Оптимизация соединения двух труб с натягом с помощью механического анализа

Bridget Paulus 15/02/2018
Share this on Facebook Share this on Twitter Share this on LinkedIn

Соединение двух деталей методом посадки с натягом должно быть идеальным. Принцип Златовласки из сказки про трех медведей гласит "Не много и не мало, ровно столько, сколько надо". Этот принцип вполне применим и в механике: если посадка слишком свободная, детали не будут держаться; если слишком тугая, то их не получится соединить. Для обеспечения оптимальной работы конструкции, состоящей из соединенных между собой деталей, необходимо рассчитать параметры посадки с натягом. Для этого можно создать приложение, которое позволит точно рассчитать давление в зоне контакта и перемещение поверхностей двух соединенных деталей.

Определение идеальной посадки с натягом

При посадке с натягом, также известной как прессовая посадка, две детали соединяются с минимальным расстоянием между ними. Изначально внутренняя деталь имеет немного больший диаметр, чем внешняя. Внешняя деталь нагревается до тех пор, пока не увеличится в размере так, чтобы в ней поместилась внутренняя. После вставки внутренней детали внешняя по мере охлаждения сжимается, и таким образом устанавливается соединение. При неоптимальной посадке деталей соединение между ними может ослабнуть, потерять форму из-за остаточной пластической деформации или оказаться вовсе невозможным. При правильной посадке с натягом детали фактически сливаются воедино и остаются соединенными даже под воздействием высокого крутящего момента.

Златовласка в поисках идеальной посадки с натягом для двух труб.
Неожиданный поворот в сказке про трех медведей: вместо тарелки с кашей идеальной температуры Златовласка находит параметры посадки с натягом, которая не слишком туга, но и не слишком свободна.

Оптимальная посадка с натягом уменьшает нежелательные явления в конструкции. Например, в конструкции шарикового подшипника посадка с натягом предотвращает проскальзывание подшипника на валу. Проскальзывание имеет место, если посадка с натягом слишком свободна; если же она слишком туга, то рабочая температура подшипника повышается и он изнашивается быстрее.

Для достижения наилучших характеристик конструкции посадку с натягом необходимо оптимизировать, исходя из назначения конструкции. Создав приложение для моделирования, можно эффективно оценить параметры, влияющие на посадку с натягом между двумя деталями.

Расчет посадки с натягом с помощью приложения для моделирования

С помощью Калькулятора посадки с натягом можно вычислить и визуализировать оптимальную посадку с натягом для двух труб. В приложении предусмотрен раздел Исходные данные, в котором пользователь может ввести различные геометрические параметры и быстро и легко выполнить проверку конструкции.

Пример использования приложения для оптимизации соединения двух труб с натягом.

В этом примере используются следующие исходные данные:

  • Наружный диаметр внешней трубы, внутренний диаметр внутренней трубы и общий диаметр
  • Радиальная посадка с натягом
  • Длина контакта
  • Коэффициент трения

Благодаря интуитивно понятному интерфейсу приложения можно легко рассчитать параметры посадки с натягом и визуализировать полученные результаты. Для запуска и просмотра результатов различных вариантов анализа пользователь может использовать конпки Вычислить, Вернуть значения по умолчанию, Создать отчет и Открыть документацию.

С помощью нескольких вкладок Результаты в приложении можно визуализировать влияние малейших изменений параметров на посадку с натягом для данной модели. В результатах для различных входных параметров отображается максимальный передаваемый крутящий момент и осевая сила, а также эффективное напряжение, давление контакта и деформация трубы.

Калькулятор посадки с натягом — это один из примеров приложений, которые можно создать с помощью Среды разработки приложений, встроенной в программный пакет COMSOL Multiphysics®. Разработчик приложения имеет возможность включить в него различные исходные данные и результаты в соответствии со своими потребностями.

 

Калькулятор посадки с натягом в действии.

С помощью приложения для моделирования можно проверить различные параметры и оптимизировать посадку с натягом для конкретной конструкции.

Дальнейшие шаги

Чтобы протестировать Калькулятор посадки с натягом, нажмите кнопку ниже.


Загрузка комментариев...

Темы публикаций


Теги

3D печать Cерия "Гибридное моделирование" Введение в среду разработки приложений Видео Волновые электромагнитные процессы Глазами пользователя Графен Интернет вещей Кластеры Моделирование высокочастотных электромагнитных явлений на различных пространственных масштабах Модуль AC/DC Модуль MEMS Модуль Акустика Модуль Волновая оптика Модуль Вычислительная гидродинамика Модуль Геометрическая оптика Модуль Динамика многих тел Модуль Композитные материалы Модуль Коррозия Модуль Механика конструкций Модуль Миксер Модуль Нелинейные конструкционные материалы Модуль Оптимизация Модуль Плазма Модуль Полупроводники Модуль Радиочастоты Модуль Роторная динамика Модуль Теплопередача Модуль Течение в трубопроводах Модуль Трассировка частиц Модуль Химические реакции Модуль Электрохимия Модуль аккумуляторов и топливных элементов Охлаждение испарением Пищевые технологии Рубрика Решатели Серия "Геотермальная энергия" Серия "Конструкционные материалы" Серия "Электрические машины" Серия “Моделирование зубчатых передач” Сертифицированные консультанты Технический контент Указания по применению физика спорта