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  Belastungsanalyse einer Welle mit IV11

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Autor Thema:  Belastungsanalyse einer Welle mit IV11 (720 mal gelesen)
Ralf33
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erstellt am: 04. Mai. 2007 23:56    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities


Welle.jpg

 
Hallo,

ich möchte die Durchbiegung einer Welle überprüfen.
Die Kugellager sind zwar mit dargestellt, sollen aber nicht in die Belastungsanalyse mit einbezogen werden.
Im Bereich der Lagersitze müßte ja eine Durchbiegung der Welle möglich sein, eine festgelegte Abhängigkeit kommt ja hier nicht in Frage.
Wenn ich eine Pin-Abhängigkeit festlege, kann ich zwar Radial, Axial und Tangential fixieren, eine Biegung in diesen Bereich kann ich aber nicht freigeben.
Wie geht man an die Sache ran?


Gruß Ralf

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tanzbaer1963
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erstellt am: 05. Mai. 2007 06:43    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Ralf33 10 Unities + Antwort hilfreich


Zeichnung1.pdf

 
Hallo Ralf,
anscheinend war es für solche Überlegungen wohl doch schon etwas spät? 

Ich befürchte, dass Weglassen der Lager hätte für Dein System doch etwas unerwünschte Folgen. Statisch gesehen würde Deine Welle dann frei im Raum schweben, die ausgeübte Kraft würde Deine Welle beschleunigen und wir wären im Bereich der Dynamik.

Aber vielleicht hilft Dir die Systemskizze wieder auf den rechten Pfad zurück.

Gruss Ingo

------------------
Theorie ist,wenn man alles weiß und nichts funktioniert.
Praxis ist,wenn alles funktioniert und keiner weiß warum.
Bei mir wird Theorie und Praxis vereint: Nichts funktioniert und keiner weiß warum!   

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Ralf33
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Beiträge: 52
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erstellt am: 05. Mai. 2007 07:58    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Hallo Ingo,

besten Dank für deine Skizze!
Spät war es wirklich, leider ist mir die Sache jetzt am Morgen auch nicht klarer
Die Welle ist aus Autocad im SAT Format importiert. Jetzt dachte ich, das man ganz einfach im Bereich der Lager eine geeignete Abhängigkeit definieren kann und eine einzelne Kraft wirken lassen kann.
Ich könnte auch die drei sich ergebenen Kräfte berechnen und sie so wie in deiner Skizze wirken lassen. Aber damit IV11 die Berechnung startet muß ja wenigstens eine Abhängigkeit definiert werden.

Bloß wo lege ich was für eine Abhängigkeit hin, damit sich die Welle ungehindert verbiegen kann?

Das beim Weglassen der Kugellager die Verformung nicht exakt den wirklichen Verhältnissen entspricht ist mir klar.

Wäre schön, wenn du dich im Laufe des Wochenendes noch mal äußern könntest. Nachvollziehen kann ich es sowieso erst nächste Woche in der Firma.

Schönes Wochenende

Gruß Ralf

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Michael Puschner
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Ein Programm sollte nicht nur Hand und Fuß, sondern auch Herz und Hirn haben.
(Michael Anton)

erstellt am: 05. Mai. 2007 09:44    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Ralf33 10 Unities + Antwort hilfreich

      
Zitat:
Original erstellt von Ralf33:
... Wenn ich eine Pin-Abhängigkeit festlege, kann ich zwar Radial, Axial und Tangential fixieren, eine Biegung in diesen Bereich kann ich aber nicht freigeben. ...

Die Pinabhängigkeit ist IMHO hier im Prinzip schon richtig, sie darf aber nicht auf die gesamten Zylinderfläche wirken. Im Bereich der Lager muss voher die Fläche getrennt werden. Andererseits können diese Lager (in der FEM) ja auch nicht pendeln, was eine Durchbiegung zwischen den Lagern verhindert.

Mir erscheint die FEM für diese Berechnung aber auch nicht der einfachste Weg zu sein. Die Wellenberechnung aus dem Konstruktions-Assistenten ist hierfür wohl wesentlich besser geeignet.

------------------
Michael Puschner
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Doc Snyder
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erstellt am: 05. Mai. 2007 12:24    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Ralf33 10 Unities + Antwort hilfreich

Moin!

Ein gewöhnliches Rillenkugellager hat durchaus eine Kipp-Beweglichkeit, und im Allgemeinen ist die durch die Festigkeit der Welle begrenzte Schrägstellung geringer als das Lagerspiel in Kipprichtung (nur bei langen dünnen Wellen ist es anders). Bei der Berechnung der Wellenbelastung setzt man für solche Lagerstellen immer schon eine gelenkige Verbindung an, vorstellbar als Kugelbeweglichkeit, und das ist hier auch der Schlüssel zur Lösung. Modelliere eine Kugelschale an den Lagersitz und lege darauf eine reibungslose Abhängigkeit. (Den Trick hat mir Mathias gerade verraten.    )

Diese Kugelfläche sollte schmal (0,1 mm reicht schon) und damit auch wenig erhaben sein, denn sonst verändert man die Festigkeit der Welle zu sehr. Man muss sich hier von dem Gedanken lösen, dass es "funktionieren" müsste, denn es geht NUR um die Definition des Auflagers, und wie groß die Bewegungsmöglichkeit der Kugelfläche in der Realität wäre, ist hier völlig unerheblich.

Und noch etwas: auch axial kann sich ein Wälzlager ein wenig bewegen, wohingegen die Festlegung der Kugelfläche das hier nicht erlaubt. Das macht aber nichts, denn das FEM-Modul von AIP geht nur von der unverformten Situation aus, und da gibt es hier keine axialen Kräfte, und da nur ein gerader Rechengang durchgeführt wird, werden die aus der Verformung folgenden axialen Bewegungen (und auch Belastungen) weder berücksichtigt noch dargestellt. Man darf sich auch von der überzeichneten (!) Darstellung der verformten Welle nicht täuschen lassen, in den üblichen Fällen ist die tatsächliche Verformung ja sehr gering.

Man muss anschließend sowohl den Kippwinkel als auch die eventuelle axiale Bewegung selber auf Zulässigkeit überprüfen. Sollte sich dabei zeigen, dass es dadurch zusätzliche induzierte Belastungen gibt, ist erst Mal Schluss, denn die FEM in AIP kann das dann nicht handhaben.

------------------
Roland  
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Ralf33
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erstellt am: 05. Mai. 2007 13:35    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Hallo Roland,

jetzt ist alles klar, das leuchtet völlig ein
Nächste Woche werde ich mal versuchen, das so hinzubekommen.
Im Prinzip ist das Ganze sowieso nicht optimal konstruiert. Ich habe Schrägkugellager eingesetzt und Kegelrollenlager wären dafür sicher besser geeignet. Leider giebt es die nicht in der gleichen Bauform (Innendurchmesser 12mm) Mich hätte nun interessiert, wie groß der Anteil der Welle (wird ja durch eine Bohrung noch zusätzlich geschwächt) an der mangelnden Stabilität ist.

Besten Dank!

Gruß Ralf

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Ralf33
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erstellt am: 05. Mai. 2007 13:48    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Hallo Michael,

besten Dank für deine Antwort!
 

Zitat:
Mir erscheint die FEM für diese Berechnung aber auch nicht der einfachste Weg zu sein. Die Wellenberechnung aus dem Konstruktions-Assistenten ist hierfür wohl wesentlich besser geeignet.

Ich arbeite eigentlich nur mit Autocad. Für die Sachen, die ich zeichne reicht es völlig aus. Also, so tief einsteigen will ich da gar nicht, weil ich sowieso keine Möglichkeit hätte es regelmäßig zu nutzen.


Gruß Ralf

[Diese Nachricht wurde von Ralf33 am 05. Mai. 2007 editiert.]

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Doc Snyder
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erstellt am: 05. Mai. 2007 14:38    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Ralf33 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo Ralf,

warum denn Schrägkugellager bzw. Kegelrollenlager?

Bei solchen Wälzlagern induzierst Du schon durch die vorgegebene schräge Wirklinie axiale Kräfte (oder gar Kräfte durch eine eventeulle axiale Anstellung), und die muss man natürlich mit berücksichtigen! Die FEM in AIP allein kann das gar nicht, dazu fehlen da die speziellen Auflagertypen.

Man müsste da schon die dynamische Simulation bemühen, dort die axialen Zusatzkräfte bestimmen und damit dann in die FEM gehen. Sich da einzuarbeiten dauert aber zu lange für diese kleine Welle.

Man könnte die Kräfte selber bestimmen (hier ist das ja noch leicht), und dann an den Lagerstellen anbringen. Dabei tritt aber das Problem auf, dass das Ding irgendwie im Raum bestimmt sein muss, damit die FEM überhaupt rechnen kann. Wie mir scheint, scheitert es also auch auf diesem Umweg daran, dass die nötigen speziellen Abhängigkeiten fehlen.

Oder gibt es auch dafür noch einen Trick? (Mathias ist jetzt leider weg. 

------------------
Roland  
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Doc Snyder
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Zitat:
Original erstellt von Doc Snyder:
...axiale Kräfte (oder gar Kräfte durch eine eventeulle axiale Anstellung), und die muss man natürlich mit berücksichtigen!
Sorry, das muss ich einschränken.

Ich dachte dabei gewohnheitsmäßig an die Ermittlung der Gesamtbeanspruchung der Welle und der Lager, aber wenn es wirklich nur um die Durchbiegung der Welle geht, kannst Du die axialen Kräfte in den Lagern auch unberücksichtigt lassen, denn unter normalen Umständen (also z.B. keine Knickgefahr) tragen die zur Durchbiegung nichts bei.

------------------
Roland  
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Charly Setter
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Der vernünftige Mensch paßt sich der Welt an;
der unvernünftige besteht auf dem Versuch, die Welt sich anzupassen.<P>Deshalb hängt aller Fortschritt vom unvernünftigen Menschen ab.
(George Bernard Shaw)

erstellt am: 05. Mai. 2007 17:07    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Ralf33 10 Unities + Antwort hilfreich

Da gibt´s keinen Trick, aber das ist auch unnötig in diesem Fall, wie Du schon selber entdeckt hast 

Du kannst eh nur 2 extremfälle untersuchen:
1. axial verschieblich aber biegesteif (Pin-Constraint)
2. freie Biegung aber axial fest. (reibungsfreier Kontakt auf Kugelfläche)

Alles dazwischen bleibt deiner Phantasie und technischem Saachverstand überlassen.

Dort liegt eh das größte Problem: Viel zu häufig wird mit ein paar Mausklicks die FEM angeworfen, ohne das der Benutzer sich über die Randbedingungen, Vereinfachungen und Grenzen im Klaren ist.

IMHOIn my humble oppinion (Meiner Meinung nach) gehört zu einer FEM-Analyse im Vorfeld eine einfache Abschätzung der BEdingungen (mit Beistift und Taschenrechner). Erst dann kann man sich um die Feinheiten kümmern, da die zu erwartenden Belastungen ja schon mal von der Größenordnung bekannt sind.

BTWBy the way (So nebenbei bemerkt): Häufig rechne ich die Belastungen ganz herkömmlich und schaue dann mit der FEM, ob die Verformungen erträglich sind. Und da hat´s mich dann auch ab und an schon mal erwischt 

CUSee You

------------------
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Deshalb hängt aller Fortschritt vom unvernünftigen Menschen ab.
(George Bernard Shaw)

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Leo Laimer
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IV bis 2019

erstellt am: 06. Mai. 2007 09:59    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Ralf33 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo Freunde,

Womit man sich aus vielen Situationen retten kann, wo das FEM nicht genügend native Methoden bietet:
Man modelliert z.B. anstelle der Lager Dummy-Körper (bzw. für AIP Dummy-Features), die grob angenähert sich von der Steifigkeit her so ähnlich verhalten wie die Lager selber es tun würden.

Habe den Trick mal im DesignSpace-Forum diskutiert und wurde als empfehlenswert beurteilt.

------------------
mfg - Leo

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Michael Puschner
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(Michael Anton)

erstellt am: 06. Mai. 2007 12:07    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Ralf33 10 Unities + Antwort hilfreich

Zitat:
Original erstellt von Ralf33:
... Also, so tief einsteigen will ich da gar nicht, weil ich sowieso keine Möglichkeit hätte es regelmäßig zu nutzen. ...

Tief einsteigen braucht man dafür auch gar nicht. Der Weg über die FEM ist allemal komplizierter, wenn es nur um die Durchbiegung geht.

------------------
Michael Puschner
Autodesk Inventor Certified Expert
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