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Thema: Belastungsanalyse einer Welle mit IV11 (720 mal gelesen)
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Ralf33 Mitglied
Beiträge: 52 Registriert: 27.09.2005 W2000 Autocad 2000 Athlon 64, 1 GB RAM
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erstellt am: 04. Mai. 2007 23:56 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
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 Mitglied Maschinenbautechniker, Konstrukteur
Beiträge: 824 Registriert: 15.02.2007
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erstellt am: 05. Mai. 2007 06:43 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für Ralf33
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! Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Ralf33 Mitglied
Beiträge: 52 Registriert: 27.09.2005 W2000 Autocad 2000 Athlon 64, 1 GB RAM
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erstellt am: 05. Mai. 2007 07:58 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
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 Moderator Rentner
Beiträge: 13003 Registriert: 29.08.2003 Toshiba Encore mit MS Office Ein Programm sollte nicht nur Hand und Fuß, sondern auch Herz und Hirn haben. (Michael Anton)
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erstellt am: 05. Mai. 2007 09:44 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für Ralf33
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 Autodesk Inventor Certified Expert Scholle und Partner GmbH Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Doc Snyder Moderator Dr.-Ing. Maschinenbau, Entwicklung & Konstruktion von Spezialmaschinen
Beiträge: 13310 Registriert: 02.04.2004 IV 2019 + 2020 + 2021 W7pro64 F-Secure-Safe Dell-M4600 2,13GHz 12GB Quadro2000M 15,4"1920x1080 MS-IntelliMouse-Optical SpacePilotClassic
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erstellt am: 05. Mai. 2007 12:24 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für Ralf33
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 www.Das-Entwicklungsbuero.de Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Ralf33 Mitglied
Beiträge: 52 Registriert: 27.09.2005 W2000 Autocad 2000 Athlon 64, 1 GB RAM
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erstellt am: 05. Mai. 2007 13:35 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
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 Mitglied
Beiträge: 52 Registriert: 27.09.2005 W2000 Autocad 2000 Athlon 64, 1 GB RAM
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erstellt am: 05. Mai. 2007 13:48 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
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.] Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Doc Snyder Moderator Dr.-Ing. Maschinenbau, Entwicklung & Konstruktion von Spezialmaschinen
Beiträge: 13310 Registriert: 02.04.2004 IV 2019 + 2020 + 2021 W7pro64 F-Secure-Safe Dell-M4600 2,13GHz 12GB Quadro2000M 15,4"1920x1080 MS-IntelliMouse-Optical SpacePilotClassic
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erstellt am: 05. Mai. 2007 14:38 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für Ralf33
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 www.Das-Entwicklungsbuero.de Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Doc Snyder Moderator Dr.-Ing. Maschinenbau, Entwicklung & Konstruktion von Spezialmaschinen
Beiträge: 13310 Registriert: 02.04.2004 IV 2019 + 2020 + 2021 W7pro64 F-Secure-Safe Dell-M4600 2,13GHz 12GB Quadro2000M 15,4"1920x1080 MS-IntelliMouse-Optical SpacePilotClassic
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erstellt am: 05. Mai. 2007 16:01 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für Ralf33
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 www.Das-Entwicklungsbuero.de Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Charly Setter Moderator
Beiträge: 11977 Registriert: 28.05.2002 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)
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erstellt am: 05. Mai. 2007 17:07 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für Ralf33
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. IMHO 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. BTW: 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 CU ------------------ Der vernünftige Mensch paßt sich der Welt an; der unvernünftige besteht auf dem Versuch, die Welt sich anzupassen. Deshalb hängt aller Fortschritt vom unvernünftigen Menschen ab. (George Bernard Shaw) Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Leo Laimer Moderator CAD-Dienstleister
Beiträge: 26104 Registriert: 24.11.2002 IV bis 2019
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erstellt am: 06. Mai. 2007 09:59 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für Ralf33
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 Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Michael Puschner Moderator Rentner
Beiträge: 13003 Registriert: 29.08.2003 Toshiba Encore mit MS Office Ein Programm sollte nicht nur Hand und Fuß, sondern auch Herz und Hirn haben. (Michael Anton)
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erstellt am: 06. Mai. 2007 12:07 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für Ralf33
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 Scholle und Partner GmbH Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
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