Sebagai komponen penghantaran teras, aci utama penghancur-khususnya, pengagihan tegasannya-secara langsung memberi kesan kepada hayat perkhidmatan peralatan dan kestabilan operasi. Kertas kerja ini menyiasat corak pengagihan tegasan aci utama penghancur melalui pendekatan gabungan yang melibatkan analisis teori, simulasi berangka dan pengesahan eksperimen, dengan itu menyediakan asas rujukan untuk pengoptimuman reka bentuk dan penilaian keselamatan.
1. Asas Teori bagi Taburan Tegasan Aci Utama
Semasa operasi, aci utama tertakluk kepada beban kompleks, termasuk daya kilasan, daya lentur dan daya hentaman. Menurut prinsip mekanik bahan, pengagihan tegasan dipengaruhi oleh faktor berikut:
(1) Sifat Bahan: Modulus anjal, nisbah Poisson, dan kekuatan alah menentukan rintangan aci utama terhadap ubah bentuk.
(2) Struktur Geometrik: Ciri-ciri seperti variasi dalam diameter aci, alur kekunci, dan fillet peralihan boleh membawa kepada kepekatan tegasan setempat.
(3) Ciri-ciri Beban: Beban hentaman berkala boleh menyebabkan tegasan berselang-seli, dengan itu mempercepatkan kerosakan keletihan.
2. Metodologi Simulasi Berangka
Perisian Analisis Elemen Terhad (FEA) telah digunakan untuk membina model 3D aci utama; syarat sempadan telah ditetapkan dengan pertimbangan teliti keadaan operasi sebenar:
(1) Kekangan: Kekangan tetap telah digunakan di lokasi sokongan galas.
(2) Aplikasi Beban: Tork terkadar digunakan pada hujung pemacu, manakala daya tindak balas penghancuran yang setara digunakan pada hujung ruang penghancuran.
(3) Penjanaan Mesh: Penapisan jaringan tempatan telah digunakan pada kawasan yang terdedah kepada kepekatan tegasan untuk memastikan ketepatan pengiraan.
Keputusan simulasi mendedahkan bahawa tegasan maksimum berlaku pada akar alur kunci dan pada peralihan antara bahu aci dan badan aci; magnitud tegasan ini boleh mencapai 60% hingga 70% daripada kekuatan hasil bahan.
3. Skim Pengesahan Eksperimen
Untuk mengesahkan kebolehpercayaan keputusan simulasi, prosedur eksperimen berikut telah direka bentuk:
(1) Peletakan Tolok Terikan: Roset terikan triaksial dilekatkan pada lokasi utama pada permukaan aci utama.
(2) Ujian Beban: Penderia tork digunakan untuk memantau tork operasi sebenar, mengekalkan ralat pengukuran dalam ±5%.
(3) Pemerolehan Data: Tolok terikan dinamik digunakan untuk merekodkan lengkung variasi tegasan pada pelbagai kelajuan putaran.
Perbandingan data eksperimen dengan keputusan simulasi menunjukkan bahawa percanggahan dalam kawasan kepekatan tegasan adalah kurang daripada 8%, dengan itu mengesahkan ketepatan model.
4. Langkah Pengoptimuman Tekanan
Berdasarkan dapatan kajian, skim penambahbaikan berikut dicadangkan:
(1) Pengoptimuman Struktur: Gantikan-bahu aci sudut kanan dengan peralihan fillet bulat, dengan jejari tidak kurang daripada 20% daripada diameter aci.
(2) Penambahbaikan Proses: Sapukan penggelek pada bahagian bawah alur utama untuk meningkatkan tegasan mampatan sisa permukaan.
(3) Naik Taraf Bahan: Pilih keluli aloi-kekuatan tinggi dengan kekuatan hasil melebihi 800 MPa.
Ujian-pasca pelaksanaan menunjukkan bahawa nilai tegasan maksimum telah dikurangkan sebanyak lebih kurang 15% dan anggaran jangka hayat keletihan meningkat sebanyak 30%.
5. Syor Penyelenggaraan
Untuk memanjangkan hayat perkhidmatan aci utama, langkah-langkah berikut disyorkan:
(1) Pemeriksaan Berkala: Menjalankan ujian zarah magnet setiap 2,000 jam operasi.
(2) Pengurusan Pelinciran: Kekalkan pelinciran yang betul bagi perumah galas untuk meminimumkan tegasan lentur tambahan.
(3) Pemantauan Beban: Pasang sistem pemantauan getaran dalam talian untuk mengesan beban yang tidak normal tepat pada masanya.
Kesimpulan:
Kajian ini secara sistematik menganalisis ciri taburan tegasan aci utama penghancur. Dengan menggabungkan simulasi berangka dengan pengesahan eksperimen, zon kepekatan tegasan kritikal telah dikenal pasti dengan jelas. Skim pengoptimuman yang dicadangkan meningkatkan keadaan pengagihan tegasan secara berkesan dan menyediakan rujukan teknikal untuk penambahbaikan reka bentuk peralatan yang serupa. Penyelidikan masa depan boleh menyiasat lagi kesan gandingan antara medan suhu dan medan tegasan.
