Abstrak
Dalam tulisan ini, kami menggunakan SolidWorks untuk melakukan gerakan
dan analisis termal kopling kustom. Untuk melakukan analisis, yang Metode
elemen hingga digunakan. Analisis dilakukan untuk mengevaluasi kesesuaian dua
konvensional dan satu non-konvensional bahan yang digunakan dalam produksi
kopling. Hasil penelitian menunjukkan bahwa bahan non-konvensional (komposit
matriks aluminium dan partikel keramik) harus setidaknya diuji dalam praktek
untuk belajar kehandalan dan efisiensi dalam produksi kopling karena yang baik
sifat gerak mekanik dan sifat termal menjanjikan.
1.Perkenalan
Saat ini, teknik material merupakan bagian penting dari teknik mesin.
Ini berfungsi untuk bagian luar, serta desain mekanik dari produk akhir. Dalam
hal produk, yang diharapkan untuk tampil baik di sulit kondisi mekanik,
analisis stres bahan yang diperlukan untuk memberikan tingkat tertentu
keandalan. Salah satu produk dengan kebutuhan tersebut adalah kopling.
Menghubungkan dua poros, yang mengirimkan gerakan berputar dari pemuatan torsi
dari poros utama untuk poros sekunder. Komponen menghubungkan biasanya dibuat
menggunakan pendekatan yang berbeda (mis karet, sistem gigi, dll). Ini
berfungsi untuk melindungi seluruh perangkat dari overload, serta untuk
mencegah berbahaya torsi getaran. Dalam tulisan ini, kami melakukan simulasi
gerak (menggunakan analisis elemen hingga) pada kopling tertentu.
(Gambar. 1) untuk mengevaluasi kehandalan,
tergantung bahan yang digunakan. Hasil selanjutnya dapat digunakan untuk
merancang kopling dengan sifat yang berbeda kualitas (keuangan, efisiensi
teknis, kehandalan dan keamanan). Disc clutch pada Gambar. 1 milik terkendali,
kategori mekanis tetap. Ini terdiri dari dua cakram, dipasang pada poros dan
melesat dengan sekrup. Pegas daun atau baji digunakan sebagai mekanisme
koneksi. Torsi ini ditularkan oleh sambungan listrik, karena sekrup tidak
seharusnya ditekankan oleh geser. Kedua bagian dari kopling aksial sejajar
dengan lubang centering. kopling cocok
untuk transmisi kinerja tinggi dan memungkinkan koneksi shaft diameter
yang berbeda. Hal ini terutama digunakan dalam industri mobil (dan mungkin
turbin) 1, 2 .
gambar.
1. Model kopling disc.
2.Metodologi
metode elemen hingga (FEM) saat ini salah satu metode numerik yang
paling umum digunakan untuk simulasi di Teknik mesin. sistem perangkat lunak
modern biasanya memungkinkan untuk menggunakan FEM, yang memungkinkan pemecahan
matematis sulit dan memakan waktu operasi sementara a. Ide dasar dari FEM
sederhana, karena membutuhkan untuk membagi daerah solusi untuk jumlah terbatas
sub bidang - elemen. Hal ini diperlukan untuk membuat jaringan elemen hingga
pada model. Kepadatan jaringan fundamental mempengaruhi kualitas hasil dan
jumlah komputer yang digunakan ingatan. FEM digunakan untuk memecahkan masalah
elastisitas, dinamika, aliran cairan dan gas, dll 3, 4 . SolidWorks Simulation adalah perangkat
lunak yang memungkinkan penggunaan FEA analisis elemen hingga. Hal ini
memungkinkan pengguna untuk menganalisis sifat struktural seperti stres,
perpindahan, frekuensi alami, dll juga menyediakan analisis gerak, yang
digunakan untuk simulasi yang akurat dan analisis bergerak rakitan (efek dari
kekuatan, mata air, peredam dan gesekan). Analisis ini menggabungkan
unsur-unsur studi kinetik dan obligasi dalam perhitungan gerak. Pembatasan dari
gerakan, sifat material, sifat fisik dan bagian kontak juga termasuk dalam
perhitungan solusi kinematik. analisis termal menghitung aliran suhu, gradien
suhu dan panas berdasarkan sumber panas, menyebabkan dll SolidWorks Simulasi
memungkinkan untuk melihat hasil dari analisis FEM termasuk grafik dan
animasi 5, 6 . Untuk evaluasi akhir,
kami menggunakan metode yang disebutkan atas dan dihitung gerak dan analisis suhu.
Kami menggunakan bahan yang berbeda (dijelaskan kemudian) sebagai bukti dari
konsep.
3.Hasil
Berdasarkan sifat mekanik bahan (lihat Tab. 1),
kita telah memilih tiga orang tertentu, yang kita dianalisis menggunakan FEA.
Materi pertama adalah baja karbon cor yang biasa digunakan dalam pembuatan disc
cengkeraman karena sifat mekanik dan termal yang relatif baik mereka 7 . Yang kedua adalah Monel (R) 400,
yang merupakan sebuah kekuatan tinggi dan memiliki
ketahanan yang sangat baik korosi, daktilitas yang baik dan konduktivitas
termal 8 . Itu bahan yang dipilih
terakhir adalah material komposit dengan
matriks aluminium dan partikel keramik. Kami memilih bahan ini
berdasarkan kekakuan - berat dan kekuatan - rasio berat, yang memungkinkan
untuk menurunkan berat produk. Its utama Keuntungan adalah sifat mekanik tinggi
ketika panas, kepadatan rendah, ketahanan korosi yang baik dan baik termal
konduktivitas 9 . sifat mekanik dari dua
bahan pertama digunakan dari saham database yang SolidWorks, sedangkan materi
terakhir telah ditambahkan ke database.
Ara. 2 menyajikan sifat dari cor baja karbon di
sisi kanan clutch disc (a) analisis gerak dan (b) analisis termal. Seperti pada
(a) nilai kritis adalah 4.007.736,500 N / m2, (b) nilai kritis adalah 9.634e +
002K.
Ara. 2. Cast baja karbon
di sisi kanan clutch disc (a) analisis gerak, (b) analisis termal.
Ara. 3 menunjukkan hasil simulasi menggunakan bahan
monel (R) 400 di sisi kanan clutch disc (a) analisis gerak dan (b) analisis
termal. Seperti pada (a) nilai kritis adalah 4 338.512,000 N / m2, (b) nilai
kritis adalah 1.188e + 002K
Ara. 3.
Monel (R) 400 di sisi kanan clutch disc (a) analisis gerak, (b) analisis
termal.
Ara. 4 menunjukkan hasil simulasi dari komposit matriks aluminium dan
partikel keramik di sisi kanan disc clutch (a) analisis gerak dan (b) analisis
termal. Seperti pada (a) nilai kritis adalah 552.437,375 N / m2, (b) nilai
kritis adalah 4.714e + 002K.
Ara. 4. Komposit matriks aluminium dan partikel keramik di sisi kanan
clutch disc (a) analisis gerak, (b) analisis termal.
Untuk melaksanakan analisis kinetik di SolidWorks, kami menggunakan
rotor tunggal, yang kita dimuat poros pada anggota sekunder - clutch disc kiri.
Torsi ditularkan dari anggota primer - meninggalkan clutch disc pada anggota
sekunder - clutch disc yang tepat. Pada Gambar. 2 (a), 3 (a) dan 4 (a) kita
dapat melihat anggota sekunder - disc yang tepat kopling dan tempat-tempat
beban tertinggi selama analisis gerak, yang terletak di sekrup titik kopling
pada tepat disc clutch. Dalam kasus analisis termal di SolidWorks, kami terkena
menghubungkan tempat-tempat yang anggota sekunder - tepat clutch disc beban
suhu. Pada Gambar. 2 (b), 3 (b) dan 4 (b) kita dapat melihat tempat-tempat, di
mana suhu adalah paling tinggi. Berdasarkan hasil, bahan yang paling cocok
tampaknya menjadi komposit dengan matriks aluminium dan keramik partikel. Hasil
dalam analisis gerak mencapai nilai lebih rendah dari hasil analisis bahan
lainnya. Itu hasil dari analisis termal menunjukkan juga nilai-nilai yang
cukup. Menurut hasil simulasi, kita mungkin hanya menurunkan tingkat aktual
keandalan dan efisiensi produk
akhir. Ini sebabnya, kami menyarankan bahwa komposit matriks aluminium
dan partikel keramik harus diuji dalam praktek nyata untuk membuktikan atau
menyangkal hasil.
4.Kesimpulan
Dalam makalah ini kami menciptakan model kopling yang kami dilakukan
gerakan dan analisis termal. Kopling dirancang dari bahan yang berbeda untuk
menguji sifat-sifat mereka dan untuk menentukan kesesuaian bahan spesifik untuk
digunakan dalam produksi riil. Dua bahan tersebut dipilih karena mereka umumnya
digunakan dalam produksi kopling. Di sisi lain, tergantung pada sifat material
kami telah memilih bahan yang berbeda dan dilakukan simulasi pada objek yang
sama. Bahan ketiga mencapai nilai yang lebih baik dalam simulasi gerak, yang
berarti lebih baik peralatan mekanis. sifat termal yang bukan yang terbaik tapi
cukup untuk memberikan keandalan final produk selama kondisi termal yang normal
untuk cengkeraman jenis ini. Ucapan Terima Kasih Penelitian, yang disajikan
dalam makalah ini telah didukung secara finansial oleh VEGA 1/1205/12
"Numerical pemodelan sistem mekatronika. "Dukungan ini sangat diakui.
Referensi :
[1] J.
Homišin and collective, Fundamentals of construction in machine engineering,
C-press, Košice, 2009.
[2] J.
Leinveber, J. Řasa, P. Vávra, Machine tables, third ed., Scientia, Praha, 1999.
[3] V. Ivančo, K. Kubín, K. Kostolný, Finite element method I, Elfa, Košice,
1994.
[4] M. Vrbka,
M. Vaverka, Finite element method contribution, Institute of machine
engineering, Brno, 2010.
[5] SolidWorks
corporation, SolidWorks fundamentals, Schiertechnik, 2013.
[6] K. Chang, Product performance evaluation using CAD/CAE, first ed.,
Academic press, 2013.
[7] A,
Žiačik, O. Barborák, M. Filo, D- Lahučký, J. Bucha, Parts of machine, first
ed., TnUAD, Trenčin, 2008.
[8] L. E.
Shoemaker, G. D. Smith, A century of monel metal 1906 - 2006, JOM journal,
Volume 58, Issue 9, Springer-Verlag, 2006, pp 22-26.
[9] M. F.
Ashby, J. Fernandez, A. Gray, The CES EduPack Database for architecture and the
built
environment, second ed., Granta
Design, 2008
