Сравнение показаний, полученных в ходе эксперимента и моделирования Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

В статті проведено порівняння експериментальних даних напружень, які виникають в обичайці барабана при навиванні на нього каната, і напружень, які отримані на розрахунковій моделі, побудованій в програмі SOLID WORKS

Ключові слова: барабан, канат, напруження, обичайка, датчик, програма, деформація, стиск

В статье проведено сравнение экспериментальных данных напряжений, возникающих в обечайке барабана при навивке на него каната, и напряжений, полученных на расчетной модели, построенной в программе SOLID WORKS

Ключевые слова: барабан, канат, напряжения, обечайка, датчик, программа, деформация, сжатие

The experimental data of the tensions, appearing on the drum's covering while the rope had being waved on it, and the tensions achieved from a countable model built in a program SOLID WORKS, were compared in this article Key words: drum, rope, tensions, coverage, radiator, program, deformation, compression

УДК 622.073

СРАВНЕНИЕ ПОКАЗАНИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ В ХОДЕ ЭКСПЕРИМЕНТА И МОДЕЛИРОВАНИЯ

Н.Н. Фидровская

Кандидат кандидат технических наук, доцент Кафедра металлорежущего оборудования и технических

систем*

И.С. Варченко

Аспирант* Контактный тел.: 066-451-69-74 *Украинская инженерно-педагогическая академия ул. Университетская, 16, г. Харьков, Украина, 61003

1. Введение

Проведение эксперимента, как правило, служит для подтверждения полученных расчетных зависимостей, корректировки влияния отдельных факторов, процента наличия возможных ошибок. Наличие современных расчетных программ и сверхточной электронной техники дает возможность проведения точных исследований и разработки уточненных методов расчета.

эксперимента и результаты первой серии опытов были описаны нами в статье [1].

Здесь мы приводим данные второй серии опытов и проводим сравнение с расчетными напряжениями, полученными на расчетной модели, построенной в программе SOLID WORKS.

2. Сравнительный анализ

Нами была проведена серия экспериментов с канатным барабаном, в обечайке которого определялись напряжения, которые возникают под действием канатной нагрузки. Схема

Рис. 1. Напряжения в цилиндрической оболочке барабана, полученные экспериментальным путем с использованием АЦП ZetLab 210

Сигнал 1, 3, 5, 7 (фиксация напряжений на цилиндрической поверхности канатного барабана в месте крепления тензорезисторов № 1,2,3,4,7,8,9,10)

Таблица 1

Напряженность цилиндрической оболочки канатного барабана

Точка графика Сигнал 1 (мВ) І ffl С S и ( С3 Сигнал 5 (мВ) Сигнал 7 (мВ)

точка отчета 0,5 0,5 0,5 -0,5

приближение к точке* 2 1,7 -1,5 -2

нагрузка на точке 4 4,5 6 5,5

стабилизация подъема 4,6 4,8 5 5,2

начало спуска 2,5 3 5,5 4

отход от точки 1,8 1,5 -0,7 -1,8

нормализация после спуска 2 1,5 1,5 1

* точка - тело датчика

кд - коэффициент тензо-чувствительности кд =2. Найдем абсолютную деформацию:

dl є0 0,00051 AAriririq/

є = — = — =---------------= 0,000034мм

а І L 15

здесь 1д - длина тела датчика 1д =15 мм тогда напряжение в точке (тело датчика)

о = Е е0 = 2,05 ■ 105 ■ 0,000034 = 7Н/ мм2

(3)

(4)

где Е - модуль юнга (упругости) Е = 2,05 105 Н/мм2.

Используя программу расчетов Mathcad, определим остальные деформации и напряжения в сигналах 1,3 (продольно-поперечное напряжение) - табл. 2.

Для сигналов 5, 7 (датчики 7, 8, 9, 10) (продольное направление)

Местные деформации цилиндрической оболочки барабана (точка отсчета)

Для сигналов 1, 3 (датчики 1, 2, 3, 4) (продольно-поперечное направление)

Таблица 3

Деформации и напряжения сигналах 5, 7

(1)

из данной формулы выразим деформацию £0

для начальной точки

4e0

_______________ 4 ■ 0,5 10-3

(1+u)E0 ■ кд _ (1+0,3)1,5-2

_ 0,00051мм (2)

где:

е0 - напряжение в цилиндрической оболочки барабана, полученное экспериментальным путем в [мВ],

и - коэффициент Пуассона, в данном случае принимается и =0,3,

Е0 - напряжение моста Е0 =1,5 В,

Деформации и напряжения сигналах 1,3

Точка графика Сигнал 5 Сигнал 7

Деформ. мест. (мм) деформ. абсол. (мм) напряж. (Н/мм2) деформ. мест. (мм) деформ. абсол. (мм) напряж. (Н/мм2)

точка отчета 0,00033 0,000022 4,5 -0,00033 -0,00002 -4,5

приближение к точке -0,001 -0,000066 -13,5 -0,0013 -0,00008 -18,2

нагрузка на точке 0,004 0,00026 54,6 0,0036 0,00024 50,1

стабилизация подъема 0,0033 0,00022 45,5 0,0034 0,00023 47,3

начало спуска 0,0036 0,00024 50 0,0026 0,00017 36,4

отход от точки -0,00046 -0,000031 -6,37 -0,0012 -0,00008 -16,4

нормализация спуска 0,001 0,00006 13,6 0,00066 0,00004 9,1

Таблица 2

є0 =

E ■ k

25 2 ■ 0,5 10-

= 0,00033мм

■ k 1 5 ■ 2

0s

абсолютная деформация

Точка графика Сигнал 1 Сигнал 3

Деформ. мест. (мм) деформ. абсол. (мм) напряж. (Н/мм2) деформ. мест. (мм) деформ. абсол. (мм) Напряж. (Н/мм2)

точка отчета 0,00051 0,00003 7 0,00051 0,00003 7

приближение к точке* 0,002 0,00013 27,3 0,0017 0,00011 23,2

нагрузка на точке 0,004 0,00026 54,6 0,0046 0,0003 62,8

стабилизация подъема 0,0047 0,00031 64,2 0,0049 0,00032 67

начало спуска 0,0025 0,00016 34,1 0,003 0,0002 41

отход от точки 0,0018 0,00012 24,6 0,0015 0,0001 20,5

нормализация спуска 0,002 0,00013 27,3 0,0015 0,0001 20,5

* точка - тело датчика

dl

0,00033

£a =1 = I =■ 15

= 0,000022мм

напряжение в месте датчика 8 = E ■£ = 2,05 ■ 105 ■ 0,000022 = 4,5Н/мм2

Используя программу расчетов Mathcad определим остальные деформации и напряжения (график 1).

Показания в Solid works

Построенная модель в Solid works имеет вид рис. 2, где общие размеры канатного барабана идентичны размерам используемого барабана в экспериментальной установке.

e

и

Е

График 1. Напряженность цилиндрической оболочки барабана

Напряженность цилиндрической оболочки барабана (подъем 200 кг)

—сигнал 1 -ш- сигнал З -л- сигнал 5 сигнал 7

Рис. 2. Общий вид модели в Solid works

При нагружении модели распределенной силой в 1962 Н (200 кг), возникают следующие напряжения, показанные на рис. 3. Данные напряжения численно совпадают с напряжениями, полученными экспериментальным путем.

Имя упражнения: COSMOSXpressStudy

Тип эпюры: Статический узловое усилие Построениеі

Шкала деформации: 1268.45

CN/Vnn2)

1—»

Рис. 3. деформация цилиндрической оболочки барабана в Solid works

3. Вывод

Максимальное напряжение в цилиндрической оболочке канатного барабана, виртуальной модели в Solid Works составляет 46,8 Н/мм2. В свою очередь максимальное напряжение в экспериментальной установке составляет 67 Н/мм2, если учесть тот факт что начальная точка отчета составляет 7 Н/мм2 , а не 0, тогда максимальное напряжение будет составлять 60 Н/мм2. Расхождение 21%.

Литература

1. Исследование напряжений в стене канатного барабана экспериментальным методом / Фидровская Н. Н., Варченко И. С. // Восточно - Европейский журнал передовых технологий.-2010.-№5.- с. 60 - 63.

30 I