Анализ результатов компьютерного моделирования известных схем деформирования изделий замкнутой формы при стыковой сварке оплавлением

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

2. Лукьянов Ю. Н., Плохов И. В., Журавлёв Ю. Н. и др. Роторно-поршневой двигатель с внешним подводом тепла/ Патент. РФ № 2 387 844 от 27. 04. 2010.
3. Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа / М.: Дрофа, 2003. 846 с.
4. Смирнов Е. М., Гарбарук А. В. Конспект лекций дисциплины «Течения вязкой жидкости и модели турбулентности: методы расчёта турбулентных течений». Санкт-Петербургский государственный политехнический университет. Санкт-Петербург, 2010. 114 с.
M. A. Donchenko, O. V. Morozova, S. N. Semyonov
DETERMINING THE HEAT EXCHANGE CONDITIONS OF THE BLADE GROUP HOUSING OF THE ROTOR-AND-BLADE ENGINE WITH EXTERNAL HEAT SUPPLY
The paper is concerned with the calculation of the heat transfer coefficient in transferring heat from the working body to the internal surface of the blade group housing of the rotor-and-blade engine with external heat supply.
Keywords: rotor-and-blade, heat transfer coefficient, turbulence, the Navier-Stokes equation.
Донченко Михаил Александрович — доцент кафедры «Технология машиностроения» ФГБОУ ВПО ПсковГУ, канд. техн. наук, доцент.
Морозова Ольга Валерьевна — магистрант механико-машиностроительного факультета ФГБОУ ВПО ПсковГУ.
Семёнов Сергей Николаевич — аспирант кафедры «Технология машиностроения» ФГБОУ ВПО ПсковГУ.
УДК 621. 791
М. А. Лукин, А. И. Самаркин
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ИЗВЕСТНЫХ СХЕМ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ЗАМКНУТОЙ ФОРМЫ ПРИ СТЫКОВОЙ СВАРКЕ ОПЛАВЛЕНИЕМ
Исследовалось напряжённое состояние заготовки кольца при контактной стыковой сварке оплавлением при различных схемах деформации. Показана рациональность использования специализированных машин, обеспечивающих деформирование кольца методом чистого изгиба и зажимных устройств с фиксацией концов свариваемого кольца с возможностью их поворота в плоскости, перпендикулярной оси кольца.
Ключевые слова: сварка, оборудование для контактной стыковой сварки, деформирование колец, изделия замкнутой формы, компьютерное моделирование.
Контактная стыковая сварка изделий замкнутой формы, например, колец, имеет ряд особенностей, по сравнению со сваркой двух разомкнутых за-
готовок [1]. Для реализации процесса оплавления и последующей осадки необходим припуск А:
А = Аопл + Аос ,
где Аопл — припуск на оплавление, мм- Аос — припуск на осадку, мм.
При перемещении свариваемых торцов заготовки кольца на припуск, А от привода перемещения подвижной части сварочной машины требуется дополнительное усилие на преодоление сопротивления кольца в процессе сварки. Для ряда заготовок, имеющих высокую жёсткость при изгибе, это усилие становится соразмерным с усилием осадки машины, что делает качественную сварку невозможной. Целью данной работы является определение оптимальной схемы деформирования кольца с использованием возможностей компьютерного моделирования. В качестве опытного образца выбрано кольцо из конструкционной стали с наружным диаметром dHaр = 400 мм, внутренним диаметром dM = 300 мм, шириной b = 30 мм, и припуском, А = 40 мм.
1. Деформирование кольца на машине с прямолинейным перемещением подвижной колонны и жёстким закреплением свариваемых концов.
Примером машины такого типа может служить машина МСР-6301А, выпускаемая ЗАО «Псковэлектросвар» [2]. Для деформации кольца на требуемый припуск, А в условиях жёсткой заделки концов необходимо усилие в 260 000 Н (рисунок 1). Наибольшие значения эквивалентных напряжений наблюдаются в области зажимов, а также на спинке кольца в области противоположной стыку (рисунок 2).
В: Static Structural
Figure
17. 02 2013 20: 41
[A] Remote Displacement
[B] Remote Displacement 2
¦ Force 2. 6e+005 N
0 00 100 00 200 00 (mm)
-¦ I
5000 15 000
Рис. 1. Схема к расчёту деформации кольца с прямолинейным перемещением подвижной колонны и жёстким закреплением свариваемых концов
Figure Type Equivalent (vonUnit MPa Time: 1
17. 02 2013 20 42
Li*.
Рис. 2. Распределение эквивалентных напряжений в кольце с прямолинейным перемещением подвижной колонны и жёстким закреплением свариваемых концов
2. Деформирование кольца на машине с шарнирным соединением подвижной колонны и жёстким закреплением свариваемых концов
Примером машины данного типа является К-617, серийно выпускавшейся на ПЗТЭСО (рисунок 3) [3].
Расстояние от оси шарнира колонн машины составляет 990 мм. Установлено, что в ходе деформации кольца на требуемый припуск Дв условиях жёсткой заделки концов необходимо усилие в 250 000 Н, то есть снижение усилия составило всего 10 000 Н. Распределение напряжений в кольце практически аналогично рисунку 2.
3. Деформация кольца с помощью шарнирного зажима
Для снижения усилия деформации кольца при контактной сварке целесообразно использование специальных зажимных устройств (рисунок 4) [4]. Данное устройство реализует зажим концов свариваемого кольца с возможностью их поворота в плоскости, перпендикулярной оси кольца. Это устройство реализует шарнирную заделку концов. Оно может быть использовано в качестве оснастки как на машинах с прямолинейным перемещением подвижной колонны [2], так и на машинах с шарнирным соединением подвижной колонны [3]. Для деформации кольца на требуемый припуск Дв условиях шарнирного зажима потребовалось 60 000 Н, то есть в 4,3 раза меньшее, чем при жёсткой заделке концов (рисунок 5, 6).
7-
Рис. 4. Зажимное устройство к машине контактной сварки для сварки изделий замкнутой формы а. с. СССР № 1 030 123
D: Copy of Static Structural
Figure
17. 02 2013 20 55
[A] Remote Displacement [6] Remote Displacement 2
¦ Force 60 000 N
¦ Fixed Support
50 00
) 200 00 (mm)
ШЯ
150 00
уЧх
Рис. 5. Схема к расчёту деформации кольца с шарнирным закреплением концов кольца
D: Copy of Static Struct^
Figure
Type Equivalent Unit MPa Time: 1 17. 02. 2013 21
ЮОООЧтг& quot-'-
2500 7500
Рис. 6. Распределение эквивалентных напряжений в кольце с шарнирной заделкой концов кольца при контактной сварке
Наибольшие значения нормальных напряжений наблюдается со стороны противоположной стыку.
4. Деформация кольца методом чистого изгиба
При компьютерном моделировании для реализации чистого изгиба использовалась схема машины для контактной стыковой сварки кольцевых заготовок см. рисунок 7 [5].
кольцевых заготовок а. с. СССР № 1 031 680
E: Copy of Copy of Static Structural
Figure
17 02 2013 21 08
[A] Remote Displacement fB] Remote Displacement 2
¦ Fixed Support m Moment: 1 2e+007 B Moment 2 1 2e*007
0 00 100 00 200 00 (тт)
5000 15 000
Рис. 8. Схема к расчёту деформации кольца на машине для контактной стыковой сварки кольцевых заготовок а. с. СССР № 1 031 680
E: Copy of Copy of Stati^Stri
Figure
Type Equivale Unit MPa Time: 1 17 02 2013 2-
«s
2794.3 M
2483.8 '-
2173.3 1862 9 15 524 1241 9 931 43 620 96 310 48
2. 5404e-9 Min
2500 7500
Рис. 9. Распределение эквивалентных напряжений в кольце при чистом изгибе
При длине рычагов 5600 мм необходимое усилие для деформации кольца на требуемый припуск Дсоставит 20 000 Н. (рисунок 8, 9) При чистом изгибе все сечения, проходящие через ось кольца работают нагружены одинаково. В этом случае максимальное нормальное напряжение ошах= 1240 МПа, тогда как при шарнирном зажиме ошах = 1550 МПа, а при жёстком закреплении Ошах = 5100 МПа.
Особенностью машины (рисунок7) является то, что заготовка кольца является одновременно и необходимым звеном данной машины.
Выводы
1. Использование для сварки колец машин с шарнирным соединением колонн [3] даёт выигрыш в силе на деформацию кольца 5% по сравнению с машинами с прямолинейным относительным перемещением подвижной колонны [2].
2. Использование для деформирования кольца шарнирных зажимных приспособлений (рисунок 4) [4] позволяет получить более чем четырёхкратный выигрыш в необходимом усилии для оплавления и осадки.
3. Деформирование кольца с помощью специализированной машины для сварки колец (рисунок 7) [5] методом чистого изгиба позволяет отработать припуск на оплавление и осадку с наименьшим ошах.
4. Наиболее рациональными для контактной сварки изделий замкнутой формы являются использование специализированных машин, обеспечивающих деформирование кольца методом чистого изгиба [5] или зажимные устройства с фиксацией концов свариваемого кольца с возможностью их поворота в плоскости, перпендикулярной оси кольца [4].
Литература
1. Павличенко В. Контактная сварка изделий замкнутой формы. М.: Машиностроение, 1964. 114 с.
2. Сварочная машина МСР-6301А. [Электронный ресурс]. URL:
http: //www. pskovelectrosvar. ru/products. html? id=130.
3. Машина К-617 для контактной стыковой сварки. [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http: //tmet. ru/products. html@id=47. htm.
4. Сергеев Л. С., Лукин М. А. Зажимное устройство машины для контактной стыковой сварки изделий замкнутой формы. Авторское свидетельство СССР № 1 030 123. Опубликовано 23. 07. 1983. Бюл. № 27.
5. Лукин М. А., Сергеев Л. С. Машина для контактной стыковой сварки кольцевых заготовок. Авторское свидетельство СССР № 1 031 680. Опубликовано 30. 07. 1983. Бюл. № 28.
M. A. Lukin, A. I. Samarkin
ANALYSIS OF RESULTS OF COMPUTER SIMULATION KNOWN SCHEMES DEFORMATION IN BUTT WELDING PARTS CLOSED FORM
We study the state of stress in the workpiece ring butt fusion welding with various schemes of deformation. Shows the rationality of use of specialized machines that provide the deformation of the ring by pure bending and clamping device with locking ring welded ends with the possibility of rotation in the plane perpendicular to the axis of the ring.
Keywords: welding, equipment for butt welding products closed form, computer simulation.
Лукин Михаил Анатольевич — доцент кафедры «Теория механизмов и машин» ФГБОУ ВПО ПсковГУ, канд. техн. наук, mishalukin@pochta. ru.
Самаркин Александр Иванович — доцент кафедры «Технология машиностроения» ФГБОУ ВПО ПсковГУ, канд. техн. наук, доцент, alexsamarkinru@gmail. com.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой