VIRTUELNI PROCES KONSTRUISANJA PRENOSNIKA SNAGE ZA MAŠINU ZA ISPRAVLJANJE ČELIČNE ARMATURE
Diplomski rad
Sadrţaj
1
2
Konstruisanje, pojam i karakteristike Virtuelno konstruisanje Prenosnici snage
3
Virtuelni proces konstruisanja prenosnika snage 4 5 6
Izrada zadatka Zaključak
Diplomski rad
2
Uvod
Značajan napredak nauke o konstruisanju počinje tek krajem 17. veka. Tada su alati i drugi tehnički sistemi bili konstrisani od strane pojedinaca koji su bili nadareni za inovaciju i koji su mogli da vizualizuju svoju konstrukciju i pre sklapanja delova. Iz tog razloga se pristupilo virtuelnom razvoju proizvoda. Virtuelnom razvoju proizvoda treba teţiti jer ovaj pristup omogućava: veliku brzinu procesa konstruisanja i proizvodnje, veliki kvalitet proizvoda i ekonomičnu proizvodnju. Da bi preduzeće bilo konkurentno, da bi brzo odgovorilo zahtevima trţišta u razvoju prenosnika neophodno je imati softver za proračun mašinskih elemenata i alate za 3D modeliranje prenosnika i delova prenosnika.
Diplomski rad
3
Konstruisanje Konstruisanje je područje ljudske delatnosti koje omogućuje da se dostignuti novo znanja i tehnologije transformiše u proizvod i kroz proizvodnju omogući društveni razvoj.
Faze životnog ciklusa proizvoda
Temelji na više naučnih disciplina, poput: matematike, mehanike, otpornosti materijala, mašinskih elemenata, proizvodnih tehnologija, ekonomije, umetnosti i drugih. Svrha konstruisanja je da se na racionalan način doĎe do opšte prihvatljivog proizvoda. Diplomski rad
4
Konstruisanje
Da bi konstruktor došao do optimalnog rešenja, vaţno je da na samom početku procesa konstruisanja bude precizno postavljen konstrukcioni zadatak i po mogućnosti bude sveobuhvatno analiziran. Sva ograničenja su obuhvaćena listom zahteva; Lista zahteva je dokument ili elaborat kojim se definišu svi uslovi za izradu projekta, odnosno uslovi za izradu, eksploataciju i reciklaţu mašinskog sistema. Definiše: funkciju sistema, radna svojstva, tehnološka svojstva, ergonomska svojstva, dizajn, montaţu i demontaţu, transportne uslove, pakovanje i ekonomska ograničenja. U listi se mora navesti koji su zahtevi prioritetni (moraju biti ispunjeni u potpunosti), koji minimalno moraju biti ispunjeni i koji su to ţeljeni zahtevi.
Diplomski rad
5
Konstruisanje U velikom broju slučajeva, konstruisanje mašinskog sistema se zasniva na već postojećem rešenju, pa neke od faza procesa konstruisanja mogu biti izostavljene.
Vrste konstrukcija
Tehnologičnost predstavlja meru prilagoĎenosti konstrukcije i njenih delova procesu tehnologije izrade. Optimalna proizvodnja konstrukcije je obezbeĎena ukoliko su svi delovi tako oblikovani da mogu biti izraĎeni i ugraĎeni sa minimalnim troškovima. 10.1.2014
Diplomski rad
6
Konstruisanje Ponavljanje odreĎenih poslova i jasno definisana metodologija omogućavaju obilnu upotrebu računara. Uloga računara u procesu konstruisanja: ANALIZA TRŽIŠTA DEFINISANJE ZADATKA
PRETRAŽIVANJE VEŠTAČKA INFORMACIJA INTELIGENCIJA KAKO TO DRUGI RADE?
MOGUĆA KONCEPCIJSKA REŠENJA
PROGRAMSKI SISTEM
ZPS
BAZA PRIMERA BAZA PODATAKA BAZA ZNANJA
ANALIZA VREDNOSTI ANALIZA KONCEPCIJSKIH REŠENJA
MODELIRANJE RA ČUNARSKA GRAFIKA
KINEMATSKA ANALIZA IZRADA KONSTRUKCIONE DOKUMENTACIJE
OPTIMIZACIJA
PROJEKTOVANJE TEHNOLOGIJE
NELINEARNO PROGRAMIRANJE
SIMULACIJE DIFERENCIJALNE
JEDNAČINE
METOD ANALIZA MKE KONAČNIH ELEMENATA
CAD – Computer Aided Design (Računarom podrţano konstruisanje) CAM – Computer Aided Manufacturing (Računarom podrţana proizvodnja) CAE – Computer Aided Engineering (Računarom podrţano inţenjerstvo) Diplomski rad
7
Virtuelno konstruisanje
Konstruisanje mašinskih elemenata, podsklopova, sklopova, i mašina u celosti, u savremenoj mašinskoj praksi, vrši se uz pomoć aplikativnih softverskih rešenja (CAD, CAM i CAE). Softveri: 2D 3D
Konstruisanje se vrši crtanjem zatvorene konture dela, i njenom manipulacijom.
Diplomski rad
8
Virtuelno konstruisanje
Konstruktor često ima potrebu da razmišlja o radnoj funkciji elementa i o mogućim postupcima njegove izrade. Razvijen je sveobuhvatni feature model. Feature potpomaţu kompjutersku razradu konstrukcionog zadatka. Informacije koje on sadrţi koriste se u svim fazama procesa razvoja proizvoda, tako da predstavljaju osnovu za metodološki pristup razvoju proizvoda. Ovakvi modeli sastoje se od: • geometrijskog i • semantičkog dela.
Diplomski rad
9
Prenosnik snage Zadatak prenosnika snage je pretvaranje i voĎenje mehaničke energije od izlaznog vratila pogonske mašine do mesta gde je ona neophodna (ulazno vratilo radne mašine, pogonski točkovi idr.). mašinski sistem
POGONSKA MAŠINA
PRENOSNIK SNAGE
RADNA MAŠINA
Pod pojmom reduktor podrazumeva se zupčasti prenosnik snage smešten u posebno kućište. Zadatak reduktora je da prenese snagu od pogonske do gonjene mašine, uz odgovarajuću promenu obrtnog momenta. Promenljivost prenosnog odnosa
Konstantni prenosni odnos
Stepenasti prenosni odnos
Način upravljanja
Kontinualni prenosni odnos
Diplomski rad
Manuelno upravljanje
Poluautomatsko upravljanje
Automatsko upravljanje
10
Prenosnik snage ZUPČASTI PRENOSNIK SNAGE - REDUKTOR -
Sa konstantnim prenosnim odnosom
TIP PRENOSNIKA
Sa promenljivim prenosnim odnosom
MEĐ. POLOŽAJ VRATILA
BR. STEPENI PRENOSA
klasični
paralelna
jednostepeni
moto-reduktori
seku se
višestepeni
planetarni
mimoilazna dvostepeni
obični
hiperboloidni
trostepeni
diferencijalni
hipoidni
četvorostepeni
harmonični
pužni
Diplomski rad
11
Virtuelni proces konstruisanja prenosnika snage
Virtuelno konstruisanje prenosnika snage obezbeĎuje brojne pogodnosti konstruktoru, naročito u pogledu smanjenja vremena za proračun delova. Proces virtuelnog konstruisanja prenosnika počinje poput klasičnog konstruisanja, polazi se od preciznog definisanja projektnog zadatka:
poloţaj i brojevi obrtaja vratila, intenzitet obrtnih momenata, vrsta pogonske i radne mašine, snaga pogonske i radne mašine, način podmazivanja, radni uslovi, potreban radni vek,
Inventor, Solid Works… KISS Soft… PTD Virtuelni model omogućuje da konstruktor sagleda svoj prenosnik pre same izrade, pa mu je lakše da ispravlja eventualne konstrukciske greske. Diplomski rad
12
Virtuelni proces konstruisanja prenosnika snage
Modul “Design Accelerator”, sofrvera Autodesk Inventor. Zavrtanjskih veza Vratila i veze vratila sa elementima Zupčanika Leţajeva Opruga Remenih i lančanih prenosnika snage Čivija Zavarenih spojeva Lemljenih spojeva Steznih spojeva Odabir tolerancija Navojnih vretena Proračun gredastih i pločastih nosača Proračun kočnica
10.1.2014
Diplomski rad
13
Virtuelni proces konstruisanja prenosnika snage Intengrisani sistem za konstruisanje prenosnika snage PTD:
Diplomski rad
14
Izrada zadatka VIRTUELNI PROCES KONSTRUISANJA PRENOSNIKA SNAGE ZA MAŠINU ZA ISPRAVLJANJE ČELIČNE ARMATURE Poznati podaci:
Potrebno je: • Proračunati sve elemente prenosnika; • Modelirati sve elemente prenosnika; • Izraditi tehničku dokumentaciju.
Diplomski rad
15
Izrada zadatka Usvojeni brojevi zubaca: Parcijalni prenosni odnosi:
Brojevi obrtaja:
Snaga i obrtni moment:
10.1.2014
Diplomski rad
16
Izrada zadatka Proračun cilindričnih zupčanika: Gear Ratio
i
3.6842
Desired Gear Ratio
iin
3.6660
Module
m
4.000 [mm]
Helix Angle
β
12.0000 [deg]
Pressure Angle
α
20.0000 [deg]
Center Distance
aw
182.000 [mm]
Product Center Distance
a
181.977 [mm]
Total Unit Correction
Σx
0.0000
Circular Pitch
p
12.566 [mm]
Base Circular Pitch
ptb
12.041 [mm]
Operating Pressure Angle
αw
20.0000 [deg]
Tangential Pressure Angle
αt
20.0207 [deg]
Tangential Operating Pressure Angle
αtw
20.4103 [deg]
Base Helix Angle
βb
11.2665 [deg]
Tangential Module
mt
4.089 [mm]
Tangential Circular Pitch
pt
12.847 [mm]
Contact Ratio
ε
2.3851
Transverse Contact Ratio
εα
1.6240
Overlap Ratio
εβ
0.7611
Limit Deviation of Axis Parallelity
fx
0.0120 [mm]
Limit Deviation of Axis Parallelity
fy
0.0060 [mm]
Diplomski rad
17
Izrada zadatka Proračun vratila 2:
Model vratila 2
Diplomski rad
18
Modelirani delovi reduktora
Diplomski rad
19
Modelirani delovi reduktora Sklop vratila 1
Sklop vratila 2
Sklop vratila 3 Diplomski rad
20
Modelirani delovi reduktora
Gornje i donje kućište Diplomski rad
21
Sklop reduktora
Diplomski rad
22
Simulacija sklapanja reduktora
Diplomski rad
23
Simulacija rada reduktora
10.1.2014
Diplomski rad
24
Tehnička dokumentacija
Diplomski rad
25
Tehnička dokumentacija
Diplomski rad
26
Analiza kućišta metodom konačnih elemenata
TABLE 1 Kompletno kuciste.ipt Statistics Bounding Box Dimensions Part Mass Part Volume Mesh Relevance Setting Nodes Elements
606.3 mm 240.0 mm 355.0 mm 70.42 kg 8.971e+006 mm³ 61 223834 125238
Mash-model kučišta reduktora
Diplomski rad
27
Analiza kućišta metodom konačnih elemenata
Napon:
Deformacija:
Stepen sigurnosti: Diplomski rad
28
Namena reduktora
Mašina za ispravljanje čelične armature Diplomski rad
29
Namena reduktora
Linija za ispravljanje armature Diplomski rad
30
Zaključak
Proces virtuelnog konstruisanja donosi niz prednosti u odnosu na konvencionalan način konstruisanja. Najveću prednost čini skraćenje vremena konstruisanja, što se manifestuje kroz manju cenu konstrukcije. Projektovani sistem nije potrebno fizički izraditi, već se virtuelnim sklapanjem elemenata u celinu mogu proveriti tačnost dimenzija i kinematska ispravnost rada konstrukcije. Analiza metodom konačnih elemenata omogućava da se uoče mesta koja ne mogu da odgovore postavljenim zahtevima i da se na vreme izvrši potrebne korekcije. Ovakav način konstruisanja, uz primenu "Feature" modela i parametarskog načina modeliranja, konstruktoru pruţa mogućnost da menja i redefiniše konstrukciju u svakom trenutku; da vrši izmene na konstrukciji u pogledu tehnologije izrade, promenu kvaliteta i tome slično. Primenom softvera u konstruisanju brţe se dolazi tehničke dokumentacije, smanjeno je učešće čoveka pa je i manje mesta za grešku.
Diplomski rad
31
HVALA NA PAŢNJI
