Wang Hui, Lu Ping, Wu Yunyu, Du Hongguang
, Jinan 250061)
Zusammenfassung: Die Ringdüse Leben quantitativ analysiert Ringform Ausfallmodus, die strukturellen Faktoren Ringform Lebensausfallmechanismen und Auswirkungen, die Lebensdauer der experimentellen Daten für die Materialien, aus Gleichung Weibull etabliert SN Kurve Ringform Ermüdungsbruch, final COS-MOS durch die Finite-Elemente-Software Ermüdungslebens Quantisierungs Ringform, die Ringform der Struktur unter verschiedenen numerischen Parameter Rainflow- Zählen, mit unterschiedlichen strukturellen Parametern Ringform erhalten wird; sterben studierten die Ermüdungslebensdauer des Ring Ermüdungslebensdauerdaten und zur Bestimmung des Matrizenlochdurchmessers von 10 mm sind die Matrizenlöcher abwechselnd angeordnet und die Matrizenlochzahl 720 Ring ist die ideale Ringbetriebsart.
0 Einleitung
Derzeit, obwohl die Forschung über den Lebenszyklus der Ringform von Biomasse Festpartikel-Formmaschine ist meist in der experimentellen Phase, ist die Analyse des Lebenszyklus der Biomasse Ringform nicht quantitativ.Dieses Papier wird die Ausfallart, Versagensmechanismus und analysieren Strukturfaktoren Ringform Leben Festlegung Ringform Ermüdungsversagen der S-N-Kurve und die Ermüdungslebensdauer der Ringform untersucht. schließlich durch Finite-Elemente-Software Cosmos, Rainflow- Zählverfahren Wert der Ringform mit unterschiedlichen strukturellen Parametern Berechnet, um die Lebensdauer der Ringmatrize zu erhalten.
1 Ringmodus-Fehlercharakteristik
1.1 Fehlerformular
Forming Maschine Ringform poröse Ringteile, schlechte Arbeitsbedingungen, die Verwendung von langfristigen Andrückrolle, um den Zyklus der Extrusion und Material Reibung standhalten, was zu periodischen Biegespannung und Kontakt Druckspannung, die Hauptfehler Form der Ermüdung Versagen. Ringmodusfehler bei der tatsächlichen Verwendung von Koinzidenz.
1.2 Fehlermechanismus
In dieser Arbeit analysieren wir den Ausfall der Umformmaschine anhand der Strukturmerkmale der Ringmatrize - dem Versagensmechanismus der plastischen Verformung, der Kontaktermüdung und des abrasiven Verschleißes.
1) Ring sterben Loch plastische Verformung [1]Die geringe mechanische Festigkeit der porösen Ringmatrize und die zu große Spannkraft bei der Einstellung der Druckrolle führen zu partiellen Mikrorissen in der Ringmatrize und führen schließlich zu Ermüdungsversagen.
2) Kontaktermüdung. Ring-Modus-Betrieb bei niedriger Drehzahl, während der Kontakte alternierend größere Spannung zu widerstehen, die Ringform über die Zeit Ermüdungsriss auftritt, was schließlich zum Ermüdungsbruch der Ringform.
3) Abriebfehler: Erstens ist die Druckwalze zu eng und der Spalt mit der Ringform ist klein, Reibung untereinander, zweitens ist der Winkel des Schraubenziehers nicht geeignet, was zu teilweiser Abnutzung der Ringform aufgrund der ungleichmäßigen Verteilung von Materialien und Ermüdungsrissen führt und Misserfolg.
Die obige Analyse zeigt, der endgültige Ringform Fehlermodus zeigte Ermüdungsversagen. So ist diese Studie durch die Analyse der Ermüdungslebensdauer der Ringform der Lebensdauer der Ringform zu studieren.
1.3 Wirkung von Ermüdungsversagen der Ringform Strukturparameter
Ring Gesenkstruktur Hauptparameter Öffnung, Seitenverhältnis, und die Anordnung der Düsenlöcher wie die Anzahl der Löcher der Düsenöffnung.
Mathematisches Modell mit 2 Ringmodusfehlern
Basierend auf der Untersuchung der Ermüdungseigenschaften von 42CrMo-Stahl durch Wang Weiqiang und Chen Juhua, kombiniert mit den Ermüdungseigenschaften der oben genannten Metallmaterialien, wird schließlich die S-N-Kurve von 42CrMo-Stahl festgelegt [4-6]Wie in Fig. 2 gezeigt. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass die Ermüdungslebensdauerkurve 2 (a), die aus den Experimenten erhalten wurde, im Wesentlichen der Form der theoretischen Ermüdungslebensdauerkurve 2 (b) des universellen Metallmaterials entspricht und zu der korrekten Ermüdungskurve gehört Dies entspricht den Forschungsbedürfnissen. Die Kurve ist die wichtige Daten und theoretische Grundlage für die Analyse der Ermüdungslebensdauer von Ring sterben in dieser Studie.
Numerische Simulation der Lebenserwartung der Ringmatrize
Dieses Problem des Ermüdungsleben Studie des Ring sterben Cosmosworks Solidworks 3D-Modellierung und Finite-Elemente-Analyse-Simulation Zuerst sterben die Biomasse durch Solidworks Ring parametrisches Modell, zweitens stirbt die Verwendung von Finite-Elemente-Software Cosmos Ring Müdigkeit Lebensanalyse, und schließlich mit der Theorie und den Mechanismus der ermüdungsbedingten Verletzungen als elastische Ringen für verschiedene Formen der Öffnung, um die Öffnung Anordnung verschiedenen Ringe und verschiedene Ringe Ermüdungslebensdauer von einer Anzahl von Matrizenlöchern Analyse Simulation, Analyse der zyklischen Lebensdauer der Form quantifiziert.
3.1 Fatigue Ringform ein geometrisches Modell zu etablieren
Shen Shuyun [2]Die Untersuchung der Ringformeigenschaften von Biomassepartikeln ergab, dass, wenn das Seitenverhältnis des Ringformlochs 5: 1 ist, die Spannung an der Ringform das Minimum ist, so dass ich nur im Seitenverhältnis von 5: 1 abklimme Lochform, Lochdurchmesser (d), Anordnung der Ermüdungslebensdauer unter den Bedingungen der Forschung.
Das in dieser Studie verwendete Material war 42 CrMo und die Parameter des Basismaterials waren wie folgt[7]:
3.2 Statische Analyse der Struktur der Ringmatrize
3.2.1 Einschränkungen, Lasten und Randbedingungen
Entsprechend dem tatsächlichen Arbeitszustand der Ringmatrize werden Belastung, Randbedingung und Randbedingungen auf die simulierte Ringmatrize angewendet. Auf den beiden Seiten der Ringmatrize sind feste Beschränkungen auf beiden Seiten der Umfangspressform auferlegt. Z und so weiter alle drei Richtungen der Bewegungsfreiheit und alle Rotationsfreiheitsgrade für die feste Positionierung, angewendet auf die Innenwand des Düsenlochdurchschnittsdrucks senkrecht zu der Innenoberfläche, um den Umfangsdruck des Biomassenmaterials auf dem Ringdüsenloch zu simulieren, Eine Reibungskraft wird auf die innere Oberfläche des Matrizenlochs in der axialen Richtung des Matrizenlochs aufgebracht, um die Reibungskraft '3' des Biomassenrohmaterials zu der Innenwand des Matrizenlochs zu simulieren, wie in Fig. 4 gezeigt.
3.2.2 statische Analyseergebnisse
Die Ergebnisse der Mises-Spannungsanalyse und der Loch-Loch-Verschiebungsfeldanalyse des Lochs sind in 5 bzw. 6 gezeigt.
3.3 Lebensdauer des Ringstempels
3.3.1 Lebensparametereinstellungen
Basierend auf der statisch-statischen Analyse der Ringmatrize kann die Ermüdungslebensdauer der Ringmatrize analysiert werden.
Bei Verwendung der COSMOSWorks-Software zur Analyse der Ermüdungslebensdauer des Ringstempels müssen die Parameter der Software die Anforderungen der statischen Analyse der Struktur erfüllen, und die Parameter des Ermüdungsparameters müssen gemäß den oben genannten Studien zur Ermüdungstheorie festgelegt werden. Von der Wöhlerkurve, und stellen Sie die Stärke Reduktion Faktor für die S-N-Kurve durch die Ring-Mode-Struktur verursacht.Die Ermüdungs kumulative Schadenstheorie wird als Palmgren-Miner lineare kumulative Schadenstheorie (Miner Theorie) und die Berechnungsmethode des Software-Rechner festgelegt Stellen Sie diese Option auf Regenzyklus-Zählmethode ein.
3.3.2 Lebenssimulationsergebnisanalyse
Um die Standzeit der Ringmatrize zu messen, ist es notwendig, die Lebensdauer der Ringmatrize zu berücksichtigen, aber auch die Herstellung der Ringmatrize zu berücksichtigen, da die Anzahl der Ringmatrizen einen größeren Einfluss auf die Produktion der Ringmatrize hat, unter den gleichen Lebensbedingungen. Je höher die Anzahl der Ringe, desto höher der Ertrag. Die Analyse der Lebensdauer-Simulationsergebnisse konzentriert sich auf diese beiden Faktoren. Wenn die Temperatur 120 ° C beträgt, sind die Standzeitdaten in Tab.1 aufgeführt.
Aus den in Tabelle 1 analysierten Daten ist ersichtlich, dass unter der Bedingung der Öffnung 10 mm, Aspektverhältnis 5: 1 und Temperatur 120 ℃:
1) Die Ringmatrize mit der gleichen Anordnung der Matrizenlöcher, die Ermüdungslebensdauer nimmt mit der Zunahme der Anzahl der Matrizenlöcher ab, weil mit zunehmender Anzahl der Matrizenlöcher die mechanische Festigkeit der Matrize abnimmt.
2) Wenn die Anzahl der Matrizenlöcher gleich ist, ist die Matrizenlebensdauer der abwechselnd angeordneten Matrizenlöcher viel länger als die der Matrize, die parallel zu den Matrizenlöchern angeordnet ist Zum Beispiel beträgt die Matrizenlebensdauer von 800 Matrizenbohrungen 2,15 × 107Die Lebensdauer der parallelen 864-Stanzlöcher beträgt 5,46 × 106Zeiten. Im Vergleich zu den beiden beträgt die Lebensdauer der Ringbohrung mit alternierendem Loch die vierfache Lebensdauer der Ringbohrung mit parallelem Loch und das Verhältnis der Düsenlöcher beträgt etwa 1: 1. Dies liegt daran, dass die Ringformbohrungen abwechselnd angeordnet sind, um die Ringform-Kraft gleichmäßiger zu machen. Verbesserte mechanische Festigkeit
120 ℃ Ring sterben Leben Kurve in Abbildung 8 gezeigt. Kann aus Abbildung 8 gesehen werden, unter den gleichen Lebensbedingungen, die Matrize Lochdurchmesser von 10mm abwechselnd angeordnet Ring sterben Lebensdauer als die Matrize Lochdurchmesser 15mm Ring sterben Ausbeute groß Im Fall der gleichen Anordnung des Düsenlochs ist die Düsenlochanzahl klein, die Lebensdauer des Düsenwerkzeugs ist höher.
In der Technik wird die Ermüdungslebensdauer von mechanischen Teilen im Allgemeinen als N = 10 betrachtet6~ 107Wenn Sekundär, die Ermüdungslebensdauer von Komponenten unendlich betrachtet. Unter Berücksichtigung des Yield Form Ringteilchen Maschine, gemäß dem Maß der umfassenden Analysedaten Gesenklebensdauer Gleitrings und der Korrelationskurve, sind die Düsenöffnungen abwechselnd angeordnet sind und einen Porendurchmesser von 10 mm, sterben Die Gesamtzahl der Löcher für den 720-Ring-Modus, der als Benchmark ausgewählt wurde.
4 Fazit
1) hier erhaltenen Biomasse Ringdüse Granulator Haupt Ausfallmodi von Ermüdungsausfall, Ausfall der Analyse des Mechanismus der Ringform.
2) Die S-N-Kurve des Ringstempels wird erstellt, was wichtige Daten und theoretische Grundlagen für die Analyse der Ermüdungslebensdauer des Ringstempels liefert.
3) mit Hilfe der Finite-Elemente-Software Ermüdungslebens Quantisierung Ringdüse COSMOS die erhaltene Ermüdungslebensdaten unter verschiedenen Ringdüse Strukturparameter Studie erhalten die-Lochdurchmesser 10 mm, Matrizenlöcher abwechselnd angeordnet sind, die Anzahl der Ringdüse Bohrung 720 ist Idealer Ringmodus.
Referenzen:
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