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Technischer artikel
Juli 2016
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www.read-eurowire.comKonstruktionsanalyse einer
großen Korbverseilmaschine
mit Rückdrehung bei Einsatz
von CAE-Werkzeugen
Von Giorgio Pirovano, MFL Group, und Fabiano Maggio, EnginSoft SpA
Einleitung
Die
Konstruktion
einer
Korbverseilmaschine mit Rückdrehung
ist kein einfaches Projekt wegen der
„planetaren“ Drehung der Elemente, denn
diese beinhalten dynamische Effekte, die
schwer abzuschätzen sind; insbesondere
wenn die Leistung, wegen der großen
Spulenmasse, der Lastkonfigurationen und
der Drehgeschwindigkeit extrem ist.
Um
alle
möglichen
Gefahren
auszuschließen
und
die
genauesten
Konstruktionsvorgaben zu erfüllen, wird -
als zuverlässiger Partner für dieses Projekt -
EnginSoft und seine Simulationsfähigkeiten
von MFL mit einbezogen.
Für dieses spezifische Projekt trägt
EnginSoft
die
Verantwortung,
die
gesamte dynamische Bewertung der
Korbverseilmaschine mit Rückdrehung
durchzuführen.
Um zuverlässige und präzise Ergebnisse
zu erreichen ist der Einsatz einer
leistungsstarken
und
universell
verwendbaren
Mehrkörpersoftware
erforderlich: RecurDyn®.
Andererseits
hat
MFL
für
die
Vervollständigung der Konstruktion aller
Elemente zu sorgen, um die strukturellen
Anforderungen
an
Festigkeit
und
Lebensdauer zu erfüllen.
Methoden und
Problemstellung
Diese riesige Korbverseilmaschine mit
Rückdrehung wird eingesetzt, um Kabel
mit verschiedenen Querschnitten und
Verseilkombinationen zu fertigen, so
dass die auf der Maschine geladenen
Spulen unterschiedliche Größen und
Positionen am Hauptrotor aufweisen
können. Darüber hinaus sind die Spulen
von Natur aus unsymmetrisch wegen
der Wickelfehler, was verschiedene zu
analysierende Beladeszenarien festlegt.
Das Ziel ist die Bestimmung des
Worst-Case, bezogen auf die benötigte
Leistung
für
Motoren
und
der
Beanspruchung der Elemente.
Die Ingenieure bei EnginSoft sind
dazu beauftragt diese ungünstigsten
Bedingungen durch die dynamische
Simulation zu finden.
Der
Ansatz
startet
mit
einem
Einzigkäfig, eine Analyse definiert die
ungünstigste
Konfiguration.
Danach
werden gemeinsam mit MFL, Finite-
Ladeszenarien definiert. Der nächste
Schritt ist die dynamische Simulation der
verschiedenen
Ladeszenarien,
indem
man die ungünstigste zuvor festgelegte
Käfigbedingung verwendet.
Zum Schluss wird es ermöglicht, die
schlechtesten
Betriebsbedingungen
der ganzen Maschinen zu erreichen.
Anders gesagt besteht diese Tätigkeit
aus der wissenschaftlichen und präzisen
Anwendung der Versuchsplanung (DOE).
Modell der
Festkörperdynamik
Eine Analyse der Festkörperdynamik wird
durchgeführt. Die inneren Lasten und
die Leistung/Drehmomente der Motoren
hängen vor allem von der Beschleunigung
und der Trägheit beweglicher Teile ab,
so dass kein klares Erfordernis besteht,
dass das Modell Flexibilitäten beinhaltet
(was
einen
signifikant
erhöhten
Rechenaufwand bedeuten würde).
Von
der
MFL
3D
CAD-Geometrie
der
Maschine
ausgehend,
wird
das
Dynamikmodell
in
der
RecurDyn®-Umgebung
bestimmt.
Das
Ergebnis ist ein präzises Model mit über 100
Körpern. Die meisten Inertialeigenschaften
werden automatisch vom CAD abgeleitet,
jedoch werden verschiedene Körper
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Abb. 1
:
Drehungen bei einer Korbverseilmaschine
mit Rückdrehung
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▼
Abb. 2
:
Einzelkäfig der Korbverseilmaschine mit
Rückdrehung
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Abb. 3
:
Methode und DOE-Ansatz
Einzelkäfig
Einzelkäfig
Einzelkäfig
Spulenabmessung
DOE
Belastung
der Teile
Motorleistung
Spulenunwucht
Spulenkombination