TRANSCOMP XIV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

Podobne dokumenty
Politechnika Poznańska. Zakład Mechaniki Technicznej

Materiały do laboratorium Przygotowanie Nowego Wyrobu dotyczące metody elementów skończonych (MES) Opracowała: dr inŝ.

Politechnika Poznańska Wydział Maszyn Roboczych i Transportu

Wytrzymałość Konstrukcji I - MEiL część II egzaminu. 1. Omówić wykresy rozciągania typowych materiałów. Podać charakterystyczne punkty wykresów.

Ć w i c z e n i e K 4

ZAAWANSOWANE METODY OBLICZEŃ NAPRĘśEŃ I ODKSZTAŁCEŃ NA PRZYKŁADZIE ANALIZY KORPUSU SILNIKA ELEKTRYCZNEGO DO KOMBAJNU ŚCIANOWEGO KA200

Mechanika i wytrzymałość materiałów BILET No 1

ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY w Szczecinie

Analiza drgań belki utwierdzonej na podstawie pomiarów z zastosowaniem tensometrii elektrooporowej. KOMPUTEROWE WSPOMAGANIE EKSPERYMENTU

Marcin SZCZEPANIAK, Paweł NAWROCKI Przemysłowy Instytut Maszyn Rolniczych, Poznań Zespół Zaawansowanych Metod Wspomagania Projektowania i Badań

Pomiary tensometryczne. Pomiary tensometryczne. Pomiary tensometryczne. Rodzaje tensometrów. Przygotowali: Paweł Ochocki Andrzej Augustyn

Dr inż. Janusz Dębiński

Przykład obliczeniowy wyznaczenia imperfekcji globalnych, lokalnych i efektów II rzędu P3 1

Determination of stresses and strains using the FEM in the chassis car during the impact.

OBLICZENIA STATYCZNO WYTRZYMAŁOŚCIOWE MOSTU NAD RZEKĄ ORLA 1. ZałoŜenia obliczeniowe

Ć w i c z e n i e K 3

Rys. 1. Obudowa zmechanizowana Glinik 15/32 Poz [1]: 1 stropnica, 2 stojaki, 3 spągnica

KATEDRA AUTOMATYKI, BIOMECHANIKI I MECHATRONIKI. Laboratorium. Mechaniki Technicznej

Budowa przyrządu do pomiaru sił zgryzu występujących na przeciwstawnych zębach siecznych, na bazie tensometrii oporowej.

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych Numeryczne metody analizy konstrukcji

Hale o konstrukcji słupowo-ryglowej

Politechnika Poznańska Metoda elementów skończonych. Projekt

NIP ANALIZA STATYCZNA KŁADKI STALOWEJ O KONSTRYKCJI KRATOWEJ NAD RZEKĄ KWISĄ, ŁĄCZĄCĄ AL. WOJSKA POLSKIEGO Z UL.

Pytania przygotowujące do egzaminu z Wytrzymałości Materiałów sem. I studia niestacjonarne, rok ak. 2014/15

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 4

WSTĘPNA ANALIZA WYTRZYMAŁOŚCI INNOWACYJNEJ RAMY JEDNOMIEJSCOWEGO SAMOCHODU SPORTOWEGO

Interaktywna rama pomocnicza. Opis PGRT

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 4

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Wytrzymałość Materiałów I studia zaoczne inŝynierskie I stopnia kierunek studiów Budownictwo, sem. III materiały pomocnicze do ćwiczeń

Podstawowe pojęcia wytrzymałości materiałów. Statyczna próba rozciągania metali. Warunek nośności i użytkowania. Założenia

KATEDRA AUTOMATYKI, BIOMECHANIKI I MECHATRONIKI. Laboratorium Mechaniki technicznej

Pomiar przemieszczeń i prędkości liniowych i kątowych

Wyboczenie ściskanego pręta

Pytania przygotowujące do egzaminu z Wytrzymałości Materiałów sem. I studia niestacjonarne, rok ak. 2015/16

Autor: mgr inż. Robert Cypryjański METODY KOMPUTEROWE

Wybieranie ramy pomocniczej i mocowania. Opis. Zalecenia

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ

Projekt i budowa hamowni silników małej mocy

Modelowanie Wspomagające Projektowanie Maszyn

Liczba godzin Liczba tygodni w tygodniu w semestrze

OBLICZENIA STATYCZNE konstrukcji wiaty handlowej

Tranzystory bipolarne. Właściwości dynamiczne wzmacniaczy w układzie wspólnego emitera.

Projektowanie i obliczanie połączeń i węzłów konstrukcji stalowych. Tom 2

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z PRZEDMIOTU: KONSTRUKCJE BUDOWLANE klasa III Podstawa opracowania: PROGRAM NAUCZANIA DLA ZAWODU TECHNIK BUDOWNICTWA

DWUTEOWA BELKA STALOWA W POŻARZE - ANALIZA PRZESTRZENNA PROGRAMAMI FDS ORAZ ANSYS

700 [kg/m 3 ] * 0,012 [m] = 8,4. Suma (g): 0,138 Ze względu na ciężar wykończenia obciążenie stałe powiększono o 1%:

PROJEKT METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

KOMPUTEROWE MODELOWANIE I OBLICZENIA WYTRZYMAŁOŚCIOWE ZBIORNIKÓW NA GAZ PŁYNNY LPG

OPRACOWANIE BLOKADY WIESZAKA WINDY D5

Laboratorium z Napęd Robotów

Zadanie 1 Zadanie 2 tylko Zadanie 3

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Podstawy Badań Eksperymentalnych

Przykład 1.8. Wyznaczanie obciąŝenia granicznego dla układu prętowego metodą kinematyczną i statyczną

Informacje ogólne. Rys. 1. Rozkłady odkształceń, które mogą powstać w stanie granicznym nośności

Badanie i obliczanie kąta skręcenia wału maszynowego

Badanie i obliczanie kąta skręcenia wału maszynowego

REGAŁY I PÓŁKI NAŚCIENNE

wiczenie 15 ZGINANIE UKO Wprowadzenie Zginanie płaskie Zginanie uko nie Cel wiczenia Okre lenia podstawowe

PROJEKT I BUDOWA STANOWISKA DO POMIARÓW ODKSZTAŁCEŃ PROFILI ZE STOPÓW METALI NIEŻELAZNYCH

Projektowanie konstrukcji stalowych według Eurokodów / Jan Bródka, Mirosław Broniewicz. [Rzeszów], cop Spis treści

LABORATORIUM WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW. Ćwiczenie 14 BADANIE ZBIORNIKA CIŚNIENIOWEGO Wprowadzenie Cel ćwiczenia

ANSYS - NARZĘDZIEM DO WSPOMAGANIA PROJEKTOWANIA OBUDÓW ŚCIANOWYCH W FABRYCE FAZOS S.A.

PRZETWORNIKI C / A PODSTAWOWE PARAMETRY

System szaf VX25. Dokumentacja techniczna Obciążalność

WYCIĄG Z OBLICZEŃ. 1. Dane wyjściowe

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Mechatronika Studia pierwszego stopnia. Wytrzymałość materiałów Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy Kod przedmiotu:

Metoda Elementów Skończonych - Laboratorium

WZMACNIACZ OPERACYJNY

WAT - WYDZIAŁ ELEKTRONIKI INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH. Przedmiot: CZUJNIKI I PRZETWORNIKI Ćwiczenie nr 1 PROTOKÓŁ / SPRAWOZDANIE

WYDZIAŁ BUDOWY MASZYN I ZARZĄDZANIA POLITECHNIKA POZNAŃSKA. Laboratorium MES projekt

ĆWICZENIE PROJEKTOWE NR 2 Z MECHANIKI BUDOWLI

PRZETWORNIKI CIŚNIENIA. ( )

ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY w Szczecinie

Metoda elementów skończonych

REGAŁY I PÓŁKI NAŚCIENNE

Podstawy Elektroniki dla Tele-Informatyki. Tranzystory unipolarne MOS

Rys.59. Przekrój poziomy ściany

NUMERYCZNO-DOŚWIADCZALNA ANALIZA DRGAŃ WYSIĘGNICY KOPARKI WIELOCZERPAKOWEJ KOŁOWEJ

TRANSCOMP XIV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

I. Wymagania ogólne. 1. Wielkości przechowywanych dokumentów. a) Format A4 210 mm x 297 mm. b) Format A5 148 mm x 210 mm.

Uwaga: Linie wpływu w trzech prętach.

BADANIA OSIOWEGO ROZCIĄGANIA PRĘTÓW Z WYBRANYCH GATUNKÓW STALI ZBROJENIOWYCH

Laboratorium wytrzymałości materiałów

2. MODELOWANIE SŁUPÓW

Wewnętrzny stan bryły

1. Obliczenia sił wewnętrznych w słupach (obliczenia wykonane zostały uproszczoną metodą ognisk)

Stropy TERIVA - Projektowanie i wykonywanie

ZESZYTY NAUKOWE AKADEMII MARYNARKI WOJENNEJ ROK XLVI NR 3 (162) 2005

4. Schemat układu pomiarowego do badania przetwornika

Temat ćwiczenia. Pomiary przemieszczeń metodami elektrycznymi

METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

Analiza numeryczna MES wpływu kształtu przekroju kabłąka na sztywność przyrządu do pomiaru kół zestawów kołowych

Badanie przebiegów falowych w liniach długich

Badania symulacyjne wytrzymałości płyty wewnętrznej przejazdu kolejowego

Lab. Metody Elementów Skończonych

Modelowanie w projektowaniu maszyn i procesów cz.5

Transkrypt:

TRANSCOMP XIV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT Aleksander NIEOCZYM 1 stanowisko robocze, rama kratownicowa, projektowanie wspomagane komputerowo, MES PIONOWY KRZYśOWY UKŁAD TRANSPORTOWY STANOWISKA ROBOCZEGO W artykule przedstawiono badania symulacyjne oraz sprawdzające tensometryczne stanowiska przeznaczonego dla osoby pracującej w pozycji siedzącej przy blacie roboczym. Blat roboczy jest częścią regału. W jego tylnej części znajduje się rama nośna- kratownica, wzdłuŝ, której przemieszcza się zespół jezdny. Dodatkowo, na zespole jezdnym zamontowana jest rama pionowa, po której przemieszcza się uchwyt z zabierakiem. Przeprowadzono analizę sztywności konstrukcji a następnie analityczne obliczenia wstępne. Kolejne badania dokonane zostały przy uŝyciu programu ABAQUS v6.7. Zastosowano tu moduł Standard wykorzystujący statyczny układ równowagi. VERTICAL CRUCIFORM TRANSPORT ARRANGEMENT OF THE WORKSTATION In the article were described simulation and extensometer examination of the position meant for a person working in a sitting position by the working top. The working top is a part of the bookshelf. A load-bearing- frame is in his back grate, in length, which the mounted team is moving for. Additionally, on the mounted team a vertical frame, after which is moving grip. They carried out an analysis rigidity of construction and preliminary analytical calculation. Effected examination were the program ABAQUS v. 6.7 with module standard 1. WSTĘP Poddane badaniom stanowisko przeznaczone jest dla osoby pracującej w pozycji siedzącej przy blacie roboczym. Osoba ta korzysta z części złoŝonych w szufladach poukładanych w gniazda regału. Blat roboczy jest częścią regału, w którym umieszczone są szuflady z pojemnikami. Z tyłu regału znajduje się rama nośna- kratownica, wzdłuŝ, której przemieszcza się zespół jezdny. Dodatkowo, na zespole jezdnym zamontowana jest rama pionowa, po której przemieszcza się uchwyt z zabierakiem półki. Układ sterujący usytuowany jest przy blacie i uruchamiany przez operatora. Znajdują się na nim ponumerowane przełączniki odpowiadające numerom szuflad, za pomocą, których 1 Dr inŝ. Aleksander Nieoczym, Politechnika Lubelsk,a Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn, ul. Nadbystrzycka 36, 20 618 Lublin. E-mail: a.nieoczym@pollub.pl

2428 Aleksander NIEOCZYM następuje sprowadzenie określonej szuflady w płaszczyznę blatu roboczego. W algorytmie sterującym połoŝenie kaŝdej szuflady określone jest współrzędnymi: x kierunek poziomy, odpowiadający przesuwowi zespołu jezdnego i y przesunięcie uchwytu z zabierakiem półki po ramie pionowej. Po przyjęciu pozycji odpowiadającej połoŝeniu szuflady, z uchwytu wysuwa się zabierak wyciągający pojemnik a następnie układ jezdny przenosi ją na blat roboczy. Układ kratownicowy został wykonany z profili aluminiowych Kanya. Zastosowanie profili umoŝliwia uzyskanie lekkiej i wytrzymałej konstrukcji. RóŜnorodność elementów łączących umoŝliwia wykonanie modułów konstrukcji nośnej, które mogą być łączone ze sobą w zaleŝności od wymaganych wymiarów gabarytowych. Zadaniem autora było sprawdzenie poprawności konstrukcji pod względem wytrzymałościowym. Przeprowadzono analizę sztywności konstrukcji a następnie przeprowadzono analityczne obliczenia wstępne. Kolejne badania dokonane zostały przy uŝyciu programu ABAQUS v6.7. Zastosowano tu moduł Standard wykorzystujący statyczny układ równowagi. Celem było określenie napręŝeń i odkształceń w elementach prętowych konstrukcji. 2. BUDOWA MODELU Model ramy stworzony do obliczeń składa się tylko z profili, złącza pomiędzy elementami zamodelowano poprzez sklejenie węzłów stykających się powierzchni. Model profili powstał poprzez wyciągnięcie uproszczonego przekroju na zadaną długość. Prowadnice powstały przez połączenie profilu aluminiowego i stalowego pręta. Właściwości materiałowe: Profile aluminiowe: Moduł Younga E=0,7x10 6 MPa, liczba Poisona ν=0,33 Pręt stalowy: Moduł Younga E=2,1x10 6 MPa, liczba Poisona ν=0,3 Siatka elementów: do zamodelowania ramy wykorzystano elementy Hexagonalne typu Sweet o zredukowanym całkowaniu. Warunki brzegowe: Ramę ustalono poprzez odebranie 6-ściu stopni swobody dolnym powierzchniom słupów. ObciąŜenie od podnoszonego ładunku 75 kg zamodelowano jako dwie siły pionowe o łącznej wartości 750 N przyłoŝone do górnej prowadnicy. Siły poziome (4x550N/2) przyłoŝone do prowadnicy górnej i dolnej równowaŝą moment zginający powstały przez nie osiowe obciąŝenie ramy rys. 1.

PIONOWY KRZYśOWY UKŁAD TRANSPORTOWY... 2429 Rys. 1. Warunki brzegowe modelu ramy nośnej Uzyskane wyniki obliczeń zostały przedstawione w postaci kolorowych rozkładów uzyskanych wartości na modelu. NapręŜenia S według hipotezy Hubera - Misesa przedstawiono w [MPa], przemieszczenia wektorowe U [mm] rys. 2-8. Rys. 2. ZłoŜenie ramy nieodkształconej i odkształconej pod wpływem napręŝeń ( w celu lepszej wizualizacji wprowadzono na rysunku ramy odkształconej współczynnik x16)

2430 Aleksander NIEOCZYM Rys. 3. Rozkład napręŝeń w pionowym słupie kratownicy Rys. 4. NapręŜenia złoŝone w przekroju słupa.

PIONOWY KRZYśOWY UKŁAD TRANSPORTOWY... 2431 Rys. 5. Przemieszczenia sumaryczne Rys. 6. Przemieszczenia sumaryczne na kierunku x.

2432 Aleksander NIEOCZYM Rys. 7. Przemieszczenia sumaryczne na kierunku y. Rys.8. Przemieszczenia sumaryczne na kierunku z

PIONOWY KRZYśOWY UKŁAD TRANSPORTOWY... 2433 Przeprowadzono obliczenia mających stwierdzić, na jaką odległość zbliŝą się belka górna i dolna do siebie podczas obciąŝenia. Otrzymano wynik 0,06 mm Wyniki obliczeń mających stwierdzić, na jaką odległość zbliŝą się belka górna i dolna do siebie podczas obciąŝenia: 1 2 3 Magnitude Base distance: 0.00000e+000, 7.62000e+002, 0.00000e+000, 7.62000e+002 Scale: 1.00000e+000, 1.00000e+000, 1.00000e+000, - Deformed distance (unscaled): 1.25549e+001, 7.61939e+002, -8.54492e-003, 7.62043e+002 Deformed distance (scaled): 1.25549e+001, 7.61939e+002, -8.54492e-003, 7.62043e+002 Relative displacement (unscaled): 1.25549e+001, -6.08181e-002, -8.57445e-003, 1.25551e+001 2.1. Wnioski z modelowania Najbardziej obciąŝonym elementem konstrukcji są nogi (słupy) utrzymujące całą konstrukcję. NaraŜone są one na zginanie w kierunku działającego obciąŝenia. JednakŜe napręŝenia zredukowane nie przekraczają tu 16 MPa. Praktycznie rzecz biorąc są niewielkie i w Ŝadnym razie nie stanowią zagroŝenia dla wytrzymałości konstrukcji. NapręŜenia zredukowane w prowadnicach poziomych osiągają maksymalną wartość 3 MPa. Przemieszczenia konstrukcji osiągają wartość maksymalną 15 [mm]na górnej belce poziomej w kierunku obciąŝenia (składowa X). Prowadnice poziome mogą zbliŝyć się do siebie na odległość 0,06 [mm] co nie stanowi niebezpieczeństwa wypadnięcia suportu pionowego z prowadnic na belkach poziomych. Wartości napręŝeń i przemieszczeń otrzymane w wyniku modelowania wskazują na duŝą sztywność i wytrzymałość konstrukcji. Otrzymane wartości napręŝeń i przemieszczeń mają niewielkie wartości i nie wpływają w Ŝaden sposób na jej wytrzymałość. Docelowo, kiedy konstrukcja będzie przymocowana na stałe do ściany, wartości te ulegną zmniejszeniu poniewaŝ całe obciąŝenie będzie przejmowane przez punkty mocowania a nie przez pionowe słupy. 3. BADANIA TENSOMETRYCZNE Wyniki badań metodą elementów skończonych pozwoliły na określenie punktów pomiarowych (do naklejenia przetworników tensometrycznych) w miejscach najbardziej naraŝonych na odkształcenia. Określono, Ŝe największe napręŝenia występują w prowadnicach poziomych (3 MPa) oraz w słupach pionowych nogach (16 MPa). W konstrukcji rzeczywistej, zastosowano dodatkowo trzy słupy pionowe, które spowodowały znaczne zwiększenie wytrzymałości poszczególnych słupów poprzez dodatkowy rozkład sił.

2434 Aleksander NIEOCZYM Rys.9. Widok kratownicy poddanej badaniom; w środkowej części ustawiony jest zespół jezdny z silnikiem napędzającym. Na zespole jezdnym widoczna jest rama pionowa (szerszy element kratownicowy) Stanowisko badawcze (Rys. 9.) zostało zbudowane z: 1- karty pomiarowej - 16 wejściową cyfrową kartę typu PCI-9118 HG o parametrach: - 32 bitowa szyna danych PCI; - 12 bitowe wejścia analogowe; - programowane wzmocnienie x1, x10, x100, x1000; - częstotliwość przetwarzania max. 330kHz; - sygnały wejściowe bipolarne lub unipolarne; - dwa monolityczne analogowe 12 bitowe kanały wyjściowe; cztery wyjściowe kanały cyfrowe 2-wzmacniacza tensometrycznego- wzmacniacz tensometryczny współpracuje z kartą pomiarową. MoŜe jednocześnie obsługiwać cztery mostki tensometryczne. Posiada regulację wzmocnienia oraz zera. 3-mostków pomiarowych, wykonanych z dwóch rezystorów stałych 120 Ω oraz dwóch tensometrycznych przetworników foliowych 120 Ω. Elementem reagującym na zmianę napręŝeń jest tensometryczny przetwornik foliowy TFS-10/120P firmy Tenmex. Do pomiarów stosuje się dwa tensometry pracujące w układzie mostkowym z dwoma rezystorami stałymi o tolerancji rezystancji 0,1%. Przed wykonaniem pomiarów właściwych, dokonano wzorcowania mostków tensometrycznych dla dwóch profili belek aluminiowych. Belki o długości 2,05 [m] z naklejonymi pośrodku tensometrami, ustawiono na stalowych podporach (tak, aby odległość pomiędzy podporami wynosiła równe 2 [m] a belki obciąŝono w połowie długości masą wzorcową 75 kg. Po zarejestrowaniu wskazań przystąpiono do naklejania tensometrów w miejscach wyznaczonych przez symulację programem Abaqus, tj. na prowadnicy poziomej oraz na słupie pionowym. Po obciąŝeniu wózka masą 75 kg,

PIONOWY KRZYśOWY UKŁAD TRANSPORTOWY... 2435 ustawiono go tak, aby powodował największe odkształcenia w profilach z załoŝonymi tensometrami. Pomiarów dokonano dla prowadnic poziomych i słupów pionowych bez obciąŝenia, oraz z obciąŝeniami w stanie statycznym Po uwzględnieniu wzorcowania belek, dla prowadnicy poziomej uzyskano napięcie z mostka tensometrycznego rzędu 0,06 V (Rys. 10-11) co po przeliczeniu na napręŝenie belki wynosi ε = 0,27 MPa. Wskazanie jest tylko trochę większe od szumu pomiarowego próbkowania karty. U [V] 35 4 23 2 1 0-01 t [s] 0.132 0 0.136 1 0.14 2 0.144 3 Rys. 10. Przykładowe wskazanie tensometru dla prowadnicy poziomej przy obciąŝeniu Przy pomiarze napręŝeń dla słupa pionowego, tensometr wykazał wartość 1,07 V, co po przeliczeniu na napręŝenie belki daje ε = 4,8 MPa. Przy pomiarze napręŝeń dla słupa pionowego, tensometr wykazał wartość 1,07 V, co po przeliczeniu na napręŝenie belki daje ε = 4,8 MPa. U [V] 24 3 12 1 0 t [s] 0.204 0-1 0.206 0.5 0.208 1 1 0.21 1.5 0.212 2 0.214 2.5 Rys. 11 Przykładowe wskazanie tensometru dla prowadnicy pionowej przy obciąŝeniu

2436 Aleksander NIEOCZYM 3.1. Wniosek z badań doświadczalnych Rama kratownicowa stanowiąca główny element konstrukcyjny stanowiska roboczego, jej trwałość i wytrzymałość decyduje o funkcjonalności całego stanowiska roboczego. Zastosowanie elementów z profili aluminiowych spowodowało, Ŝe konstrukcja ta jest sztywna a obciąŝenie jej cięŝarem 75 kg powoduje odkształcenia zredukowane i przemieszczenia o wartościach kilkukrotnie mniejszych niŝ dopuszczalne. Rama ta moŝe stanowić część bazową słuŝącą do rozbudowy stanowiska. MoŜliwe jest połączenie jej z innymi modułami w celu zwiększenia długości lub obciąŝenia większym cięŝarem. Zastosowanie profili Kanya oraz dostępność specjalistycznych elementów usztywniających w postaci kątowników i listew oraz moŝliwość dokonywania połączeń z uŝyciem złączek kształtowych, przedłuŝaczy i elementów mocujących powoduje, Ŝe moŝliwa staje się budowa modułów stanowiska łączonych w odpowiednie łańcuchy typowymiarowe.