Динамический упругий контакт в соединениях с натягом в пределах трения покоя

• Автор: Подниколенко, Анатолий Владимирович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ГЛАВА 1. СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ КОНТАКТНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В УСЛОВИЯХ ТРЕНИЯ ПОКОЯ
1Л. Статические контактные задачи в области предварительного смещения
Ц 1.2. Динамические контактные задачи в условиях трения
покоя
1.3. Выводы. Задачи исследования
ГЛАВА 2. СТАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТАНГЕНЦИАЛЬНОГО И НОРМАЛЬНОГО НАПРАВЛЕНИЙ
2.1. Расчетная модель единичного выступа и шероховатой поверхности в пределах предварительного смещения
ЛЬ 2.2. Расчетная модель упругого контакта нормального направления при статическом сближении
ГЛАВА 3. ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ УПРУГОГО КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В ПРЕДЕЛАХ ТРЕНИЯ ПОКОЯ
3.1. Упругий контакт нормального направления сфер и поверхностей
3.2. Упругий контакт тангенциального направления сфер и поверхностей
* 3.3. Теоретические исследования контактных колебаний
нормального и тангенциального направлений шероховатых ' поверхностей г
3.3.1. Вынужденные контактные колебания в пределах
трения покоя
3.3.2. Амплитудно-частотные характеристики в упругом диссипативном контакте при вибрационном нагружении нормального и тангенциального направлений

ГЛАВА 4. СОЕДИНЕНИЯ С НАТЯГОМ
4.1. Основные характеристики соединений с натягом
4.2. Распределение напряжений в сечениях соединений с гарантированным натягом
4.3. Влияние шероховатости поверхностей взаимодействующих тел на контурные давления в соединениях с гаранти-
'4 рованным натягом
4.4. Динамическая контактная податливость шероховатого
слоя в соединениях с натягом в условиях трения покоя
4.5. Теоретические исследования контактных взаимодействий в соединениях с натягом
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИСЛЕДОВАНИЯ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ
^ 5.1. Установка для экспериментальных исследований контактных взаимодействий при различных видах динамического нагружения
5.2. Материалы и образцы для экспериментальных исследований контактных колебаний
5.3. Погрешности измерения исследуемых величин
5.4. Описание программы по расчету динамических характеристик в контакте условно-неподвижных соединений
5.5. Практическое применение динамической модели упругого контактного взаимодействия к инженерным расчетам условно-неподвижных соединений
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
Основополагающим фактором развития машиностроительного комплекса в условиях рыночной экономики является высокая конкурентоспособность выпускаемых механизмов и машин. Важным при этом становится вопрос о надежности уже имеющихся конструкций, поиске оптимальных сочетаний характеристик соединений. Прочность, долговечность и работоспособность механизмов определяются прежде всего достаточной статической и динамической жесткостью сопрягаемых деталей машин, плавностью перемещения деталей относительно друг друга, снижением уровня вибраций и шума при их работе. Показатели точности и надежности должны закладываться при разработке механизмов прецизионного класса уже на стадии проектирования.
Жесткость машин характеризуется собственной жесткостью деталей и контактной, определяемой деформациями в местах сопряжения деталей. Контактные перемещения составляют значительную часть от общих перемещений [117, 118], в среднем до 80 %. Кроме того, контактные перемещения значительно изменяют частоты собственных и вынужденных колебаний сопрягаемых деталей машин, смягчают ударные нагрузки и оказывают существенное демпфирующее значение. Поэтому вопросы, связанные с контактным взаимодействием деталей, прежде всего, динамической контактной жесткостью и диссипацией энергии, являются весьма актуальными особенно для точного приборостроения и прецизионного машиностроения, и помимо всего прочего, в конечном счете, определяет долговечность эксплуатации механизма.
Этой проблеме посвящается множество работ ученых и практических инженеров. Однако широко изучены лишь вопросы, связанные с рассмотрением поведения контакта в условиях статического нагружения. При этом имеется много задач, решение которых бы позволило оценить влияние динамических нагрузок на свойства механического контакта.

7. Характерные времена протекания процессов деформирования на площадках контакта много больше периодов собственно колебаний твердых тел.
8. Диссипация энергии не зависит от скорости деформирования.
3.1. Упругий контакт нормального направления
* сфер и поверхностей
Рассматривается одномассовая колебательная система с одной степенью свободы. Пусть динамическое воздействие подчиняется гармоническому закону Psincctf. Схема нагружения показана на (рис 3.1).
Дифференциальное уравнение движения верхнего тела контактной пары в условиях нормальных вынужденных колебаний имеет вид:
* тх + К^х + Кгх2 +К3х3 =Psinccrt, (3.1)
где т - масса штампа; коэффициенты К, Кг, Кг, характеризующие силы восстановления и диссипации, определяются для контакта шероховатых поверхностей по (2.39) с учетом (2.43); хи х - текущие значения ускорения и перемещения штампа; Р- амплитудное значение внешней вынуждающей нагрузки; ю и t - циклическая частота и время процесса. Знаки «->» и «<-» относятся к активному и пассивному процессу деформирования соответственно. Данная механическая система является нелинейной и обладает значительной диссипацией энергии, поэтому уравнение движения интегрировалось при помощи степенных рядов.
Решение его представляется следующим образом:
х = а0 + axt + a2t2 + a2t3 +... + antn, (3.2)
где начальные условия движения: х0 |(=0 = я0 = 0; VQ {ж0=У ',
Vy - начальная скорость в нормальном направлении.