zainteresowanie problemem. I tak:
Koło po wykonaniu założę na silnik i po prostu poobserwuję czy są drgania wynikające z braku wyważenia. Najpierw wolno, później szybciej i szybciej. Jeżeli będą drgania: koło pojedzie na wyważanie dynamiczne.
Osadzenie na wcisk na stalowej tulejce, a dopiero ta będzie na wale silnika z wpustem. Dopuszczam możliwość wykonania tulei z kołnierzem i skręcenia z nią dodatkowo koła.
Temperatura pracy 25-30*C.
Silnik ma 1400 obr/min. W przypadku konieczności będzie kręcił się do max 1600 - z falownika. W tych 2000 dałem już jakby współczynnik bezpieczeństwa.
Koło będzie współpracowało z pasem szer. na 50mm na ok. 1/3 obwodu |
|
|
| Autor |
RE: wytrzymałość wirującego koła |
czacza
Użytkownik
Postów: 57
Data rejestracji: 31.05.14 |
| Dodane dnia 07/12/2015 12:09 |
|
|
Cześć!
Przy niedzielnej i porannej kawie postanowiłem przeprowadzić analizę twojego koła w otwartym, pythonowym oprogramowaniu pycalculix http://justinablack.com/pycalculix/. Model osiowo symetryczny. Za obciążenie przyjęta jest jedynie siła odśrodkowa wynikająca z masy koła i przyjętej prędkości obrotowej 2000 obr/min. Koło utwierdzone jest w pełni w miejscu kontaktu z wałem. Takie podparcie wydaje mi się rozsądne, a w przykładzie z książki do Z88 Aurory w przypadku koła zębatego autor postępuje tak samo. Własności materiałowe przyjęte dla poliamidu PA6 za książką Springer Handbook of Condensed Matter and Materials Data, tj. l. Poissona = 0,39; gęstość = 1130 kg/m3; moduł spr. 2,6 GPa.
Album z wynikami: http://imgur.com/a/zQZmj#0
Komentarz do wyników:
Jeśli chodzi o obciążenie siłą odśrodkową to jest co wybierać z koła dla jego odciążenia. Najgorzej obrywa ostre ścięcie przy przewężeniu. Naprężenia zredukowane wynoszą tam prawie 3 MPa . Jest to znacznie poniżej granicy plastyczności poliamidu - ok. 60 MPa. Tylko czy granica plastyczności jest tu odpowiednim kryterium odniesienia, a naprężenia zredukowane wg hipotezy Hubera odpowiednim kryterium wytężenia? Zastanowię się nad tym :-) Analizy numeryczne to hobby do kawy, a tworzyw sztucznych w symulacjach jeszcze nie dotykałem.
Komentarz do koła:
Analiza tu przeprowadzona dotyczy tu tylko jednego z obciążeń działających na koło. Kwestię niewyważenia rozwinął użytkownik kka89, a ja zasieję jeszcze jedną wątpliwość. Czy koło nie będzie skręcane z powodu obciążenia zmiennego pochodzącego od naciągu pasa? Co z wytrzymałością zmęczeniową? Ciekawi mnie co o tym sądzą pozostali rozmówcy.
Uwagi teoretyczne odnośnie podparcia:
Próbowałem także zabierać tylko po jednym stopniu swobody x lub y i w tych przypadkach naprężenia są niemal identyczne. Jedynie brak jest pików w dolnych, skrajnych wierzchołkach dla naprężeń głównych dla zablokowania translacji tylko w osi x. Dodatkowo w tym też przypadku występują niesymetryczne przemieszczenia w osi y. Podejrzewam, że wynika to z braku odebrania stopnia swobody w kierunku y.
Serdecznie pozdrawiam!
Robert
Edytowane przez czacza dnia 07/12/2015 12:32 |
|
|
| Autor |
RE: wytrzymałość wirującego koła |
kka89
Użytkownik
Postów: 5
Data rejestracji: 23.06.15 |
| Dodane dnia 07/13/2015 14:17 |
|
|
No to już kolega pawleex ma wynik. Ja od siebie dorzucę jeszcze analizę z Simulation, ale to jutro. Swoją drogą, czy kolega czacza posiada w wersji elektronicznej wymieniona wyżej pozycję tj. "Springer Handbook of Condensed Matter and Materials Data"??
Pozdrawiam serdecznie |
|
|
| Autor |
RE: wytrzymałość wirującego koła |
pawleex
Użytkownik
Postów: 3
Data rejestracji: 08.07.15 |
| Dodane dnia 07/22/2015 09:43 |
|
|
|
Dziękuję Wam bardzo za pomoc! :) |
|
|
Użytkownicy Online
ew thread" po prawej stronie.
