Барабан крана. Расчёт составной оси

[Doom2]

Я создал тему, задал вопросы, получал ответы, обсуждали мы всё это.
А вы влезли, какую функцию здесь выполняете?

До боли знакомая ситуация..

[Starik]

Что то уже начали переходить на личности. Прошу прекратить и не отвлекаться от темы. А то потом не обижайтесь что тему закрою.

[LoserCrane]

Грубо прикинул в SW, как целую деталь.

Позвольте поинтересоваться, вы рассматривали барабан как осесимметричный обьекта и потому вторую половину в своём грубом расчёте выбросили?
И по поводу сил внешних. Просто приложили силу внешнюю (я смотрю на эпюру и вижу локальную впуклость)? Сама обейчатка барабана будет испытывать (кроме кручения) сжатие от последних витков каната. Причём давление будет хитрым образом приложено (надо смотреть монографии по этому вопросу, наверняка кто-то уже кандитатскую уже защищал по этой теме .

А доступ к образовавшемуся двум прессовым соединения будет (отверстия в ступицах) ? Периодически наблюдать за потенциальным проблемный местам, хотя бы с помощью промэндоскопа?

[СВ]

Сергей Васильевич, а какие нагрузки на барабан приложены реально?

Г/п 80 или 100 т, а кратность полиспаста не помню, скорее всего 4 (или 5), т.е. на один канат приходится Р/2=80(100)/2/4=10(12,5) т.
Но мы будем, кроме рабочих нагрузок ТАКЖЕ рассматривать такие предельные нагрузки, которые создают в паре полуось-труба напряжения, близкие к "красной зоне" - чтобы увидеть КАРТИНУ распределения напряжений в зоне контакта. Т.е. 2 варианта сил: рабочий и предельный для оси (если, конечно, получится, вдруг ось гораздо крепче остальных деталей, в таком случае можно ось утоньшить и снова посмотреть). Well?

[UU]

Проверку крана Вы не учитываете?
Если г/п 100 тон, то при проверке будут подымать 125 тон.

[СВ]

Игорь, по поводу ПРАВИЛЬНОСТИ расчёта в FEM, т.е. по поводу зазора (слева, где ступица): может быть для правильности расчёта сделать так - ступица и ось не концентричны, а эксцентричны (см.рис.), т.е. вверху нет зазора, он весь внизу; таким образом барабан совместно со ступицей не будут выбирать под нагрузкой этот зазор, а сразу передавать усилие на ось, и при этом за счёт зазора будет подвижность оси в отверстии ступицы. (Физически это сделать смещением отверстия в Ступице, но при этом нужно отвязать парам-ю связь полуоси от этого отверстия.)
Одной деталью, полагаю, делать не стоит, ибо распределение сил будет совсем другим. Как минимум, сделать так: Деталь барабан (со ступицей и шестерней, т.е. с опорами на ось) и Сборка - составная ось (2 полуоси и труба). Потому как весь смысл работы - исследовать "поведение" стыка полуосей и трубы.
Если нужно - я переделаю.
- - -
На счёт приложения сил: т.к. сам барабан не входит в число исследуемых деталей, что если прикладывать к барабану не силы, а моменты от сил? Если это упрости расчёт - почему нет.

[Doom2]

А почему модель половинка и детали виртуализированы в сборке? Программа такое не принимает.


Что его так все обхаживают? ааа Математик!

[LoserCrane]

В симулейшене считать контактные задачи - катастрофический рост времени расчета.
Задачу Герца (это как раз случай касания цилиндров) решать - вы прежде посмотрите что это такое.
Задачу надо упрощать, а не усложнять.

[СВ]

Золот

Задачу надо упрощать, а не усложнять.

Золотые слова! Золотее некуда.
Остаётся только повторить вопрос и дождаться вашего золотого ответа. Вы ведь для этого зашли в тему, не так ли?

Решил прикинуть возможность использования сборной оси (для облегчения). Ось состоит из трубы в середине и посаженных в неё с сильным натягом наконечников. Нужно найти толщину стенки трубы S и длину запрессовки L при известной силе Р. Ось крутящий момент не передаёт (поэтому и ось); М, показанный на рисунке, это момент от силы Р.
Как это сделать аналитически?

[IgorT]

Что-то не получается организовать расчет для Вашей модели, Сергей.
Получается несусветная ересь:



Это ещё момент от каната не приложил.

[designer811]

Думаю достаточно аналитически будет провести натурный эксперимент на макете с использованием машины для испытаний на изгиб.
Создать два вала с посадкой и цельный и изогнуть на приспособе.
Понимаю не у всех есть на производстве лаборатория, хотя с нынешними заказчиками это уже просто обязательная опция ввиду, что присылают в качества исходного сырья, (на моём есть) будет достаточно гидропресса с манометром   
итоги такого эксперимента скорее всего будут идентичными при гор.пресс посадки.

[IgorT]

Склоняюсь к тому, что идея использования трубы с запрессовкой в неё цапф не очень хорошая.
напрягает то, что ось будет испытывать деформацию циклическую. Как будут при этом вести себя цапфы в местах посадки совершенно не понятно и не понятно как это просчитать.
Может таки полнотелую ось оставить? А то получается игра с огнем.

[СВ]

Что-то не получается организовать расчет для Вашей модели ..
Это ещё момент от канала не приложил.

Что это за гига сдвиг шестерни, наверное, никогда не видели такое? Может это втулки сорвало?
- - -
Игорь, а силы как приложены, именно как я указал на последнем рисунке? Р/2 - в средней части барабана, а -Р - с другой стороны, на шестерне? (Про моменты от сил Р/2 и -Р, либо силы, но не совместно.)
А что если для упрощения эксперимента сделаем симметричную схему: барабан, 2 ступицы, составная ось. И контрольный экземпляр: то же самое, но ось цельная. Не возражаете? Прислать?

[IgorT]

Вот так иногда делают цапфы в барабанах:


Может пригодится?

[IgorT]

Что это за гига сдвиг шестерни, наверное, никогда не видели такое? Может это втулки сорвало?
- - -
Игорь, а силы как приложены, именно как я указал на последнем рисунке? Р/2 - в средней части барабана, а -Р - с другой стороны, на шестерне? (Про моменты от сил Р/2 и -Р, либо силы, но не совместно.)
А что если для упрощения эксперимента сделаем симметричную схему: барабан, 2 ступицы, составная ось. И контрольный экземпляр: то же самое, но ось цельная. Не возражаете? Прислать?

На картинке совершенно не правильно организован расчет. А как правильно надо - не пойму.
Пришлите. Только для К21. Тут у меня нету К23.

[СВ]

Вот, упростил:
Р - это условно показана сила (реакция, в зубчатом зацеплении) на шестерне, удерживающая барабан от вращения
- - -
Если будет беспроблемный расчёт, то, думаю, есть резон уменьшать диаметр трубы и посмотреть напряжения, пока они не станут краснеть.

[СВ]

Максимально просто:

[СВ]

Вот так иногда делают цапфы в барабанах:
Может пригодится?

Слишком мелко, не пойму где что, нужно посмотреть на весь механизм (в разрезе).
Устройство, похоже, специализированное, лучше бы поуниверсальнее и попроще (потехнологичнее в изготовлении деталей и сборке).

[алексst]

Рас нет момента, значит вал превращается в балку и соответственно рассчитывать надо стержень на двух опорах с приложением двух сил

Мудрая мысль. Причём в самом начале.
Давайте попробуем воспользоваться ею.
Итак. Что мы имеем? Смотрим на схему.

1. У нас есть два троса, наматываемых на барабан. Они всегда симметричны относительно оси барабана. Сколько бы их ни было намотано. Поэтому их всегда можно заменить одной силой, расположенной по оси барабана и она не будет смещаться по мере намотки тросов.
2. Перенесём эти силы с обечайки барабана на ось барабана. Что получим в результате: силы (или одну суммарную силу) по оси барабана и крутящий момент, равный этим силам, умноженным на радиус барабана. Уже легче.
3. Все изгибающие моменты от сил и крутящий момент принимает на себя барабан. Ось барабана крепится на подшипниках в точках A и B.
4. Разделяем силы и момент, смотрим как они передаются на ось. Силы барабан передаёт оси в виде сосредоточенной силы в точке C (половина от натяжения тросов) с одной стороны и шестерне с другой стороны (вторая половина). Шестерня в точке D передаёт эту силу на ось. Точки C и D - это место посадки ступиц барабана и шестерни.
5. Крутящий момент передаётся барабаном шестерне, через болты (наверное).
6. Смотрим на следующую схему. Это силы в точке D.

Fн - сила от натяжения тросов (вторая половина)
Ft и Fr - силы в зубчатом зацеплении, которые компенсируют крутящий момент от тросов
Fрез - результирующая сила этих трёх сил. Величина и направление её рассчитываются по конкретным силам.
7. В точке C мы определили силу. В точке D тоже. Переходим к следующей схеме.

Из неё определяем опорные реакции в точках A  и B.
В общем, то расчётная схема готова.
8. Шпонку на оси в точке D не считаем. Она "для мебели", чтобы ось вращалась вместе с барабаном и случайно не провернулась, если заклинят подшипники или что-то "будет болтаться".

[СВ]

Не-не-не! Совершенно не то.
Нужно определить напряжения в соединении полуоси и трубы, составляющих составную ось. Они складываются с напряжениями от запрессовки и напряжениями от нагрузки (груз +собст. вес).
Но это только полдела, ещё важнее сообразить на счёт допустимых напряжений для трубы!
- - -
В общем, отбросим ГПМ и рассмотрим чисто академическую/теоретическую задачу: вращающаяся ось, посчитать напряжениями, определить допустимые напряжениями.