Modifikace konstrukce a CFD simulace plnícího ventilu

Abstract

Tato práce se zabývá návrhem vedení plnícího ventilu pomocí metody kovového 3D tisku pro aplikaci v hydraulickém lisu. Výroba vedení plnícího ventilu tradičními formami výroby je personálně, časově, ekonomicky a technologicky náročným procesem a metoda kovového 3D tisku může pomoci některé tyto výzvy překonat. Úvod práce se zabývá vysvětlením funkce plnících ventilů v mechanismu hydraulických lisů a stručným představením technologií výroby vedení ventilu včetně technologie kovového 3D tisku. Následuje vysvětlení nové konstrukce vzhledem k použité technologii. Dále je vytvořena pevnostní analýza pomocí metody MKP pro zjištění funkčnosti vedení ventilu a optimalizaci jeho tvaru. V této části se iterativním postupem podařilo dosáhnout snížení redukovaného napětí v žebrech na 68 % redukovaného napětí původní konstrukce změnou geometrie vedení ventilu. Současně je také zpracován teoretický úvod MKP včetně vysvětlení nelinearit v MKP. Následně je v práci zpracováno porovnání hydraulických ztrát vzniklých průtokem oleje původním ventilem a ventilem s modifikovaným vedením ventilu. Obdobně je i zde zpracována teoretická část uvádějící základy CFD, tvorbu sítě a modely turbulence.This thesis deals with the design of a filling valve guide using a metal 3D printing method for application in a hydraulic press. The production of a filling valve guide using traditional forms of manufacturing in terms of labour, production, technology and time-challenging processes and the metal 3D printing method can help to overcome some of these challenges. The introduction of this paper is concerned with explaining the function of filling valves in the hydraulic press mechanism and a brief introduction to valve guide manufacturing technologies, including metal 3D printing technology. This is followed by an explanation of the new design in terms of the technology used. A strength analysis using FEA is then developed to determine the functionality of the valve guide and to optimise its shape. In this section, an iterative procedure was used to reduce the reduced stress in the ribs to 68 % of the reduced stress of the original design by changing the valve guide geometry. At the same time, a theoretical introduction to FEM is written, including an explanation of the non-linearities in FEM. This is followed by a comparison of the hydraulic losses due to oil flow through the original valve and the valve with the modified valve guide. Similar to the FEM chapter, a theoretical section is also written introducing CFD, mesh generation for CFD and turbulence models.