Расчет собственных резонансных частот ходовой части гидромашины в Advanced Simulation Technology Preview
Целью расчета является подтверждение требования технического задания (ТЗ) по пункту "обеспечение стойкости к механическим воздействиям, возникающим в процессе эксплуатации изделия", разработка ТУ - рекомендации по эксплуатации изделия.
Исходными данными для расчета являются: 3-х мерная конструкция ходовой части гидромашины, схема нагружения и закрепления.
Модель разработана конструкторским подразделением в Autodesk Inventor Series 10.
Определение устойчивости к механическим воздействиям проводилось по методу расчета критических частот колебаний, возникающих в узлах и деталях конструкции.
Описание нагрузок и закреплений: вал закреплен в концевых шлицах, остальные детали закреплены посредством контактов, на торцевые поверхности поршней приложено давление от рабочей жидкости – 500 атм в секторе нагнетания и 20 атм в секторе всасывания (выбор или смена Системы единиц возможно на любом этапе подготовки расчетной модели).
Принятые допущения: моделирование проводилось без учета наличия рабочей жидкости, взаимодействующие с рабочей жидкостью детали соединялись пружиной с эквивалентной сжимаемости рабочей жидкости жесткостью.
Моделирование динамики проводилось в новом продукте компании Autodesk: Advanced Simulation Technology Preview (ASTP) - структурный статический и модальный анализ, анализ собственной частоты для деталей и сборок, созданных в Autodesk Inventor Professional 2009. Функциональные возможности моделирования данного ПО: линейный статический структурный анализ, анализ собственной резонансной частоты, включая моделирование контактов, различные параметрические исследования своих моделей, мультикритерии, мультидисциплинарная оптимизация.
Проводились определения первых 9 форм колебаний (мод). Мода - вид колебаний, возбуждающихся в сложных колебательных системах. Мода характеризуется пространственной конфигурацией колеблющейся системы, определяемой положением её узловых точек (линий или поверхностей), а также собственной частотой. Каждой моде соответствует определённая собственная критическая частота. С ростом числа моды увеличивается энергия, необходимая для ее образования.
В результате расчета получены значения собственных критических частот колебаний ходовой части гидромашины: Fm1=124.3 Гц, Fm2=208.4 Гц, Fm3=211 Гц, Fm4=223.3 Гц, Fm5=225.4 Гц, Fm6=243.1 Гц, Fm7=255.9 Гц, Fm8=261.4 Гц, Fm9=279.3 Гц.
На представленных рисунках деформация изделия и составляющих его элементов представлена с 300-кратным искажением с целью наглядности восприятия.
Заключение.Полученные значения собственных частот отличны от номинальной частоты вращения приводного вала (n=2`500 об/мин= 41 Гц) и много меньше определенной первой критической частоты собственных колебаний Fm1=124.3 Гц. Следовательно, конструкция ходовой части гидромашины устойчива к механическим воздействиям, возникающим в процессе эксплуатации изделия, т.е. соответствует требования ТЗ.