Моделирование процесса профильного шлифования
Результаты компьютерного моделирования процесса шлифования дорожки качения кольца подшипника на жестких опорах в программном пакете ANSYS 13.0. Установлено влияние величины остаточных напряжений на отклонение от круглости профиля дорожки качения.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.11.2018 |
| Размер файла | 407,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Моделирование процесса профильного шлифования
О.В. Родионова, Самарский государственный технический университет
Аннотация
В статье приведены результаты компьютерного моделирования процесса шлифования дорожки качения кольца подшипника на жестких опорах в программном пакете ANSYS 13.0. Установлено влияние величины остаточных напряжений на отклонение от круглости профиля дорожки качения кольца подшипника.
Ключевые слова: компьютерное моделирование, процесс шлифования, программный пакет ANSYS 13.0, остаточные напряжения, отклонение от круглости профиля.
Abstract
The article presents the results of computer simulation of the process of grinding of the raceways of the bearing rings on the rigid support in the software package ANSYS 13.0. The influence of residual stresses on the deviation from roundness of the bearing ring raceways' profile is calculated.
Keywords: computer simulation, the grinding process, the software package ANSYS 13.0, residual stresses, the deviation from roundness of the profile.
Поверхность при профильном шлифовании образуется в результате одновременного действия геометрических факторов и пластических деформаций, сопровождающих процесс шлифования, который представляет собой сумму процессов микрорезания отдельных зерен абразива, скрепленных между собой связкой в режущий инструмент. Основная механическая характеристика процесса - сила резания. Вертикальная компонента силы Ру необходима для обеспечения внедрения зерна в сопротивляющийся материал, горизонтальная Рz - для взаимного перемещения круга и детали. Под действием сил резания происходит упрогопластическая деформация поверхностных слоев обрабатываемого материала, которая приводит к изменению формы зерен и их ориентации, образованию текстуры, появлению остаточных напряжений, развитию внутри- и межкристаллических повреждений, изменениям физических и механических свойств поверхностного слоя и появлению наклепа. В связи с тем, что операция шлифования выполняется на заключительной стадии процесса изготовления колец подшипников, то от того, какие при этом возникнут остаточные напряжения, зависит пространственная геометрическая точность изделия, а также его эксплуатационные свойства.
Для теоретических исследований влияния остаточных напряжений на параметры качества обработанной поверхности, при профильном шлифовании дорожки качения колец подшипников, использовались компьютерные технологии - программный пакет ANSYS 13.0, основанный на методе конечных элементов. Для данных целей была создана математическая модель процесса шлифования, в которой взаимодействие шлифовального круга с обрабатываемой поверхностью было заменено на возникающие при этом силы резания (рис.1).
На основании математической модели процесса шлифования дорожки качения колец подшипников была построена конечно-элементная модель (рис. 2).
Рис. 1. Схема математической модели обработки дорожки качения внутреннего кольца подшипника. Угол б - настраивае-мый угол между опорой и горизонтальной осью кольца (5 -20°), угол в - фиксирован-ный угол между опорами.
Рис. 2. Конечно-элементная модель в программном пакете ANSYS 13.0.
Решались две задачи по определению деформаций при профильном шлифовании дорожки качения внутреннего кольца подшипника. Решение первой задачи заключалось в наложении силовой нагрузки на обрабатываемую поверхность при разных вариантах положения жестких опор (угол б может быть равен 5, 10, 15 и 20°). В результате решения были получены изолинии радиальных перемещений по оси Х и изолинии остаточных напряжений для каждого из вариантов положения опор при черновых и чистовых режимах шлифования (рис. 3).
А Б
Рис. 3. а) Изолинии радиальных перемещений по оси Х при угле б=10°,черновые режимы шлифования; б) Изолинии остаточных напряжений при угле б=10°, черновые режимы шлифования.
Решение второй задачи заключалось в наложении силовой нагрузки на обрабатываемую поверхность для различных поперечных подач равных S2=0.15;0.3;0.45,0,6 мм/мин для каждого из вариантов положения жестких опор. В результате решения были также получены изолинии радиальных перемещений по оси Х и изолинии остаточных напряжений (рис.3).
На основе теоретических исследований, полученных в программном пакете ANSYS, построены графики зависимости величины остаточных напряжений от положения жестких опор и значения поперечной подачи, а также графики зависимости величины отклонения от круглости профиля дорожки качения от положения жестких опор и значения поперечной подачи (рис. 4).
Исследованиями установлено, что увеличение врезной подачи при шлифовании приводит к увеличению отклонения от круглости профиля дорожки качения, а значит и к увеличению деформации упругой системы. Повышенное трение приводит к увеличению остаточных напряжений. Поэтому для достижения оптимальных условий процесса шлифования дорожки качения, т. е. соотношения величин напряжений и отклонений от круглости, следует применять наладку жестких опор при угле б=10-15° (рис. № 4).
а) б)
Рис. 4. а) Зависимость величины остаточных напряжений от положения жестких опор; б) Зависимость величины отклонения от круглости профиля дорожки качения от положения жестких опор.
В результате моделирования процесса шлифования дорожки качения внутренних колец подшипников в программном комплексе ANSYS было выявлено, что при увеличении угла положения жестких опор и поперечной подачи остаточные напряжения увеличиваются, и увеличивается отклонение от круглости обработанной поверхности.
кольцо подшипник шлифование качение
Список литературы
1. Абразивная и алмазная обработка материалов: справочник/ под ред. А.Н. Резникова. М.: Машиностроение, 1977. C.391.
2. Капанец Э.Ф., Кузьмич К.К., Прибыльский В.И., Тилигузов Г.В. Точность обработки при шлифовании/ Э.Ф. Капанец, К.К. Кузьмич, В.И. Прибыльский, Г.В. Тилигузов. Мн.: Наука и техника, 1987. С. 152.
3. Чигарев, А.В., Кравчук, А.С., Смалюк, А.Ф. ANSYS для инженеров: справ. пособие./ А.В. Чигарев, А.С. Кравчук, А.Ф. Смалюк. М.: Машиностроение-1, 2004. С. 512.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Рассмотрение видов повреждений элементов подшипников качения. Разработка причинно-следственных связей между видами и причинами повреждения. Типичные отказы подшипников качения и их причина. Влияние нагрузки и её направления на работу подшипников качения.
контрольная работа [4,0 M], добавлен 31.05.2010Расчет подшипника качения типа Р0-7308. Эпюры нормальных напряжений на посадочных поверхностях, случаи местного нагружения наружного и внутреннего кольца. Расчет сопряжения наружного кольца подшипника со стаканом. Расчёт гладких цилиндрических сопряжений.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 06.07.2011Основные особенности процесса шлифования. Схема работы абразивных зерен. Технические характеристики портальных, мостовых и плоскошлифовальных станков. Разработка конструкции и паспорта камнерезного станка. Технология шлифования различных материалов.
курсовая работа [4,0 M], добавлен 20.06.2010Исследование общих сведений, условий работы и критериев работоспособности подшипника качения, работающего по принципу трения качения. Изучение особенностей подбора, посадки, крепления и смазки подшипников. Материалы для изготовления подшипников качения.
презентация [172,0 K], добавлен 25.08.2013Расчет гладких цилиндрических соединений с натягом. Определение и выбор посадок подшипников качения. Схема расположения полей допусков подшипника. Взаимозаменяемость и контроль резьбовых сопряжений и зубчатых передач. Расчет калибров и размерной цепи.
контрольная работа [394,5 K], добавлен 09.10.2011Шарики как наиболее нагруженные детали при эксплуатации подшипников качения. Термическая обработка стали ШХ15. Назначение и условия работы детали. Схема распределения нагрузки между телами качения в подшипнике. Основные материалы и твердость тел качения.
контрольная работа [1,7 M], добавлен 08.02.2013Основные особенности обработки деталей плоским шлифованием торцом круга на токарно-винторезном станке 1К62. Анализ интенсивности и глубины распространения наклепа, величины и характера остаточных напряжений. Частота вращения шлифовального круга.
доклад [36,0 K], добавлен 06.02.2012Определение предельных размеров вала и отверстия. Расчет величины предельных зазоров или натягов, допуск посадки. Определение конструктивных размеров подшипника качения и нагружения каждого кольца подшипника. Схема полей допусков центрирующих элементов.
контрольная работа [887,7 K], добавлен 28.04.2014Обзор математических моделей и зависимостей для расчета контактных температур. Распределение тепловых потоков между заготовкой, стружкой и шлифовальным кругом в зоне шлифования. Определение массового расхода смазочно-охлаждающей жидкости для шлифования.
лабораторная работа [95,6 K], добавлен 23.08.2015Основные эксплуатационные характеристики подшипников. Конструкция и эксплуатационная характеристика основных типов подшипников качения. Динамическая грузоподъемность подшипников. Расчет эквивалентных нагрузок при переменных режимах работы подшипника.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 03.11.2014Проведение исследования основных видов шлифования. Планировка участка сборочного цеха. Расчет напряженно-деформированного состояния детали. Анализ выбора метода изготовления и формы заготовки. Особенность избрания режущего и измерительного инструмента.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 12.08.2017Сущность технологических операций шлифования и соответствующие им виды работ. Отличительная особенность шлифовальных станков, виды режущего инструмента и абразивного материала. Конструкция станков, выбор режима шлифования, настройка и правила работы.
реферат [309,2 K], добавлен 30.05.2010Виды шлифования. Шлифовальное оборудование. Круглошлифовальные, бесцентрошлифовальные станки. Проектирование сборочного цеха. Конструирование устройства для шлифования колец подшипников. Определение напряженно-деформированного состояния детали "Клин".
дипломная работа [3,4 M], добавлен 27.10.2017Понятие и функциональные особенности подшипников качения, их отличительные признаки от подшипников скольжения. Основные типы подшипников качения: шарикоподшипники радиальные однорядные, с одной и двумя защитными шайбами, с канавкой на наружном кольце.
реферат [22,9 K], добавлен 15.05.2012Способы повышения эффективности процесса шлифования, основные схемы, обзор оборудования и инструментов. Абразивные материалы. Связка шлифовального круга. Смазочно-охлаждающие жидкости. Форма и маркировка шлифовальных кругов. Автоматизация процесса.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 04.11.2014Расчет посадки в сопряжении внутреннего и наружного кольца подшипника со стаканом. Определение гладких цилиндрических сопряжений. Расчет жестких калибров и диаметров номинального профиля резьбового соединения. Шлицевое соединение вала привода колеса.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 14.11.2012Проведение расчёта посадки с натягом для гладкого цилиндрического соединения. Расчет посадок подшипников качения и переходной посадки. Обзор отклонений и допусков форм поверхностей отверстий при установке вала в призму с помощью контрольных инструментов.
курсовая работа [992,3 K], добавлен 22.12.2014Выбор посадок подшипников качения. Схема расположения полей допусков соединения наружного кольца подшипника с корпусом и валом. Выбор измерительных средств для контроля заданного соединения и вала. Определение допускаемых погрешностей измерения.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 18.09.2011Подшипник как техническое устройство, являющееся частью опоры. Производство в соответствии с требованиями подшипников качения, а именно шарикоподшипников радиальных однорядных. Трение скольжения подшипников качения. Структура однорядного шарикоподшипника.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 26.11.2010Схемы расположения полей допусков стандартных сопряжений. Соединение подшипника качения с валом и корпусом. Расчет размерных цепей. Решение задачи методом максимума - минимума. Решение задачи теоретико-вероятностным методом (способ равных квалитетов).
курсовая работа [441,6 K], добавлен 26.01.2010
