Анализ напряженно-деформированного состояния ротора измельчителя вертикального типа при переработке резинотехнических отходов
Лозовая С.Ю., Латышев С.С., Кравченко В.М.
Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, Белгород
Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние, метод конечных элементов, вертикальный ротор, напряжение по Мизесу, линейные перемещения, допустимая деформация, измельчитель вертикального типа.
Аннотация. В работе представлены результаты исследования конечно-элементного анализа напряженно-деформированного состояния вертикального ротора измельчителя для переработки резинотехнических отходов, выполненного в CAD/CAE системе SOLIDWORKS Simulation. Целью исследования являлась оценка прочности и жесткости конструкции при эксплуатационных нагрузках. Построена детализированная модель сборки, включающая вал, шнек, режущие органы и элементы крепления. Анализ проведен для двух критических режимов работы с частотами вращения 130 и 270 мин⁻¹, что позволило оценить влияние инерционных нагрузок. В результате расчета получены распределения эквивалентных напряжений по Мизесу, линейных перемещений и деформаций. Установлено, что максимальные напряжения концентрируются в зоне шпоночного соединения вала под ременную передачу, что характерно для концентраторов напряжений. Наибольшие, но допустимые перемещения наблюдаются на зубьях режущего и регулировочного ножа. Деформации распределены по всему телу ротора. Сопоставление полученных значений с допусками для материала подтвердило, что конструкция удовлетворяет требованиям прочности и жесткости для обоих режимов. Результаты работы наглядно демонстрируют эффективность применения конечно-элементного моделирования для верификации и оптимизации силовых элементов промышленного оборудования на ранних стадиях проектирования.
Analysis of the stress-strain state of a vertical crusher rotor during processing of rubber waste
Lozovaya S.Yu., Latyshev S.S., Kravchenko V.M.
Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov, Belgorod
Keywords: stress-strain state, finite element method, vertical rotor, von Mises stress, linear displacements, permissible deformation, vertical crusher.
Abstract. The paper presents the results of a finite element analysis of the stress-strain state of the vertical rotor of a shredder for processing rubber waste, performed in the CAD/CAE SOLIDWORKS Simulation system. The purpose of the study was to evaluate the strength and rigidity of the structure under operating loads. A detailed assembly model has been built, including a shaft, auger, cutting organs and mounting elements. The analysis was carried out for two critical operating modes with rotational speeds of 130 and 270 min⁻1, which made it possible to assess the effect of inertial loads. As a result of the calculation, the distributions of equivalent Mises stresses, linear displacements and deformations are obtained. It is established that the maximum stresses are concentrated in the area of the keyway connection of the belt drive shaft, which is typical for stress concentrators. The largest but permissible movements are observed on the teeth of the cutting and adjusting knives. Deformations are distributed throughout the rotor body. A comparison of the obtained values with the tolerances for the material confirmed that the structure meets the requirements of strength and rigidity for both modes. The results of the work clearly demonstrate the effectiveness of using finite element modeling for verification and optimization of power elements of industrial equipment at the early stages of design.