Оптимальное проектирование деталей контактной пары

• Автор: Гаджиев Вахид Джалал оглы
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Баку
• Количество страниц: 407 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
ГЛАВА I. Моделирование повышения работоспособности деталей контактной пары
1.1. Критерий минимизации максимального напряжения в контактной паре
в процессе работы
1.2. Напряженно-деформированное состояние детали типа втулки
контактной пары
1.3. Расчет температуры детали типа втулки контактной пары
1.4. Расчет температурных напряжений во втулке контактной пары
1.5. Минимизация напряженного состояния деталейтюнтактной пары..:
ГЛАВА II. Моделирование и минимизация абразивного износа деталей контактной пары «вал-втулка»
2.1. Контактная задача о вдавливании вала в поверхность втулки с учетом
износа
2.2. Напряженно-деформированное состояние детали типа вала контактной

2.3. Расчет температуры деталей типа вала контактной пары
2.4. Смещения, вызванные износом поверхности деталей контактной пары
2.5. Расчет контактного давления с у четом износа деталей контактной пары
2.6. Расчет равновесной (оптимальной) шероховатости для деталей контактной пары
2.7. Оптимальная задача по снижению износа деталей контактной пары
2.8. Оптимальное проектирование профиля поверхности трения контактной пары
ГЛАВА Ш. Расчет и оптимизация критических параметров детален контактной пары по критериям трещино-стойкости
3.1. Критерий начала теплового разрушения материалов деталей фрикционных пар в процессе работы
3.2. Расчет критического состояния детали типа втулки контактной пары
3.3. Расчет критических параметров детали типа втулки контактной пары
3.4. Напряженно-деформированное состояние детали типа втулки контактной пары при критическом тепловом состоянии
3.5. Минимизация теплового состояния деталей контактной пары
ГЛАВА IV. Оптимальное проектирование деталей типа втулки
контактной пары при наличии трещин

4.1. Постановка оптимизационной задачи
4.2. Расчет параметров разрушения детали типа втулки контактной пары
при наличии малых трещин
4.3. Влияние малых случайных отклонений от прямолинейной формы малой трещины на предельно-равновесное состояние втулки
4.4. Развитие зародышевой трещины во втулке контактной пары
4.5. Предельно-равновесное состояние детали типа втулки при наличии трещин
4.6. Напряженно-деформированное состояние детали типа втулки при наличии трещин с взаимодействующими берегами
4.7. Предельно-равновесное состояние детали типа втулки при наличии трещин со связями между берегами
4.8. Предельно-равновесное состояние детали типа втулки при наличии трещин с пластическими концевыми зонами
4.9. Расчет долговечности втулки с дефектами типа трещин
4.10. Минимизация параметров разрушения втулки контактной пары
4.11. Обратная задача механики разрушения по предотвращению преждевременного разрушения втулки контактной пары ............,..: :
ГЛАВА V. Оптимальное проектирование детали типа вала контактной пары при наличии трещин
5.1. Постановка оптимизационной задачи
5.2. Расчет параметров разрушения детали типа вала контактной пары при наличии трещин
5.3. Развитие зародышевой трещины в вале контактной пары
5.4. Напряженно-деформированное состояние детали типа вала при наличии трещин с взаимодействующими берегами
5.5. Предельно-равновесное состояние вала контактной пары при наличии трещин со связями между берегами
5.6. Предельно-равновесное состояние детали типа вала при наличии
трещин с пластшескими концевыми зонами
5.7. Минимизация параметров разрушения вала контактной пары
5.8. Обратная задача механики разрушения по предотвращению преждевременного разрушения вала контактной пары
Основные результаты и выводы
Литература
Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Основные направления экономического и социального развития общества ставят перед наукой новые задачи. Они вызваны необходимостью повышения качества, надежности и долговечности работы машин, снижения их материалоемкости. Удовлетворение этих требований невозможно без надежных методов расчета машин и механизмов. Одним из наиболее ответственных узлов машин, определяющих надежность и долговечность эксплуатации машин и оборудования, являются контактные (кинематические) пары, которые входят в состав нефтепромыслового оборудования, многих транспортных машин.
Ресурс оборудования, машин в значительной степени определяется работоспособностью деталей контактной пары, их износостойкостью и распределением напряжений в зонах взаимодействия.
Исследование работы деталей контактной пары машин" позволяет определить механизм контактного взаимодействия, напряженно-деформированного состояния, способы снижения концентрации напряжений, установить предельную прочность, а также условия их целенаправленного регулирования.
Рост темпов добычи нефти требует значительного расширения производства нефтепромыслового оборудования и повышения его качества, в том числе нефтяных насосов, потребность в которых будет расти в будущем [14, 96, 198].
Подземное скважинное оборудование является [14, 77, 96, 102] наиболее распространенным видом оборудования нефтедобывающей промышленности. В нефтегазодобывающей промышленности при добыче и транспортировке нефти и газа используются различные гидравлические машины, механизмы, к которым относятся: буровые насосы, скважинные штанговые насосы, насосы диафрагменные. Основные детали глубинных насосов, совершенство и условия работы которых определяют работоспособность всего насоса, это кинематическая пара плунжер-цилиндр и клапанная пара [102, 198].
Долговечность машин имеет актуальное значение для нефтегазовой промышленности, так как большинство деталей, узлов нефтепромыслового

Таким образом, для каждого внутреннего профиля обработанной поверхности втулки, известной заранее, с помощью полученных соотношений (1.30), (1,22) и (1.27) можно исследовать напряженно-деформированное состояние и прочность детали типа втулки контактной пары.
1.3, Расчет температуры детали типа втулки контактной пары
Для разработки мер, повышающих долговечность узлов машин, важное значение приобретают вопросы исследования тепловой напряженности контактной пары (узла трения) как определяющего фактора эксплуатационного режима.
Для управления процессами трения и изнашивания в контактной паре необходимо исследование разрушения материалов при трении, вызванного контактным взаимодействием и сопровождаемого совместными действием температуры.
Одной из причин появления напряжений и деформации во втулке контактной пары является ее неравномерный нагрев.
Рассмотрим задачу определения распределения температуры во втулке. Нагрев втулки происходит в результате трения о стенки втулки во время возвратно-поступательного движения плунжера. Так как, частота движения плунжера достаточно велика, рассматриваем задачу как стационарную.
В процессе работы контактной пары на внутренней поверхности втулки на площадке контакта с валом действует поверхностный источник тепла, вызванный внешним трением. В результате такого взаимодействия происходит повышение температуры втулки и вала.
Температурное поле в металлической втулке описывается уравнением теории теплопроводности [107, 142].
д2т і вт і дгт п п
+------+ —- = 0 (1.31)
дг г дг г дв
Краевые условия задачи теории теплопроводности для втулки будут: