Wang Hui, Lu Ping, Wu Yunyu, Du Hongguang
, Jinan 250061)
Resumo: Para quantificar a vida de um anel morto, são analisados os modos de falha, os mecanismos de falha e os fatores estruturais que afetam a vida útil da matriz do anel. Com base nos dados do teste de vida de fadiga do material, a curva SN da falha de fadiga do anel morto é estabelecida pela fórmula Weibull, A vida de fadiga do anel morre é estudada. Finalmente, a vida de fadiga do anel morre é quantificada por software de elementos finitos COS-MOS. O método de contagem de fluxo de chuva é usado para calcular o anel de morrer em diferentes parâmetros estruturais. Os resultados mostram que o anel morre Dados de vida da fadiga, e para determinar o diâmetro do furo da matriz de 10 mm, os orifícios da matriz são alternadamente dispostos e o anel do fuso 720 soa o modo de anel ideal.
0 Introdução
No momento, embora a pesquisa sobre o ciclo de vida do molde de anel da máquina de moldagem de partículas sólidas de biomassa seja principalmente no estágio experimental, a análise do ciclo de vida do molde do anel de biomassa não foi quantificada. Este artigo analisará o modo de falha, mecanismo de falha e Os fatores estruturais que afetam a vida do anel morrem e a curva S-N da falha de fatiga do anel morto são estabelecidas para estudar a vida de fadiga do anel morto. Finalmente, com o software de elementos finitos COSMOSWorks, o método de contagem de fluxo de chuva é usado para avaliar numericamente o anel de morrer sob diferentes parâmetros estruturais Calculado para obter vida útil da fadiga do anel.
Características de falha no modo de 1 anel
1.1 forma de falha
Formar as peças de anel poroso do molde do anel da máquina, condições de trabalho precárias, o uso de rolos de pressão a longo prazo para suportar o ciclo de extrusão e fricção do material, resultando em estresse de flexão periódica e estresse compressivo de contato, a principal forma de falha de falha na fadiga. Falha no modo de toque no uso real de coincidências.
1.2 Mecanismo de falha
Neste artigo, analisaremos a falha da máquina de moldagem a partir das características estruturais da matriz do anel - o mecanismo de falha de deformação plástica, fadiga de contato e desgaste abrasivo.
1) deformação de plástico do anel de furação [1]A baixa resistência mecânica do anel de poro e a força de tensão excessivamente grande durante o ajuste do rolo de pressão levam a microfissuras locais na matriz do anel e, eventualmente, causam falha na fadiga.
2) Fadiga de contato: quando o anel morre está funcionando, ele roda a uma velocidade baixa e resiste ao estresse compressivo de contato alternativo grande ao mesmo tempo. Após um período de fissuras de fadiga do anel morrerão, o que eventualmente leva a falha de fadiga do anel morto.
3) Falha de abrasão: primeiro, o rolo de pressão é muito apertado e o intervalo com o molde do anel é pequeno, fricção um com o outro; em segundo lugar, o ângulo da chave de fenda não é apropriado, levando ao desgaste parcial do molde do anel devido à distribuição desigual de materiais e fendas de fadiga E falha.
A análise acima mostra que o modo de falha final do anel morre é a falha de fadiga, portanto, este estudo estuda principalmente a vida útil da matriz do anel, analisando a vida de fadiga do anel morto.
1.3 afetam os parâmetros estruturais de falha de fadiga do anel morto
Estrutura em forma de anel dos parâmetros principais para o diâmetro do furo do molde, proporção, disposição do furo e o número de furos.
Falha no modo de 2 toques modelo matemático
Com base no estudo das propriedades de fadiga do aço 42CrMo por Wang Weiqiang e Chen Juhua, combinadas com as características de fadiga dos materiais metálicos acima mencionados, a curva S-N do aço 42CrMo é finalmente estabelecida [4-6]Como mostrado na Figura 2. Pode ser visto a partir da Figura 2, a curva de vida de fadiga obtida a partir do experimento 2 (a) e a resistência de fadiga teórica do material metálico geral 2 (b) a forma do acordo básico, é a curva de fadiga correta , O que está em linha com as necessidades de pesquisa. A curva é a base de dados e teoria importantes para analisar a vida de fadiga do anel morto neste estudo.
Simulação numérica de Anel Die Fatigue Life
Este problema de estudo de vida de fadiga com o anel de morrer modelagem 3D e COSMOSWorks SolidWorks simulação análise de elemento finito Em primeiro lugar, a biomassa por anel SolidWorks morrer modelo paramétrico; em segundo lugar, o uso de software de elemento finito anel COSMOSWorks morrer fadiga análise vida; Finalmente, usando a teoria e mecanismo de ferimentos relacionados com a fadiga como anéis elásticos para as diferentes formas do orifício, o arranjo orifício diferentes anéis e anéis diferentes vida fadiga de um número de orifícios de matriz de simulação de análise, a análise da vida cíclico do molde quantificados.
3.1 molde de anel de Fadiga para estabelecer um modelo geométrico
Shen Shuyun [2]O estudo das propriedades do molde do anel das partículas de biomassa descobriu que quando a relação de aspecto do furo do anel é de 5: 1, o estresse no anel morre é o menor, então o autor só tem o anel de 5: 1 Forma do furo, diâmetro do furo do corte (d), disposição da vida de fadiga sob as condições de pesquisa.
O material utilizado neste estudo foi de 42CrMo, e os parâmetros do material base foram os seguintes[7]:
Análise estática da estrutura do anel de 3,2 anéis
3.2.1 Restrições, cargas e condições de contorno
De acordo com a condição de funcionamento real do anel morrer, as condições de carga, restrição e limite são aplicadas à matriz de anel simulado. Nos dois lados do anel morto, restrições fixas são impostas em ambos os lados da matriz circunferencial, Z e assim por diante as três direções de liberdade de movimento e todos os graus de liberdade de rotação para o posicionamento fixo, aplicados na parede interna da pressão média do furo da perna perpendicular à superfície interna para simular a pressão circunferencial do material de biomassa no furo do anel, ao mesmo tempo, A força de fricção é aplicada na superfície interna do furo da matriz na direção axial do orifício da matriz para simular a força de fricção "3" da matéria-prima de biomassa para a parede interna do furo da matriz como mostrado na figura 4.
3.2.2 resultados de análise estática
Os resultados da análise de estresse de Mises e da análise de campo de deslocamento do orifício do furo da matriz são mostrados na Fig. 5 e Fig. 6, respectivamente.
Análise de vida de 3 ring ring ring
3.3.1 configurações de parâmetros de vida
Com base na análise estática estrutural da matriz do anel, a vida de fadiga da matriz do anel pode ser analisada.
Ao usar o software COSMOSWorks para analisar a vida de fadiga do anel morto, os parâmetros do software precisam atender às necessidades da análise estática da estrutura, e os parâmetros dos parâmetros de fadiga precisam ser definidos de acordo com o estudo acima da teoria da fadiga. Primeiro, Da curva SN e ajuste o fator de redução de força para a curva S-N causada pela estrutura do modo anelar. A teoria do dano cumulativo de fadiga é definida como a teoria do dano cumulativo linear Palmgren-Miner (teoria Miner) e o método de cálculo da calculadora de software Definir o método de contagem do ciclo de fluxo de chuva.
3.3.2 análise de resultados de simulação de vida
Para medir a vida útil da matriz do anel, é necessário levar em conta a vida de fadiga da matriz do anel, mas também levar em conta a produção de matrizes de anel. O número de matriz de anel tem um impacto maior na produção de matrizes de anel, nas mesmas condições de vida, Quanto maior o número de anéis, maior será o rendimento. A análise dos resultados da simulação da vida se concentrará nesses dois fatores. Quando a temperatura é de 120 ℃, os dados da vida útil são mostrados na Tab.1.
A partir dos dados analisados na Tabela 1, pode-se ver que, sob a condição de abertura 10mm, relação de aspecto 5: 1 e temperatura de 120 ℃:
1) O anel morre com o mesmo arranjo de furos, a vida de fadiga diminui com o aumento do número de furos, pois, à medida que o número de orifícios de matriz aumenta, a força mecânica do anel morre diminui.
2) Quando o número dos furos da matriz é igual, a vida da matriz dos orifícios da matriz, dispostos alternadamente, é muito maior do que a da matriz de matriz, disposta em paralelo com os orifícios da matriz. Por exemplo, a vida útil da matriz de uma alternada de 800 furos é de 2,15 × 107Times, a vida morta dos paralelos paralelos 864 é de 5,46 × 106Times.Comparado com os dois, a vida do anel de furo alternado morre é 4 vezes da vida do anel de furo paralelo, e a proporção dos orifícios de matriz é de cerca de 1: 1. Isso ocorre porque os orifícios dos anéis são alternadamente dispostos para tornar o anel morrer mais uniforme, Maior resistência mecânica.
A curva de vida de morango do anel de 120 ℃ mostrada na Figura 8. Pode ser vista a partir da Figura 8, nas mesmas condições de vida, o diâmetro do furo da matriz de 10 mm alternadamente arrumado, vida útil do anel, do que o diâmetro do furo da matriz de 15 mm. No caso da mesma disposição do furo da matriz, o número do furo da matriz é pequeno, a vida do anel morrer é maior.
Na engenharia, a vida de fadiga das peças mecânicas é geralmente considerada como N = 106~ 107A vida de fadiga das peças é considerada infinitamente longa. De acordo com a produção da máquina de partículas em forma de anel, de acordo com os dados da análise da vida do anel e da curva de correlação, os orifícios da matriz são alternadamente dispostos com um diâmetro de furo de 10 mm, O número total de furos para o modo de toque 720 selecionado como benchmark.
4 Conclusão
1) O artigo concluiu que o principal modo de falha do anel da máquina de partículas de biomassa morre é a falha de fadiga e o mecanismo de falha da matriz do anel é analisado.
2) A curva S-N do anel morrer é estabelecida, o que fornece dados importantes e bases teóricas para a análise da vida útil da fadiga do anel.
3) Por meio do software de elementos finitos COSMOS, a vida de fadiga da matriz do anel é quantificada e os dados de vida de fadiga do anel morrem sob diferentes parâmetros estruturais. Constata-se que o diâmetro do furo da matriz é de 10 mm, os orifícios da matriz estão alternadamente dispostos, Modo anel ideal.
Referências:
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'3' Tang Aijun, Ma Hailong, Dong Yuping. Estresse hidrostático na extrusão de biomassa J '. Energia renovável, 2006 (2): 28 - 31.
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