Simulace indukčního ohřevu skříně pro lisování ložisek

Simulace indukčního ohřevu skříně pro lisování ložisek


Obr. 1 - Geometrie

Parametry ohřevu:
materiál skříně:
materiál cívky:
frekvence:
vnější průměr cívky větší:
vnější průměr cívky menší:
vnitřní průměr skříně větší:
vnitřní průměr skříně menší:
doba ohřevu:


hliník
měď
14 kHz
105 mm
40 mm
125 mm
62 mm
60 s
 Obr. 1 – Geometrie    

 

Indukční cívka je v tomto případě uvnitř ohřívané součásti. Protože je geometrie téměř symetrická, lze 3D případ zjednodušit na 2D. Nejprve provedeme elektromagnetickou harmonickou analýzu. Ta vypočítá, kde se vyvíjí teplo, tzv. Joulovo teplo (Obr. 2). Hustota Joulova tepla je úměrná druhé mocnině proudové hustoty. V ohřívaném materiálu teče proud opačným směrem než v cívce (Lenzův zákon). Na obrázku lze pozorovat skin efekt – proud teče nejvíce při povrchu vodiče. Přitom platí, že proudy tekoucí stejným směrem mají snahu být co nejdále od sebe a proudy tekoucí opačným směrem se naopak přibližují k sobě. Zejména u dolní části cívky s malým průměrem je patrný jev, kdy proud má snahu téct nejkratší cestou, tedy po vnitřním průměru cívky. Elektrickou účinnost lze spočítat jako poměr Joulova tepla ve skříni a celkového Joulova tepla. Zde vychází elektrická účinnost 40%. V cívce vzniká více tepla, než ve skříni. Ukazuje se, že nízký měrný elektrický odpor hliníku zhoršuje účinnost indukčního ohřevu. Také platí, že vnitřní induktory mají horší účinnost než běžně používané vnější induktory. Skříň se ohřívá hůře v dolní části, protože je zde vzhledem k průměru skříně příliš velká mezera mezi cívkou a skříní.

Elektromagnetická analýza většinou postačí pro optimalizaci tvaru cívky. Pokud chceme znát teplotu, je třeba přidat tepelnou analýzu. Přitom je třeba definovat tepelné vlastnosti materiálů, dobu ohřevu a tepelné ztráty do okolí. Protože je počítán 2D případ, nelze počítat vliv chladicích žeber, ale lze ho přibližně nahradit několikanásobným zvýšením koeficientu přestupu tepla na povrchu skříně. Obr. 3 ukazuje rozložení teploty po 60 vteřinách ohřevu. Teplo vznikající lokálně v malých oblastech je rychle rozvedeno po celé skříni kvůli vysoké tepelné vodivosti hliníku.

Nakonec zahrneme do simulace strukturální analýzu, která vypočítá deformaci skříně tepelnou roztažností (Obr. 4). Barevná škála zobrazuje radiální složku posunu. Větší průměr se zvětšil o 0,8 mm a menší průměr se zvětšil o 0,3 mm.

Obr. 2 - Joulovo teplo  Obr. 3 - Teplota  Obr. 4 - Deformace 
Obr. 2 - Joulovo teplo   Obr. 3 - Teplota Obr. 4 - Deformace 

Aktuality

Indukční žíhací zařízení

20.2.2020 Indukční žíhací stroje jsou navrženy pro tepelné zpracování svarových spojů tak... více...

Předvánoční setkání se zaměstnanci 2019

21.12.2019 Vedení obchodní společnosti ROBOTERM spol.s r.o. Chotěboř organizuje každoročně ke konci roku setkání jak s bývalými, tak i současnými zaměstnanci firmy. Ani letošní rok neby vyjímkou. V pátek 13.12. 2019 více...

PF 2020

10.12.2019 Děkujeme Vám za spolupráci v roce 2019 a do roku 2020 Vám přejeme mnoho osobních i pracovních úspěchů. Veselé Vánoce a šťastný nový rok 2020 přeje ROBOTERM Chotěboř. více...

Navštívili jsme veletrh v Düsseldorfu

27.6.2019 Ve dnech 25. – 29. června 2019 se opět po čtyřech letech otevřely brány největší světové události na poli ohřevu kovů pro jejich následné zpracování – The Bright World of Metals 2019. Výstavní plocha více...

Roboterm podpořil akci Golfista roku 2018

27.2.2019 Obchodní společnost ROBOTERM spol.s r.o. Chotěboř v roce 2018 podporovala v oblasti sportu mimo jiné též golfové akce Golf Centrum OPEN TOUR 2018 a společenskou akci Golfista roku 2018. Tato více...

Předvánoční setkání se zaměstnanci

22.12.2018 Vedení obchodní společnosti ROBOTERM spol.s r.o. Chotěboř organizuje každoročně ke konci roku setkání jak s bývalými, tak i současnými zaměstnanci firmy. Ani letošní rok neby vyjímkou. V pátek 14.12. 2018 více...

doporučujeme: MARTENZIT, ŠMERAL BRNO, KOMAP, Šroubárna Kyjov, ŠKODA AUTO, OSTROJ, VÍTKOVICE CYLINDERS, MSV Metal Studénka, Kovárna VIVA, ŽĎAS
realizace webu Pavlíček.cz