Влияние радиальной деформации тела гайки, шероховатости поверхности витков и опорного изгибающего момента на жесткость и демпфирующие свойства резьбовых соединений

• Автор: Цхай, Эдуард Борисович
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 191 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. История исследований по резьбовым соединениям
1.2. Обзор работ по контактным деформациям
1.3.Исследования демпфирующих свойств резьбовых соединений
1.4.3адачи исследования
1.5. Выводы по главе
2.МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРИБОРЫ
2.1. Обзор работ по методике теоретического исследования
2.2. Методика экспериментальных исследований
2.2.1 Выбор средств измерений
2.3.Выбор образцов
2.4. Экспериментальная установка
2.5. Тарировка измерительных приборов и оценка погрешностей
3. ИССЛЕДОВАНИЯ ЖЕСТКОСТИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
3.1. Теоретические исследования контактных деформаций
3.2.Деформации резьбового соединения при осевом нагружении
3.2.1. Определение распределения осевой нагрузки по виткам резьбы.
3.2.2. Перемещения витков гайки относительно витков болта
3.3.Влияние геометрических параметров гайки на жесткость резьбовых соединений
3.3.1. Влияние высоты гайки на радиальную деформацию гайки
3.3.2. Влияние поперечных размеров на радиальную деформацию
3.4. Влияние усилия затяжки. Механизм самоотвинчивания
3.5.Опорный изгибающий момент и его влияние на радиальную деформацию гайки и относительные перемещения витков
3.6.Влияние многоциклового нагружения на радиальную деформацию гайки
3.7. Влияние шероховатости поверхности витков на жесткость резьбы.
3.8. Зависимость взаимных относительных перемещений витков от программы их нагружения
3.9. Применение дилатометрических эффектов для повышения равномерности распределения нагрузки по виткам резьбы
3.10. Математическая модель распределения нагрузки по виткам
3.11 .Выводы и результаты по главе
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕМПФИРУЮЩИХ СВОЙСТВ РЕЗЬБОВОГО СОЕДИНЕНИЯ
4.1.Модели резьбовых соединений при исследованиях
4.2.Экспериментальные исследования сближения плоских шероховатых поверхностей
4.3.Экспериментальные исследования демпфирующих свойств резьбовых соединений
4.3.1. Влияние параметров резьбы на диссипацию энергии
4.4. Демпфирование резьбовыми соединениями
Выводы и результаты по главе
5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ ПРОЧНОСТИ И ОЦЕНКЕ ДЕМПФИРУЮЩИХ СВОЙСТВ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
6. РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
7.ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
.- методические рекомендации для конструкторов. Резьбовые соединения -
- Авторское свидетельство на изобретение и патенты РФ
- Акты внедрения ООО «Манотомь», института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, ООО «Купир» и ОАО «Сибэлектромотор».

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы
История развития науки подтверждает, что теория всегда опирается на эксперимент и получает признание лишь тогда, если проверена экспериментом. Существует огромное количество теоретических работ по резьбовым соединениям при весьма скромных экспериментальных результатах. Именно поэтому, несмотря на то, что резьбовые соединения являются древнейшими деталями машин, их изучение продолжается до настоящего времени. Это объясняется тем, что более 60% деталей машин крепятся резьбовыми соединениями, выход которых из строя приводит к простою всей машины или повреждению других деталей.
Важнейшими показателями качества машин, приборов и аппаратуры являются жесткость и демпфирующие свойства сочленений. Если податливость болтов можно определять экспериментально или расчетными методами, то диссипативные характеристики резьбовых соединений требуют дополнительного изучения, т.к. перемещения витков резьбы гайки относительно перемещений витков болта исследованы еще недостаточно. В свою очередь, расчеты прочности и долговечности резьбовых соединений не могут обойти вопрос о деформации тел соединения и витков резьбы. Экспериментальные работы по определению перечисленных деформаций малочисленны и не обладают необходимой достоверностью.
Изучение жесткости и демпфирующей способности резьбовых соединений в пределах длины свинчивания затруднено тем, что в процессе деформации резьбы участвуют поверхностные слои, а контактирующие витки изолированы от непосредственного наблюдения и измерения.
Анализ опубликованных работ показал, что в существующих методах расчета жесткости и демпфирующих свойств резьбовых соединений учитываются не все факторы, влияющие на указанные параметры резьбы, в том числе нормальная и тангенциальная контактные деформации, опорный изгибающий момент и радиальная деформация тела гайки

Постоянство усилия затяжки резьбового соединения М 12x1,5 достигалось динамометрическим ключом и контролировалось тензоре-зисторами, которые наклеивались на втулку под инерционным грузом или на шпильку образца. Частота нагружения при амплитуде 3...5 мм соответствовала 40 и 60 Гц.
Вибростенд имел возможность создавать ускорение до 10g. Описанное устройство имитирует реальные эксплуатационные нагрузки резьбовых соединений, но не позволяет измерять относительные перемещения витков при динамическом нагружении. Поэтому после динамического нагружения на вибростенде измерение радиальной деформации тела гайки производилось в статических условиях.
При проведении эксперимента в статических условиях образец устанавливался в захват и поджимался к сферической опоре. Вращением маховика в гидросистеме создавалось необходимое давление. Рабочая жидкость, поступая в правую, либо в левую полость гидроцилиндра, вызывает растяжение или сжатие исследуемого соединения. В последнем случае гайка образца поджималась через пяту и шарик фиксирующим болтом к сферической опоре.
Эксперимент с образцами М3 6 и М42 проводился только в статических условиях на экспериментальной установке, изображенной на рис. 2.8. с использованием дифференциального емкостного преобразователя.
Для проведения эксперимента на образце устанавливались емкостные датчики и производилась настройка усилителя. При нагружении и разгрузке резьбового соединения, записывались нагрузочные кривые в координатах «сила-перемещение» или одновременно три петли гистерезисных потерь, что позволяло определять относительные перемещения трех витков от единой осевой нагрузки.Скорость осевого нагружения резьбового соединения достигала 50 кНУмин. Замыкание петель при повторении цикла нагрузки свидетельствовало о стабильности работы датчиков перемещений.