Расчётно-экспериментальное исследование напряжённо-деформированного состояния и резонансных режимов вращения винтовых пружин в пружинных механизмах

• Автор: Бадиков, Руслан Николаевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 166 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Современное состояние проблемы расчёта пружинных механизмов и основные задачи, рассмотренные в работе
1.1. Конструкции пружинных механизмов
1.2. Обзор известных исследований и методов расчета винтовых цилиндрических пружин
1.3. Выводы по главе
Глава 2. Основные соотношения механики гибких стержней, применяемые при расчёте пружинных механизмов
2.1. Статика гибкого криволинейного стержня
2.1.1. Базисные орты исходного и деформированного состояния
2.1.2. Векторное уравнение перемещений точек осевой линии
стержня
2.1.3. Дифференцирование базисных ортов поперечного сечения стержня
2.1.4. Дифференциальные уравнения равновесия элемента стержня
2.1.5. Соотношения упругости
2.1.6. Полная система уравнений статики гибких стержней
2.2. Система дифференциальных уравнений малых колебаний пространственного криволинейного стержня
2.3. Система дифференциальных уравнений статической устойчивости деформированного пространственного криволинейного стержня
2.4. Перенос граничных условий на ось вала для традиционного случая закрепления пружины в пружинном механизме
2.5. Тождественное соотношение, применяемое для контроля численных результатов
2.6. Выводы по главе

Г лава 3. Численное решение краевых задач механики стержней в приложении к расчётам пружинных механизмов
3.1. Конфигурации пружины в недеформированном состоянии
3.2. Определение конфигурации деформированной пружины
3.2.1. Контроль алгоритма на плоских задачах механики стержней
3.2.2. Контроль алгоритма на пространственной задаче для винтовой пружины
3.2.3. Расчёт конфигурации пружины в пружинном механизме
3.3. Расчёт частот и форм собственных колебаний деформированной пружины
3.4. Потеря устойчивости изогнутой пружины при кручении
3.5. Контроль численных результатов
3.6. Интерфейс пользователя и визуализация результатов расчёта
3.7. Выводы по главе
Г лава 4. Экспериментальное исследование механических явлений в пружинных механизмах
4.1. Экспериментальный стенд
4.2. Отладка стенда
4:3. Резонансные режимы при разгоне и выбеге изогнутой пружины
4.4. Экспериментальное исследование потери устойчивости изогнутой пружины при кручении
4.5. Контактирование витков и его влияние на поведение деформированной пружины
4.6. Выводы по главе
Глава 5. Приложение разработанных методик к практическим расчётам пружинных механизмов и учёт контактирования витков
5.1. Приближенное выражение для низшей собственную частоту изогнутой пружины

5.2. Приближенное выражения для расчета критического крутящего момента изогнутой цили ндрической пружины
5.3. Применение разработанных методик к расчету пружинной мельницы «Млын 55.0000.007»
5.3.1. Алгоритм решения контактной задачи
5.3.2. Расчетные характеристики рабочего органа мельницы
5.3.3. Анализ статической и циклической прочности пружины
5.4. Выводы по главе
Общие выводы по работе
Список литературы
Приложения
П.1. Текст программы расчета консольно закрепленной пружины под
действием собственного веса на языке системы МаШетаиса
П.2. Акт внедрения №
П.З. Акт внедрения №2
П.4. Акт технологических испытаний

громоздкость системы уравнений из [24], что явилось следствием сведения систему к малому количеству уравнений, некоторые из которых, в результате, выглядят довольно сложно. Современные вычислительные методы не ограничивают количества уравнений, поэтому в данной работе система из [24] преобразована, к большему количеству уравнений, каждое из которых имеет более простой вид и более ясный смысл. Основная идея работы [24] при этом полностью сохраняется' - изменена лишь форма (с целью упрощения каждого уравнения) и, кроме того, обозначения приближены к более распространённым обозначениям из [58-61].
Таким образом, в данной работе за основу приняты системы, уравнений из [58-61] и. [24]. Использование двух вариантов систем'уравнений позволяет заявлять, о высокой надежности полученных результатов, так как некоторые из них получены, с помощью'и того и другого варианта уравнений. Вариант уравнений из [60] используется без каких-либо изменений в тех случаях, когда повороты не превосходят 90° (при &2=л/2 системы (1.1)* и (1.2) становятся вырожденными). Вариант уравнений из [24] довольно сильно переработан, поэтому он подробно описан в данной главе.
2.1. Статика гибкого криволинейного стержня
2.1.1. Базисные орты исходного и деформированного состояния
Рассмотрим два состояния криволинейного стержня — исходное неде-формированное (рис. 2.1, а) и некоторое- деформированное (рис. 2.1, б). Допустим что М°М°— ось стержня в естественном, недеформированном состоянии. Обозначим через А0 начало отсчета дуг, а через М0 — произвольную точку оси, определяемую - дугой Л0м0 — .у . Орты главного трехгранника для точки М0 обозначим через ё10, ё20, ё3о. Орт ё10 направим по касательной к оси стержня, и орты ё20, ё30— по главным центральным осям инерции поперечного сечения стержня.