Estimation of durability of carrier shafts in eccentric mechanisms

Abstract

Запропоновано методику аналізу довговічності несучих валів ексцентрикових механізмів на основі скінченно-елементного моделювання. При проведенні аналізу досліджується усталений рух механізму. Аналіз довговічності базується на моделі адитивного накопичення пошкоджень. Оцінка напружень у валу проводиться на базі скінченно-елементного моделювання функціонування механізму в усталеному режимі на робочих частотах, які є найближчими до критичних. Після виявлення концентраторів напружень та найнапруженіших ділянок валу проводиться аналіз характерного циклу навантаження. Після зведення циклу навантаження до низки симетричних циклів проводиться оцінка пошкодження валу на кожному циклі та його ресурсу. На базі запропонованого методу проведено аналіз довговічності несучого валу центробіжно-гіраційного рудного млину кулісного типу. На базі механічної моделі з метою підвищення ефективності та швидкодії скінченно-елементного розрахунку побудовано спрощену розрахункову модель. Запропоновано модель руху руди в помольних камерах при усталеному режимі руху. Побудовано діаграми Кемпбела коливань системи та виявлено, що механізм млину не входить до резонансу з робочою частотою збудження. Виявлено ділянку концентрації механічних напружень та ділянку максимальних механічних напружень у валу млину. Проведено аналіз умов функціонування валу та обчислено значення межи витривалості матеріалу валу в зоні найбільших напружень. Побудовано характерний цикл навантаження валу млина при усталеному режимі роботи, який складається з 16 ділянок. Кожну ділянку зведено до симетричного циклу, що дозволило обчислити пошкодження валу на кожній ділянці циклу та на всьому циклі навантаження в цілому. Застосування методики адитивного накопичення пошкоджень дозволило оцінити ресурс валу млина. Запропоновану методику оцінки довговічності несучого валу може бути використано для аналізу ресурсу різноманітних гірничопереробних механізмів, обладнання легкої промисловості та віброгенераторів Ключові слова: ексцентриковий механізм, багатоциклова втома, скінченно-елементний аналіз, динамічні навантаження, діаграма Кемпбела