Контактная приспособляемость упругих тел при сухом трении и ее использование в решении задач снижения фреттинга неподвижных соединений с натягом

• Автор: Александрова, Маргарита Юрьевна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 134 с. : ил.

СОДЕЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПРОБЛЕМЫ ФРЕТТИНГА И ФРЕТТИНГ-УСТАЛОСТИ НЕПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
1.1. Развитие представлений о природе фреттинга и механизм его возникновения
1.2. Особенности напряженно-деформированного состояния фрикционного контакта упругих тел
1.3. Методы экспериментального исследования процессов относительного скольжения контактирующих поверхностей и их влияния на работоспособность соединений
1.4. Существующие способы повышения сопротивляемости номинально неподвижных соединений возникновению фреттинга
1.5. Контактная приспособляемость
1.5.1. Развитие теории контактной приспособляемости
1.5.2. Методы решения проблемы контактного взаимодействия в условиях циклического нагружения
1.5.3. Коэффициент трения фрикционного взаимодействия
Выводы по главе
2. ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ НАСТУПЛЕНИЯ КОНТАКТНОЙ ПРИСПОСОБЛЯЕМОСТИ
2.1. Положение о контактной приспособляемости
2.2. Моделирование контактной приспособляемости методом конечных элементов на примере программного комплекса АИБУБ
2.2.1. Обоснование размера КЭ при численном методе расчета.
2.2.2. Модель трения при численной оценке контактной приспособляемости
2.2.3. Влияние геометрии края модели
2.3. Численный анализ условий наступления контактной приспособляемости

2.3.1. Диаграммы Qmax/P-f
2.3.2. Связь с картами фреттинга
2.4. Контактная приспособляемость при взаимодействии тел, на поверхность одного из которых нанесен микрорельеф
2.5. Метод экспериментального исследования процесса циклического относительного скольжения контактирующих поверхностей и их влияния на работоспособность соединения типа «вал-втулка» на примере материалов, используемых для шарошечных долот
Выводы по главе
3. ПРИМЕНЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ КОНТАКТНОЙ ПРИСПОСОБЛЯЕМОСТИ
ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ СНИЖЕНИЯ ФРЕТТИНГА В НОМИНАЛЬНО НЕПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ
3.1. Алгоритм методики снижения фреттинга в номинально неподвижных соединениях
3.2. Реализация методики снижения фреттинга в соединении с гарантированным натягом зубка 115929 и шарошки бурильного долота 215,9Уи-МЕ8432Р-Я206А
3.3. Реализация методики для снижения фреттинга в стыковом соединении бандажных полок ротора универсального газогенератора на примере рабочего колеса 2 ступени
Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Приложение
Приложение
Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Возможности повышения надежности и эксплуатационных характеристик машин во многих случаях ограничиваются несущей способностью неразъемных соединений с гарантированным натягом. Широкое применение этих соединений в конструкциях современных машин и сооружений связано с их возможностью восприятия и передачи переменных по величине, направлению и времени действия нагрузок.
Одним из основных факторов, снижающих долговечность соединений с натягом, является фреттинг. В условиях циклических нагрузок и вибраций на контактных поверхностях номинально неподвижных соединений возникают взаимные перемещения малой амплитуды, которые и вызывают процессы фреттинга: фреттинг-коррозию, фреттинг-усталость, фреттинг-износ. Поэтому поведение указанных соединений в условиях квазистатических и вибродинамических нагрузок очень часто имеет два прогноза: быстрое усталостное разрушение, вызванное процессами
фреттинга, или длительная работа с полной выработкой требуемого ресурса.
Большой вклад в развитие теории фреттинга неподвижных соединений с гарантированным натягом и методов решения прикладных задач работоспособности этих соединений внесли работы российских и зарубежных ученых: Л. А. Галина, И. Г. Горячевой, И.А Одинга., А.Н. Петухова, И.Я. Штаермана, Г.Р. Герц, К. Катанео, Г. Дерсевича, К.Л. Джонсона, Р.Д. Миндлина, Р. В. Ватерхауза и др.
Главные усилия ученых сосредоточены на исследовании процессов фреттинга и создании условий, снижающих их интенсивность в условиях взаимного проскальзывания контактных поверхностей. Методам, предотвращающим взаимное проскальзывание или существенно уменьшающим размеры областей и величины скольжения, длительное время уделялось недостаточно внимания. Вместе с тем, наряду с отмеченными направлениями, определение условий, при которых источник фреттинга —
материала, размещенный в более легкой армированной матрице и выполненный из гофрированных лент: торцы сот каркаса расположены со стороны по меньшей мере одной рабочей поверхности элемента на расстоянии от указанной поверхности, превышающем шероховатость рабочей поверхности матрицы, с образованием регулярного микрорельефа. Этот метод применен в турбохолодильниках, где с целью предотвращения фреттинг-коррозии на внешней поверхности обоймы и плавающей втулки выполнены параллельные кольцевые или спиральные бороздки, расположенные с шагом, не превышающим 1 мм [29].
Многообразие перечисленных проверенных практикой средств предотвращения фреттинга позволяет сделать вывод, что большинство предложенных методов разработано для частных случаев с конкретными условиями работы конструкции. Кроме того, большинство рассмотренных методов направлено на уменьшение последствий взаимного проскальзывания, а не на его предотвращение, уменьшение вел1гчины скольжения и площади, на которой оно наблюдается. Кроме того, многие методы, подтвердившие свою эффективность, не нашли адекватного физикомеханического объяснения, что препятствует их широкому использованию.
1.5. Контактная приспособляемость
Задачами анализа контактного фрикционного взаимодействия является определение площади контакта, выделение областей, где это взаимодействие имеет разный характер (сцепление, скольжение, отрыв), поиск функциональной зависимостей этих областей от параметров и условий взаимодействия (нагрузки, свойств материалов, геометрии контактных поверхностей, коэффициента трения). Используя такие зависимости, можно обеспечить условия в контакте, при которых скольжение будет минимальным.