Cr26 Ган VS 35CrMo Ган цохилтот бутлуурын алх

13/12/2024

Товч

Цохилтот бутлуурын бутлах нөлөөнд янз бүрийн алх материалын нөлөөллийг шинжлэхийн тулд Kleemann MR130 цохилтот бутлуур болон зэсийн хүдрийн стереоскоп хэмжилтийг хийсэн. Kleemann MR130 цохилтот бутлуурын UG загварыг байгуулж, импортолсон EDEM програм хангамж. Зэсийн хүдрийн хэсгүүдийн загварыг Cr26 ба 35GrMo-ийн цохилтот бутлуурын алхны бутлах нөлөөг шинжлэх зорилгоор зэсийн хүдрийн хэсгүүдийн хурд ба эргэлтийн кинетик энергийг 2.6~3.5 секундэд үнэлгээний индекс болгон авч шинжилсэн. Симуляцийн үр дүнгээс харахад тэжээлийн хурд 15%, 25%, 35% байх үед 35GrMo алхны материалтай бутлуурт зэсийн хүдрийн хурд болон эргэлтийн кинетик энерги Cr26-аас их байна. Ижил алх материалын дор зэсийн хүдрийн тэжээлийн хурд нэмэгдэхийн хэрээр зэсийн хүдрийн ширхэгийн загварын хурд ба эргэлтийн кинетик энерги ихээхэн нэмэгддэг; Эдгээрээс зэсийн хүдрийн ширхэгийн хурд 57.09 м/с, эргэлтийн кинетик энерги нь 2269.39 Ж. Туршилтын үр дүн нь симуляцийн үр дүнтэй нийцэж байгаа нь судалгааны үндэслэл болж, цохилтот бутлуурын хүчийг оновчтой болгох шинэ санаа болж байна. алх болон зэсийн хүдрийн бутлах нөлөөг сайжруулах.

Цохилтот бутлуур ба боржингийн загвар

Цохилтот бутлуурын загвар

Дискрет элементийн програм хангамжийн EDEM-ийн загварчлах чадвар сул тул EDEM програм хангамжийн симуляцийн процесст зөвхөн түүнтэй холбогдох хэсгийг л тогтоох шаардлагатай тул түүний гурван хэмжээст загварыг хялбарчлах хэрэгтэй. Бутлуурын гурван хэмжээст загварыг UG программ хангамжид суурилуулсан бөгөөд түүний гадна болон дотор талыг Зураг 1, Зураг 2-т үзүүлэв.

Зураг.1 Цохилтот бутлуурын гадаад загвар

Зураг.2 Цохилтот бутлуурын дотоод загвар

EDEM дээр суурилсан цохилтот бутлуурын судалгаа

Зэсийн хүдрийн геометрийн хэмжээ, хэлбэр нь санамсаргүй хэмжигдэхүүн бөгөөд түүний цохилтын хавтан болон эцсийн бутлах нөлөөнд шууд нөлөөлдөг. Энэхүү судалгаа нь ижил геометрийн хэмжээ, хэлбэртэй зэсийн хүдрийг өөр өөр цохилтын хавтангийн материалын дор бутлах нөлөөг голлон авч үздэг. Иймд буталсан дотоод хөндий дэх эсрэг хавтангийн элэгдлийг үнэн зөв шинжлэхийн тулд зэсийн хүдрийг (Зураг 3) газар дээр нь шинжилж, холбогдох бичиг баримт, мэдээлэлтэй хослуулан зэсийн хүдрийг бөмбөрцөг хэлбэртэй болгохыг тушаав. загварчлалын судалгааг хөнгөвчлөхийн тулд дискрет элементийн симуляцид. Энэ нь 185 мм дундаж радиус, 0.191 стандарт хазайлттай хэвийн тархалт хэлбэрээр үүсгэгддэг.

Зэсийн хүдрийн нягтыг нягтын томъёо ба ус зайлуулах аргаар гаргаж авдаг. Туршилтыг 60 удаа давтан хийсэн; дундаж үр дүн нь 2.793 г/см³ байв.

Програм хангамжийн симуляци

Зэсийн хүдэр, цохилтот бутлуур, зэсийн хүдрийн хоорондох контакт загварыг Hertz-Mindlin(noslip) угсралт гэж тохируулсан. Энэ загварт бөөмс хоорондын хэвийн хүч нь:

$\[ F_{\mathrm{n}}=\frac{4}{3} E^{*}\left(R^{*}\баруун)^{1/2} \альфа^{3/2} \ ]$

Дээрх томъёонд, $R^{*}$ бүх бөөмсийн радиусын дундаж, $α$ нь бөөмсийн контактын хүрээ ба $И^{*}$ нь бүх бөөмсийн уян хатан модулийн дундаж бөгөөд дараах байдлаар илэрхийлэгдэнэ.

$\frac{1}{E^{*}}=\frac{1-\nu_{1}^{2}}{E_{1}}+\frac{1-\nu_{2}^{2}}{E_{2}}$

Дээрх хэлбэрээр, ${E_{1}}$ хэлбэр нь нэг бөөмийн уян хатан модуль ба $\nu_{1}$ хэлбэр нь нэг бөөмийн Пуассоны харьцаа юм. The ${E_{2}}$ болон $\nu_{2}$ ижил илэрхийллээр.

Радиал хүчийг дараах байдлаар илэрхийлж болно.

$F_{t}=-8G^{*} \sqrt {R^{*} \alpha \delta }$

Дээрх томъёонд, δ харилцан үйлчлэгч бөөмс хоорондын давхцлын талбай ба $G^{*}$ нь дараах томъёогоор тооцоолсон эквивалент зүсэлтийн модуль юм.

$G^{*}=\frac{2-v_{1}^{2}}{G_{1}}+\frac{2-v_{2}^{2}}{G_{2}}$

Маягтын хувьд G₁ ба G₂ нь 1 ба 2-р хэсгүүдийн зүсэлтийн модуль юм.

Дискрет элементийн програм хангамж болон холбогдох ном зохиолын материалын санг эхний шатанд импортолсноор Cr26 ба 35GrMo (бутлуурын материалын үлдсэн хэсэг нь ган) цохилтот бутлуурын алхны загварчлалын дэлхийн параметрүүдийг Хүснэгт 1-ийн дагуу тогтоосон болно. .

Хүснэгт 1: Цохилтот бутлуурын алхны Cr26 ба 35GrMo материалын дэлхийн хувьсах параметрүүд
Материал	Нягт/(кг/м³)	Пуассоны харьцаа	Шилжилтийн модуль/Па	Мөргөлдөөнийг сэргээх хүчин зүйл (зэсийн хүдэртэй)	Статик үрэлтийн коэффициент (зэсийн хүдэртэй)	Динамик үрэлтийн коэффициент (зэсийн хүдэртэй)
Зэсийн хүдэр	2790	0.2	3.0×10⁸	0.5	0.5	0.01
Арматур, металл хийц	7800	0.3	7.0×10¹⁰	0.5	0.9	0.05
Cr26	7980	0.27	7.5×10¹⁰	0.6	0.8	0.06
35 грМо	2640	0.29	5.0×10⁷	0.2	0.5	0.01

UG программ хангамжид бүтээгдсэн бутлуурын загварыг EDEM программ хангамжид оруулж ирсэн ба бөөмийн үйлдвэр нь бутлуурын дотор байрладаг гэж тодорхойлсон. Ротор нь бутлуурын дотоод камерт 3×10-⁶сек хурдтайгаар эргэлдэж эхэлсэн. Цохилтот бутлуурын ажиллах нөхцөлийг харуулахын тулд бөөмийн үйлдвэрт 400 ширхэг зэсийн хүдэр (тэжээлийн хэмжээ 25%) бутлуурын дотор 2-д гаргаж, 5-д ротор эргэхээ больж, симуляцийг 5-р үед дуусгах тушаал өгсөн. 6 дахь Эцэст нь, EDEM программ хангамж нь 0.1 секунд тутамд өгөгдлийг бичиж, гаргахад зориулж хадгалдаг.

Зураг 4-т симуляцийн хугацаа 3 секунд байхад цохилтын хавтангийн цохилтын хүчний хуваарилалтыг үзүүлэв. Эндээс харахад цохилтын хавтангийн цохилтын хүч нь голчлон цохилтын хавтангийн доод хэсэгт төвлөрдөг тул цохилтын хавтангийн доод хэсэг нь буталсан хүдрийн төв хэсэг гэж дүгнэж болно. Энэ хэсэгт элэгдлийн эвдрэл гарах магадлал илүү их бөгөөд энэ хэсгийн бат бөх чанарыг дизайнд оновчтой болгох хэрэгтэй.

Зураг.4 Цохилтот бутлуурын алхны хүчний үүлний диаграмм

Цохилтот бутлуурын загварчлалын үр дүн

Симуляцийн үр дүнгийн харьцуулалт, судалгаа

EDEM программ хангамж нь симуляцийн процесст бөөмсийг хатуу биет гэж анхдагчаар тохируулдаг тул бөөмийн эвдрэлийн процессыг дуурайж чадахгүй. Харин бутлуурт зэсийн хүдрийг бутлах нь алх, эсрэг хавтан болон өөрөө мөргөлдөх замаар явагддаг тул эхний ажлын үеийн зэсийн хүдрийн хурд, эргэлтийн кинетик энергийг шинжлэн бутлалтын нөлөөг шууд бусаар судлах боломжтой. бутлуур. EDEM мэдээллийн дараах боловсруулалтын модулийг ашиглан янз бүрийн алх материал дахь зэсийн хүдрийн хурд болон эргэлтийн кинетик энергийг 2.6-3.5 секундын хугацаанд гаргаж авсан. (Cr₂₆ ба 35GrMo), Зураг 5 ба Зураг 6-д үзүүлсэн шиг. 5 ба 6-р зурагт Cr₂₆ ба 35GrMo нь Cr₂₆ ба 35GrMo-ийн алх материалыг төлөөлсөн.

Зураг.5 Зэсийн хүдрийн янз бүрийн алх материалын дор хурд

Зураг.6 Зэсийн хүдрийн янз бүрийн алх материалын дор эргэх кинетик энерги ◆—KmTBCr₂₆; ■—ZG35GrMo

Зураг 5-д үзүүлснээр 35, 2.9, 3.1 секундын цэгүүдэд алх материал Cr₂₆ ба 3.3GrMo байх үед зэсийн хүдрийн хурд харьцангуй ойр байсан. Бусад үед зэсийн хүдрийн хурд нь 35 ГрМо алхтай байх үед Cr₂₆ хурдаас их байсан. Өөрөөр хэлбэл, алхны материалыг өөрчилснөөр зэсийн хүдрийн цохилтын хурд өөрчлөгдөнө.

Зураг 6-д үзүүлснээр алхны материал нь Cr₂₆ ба 35GrMo байх үед 2.7, 2.9, 3.4 секундэд зэсийн хүдрийн эргэлтийн кинетик энерги харьцангуй ойролцоо байв. Бусад цаг үед зэсийн хүдрийн эргэлтийн кинетик энерги нь алх материал 35 ГрМо байх үед Cr₂₆-ээс их байсан. Өөрөөр хэлбэл, алхны материалыг өөрчлөх нь зэсийн хүдрийн эргэлтийн кинетик энергийг өөрчилсөн. Иймээс ялтсан алхны материалыг дискрет элементийн аргаар судалснаар бутлуурын алхны материал нь 35ГрМо болохыг тогтоосон. Бутлуурын ажлын эхний үе шатанд бутлах хурд болон эргэлтийн кинетик энерги нь алхны материалаас Cr26 өндөр байсан.

Төрөл бүрийн тэжээлийн хурдыг симуляцийн туршилтаар баталгаажуулах

Симуляцийн алхмуудын дагуу бутлуурын тэжээлийн хурдаас бусад бүх параметрүүд өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. Алхны материал нь Cr₂₆ ба 35GrMo, тэжээлийн хурд нь 15%, 25%, 35% байх үед зэсийн хүдрийн хурд болон эргэлтийн кинетик энергийг шинжилсэн. Үр дүнг 7, 8-р зурагт үзүүлэв. Алхны материал Cr₂₆, тэжээлийн хурд 15% байх үед А(15%) нь зэсийн хүдрийн хурд ба эргэлтийн энергийг илэрхийлсэн. B(15%) нь зэсийн хүдрийн хурд ба эргэлтийн энергийг илэрхийлсэн. Алхны материал 35GrMo байхад тэжээлийн хурд 15%, үлдсэн хэсэг нь ижил байв.

Зураг.7 Зэсийн хүдрийн өөр өөр тэжээлийн хурд ба алх материалтай хурд
◆—А(15%); ■—В(15%): ▲—А(25%);
×—B(25%);*—A(35%); ●—B(35%)

Зураг.8 Зэсийн хүдрийн эргэлтийн кинетик энерги нь өөр өөр тэжээлийн хурд ба алхны материалын — Зураг.8 Зэсийн хүдрийн эргэлтийн кинетик энерги нь өөр өөр тэжээлийн хурд ба ялтсан алх материалын дор
◆—А(15%); ■—В(15%); ▲—А(25%);
×—B(25%);*—A(35%); ●—B(35%)

Зураг 7-оос харахад зэсийн хүдрийн тэжээлийн хэмжээ 15%, 25%, 35% байх үед бутлуур дахь зэсийн хүдрийн хурд өөр байна. Зэсийн хүдрийн тэжээлийн хурд ижил байхад зэсийн хүдрийн хурд ч мөн адил байсан. Алхны материал нь 35GrMo байх үед Cr26 байсан алхны материалаас өндөр байсан. Цохилтот бутлуурын алхны материал ижил байвал бутлуурын тэжээлийн хурд нэмэгдэх тусам зэсийн хүдрийн хурд илт нэмэгддэг. Зэсийн хүдрийн тэжээлийн хурд 15%, хавтан жингийн материал нь 26 секундын хугацаатай Cr3.5 байхад зэсийн хүдрийн ширхэгийн хурд хамгийн бага буюу 20.97м/с байв. Зэсийн хүдрийн тэжээлийн хурд 35%, алх материал 35ГрМо, хугацаа 2.6с байх үед зэсийн хүдрийн хэсгүүдийн хурд хамгийн өндөр буюу 57.09м/с байна.

Зэсийн хүдрийн тэжээлийн хурд 15%, хавтан жингийн материал нь 26 секундын хугацаатай Cr3.5 байхад зэсийн хүдрийн ширхэгийн хурд хамгийн бага буюу 20.97м/с байв. Зэсийн хүдрийн тэжээлийн хурд 35%, алх материал 35ГрМо, хугацаа 2.6с байх үед зэсийн хүдрийн хэсгүүдийн хурд хамгийн өндөр буюу 57.09м/с байна.

Зураг 8-д үзүүлснээр зэсийн хүдрийн тэжээлийн хэмжээ 15%, 25%, 35% байх үед зэсийн хүдрийн эргэлтийн кинетик энерги өөр байна. Зэсийн хүдрийн тэжээлийн хурд ижил байх үед алх материал 35ГрМо байх үед бутлуур дахь зэсийн хүдрийн эргэлтийн кинетик энерги нь Cr26 алх материалтай харьцуулахад мэдэгдэхүйц өндөр байсан. Хавтангийн алхны материал ижил байвал бутлуур дахь зэсийн хүдрийн эргэлтийн кинетик энерги нь зэсийн хүдрийн тэжээлийн хурд нэмэгдэх тусам нэмэгддэг. Зэсийн хүдрийн тэжээлийн хэмжээ 15%, алх материал нь Cr26 байхад зэсийн хүдрийн эргэлтийн кинетик энерги хамгийн бага буюу 1627.31Ж байсан. Зэсийн хүдрийн тэжээлийн хэмжээ 35%, алх материал нь ZG35GrMo байхад зэсийн хүдрийн эргэлтийн кинетик энерги хамгийн их буюу 2269.39Ж байсан.

Туршилтын баталгаажуулалт

Төрөл бүрийн алх материал, өөр өөр тэжээлийн хурдаар буталсан зэсийн хүдрийг шинжлэхийн тулд лазер ширхэгийн хэмжээ анализаторыг (Зураг 9) хэрэглэж, 15 мм-ээс бага хэмжээтэй нэг ширхэгийн хэмжээг стандарт болгон авч, олборлосон зэсийн хүдрийн хэсгүүдийн жин, жинг жинлэнэ. 15 мм-ээс бага хэмжээтэй зэсийн хүдрийн тоосонцорыг тодорхойлох ба энэ хоёрын харьцаа δ (тэгш. (5)) -ийг ашиглан үнэлнэ. сайн муугийн бутлах нөлөө.

$\delta=\frac{m}{M}$

Энд M нь олборлосон зэсийн хүдрийн хэсгүүдийн жин; m нь стандартад нийцсэн зэсийн хүдрийн хэсгүүдийн жинг илрүүлэхэд ашигладаг лазерын ширхэгийн хэмжээ анализатор юм.

Зураг.9 Лазер ширхэгийн хэмжээ анализатор

Зураг.10 Зэсийн хүдрийг өөр өөр тэжээлийн хурд болон ялтсан алх материалын дор бутлах нөлөө
◆—А(15%): ■—В(15%): ▲—А(25%);
×—B(25%);*—A(35%); ●—B(35%)

Цохилтот бутлуурын янз бүрийн алх материалтай, тэжээлийн хурдтай нэгэн зэрэг бутлах нөлөөг тооцоолж, үр дүнг Зураг 10-д үзүүлэв.

Зураг 10-д үзүүлснээр тэжээлийн хурд 15%, 25%, 35%, арван удаа давтан туршилт хийхэд ZG35GrMo алхны материалын бутлах нөлөө нь Cr26 алхны материалаас илүү сайн байна. Нэг бутлуурт нэг алхны материалд арван удаа давтан туршилт хийхэд хамгийн сайн бутлах нөлөө 35%-ийн тэжээлд, хамгийн муу бутлах нөлөө 15%-ийн тэжээлийн хурдаар гарчээ. Бутлуур нь тэжээлийн хурд нэмэгдэхийн хэрээр гарч ирсэн бөгөөд зэсийн хүдрийн бутлах нөлөө нэмэгдсэн. Үр дүн нь симуляцийн үр дүнтэй нийцэж байна.

Дүгнэлт ба хэтийн төлөв

Алхны материал 35 ГрМо байх үед бутлуур дахь зэсийн хүдрийн хурд ба эргэлтийн кинетик энерги алх материал нь Cr26 байсан үед. Өөрөөр хэлбэл, зэсийн хүдрийн бутлах нөлөө нь алхны материал Cr35 байх үеийнхээс 26GrMo байхад илүү сайн байсан.
Загварчлалын баталгаажуулалтын хувьд зэсийн хүдрийн тэжээлийн хурдыг өөрчлөх: ижил бутлуур, алхны ижил материалд тэжээлийн хурд нэмэгдэхийн хэрээр зэсийн хүдрийн хурд ба эргэлтийн кинетик энерги аажмаар нэмэгддэг; өөрөөр хэлбэл зэсийн хүдрийн нөлөөлөл улам хүчтэй байх тусам бутлах нөлөө сайн байна. Үүний дотор зэсийн хүдрийн хурд ба эргэлтийн кинетик энергийн хамгийн их утга нь тэжээлийн хурдаар 35%, алх материал 35ГрМо, утга нь 57.09м/с, 2269.39Ж байна.
Бутлалтын нөлөөнд алх материал болон тэжээлийн хурдын нөлөөг симуляци болон туршилтын үр дүнг харьцуулан гаргаж, загварчлалын үр дүнг баталгаажуулна. Үр дүн нь цохилтот бутлуурын алхыг оновчтой болгох, зэсийн хүдрийн бутлах нөлөөг сайжруулах онолын үндэслэл болж байна.

өмнөх дараах

Дискрет элементийн аргад суурилсан цохилтот бутлуурын үлээгч баарны материалын шинжилгээ, судалгаа

Дараа нь дараах

Metso NP цуврал цохилтот бутлуурын урсгал засвар, эвдрэлийн шинжилгээ