手機直線：
咨詢熱線：0571-56211150
隨著海洋資源開發(fā)和應用的興起，在實驗水槽中模擬海上動力環(huán)境已逐步成為一門實驗研究技術(shù)。目前國內(nèi)平板式造波機的設計均為經(jīng)驗設計，對于薄弱環(huán)節(jié)以及各個部分的變形情況沒有相關(guān)的數(shù)據(jù)資料，造波機的優(yōu)化無從談起，既要保證造波機的剛度、強度和足夠的時間響應，達到產(chǎn)生波浪的精度要求，又要求材料最省。根據(jù)目前的國內(nèi)外現(xiàn)狀以及存在的問題，本文現(xiàn)對其造波機進行優(yōu)化分析，這對于造波機的設計以及提供重要數(shù)據(jù)參考具有重要意義。
造波機是一種能夠在實驗水池中人為造出各種波浪，對船舶、港工、波浪發(fā)電裝置等進行模擬試驗的專用設備，是室內(nèi)模擬海洋環(huán)境中不可缺少的裝置。導軌座是原型水槽造波機中的關(guān)鍵部件之一，它的功能是使滑板帶動造波板在其上進行往復直線運動，其與基礎相連接，承受造波機電控系統(tǒng)運行引起的各種載荷。它需有足夠的剛度和強度，以保證造波系統(tǒng)在各種載荷下能正常運行；同時也需減輕重量，降低成本。
本文采用有限元分析模擬的方法對造波機中的導軌座進行靜力學分析，得到變形、應力分布云圖；對其進行固有頻率分析，得出導軌座的各階固有頻率，確定需要避免共振的主要固有頻率。并以減輕重量為設計目標對其進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，為造波機參數(shù)設計提供理論依據(jù)。
造波機的機械裝置主要包括：造波板、導軌座、滑架、橫梁、齒輪齒條以及異步伺服電機等。造波機械裝置采用推板式造波機，由4臺大型異步伺服電機通過傳動機構(gòu)齒輪齒條驅(qū)動造波推板在直線導軌上進行往復直線運動。其波浪的產(chǎn)生是靠造波板在水中的往復運動來實現(xiàn)的，波高取決于造波板的行程和速度，波長則取決于其往復運動的頻率。
原型水槽造波機總體尺寸為：長38175mm、寬8800mm、高14200mm，有效行程±5m，最大載荷107t，最大波高3.5m，最大連續(xù)工作直線速度2.25m/s，采用正旋波來簡化分析，波周期T=0.5s~5s。造波機整體機構(gòu)圖示意圖。
導軌座總體尺寸為：長19080mm，寬520mm，高620mm。整個導軌座采用帶孔鋼板和20組加強筋焊接而成，在ANSYS中，可認為是剛性連接。
由于此導軌座模型較為復雜，因此采用三維繪圖軟件solidworks對其進行幾何模型的繪制。建立幾何模型后，給其模型賦予材料屬性，設置單元尺寸，進行網(wǎng)格劃分，得出有限元模型。由于此導軌座模型較長且可分為20個完全對稱的小節(jié)，每個小節(jié)受力完全相同，故鑒于此模型特點，特選取其中兩小節(jié)做有限元仿真模擬。
由于導軌座在實際工作工程中要承受拉力，壓力以及彎矩，因此選擇SOLID185實體單元。
異步伺服電機通過聯(lián)軸器驅(qū)動齒輪齒條運動，齒條帶動滑板在導軌座上做往復直線運動，從而可使造波板在水中做水平方向移動，產(chǎn)生波浪。導軌座在豎直方向所受力為：其上部所有零件的重力、兩對齒輪的徑向力；在水平方向所受力為：兩對齒輪切向力、水給予造波板的阻力傳遞到此處的壓力。其中，水給予造波板的阻力通過滑架、鉸軸傳遞給導軌座，且水的沖擊力是隨水速變化的。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│CAE分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務與解決方案
杭州那泰科技有限公司
本文出自杭州那泰科技有限公司www.hwjj.net，轉(zhuǎn)載請注明出處和相關(guān)鏈接！