ARRALI JIN TEZLATKICHINING STATIK, CHARCHASHGA HISOBLASH VA UNI OPTIMALLASHTIRISH MASALALARI Текст научной статьи по специальности «Техника и технологии»

MEXANIKA

UDK 677.21.021

ARRALI JIN TEZLATKICHINING STATIK, CHARCHASHGA HISOBLASH VA UNI

OPTIMALLASHTIRISH MASALALARI

Umarov Akmal Akparaliyevich Namangan to'qimachilik sanoati instituti dotsenti, PhD, [email protected]

Annotatsiya. Maqolada arrali jin ishchi kamerasiga o'rnatilishi tavsiya etilayotgan tezlatkichning statik, charchashga hisoblari amalga oshirilgan, tezlatkichning val o'lchamlarini optimallashtirish yo'li keltirilgan. Bunda SolidWorks dasturining Simulation paketi qo'llanilgan. Olingan natijalardan tezlatkichni ishlab chiqish va ishlab chiqarishga joriy qilishda foydalaniladi.

Аннотация. В статье проведен статический, усталостный расчет ускорителя установленный в рабочей камере пильного джина, приведены пути оптимизации размеров вала ускорителя. Здесь был использован пакет Simulation программы SolidWorks. Полученные результаты будут применены в разработке ускорителя а внедрении его в производств.

Annotation. The article carries out a static, fatigue calculation of the accelerator proposed to be installed in the roll box of a saw gin, and provides ways to optimize the dimensions of the accelerator shaft. Here the Simulation package of the SolidWorks program was used. The results obtained will be used in the development of the accelerator and its implementation in production.

Kalit so'zlar: arrali jin, ishchi kamera, tezlatkich, statik hisob, charchashga hisob, optimallashtirish.

Ключевые слова: пильный джин, рабочая камера, ускоритель, статический расчет, расчет на усталость, оптимизация.

Key words: saw gin, roll box, accelerator, static calculation, fatigue calculation, optimization.

Tadqiqotlarimizda arrali jin ishchi kamerasiga tezlatkich o'rnatish taklif etilgan bo'lib, u qancha tashqi yuklanishlar ta'sirida ishlashini aniqlash muhim ahamiyatga ega. Tezlatkich detallarining mustahkamligi va bikrligi yetarlicha bo'lsa, bu jinlash jarayonini yomonlashishiga, tola va chigitning sifatini buzilishiga olib kelishi mumkin. Shuning uchun tezlatkich vali, halqalari va plankalarining kuch hisoblarini bajarish zarur.

Tezlatkichga ta'sir etuvchi yuklanishlarning hisob sxemasi 1 -rasmda keltirilgan. Tezlatkich valini yengillashtirish maqsadida, uni qalin devorli quvurdan tayyorlandi. Tezlatkich valiga ta'sir etuvchi tashqi yuklanishlarga quyidagilar kiradi: [1, 2]

- tayanchlar orasidagi valga ta'sir etuvchi teng taqsimlangan yuklanish

Gval + GXAV + Gpl + Ghal

^ = -1-,

bu yerda: Gval - tayanchlar orasidagi val og'irligi, kg;

G^v - xomashyo valigi og'irligi, kg;

Gpl - plankalar og'irligi, kg;

Ghal - halqalar og'irligi, kg.

- valning konsol qismida teng taqsimlangan yuklanish q2;

- motor-reduktorning burovchi momenti Mfe.

Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 2-son, 2024

MEXANIKA

— 8 - Л V 11 - 9 2 —'

о 1 <t--f- I Q

Л

II 1111 Uli 1 (

Á lo i i

ь2 ;

Mb

1-rasm. Tezlatkich vali va unga ta'sir etuvchi yuklanishlarning hisob sxemasi

Tezlatkichga ta'sir etayotgan burovchi moment Mfe

N

M, = 9550- ■

n

Nyuton- m,

bu yerda:

N - tezlatkichga uzatiluvchi quvvat ( N = 0,75 kVt); n - tezlatkichning aylanish tezligi (n = 60 ayl/min).

0 75

M, = 9550- « 120 * 60

Nyuton- m.

Hisob uchun SolidWorks kompyuter dasturining Simulation paketidan foydalanamiz. Bunda tezlatkichning detallari o'lchamlari bo'yicha 3D da alohida chizib chiqildi, materiallari tanlandi va yig'ma hosil qilindi.

-ЮТ SEO- »■■■ ? • _ s x

2-rasm. Tezlatkichning 3D modeli

qx, larni aniqlash uchun SolidWorks ning Анализировать funksiyasi Массовые характеристики dan foydalanib aniqlandi.

Barcha tashqi kuchlar quyilgandan so'ng dasturga masalani yechish buyrug'ini beramiz. Valimizning epyuralari rangli tasvirlangan (3-rasm). O'ng tomonda Результаты (natijalar) da Напряжение (kuchlanish), Перемещение (ko'chish), Деформация va Запас прочности (mustahkamlik zaxirasi) lar keltirilgan. Chap tomondagi rangli grafikda ularning qiymatlari

Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali

5-jild, 2-son, 2024

MEXANIKA

keltirilgan.

d

3-rasm. Tezlatkichning kuchlanish (a), ko'chish (b), deformatsiya (c) va mustahkamlik

zaxirasi (d) epyuralari

4-rasm. Tezlatkichning Design Insight (buzilishni boshlanishi) epyurasi

Grafiklardan maksimal ko'chish (0,37 mm) tezlatkich plankasining o'rta qismida sodir bo'lishini va bu ko'rsatkich ruxsat etilgan ko'rsatkich (0,3-0,4 mm) oralig'idaligini, mustahkamlik zaxirasi koeffitsiyentining eng kichik qiymati 10,1 ni tashkil qilishini va u tezlatkich valining mufta o'rnatiladigan pog'onasida hosil bo'lishini ko'rishimiz mumkin. Detallar uchun mustahkamlik zaxirasi koeffitsiyentining [n]> 1,5^2,5 bo'lishi yetarli. Demak, tezlatkichimiz unga quyilgan mustahkamlik talablariga javob berdi.

Endi arrali jin tezlatkichini charchashga hisoblaymiz. Materialni charchashi deb -takrorlanuvchi yo'nalishi o'zgaruvchan (odatda siklik) kuchlanishlar (yuklanish-yuksizlantirish, cho'zish-siqish va x.k.) ta'sirida shikastlanishlarni asta-sekinlik bilan to'planishi natijasida materialning mexanik xususiyatlarini buzilishiga aytiladi. Bunda darzlar paydo bo'ladi va

Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali

5-jild, 2-son, 2024

MEXANIKA

rivojlanadi, bu esa ma'lum vaqt ichida materiali buzilishiga olib keladi. Bunday buzilish turini charchab buzilishi deb ataladi. Texnikada sikl deb detalni bir marta oldinga va orqaga egilishi tushuniladi.

"Charchash" termini ma'lum vaqt davomida siklik yuklanishlar yoki deformatsiyalar ta'siri natijasida detal yoki mashina elementi birdaniga ikki yoki undan ko'p qismlarga bo'linishi ko'rinishidagi buzilish turini ifodalash uchun qo'llaniladi. Buzilish, ma'lum kritik o'lchamga etganda unga sabab bo'luvchi va keskin kattalashadigan, darzni hosil bo'lishi va tarqalishi yo'li bilan paydo bo'ladi. Buzilish hosil bo'luvchi yuklanish sikllarining soni ta'sir etayotgan kuchlanish darajasiga bog'liq - kuchlanishlar o'zgaruvchilari ortishi bilan darzlarni paydo bo'lishi va rivojlanishi uchun kerak bo'lgan sikllar soni kamayadi.

Charchab buzilishiga olib keluvchi yuklanish va deformatsiyalar statik shartlarda buzilishga olib keluvchi yuklanish va deformatsiyalardan kichikroq. Yuklanish va ko'chish kattaliklari 10 000 dan ko'p siklda buzilishga olib kelgandagi hodisani ko'p siklli charchash deb, 10 000 dan kam siklda buzilishga olib kelganda - kam siklli charchash deb ataladi.

Metallning charchab buzilishi uch bosqichda amalga oshadi:

1. Darzni paydo bo'lishi

2. Darzni tarqalishi

3. Metallni buzilishi

Detalning charchashiga, teshiklar, tishlar, payvand choklari, korroziya (zanglash) va boshq. kabi, kuchlanishlar konsentratorlari sezilarli darajada ta'sir qiladi. Detal yuzasining sifati ham charchab buzilishida muhim rol o'ynaydi. Yuza silliq bo'lganda metallning charchashga chidamlilikni oshiradi.

Detalni loyihalashda charchashga chidamliligini oshirish uchun turli xil omillarni hisobga olish kerak. Masalan, metallning kimyoviy-termik ishlov berilishi mustahkamlikni sezilarli oshiradi. Bundan tashqari, quyidagi loyihalash yechimlarini tavsiya etish mumkin:

1. O'tkir burchaklarni oldini olish, ya'ni kattaroq radiuslardan foydalanish;

2. Ko'ndalang kesimning keskin o'zgarishini oldini olish, ya'ni ko'ndalang kesimlar orasida silliq o'tishlarni qo'llash;

3. Yuza g'adir-budurligini kamaytirish;

4. G'ovaksiz sifatli payvandlashdan foydalanish;

5. Charchash xususiyatlari yaxshi bo'lgan materialni tanlash.

Ko'rib turganimizdek, charchab buzilish boshqa buzilishlardan yashirinroq ro'y beradi, shuning uchun charchashga tahlilni loyihalash bosqichidayoq bajarish muhim ahamiyatga ega. Bu bosqichda muhandis odatda loyihada qo'llaydigan materialini va muhitning ishchi parametrlarini biladi. Shuning uchun unga faqat turli komponentlarning charchashga tahlilni bajara oladigan dasturni tanlash qoladi xolos.

Charchashga hisoblashda SolidWorks dasturining Simulation paketidan foydalanamiz. Hisoblashdan oldin detalimiz statik hisoblangan bo'lishi kerak. Shuning uchun oldingi bo'limda hisoblangan ma'lumotlardan foydalanamiz.

5-rasm. Tezlatkichning shikastlanish foizi (a) va ishlash muddati (b) Результаты! (Повреждение) da eng katta shikastlanish foizi (Процент

Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 2-son, 2024

MEXANIKA

повреждений) 1,00 ni tashkil qildi, ya'ni tezlatkichga quyilgan kuchlar ta'sirida 10 000 ta siklda uning qizil rangda belgilangan sohasi 1,0% ga shikastlanadi (5, a-rasm). Результаты2 (Срок службы) da ham tezlatkich valining podshipnik tagi pog'onasi 1 mln sikl deb ko'rsatmoqda (5, b-rasm). Bu degani, tezlatkichning eng xavfli joyi shu sohada bo'ladi va tezlatkich shu yuklanishga bardosh beraolaydi.

Arrali jin tezlatkichini charchashga hisoblaganda u qo'yilgan talablarga javob berishi aniqlandi.

Keyingi ishimiz - tezlatkichni optimallashtirish hisoblanadi. Optimallashtirish - bu ishlab chiqish jarayonining bosqichlaridan biridir, ya'ni mahsulot hayotiy siklining bir qismi, shuning uchun optimallashtirish texnologiyalari ham avtomatlashtirilgan loyihalash vositalariga kiradi. Umuman olganda, to'la loyihalash jarayonini optimallashtirish deb atashimiz mumkin, chunki bu jarayonda bir-nechta alternativ loyihalar yaratiladi, ularning ichidan eng yaxshisi tanlanadi. Bunda "optimallashtirish" keng ma'noda tushuniladi. Lekin optimallashtirish deganda odatda bir nechta alternativdan birini (masalan, zaklyopka, bolt yoki skoba) tanlash tushunilmaydi, balki birining (masalan, zaklyopkaning) optimal o'lchamini tanlash tushuniladi. Bu ma'nodagi optimallashtirish to'la jarayon emas, balki loyihalash jarayonining bir qismi hisoblanadi.

Detalni optimallashtirishning uch turi mavjud:

1. O'lchamlarni optimallashtirish;

2. Shaklni optimallashtirish;

3. Topologiyani optimallashtirish.

O'lchamlarni optimallashtirish (sizing optimization) - konstruksiyaning shakli va topologiyasi saqlangan holda uning o'lchamini o'zgartirishdan iborat bo'lgan, strukturaviy optimallashtirishning uch uslubdan eng soddasi hisoblanadi.

Shaklni optimallashtirishda (shape optimization) shaklni o'zgarib doimiy topologiyani saqlashni nazarda tutiladi. Optimallashtirish o'zgaruvchilari bu holda konstruksiya shaklini o'zgartiradi. Aytish kerakki, shaklni optimallashtirishda o'lchamlarni optimallashtirilishiga salbiy ta'sir ko'rsatadi. Umuman olganda, o'lchamni optimallashtirish shakl optimallashtirishning xususiy holi deb hisoblanishi mumkin.

Global optimallashtirish topologiyani optimallashtirishni ham, ya'ni yangi cheragalarni yaratish va mavjudlarini yo'qotishni o'z ichiga oladigan o'zgarishlarni, o'z ichiga oladi. Topologik optimallashtirishning (topology optimization) o'zgaruvchilari detalning konkret topologiyasini aniqlashi kerak. Demak, optimallashtirish, detalning shunday topologiyasiga mos bo'lsinki, u ushbu detalni strukturaga nisbatan optimal qiluvchi, o'zgaruvchilarning qiymatlarini aniqlashdan iborat bo'lsin.

Tezlatkichni optimallashtirishda o'lchamni optimallashtirishdan foydalanamiz.

Optimallashtirishni amalga oshirishda detalning statik, kritik chastota, charchash va x.k. tahlillari oldindan amalga oshirilgan bo'lishi zarur, chunki optimallashtirilgan tezlatkich shu tahlillarda ko'rsatilgan yuklanishlarga bardosh berishi kerak.

Tahlilda materialni o'zgartirmay tezlatkichning vaznini kamaytirishni maqsad qilib qo'yamiz. Shuning uchun mavjud tezlatkichning vaznini va mustahkamlik chegarasini aniqlab olamiz, optimallashtirishdan so'ng ularni olingan tezlatkich vazni va mustahkamlik chegarasi bilan solishtiramiz.

Tezlatkich massasini aniqlash uchun SolidWorks da Анализировать oynasidagi Массовые характеристики dan foydalanamiz.

Ochilgan oynada tezlatkichimiz to'g'risidagi ma'lumotlar: material zichligi, massasi, hajmi, yuza maydoni, og'irlik markazining koordinatalari va boshq. keltirilgan. Tezlatkich massasi 34,16 kg ni tashkil qildi.

Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 2-son, 2024

MEXANIKA

Ixx = 66.73 by = 0.00 ba = 0.00

lyx = 0.00 lyy = 66.73 tyz = 0.00

Izx = 0.00 Izy = 0.00 Izz = 0.07

6-rasm. Tezlatkich massasini aniqlanishi

Mustahkamlik zaxirasini topish uchun Статический анализ ga kirib Запас прочности ga sichqonchada ikki marta bosamiz. Tezlatkichning mustahkamlik zaxirasi 10,1 ni tashkil qildi (3-rasm). Keyin tezlatkichdagi eng katta yuklanishni ham aniqlab olamiz. Bizda 61,5 N/mmA2 (MPa) ni tashkil qildi (3-rasm).

Tezlatkich mustahkamligini saqlab, uni yengillashtirish maqsadida tezlatkich tayyorlangan quvuming ichki diametrini o'zgartiramiz.

Tezlatkichni optimallashtirish uchun SolidWorks ning Simulation paketidagi Исследование проектирования (loyihani tadqiq qilish) dan foydalanamiz.

Переменные (o'zgaruvchi) dagi jadvalda radiusni o'zgarish chegaralari va qadamini kiritamiz, Мин: 20мм, Макс: 45мм, Шаг: 5мм. Zarurat bo'lganda, qadamni kamaytirib, aniqroq natija olsa ham bo'ladi, lekin hisoblash vaqti va ssenariylar soni ortadi. Ограничения (cheklanish) jadvalida Меньше чем (... dan kichik) ni tanlaymiz, Макс: 61,5 N/mmA2 (MPa) ni (statik tahlildagi eng katta qiymatni) kiritamiz. Цели (maqsad) jadvalida Минимизировать ni tanlaymiz.

Просмотр переменных | Просмотр таблицы | Просмотр результатов | © l.^cnJ

4 из 8 сценариев завершены успешно. Качество исследования проектирования: Высокое

Текущая Начальная Оптимальная (5) Сценарий 1 Сценарий 2 Сценарий 3 Сценарий 4 Сценарий 5 Сценарий 6

Ички радиус —Q— 40мм 40мм 40мм 20мм 25мм 30мм 35мм 40мм 45мм

H an ряжен и e1 <61.5 Н/ммЛ2 60.875 Н/ммя2 60.875 Н/ммя2 60.887 Н/мм"2 60.875 Н/ммЛ2 60.875 Н/ммл2 60.875 Н/мм"2 60.375 Н/ммл2 60.887 Н/ммя2 4.0847е+007 Н/ммл2

Maccal Минимизировать 31.437925 31.437925 31.437925 48.274348 45.117519 41.259172 36.699307 31.437925 25.475025

7-rasm. Optimallashtirish natijalari

Jami 6 ta ssenariy hisoblangan bo'lib, ichki radius 20 mm dan 45 mm gacha o'zgartirildi (7-rasm). Aytilgan talab (61,5 N/mmA2 kuchlanishdan oshmaslik) ga javob berib va tezlatkich massasining eng kichik qiymati, ya'ni optimal qiymat quvur ichki radiusi 40 mm li variant (ko'k rangda) to'g'ri keldi. Radiusi 45 mm va undan ortiq bo'lganda berilgan kuchlanishdan ortiq kuchlanish sodir bo'ladi (qizil rang), shuning uchun ularda massa kamaysa ham bu variantlar tug'ri kelmaydi.

Oldin loyihalagan tezlatkich uchun quvurning ichki diametrini 40 mm qilib tanlaganimiz uchun, o'zgartirish kiritmaymiz. Aks holda yangi o'lchamlar bilan hisoblarni qayta amalga oshiramiz.

ADABIYOTLAR

1. Г.И.Мирошниченко. Основы проектирования машин первичной обработки хлопка. М., «Машиностроение», 1972. 486 с.

2. Под общ. ред. А.И.Макарова. Основы проектирования текстильных машин. М., «Машиностроение», 1976, 416 с.

Mexanika va Texnologiya ilmiy jurnali 5-jild, 2-son, 2024