Розробка імітаційноїмоделі системи «бойок-інструмент-оброблювальне середовище»

Анотація

Об’єктом дослідження є процес імпульсної взаємодії елементів ударного пристрою та оброблювального середовища (ОС). Вирішувалась проблема поєднання імітаційного та математичного моделювання процесу. Розроблена імітаційна модель ударника із застосуванням системи програмування Ansys.У модулі Design Modeler побудовані основні елементи ударника в геометричній формі, наближеній до циліндричної, та імітатор ОС. Степені свободи елементів, їх фізичні властивості та зовнішні фактори прийняті відповідно до конструктивної схеми та режимів роботи ударника. Оцінка адекватності імітаційної моделі проведена порівнянням з дискретними та дискретно-континуальними моделями. Розв’язок системи диференціальних рівнянь при  початкових та крайових умовах отримано методом  скінченних різниць. Порівняння проводилося за параметрами ударної взаємодії: часу співудару, коливань контактного і ударного торців інструменту. Розглядалися бойки та інструменти різних розмірів при плоских контактних торцях. Час співудару визначався за різницею швидкостей та переміщень контактних торців бойка та інструменту, він становив 0,1–0,5 ms. При цьому швидкість бойка змінювалась в діапазоні 3–20 m/s. Високочастотні коливання торців інструменту складали величину 3000–6000 Hz і визначались розмірами бойка та інструменту. Розбіжність параметрів відносно системи Ansys становить не більше 10%. Імітаційна модель дозволила оцінити трансформацію енергії в системі «бойок-інструмент-ОС». Коефіцієнт передачі енергії до ОС від інструменту становить 0,55–0,65, від бойка до інструменту –0,75–0,8. Отримані результати є основою використання імітаційної моделі для проведення числових експериментів з елементами ударного пристрою складної геометричної форми. Імітаційна модель та дискретно-континуальні моделі можуть застосовуватися для вибору раціональних параметрів при проєктуванні ударних пристроїв.