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Thema: Randbedingungen einer Kurbelwelle (3736 mal gelesen)
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Detoh Mitglied
Beiträge: 12 Registriert: 24.05.2012
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erstellt am: 24. Mai. 2012 23:37 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Hallo CadFem Gemeinde, bin gerade mit meiner Bachelorarbeit zugange und hätte gerne von Euch ein Feedback zu den Randbedingungen meiner erstellten Kurbelwelle. Ich möchte mit meinem Model den Zustand simulieren, in welchem auf die Kurbelwelle(Stelle Passfeder) das Antriebsmoment eines Motors wirkt. Die abgebildeten Kräfte sind die Reaktionskräfte der Pleuel/Pleuelstangen. Zu den von mir gewählten Randbedingungen: Die Welle ist zweifach gelagert. Lager A soll translatorisch in y und z Richtung mittels externer Verschiebung gesperrt sein, rotatorisch ist nur die Drehung um x möglich. Für Lager B das gleiche + Verschiebung in x-Richtung gesperrt. Die zylindrische Fläche mit Passfeder wir auch mit einer externen Verschiebung versehen, dort sollen die Verschiebung in x-Richtung sowie die Drehung um die x-Achse gesperrt sein. Bin leider ziemlich unschlüssig und würde gerne Eure Meinung dazu erfahren und würd mich über eine Antwort sehr freuen. Viele Grüße Dennis
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Gregor Stimpel Mitglied Dipl.-Ing.
Beiträge: 13 Registriert: 05.09.2007
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erstellt am: 25. Mai. 2012 08:50 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für Detoh
Hallo Detoh, was genau ist die Aufgabenstellung? Auslegung der Paßfederverbindung? Dafür gibt es eine Norm, FE-Berechnung unnötig. Bestimmung des max. Drehmomentes an der Paßfederverbindung? Dafür nimmt man bei Verbrennungsmotoren eine Drehschwingungsberechnung mit diskreten Federn und Massen, Harmonische Analyse der Tangentialkräfte an den Angriffspunkten der Pleulstangen an der Kurbelwelle. Wichtig dabei: Massenträgheitsmoment des Schwungrades, das hat einen großen Einfluß. ------------------ Gregor Stimpel Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Detoh Mitglied
Beiträge: 12 Registriert: 24.05.2012
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erstellt am: 25. Mai. 2012 09:31 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Hi, Danke für die schnelle Antwort. Die Welle ist in einer Pumpe verbaut und wird von einem externen Motor angetrieben. Die Pleuel treiben dann die Kolben an für Druckaufbau. Normalerweise ist diese Welle 4-fach gelagert, ich möchte die Möglichkeit einer 2-fach Lagerung testen. Da die Welle dann also in der Mitte nicht mehr geführt wird, interessiert mich dort besonders die Biegung. Nebenbei wäre ich natürlich auch an der Schubbeanspruchung an der Passfeder interessiert. Die Welle läuft bei sehr niedriger Drehzahl (250min^-1), somit dürften Massenkräfte eine doch eher untergeordnete Rolle spielen, oder? Danke nochmal für euer Bemühen und Viele Grüße Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
Gregor Stimpel Mitglied Dipl.-Ing.
Beiträge: 13 Registriert: 05.09.2007
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erstellt am: 25. Mai. 2012 10:05 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für Detoh
Hallo, Berechnung der Paßfeder nach DIN 6892. Bei dieser Drehzahl vermute ich auch, dass Massenkräfte und Drehschwingungen eine untergeordnete Rolle spielen. Am besten max. Druckkraft auf den Pumpenkolben mit max. Massenkraft am Kolben vergleichen. Für die Berechnung der Biegebeanspruchung ist es wichtig, dass die Lager- und Gehäusesteifigkeit richtig abgebildet wird. Durch die verwendete starre zylindrische Lagerung ist sonst die berechnete Biegeung in der Kurbelwellenmitte zu gering. Wenn das berücksichtigt ist, statisch mehrere Winkelstellungen der Kurbelwelle mit entsprechenden Druckkräften rechnen, dazu ist es notwendig, für jeden Kolben den Druckverlauf abhängig zum Kurbelwinkel zu kennen. Meine Vermutung: es wird etwa der Mitte zwischen den Lagerungspunkten eine Stelle geben, an der je nach Kurbelwellenstellung Druck- bzw. Zugspannungen in Achsrichtung auftreten. Max. Zugspannung, max. Druckspannung ergeben Mittelspannung und Spannungamplitude, mit denen der Nachweis der Dauerbruchfestigkeit zu führen ist.
------------------ Gregor Stimpel Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |
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Detoh Mitglied
Beiträge: 12 Registriert: 24.05.2012
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erstellt am: 25. Mai. 2012 10:20 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben:
Danke für die ausführliche Beschreibung. Habe mir schon einen kompletten Lastzyklus berechnet, sprich eine Umdrehung der Kurbelwelle mit einer Schrittweite von jeweils 15° Stellung der Zapfen. Die ermittelten Kräfte hab ich dann in 24 Lastschritten berechnen lassen. Die Spannungen bzw. Verformungen scheinen mir auch plausibel, war mir halt bei der Wahl meiner Lagerung sehr unsicher... Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP |