Совершенствование расчета соединения с натягом, собираемого термическим методом

• Автор: Гаффанов, Рустем Флитович
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 111 с. : ил.

Введение
Глава 1. Состояние теории и технологии соединений с натягом, собираемых термическим методом
1.1 Анализ современных методов сборки соединений с натягом
1.2 Состояние теории расчета соединений, собираемых термическим методом
1.2.1 Расчет натяга и величины монтажного зазора при сборке термическим методом
1.2.2 Расчет нагрузочной способности и напряженно-деформированного состояния соединения, собранного термическим методом
1.2.3 Точность термической сборки соединений с натягом
1.3 Способы управления напряженно-деформированным состоянием и обеспечения точности взаимного положения составных частей термического соединения
1.4 Выводы и постановка задач исследования Глава 2. Развитие метода расчета соединений с натягом, собираемых термическим методом и анализ процессов при его формировании
2.1 Конечноэлементный подход к решению нестационарных температурных осесимметричных задач
2.1.1 Особенность решения нестационарной термической задачи в соединении
2.1.2 Зависимость коэффициента температурного расширения и других физико-механических свойств материала соединения от температуры в деталях
2.2 Условия контактного взаимодействия
2.2.1 Термоконтактное взаимодействие

2.2.2 Термопрочностный расчет при контактном взаимодействии

2.3 Анализ факторов, влияющих на точность базирования и условия контактного взаимодействия
2.4 Выводы

Глава 3. Экспериментальное исследование термического соединения
3.1 Экспериментальное исследование температурных полей и деформаций в термическом соединении
3.2 Экспериментальное исследование погрешности базирования в термическом соединении
3.2.1 Методика экспериментального исследования погрешности базирования в термическом соединении
3.2.2 Подготовка и выполнение натурного эксперимента
3.2.3 Обработка результатов эксперимента
3.3 Оценка влияния конструктивной особенности на точность базирования и нагрузочную способность
3.4 Практические рекомендации по выбору конструктивной особенности
3.5 Выводы

Глава 4. Практическая апробация результатов работы
4.1 Инженерный расчет работоспособности соединения составной нефтяной задвижки
4.2 Выводы Заключение Список литературы Приложение 1 Акт внедрения ЗАО «Технология» и акт внедрения ООО ГЖФ «Техновек» Приложение 2 Патент на полезную модель «Нефтяная задвижка шиберного типа»

Введение

Соединения с натягом, собираемые термическим методом, получили широкое промышленное применение в машиностроении благодаря существенным преимуществам, а именно: возможности автоматизации сборки при индуктивном нагреве, отсутствию повреждений сопрягаемых поверхностей при формировании, высокой нагрузочной способности, а также возможности демонтажа соединений, если одна из деталей приспособлена для гидропрессового метода разборки.
Формирование соединения с натягом, собираемого термическим методом (далее — термических соединений (ТС)), осуществляется при незначительных силах запрессовки вследствие наличия монтажного зазора между деталями, обусловленного разницей их температур. Физическая сущность метода состоит в том, что при нагреве охватывающей или охлаждении охватываемой детали возникает монтажный зазор, который обеспечивает сборку деталей соединения с минимальными осевыми силами.
Проблемы технологии сборки соединения отражены в работах отечественных авторов Г. Я. Андреева, Г. А. Бобровникова, Е. С. Гречищева, Б. Ф. Федорова и зарубежных ученых А. С. Зенкина, И. С. Гречищева, А. А. Ильяшенко, Л. Т. Балацкого, Караса Д., Рота Г. и др.
Анализ технологии формирования термических соединений показал, что существуют различные способы подготовки деталей соединения для сборки, а именно: охлаждение одной или нагрев другой. Геометрия, напряженно-деформированное состояние (НДС) и переменная жесткость деталей по длине соединения влияют на нагрузочную способность и точность сборки деталей в частности на точность базирования торцов охватывающей и охватываемой детали или торцов охватывающих деталей при последовательной сборке на одном валу . Расчет нагрузочной способности, точности базирования и монтажного зазора, обеспечивающего гарантированную сборку соеди-

ГЛАВА II
РАЗВИТИЕ МЕТОДА РАСЧЕТА СОЕДИНЕНИЙ С НАТЯГОМ, СОБИРАЕМЫХ ТЕРМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ,
И АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ПРИ ЕГО ФОРМИРОВАНИИ
Анализ современных исследований по проблемам нагрузочной способности, способам ее обеспечения и технологии сборки термических соединений показал, что необходимы развитие метода расчета и разработка математической модели всего процесса формирования, обеспечивающей целостное решение взаимосвязанных задач механики деформируемого тела, теплового расширения и взаимодействия, конвекционного обмена (тепломассопереда-чи), многосвязного контакта. Такой подход позволяет рациональным путем на основе мониторинга НДС сопрягаемых деталей на всех стадиях проектирования и изготовления соединения подготовить термическое соединение к эффективной эксплуатации.
Этапы проектирования и изготовления связаны в единый процесс, следовательно, создание математической модели, включающей само соединение, способы обеспечения НС и точности базирования, технологии всех этапов формирования соединения имеет научную и практическую ценность. В настоящей главе рассмотрены подходы к созданию обобщенной модели термических соединений, а также методика расчета нагрузочной способности и выбора конструктивных особенностей. Разработка математической модели соединений с различными структурами жизненных циклов выводит на качественно новый уровень конструирование и изготовление высокоэффективных термических соединений с натягом.
Исходя из условий поставленной задачи математическая модель должна основываться на теории механики деформируемого твердого тела [6, 9, 29] и теории тепломассопередачи [25,28, 62], реализуемой с помощью МКЭ.