POINT.X (2018-19)
CAD - online trafika
Google překladač: English Deutsch

Exkluzivní partner sekce

Siemens
Dytron
Siemens - CAM webinar
SolidWorks

GOPAS - CAD kurzy

Více kurzů

StreamTech.tv

streamtech tv-logo

Virtuální prototypy v těžkém průmyslu

Autor článku: Jan Genco   

Tags: Analýzy | ANSYS | virtuální prototypy | výpočtové modely

Wurtg-01 Vratek celkova sestavaOstravská akciová společnost Paul Wurth, dceřiná společnost lucemburské firmy Paul Wurth S.A., dodavatel zařízení vysokých pecí, konstruuje a vyvíjí mimo jiné i skipové vrátky a sklápěče pánví. Tato zařízení musí splňovat požadavky zákazníka a musí být naprosto spolehlivá po celou dobu svého technického života, protože pracují v nepřetržitém provozu a není za ně náhrada. Sebemenší závada znamená odstávku vysoké pece či havárii s tragickými následky. Proto jsou daná zařízení virtuálně testována za pomoci počítačového systému ANSYS.

Cegra - Graphisoft ARCHICAD 22

Skipový vrátek otáčením lanového bubnu namotává dvojici lan, která po skipové dráze dopravuje nahoru plně naložený skipový vozík s hmotností i 30 tun. Prázdný vozík je upevněn na druhé dvojici lan, která se z bubnu odvíjí. Sestava skipového vrátku patří k výpočtovým lahůdkám, protože namáhání je během navinování lana v každém okamžiku jiné. Také zde působí více zdrojů zatížení: tahy v lanech, spojení pomocí tangenciálních klínů nebo předepnutí šroubů. Aby výpočet odpovídal co nejvíce skutečnosti, byla vymodelována a analyzována celá sestava skipového vrátku. Tato sestava se skládá z bubnu s navinutým lanem, který je spojen s hřídelí pomocí tangenciálních klínů. Hřídel je uložená v ložiskových domcích a spojkou je spojená s převodovou skříní a pohony. Všechny tyto komponenty jsou na rámu, který je uchycen přes kotevní šrouby k základu.

Wurtg-02 Vratek celkova sestava rez
Celková sestava skipového vrátku v řezu

3D model sestavy byl vytvořen v ProEngineeru pro potřeby výpočtáře a naimportován do systému ANSYS. V ANSYSu byla geometrie upravena a použita pro tvorbu konečnoprvkové sítě z 3D solid prvků. Na tvorbu sítě byl kladen velký důraz. Aby objem dat byl přijatelný a spočitatelný a přitom výpočtový model byl včetně detailů, jako jsou svary, konstrukční zaoblení a zkosení atd., byla síť vytvořena převážně prostorovými šestistěny. Uložení jednotlivých komponent je simulováno pomocí vazbových rovnic a kontaktů.

Wurtg-03 Vratek tangenciální klínySpoj tangenciálními klíny

Wurtg-04 Vlastni frekvence

Dynamická analýza

Výhodou je, že celkový výpočtový model je možno lehce modifikovat tak, abychom mohli výpočtový model analyzovat v různých polohách během odvíjení lan a řešit různé typy úloh – statická, dynamická a různé situace – brzdění za pomoci kotoučový brzd, havarijní stav, kdy dojde k zablokování tahaných vozíků či k výpadku jednoho ze dvou motorů. Zvýšená pozornost byla kromě bubnu věnována ložiskovým domkům, protože tah v lanech je směrem svisle vzhůru a toto zatížení plně přenáší předepnuté šrouby v domcích. Poddimenzování by znamenalo uvolnění pohybujícího se bubnu. Geometrie výpočtového modelu byla optimalizována tak, aby byla zaručena spolehlivost a bezporuchovost zařízení po předepsanou délku technického života skipového vrátku.

Wurtg-05 sklapec pred zvedanim 190-1

Sklápěč pánví těsně před začátkem zvedání pánve
Wurtg-05 sklapec pred zvedanim 190-2
Sklápěč pánví v okamžiku začátku vylévání
Wurtg-05 sklapec pred zvedanim 190-3

Sklápěč pánví v konečné poloze

Stejně výpočtově zajímavým zařízením je sklápěč pánví, který je umístěn na sloupech ve výšce 8 metrů a musí být schopen překlopit a vylít z pánve 120 tun tekutého železa. Konstrukci bylo nutné optimalizovat tak, aby hmotnost zařízení byla minimální při zaručené spolehlivosti. Výpočtový model byl vytvořen z 3D šestistěnných solid prvků, tam, kde bylo vysíťování obtížné, byly použity 3D parabolické čtyřstěnné solid prvky. Model byl konstruován včetně svarů tak, abychom na základě výpočtů měli navrženy správné velikosti a typy všech svarů. Sklápěč byl analyzován v několika polohách a funkcích: při položení plné pánve na sklápěč včetně dynamických účinků, počátek zvedání pánve, náklon těsně před počátkem vylévání pánve a poloha při úplném vylití pánve. Také byla simulována havarijní situace, kdy přestane fungovat jeden ze dvou hydraulických pohonů.

Doba potřebná k vypracování těchto úloh je okolo 4 týdnů. Naše skipové vrátky spolehlivě fungují v náročných podmínkách Finska, Rumunska a Indie, sklápěč pánví pracuje bez problémů na Tchaj-wanu.

Autor pracuje v akciové společnosti Paul Wurth.
www.paulwurth.com


Mohlo by vás zajímat:
 

Přidat komentář

Bezpečnostní kód
Obnovit