Исследовательская часть

4. Исследовательская часть

4.1 Расчеты несущей системы модернизированного станка модели 7307

В настоящее время при создании сложных технических объектов все большее внимание уделяется внедрению систем инженерного анализа. Системы компьютерного инженерного анализа не только позволяют оценить принципиальную работоспособность будущей конструкции (например, по условиям прочности) – они нашли широкое применение при моделировании технологических процессов металлообработки, ковки и штамповки, литья металлов и пластмасс.

В данном проекте использовался один из наиболее распространенных в нашей стране конечно-элементного пакет ANSYS, который применяется для инженерного анализа несущих систем станков /11/.

Для расчетов была приготовлена модель станка, которая была спроектирована в системе КОМПАС – 3D. Она представлена на рисунке 17.

Рисунок 17 – Расчетная модель станка

В процессе работы были произведены четыре вида анализа несущей системы станка. Это статический, модальный, тепловой и термодеформационный анализ. Их результаты представлены ниже.

Расчет на жесткость (статический расчет)

На рисунке 18 представлено деформированное состояние несущей системы станка после проведения расчета.

Рисунок 18 – Деформированное состояние станка

На рисунке 19 показаны результаты статического расчета в контурном представлении

Рисунок 19 – Контурное представление результата статического расчета

Модальный расчет

Модальный анализ выполняется для того, чтобы построить часть динамических характеристик рассматриваемой модели: собственные частоты (модальные частоты); амплитудно-частотные характеристики. Знание этих характеристик позволяет принять решение о динамическом качестве модели.

В процессе выполнения расчета обнаружились десять собственных частот. Результаты расчет на четырех из них представлены на рисунках 20 – 23.

Рисунок 20 – 1-я мода

Рисунок 21 – 2-я мода

Рисунок 22 – 3-я мода

Рисунок 23 – 4-я мода

Тепловой расчет

При решении задач теплообмена в Ansys устанавливается распределения температур в рассматриваемой модели объекта. Кроме того, можно использовать результаты теплового расчета для вычисления тепловых напряжений и перемещений.

Перенос тепла в общем случае может осуществляться в трех формах: теплопроводности, конвекции и излучении. Распространение тепла в твердом теле происходит благодаря теплопроводности. Перенос тепла посредством теплопроводности обусловлен наличием вещественной среды, и тем, что теплообмен совершается только между непосредственно соприкасающимися частицами тела. Результат теплового расчета представлен на рисунке 24.

Рисунок 24 – Контурное представление результата теплового расчета

Термодеформационный расчет

На рисунке 25 представлен результат термодеформационного расчета.

Рисунок 25 – Контурное представление результата термодеформационного расчета

5.1 Исходные данные для расчета экономического эффекта от модернизации

Проведенная модернизация поперечно-строгального станка мод. 7307 позволила снизить штучное время на обработку деталей.

Рассчитаем годовой экономический эффект от модернизации.

В качестве детали – представителя для проведения расчетов выбрана деталь «корпус».

База для сравнения вариантов – поперечно-строгальный станок мод. 7307 до модернизации /8/.

Исходные данные представлены в таблицах 1,2,3.

Таблица 1 – Исходные данные для расчета затрат на модернизацию станка

Таблица 2 – Исходные данные для расчета затрат на комплектующие изделия для модернизации станка

Таблица 3-Исходные данные для расчета экономического эффекта от применения модернизированного оборудования