Исследование нагрузочной способности гидропрессовых соединений с деталями из титановых сплавов

• Автор: Петров, Антон Владимирович
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1. Анализ состояния вопроса о применение титановых сплавов 9 в соединениях с натягом
1.1. Общая характеристика соединений с натягом. Методы расчета
1.2. Методы формирования соединений с натягом
1.3. Физико-механические свойства титановых сплавов. 26 Обоснование метода сборки деталей из титановых сплавов, соединенных с натягом
1.4. Постановка задачи исследования
2. Теоретическое исследование и моделирование НДС
соединений с натягом деталей из титановых сплавов
2.1. Моделирование НДС соединений с натягом деталей из 32 титановых сплавов
2.1.1. Выбор геометрических характеристик
2.1.2. Порядок проведения численного моделирования
2.2. Исследование влияния физико-механических характеристик на 44 напряженно-деформированное состояние соединения с натягом деталей из титановых сплавов
2.2.1. Распределение напряжений в деталях соединения с натягом
Выводы
3. Экспериментальное исследование нагрузочной способности 72 гидропрессовых соединений деталей из титановых сплавов
3.1. Методика проведения эксперимента
3.1.1. Выбор геометрии деталей соединения
3.1.2. Выбор варьируемых факторов
3.2. Подготовка и выполнение эксперимента
3.2.1. Сборка соединения с натягом

3.2.2. Проведение первой серии экспериментов
3.2.3. Проведение второй серии экспериментов
Выводы
4. Практическое применение результатов исследования
4.1. Применение результатов исследования в механизме крепления 98 ствола
4.1.1. Анализ существующей конструкции
4.1.2. Построение рабочих чертежей элементов механизма 102 крепления
4.1.3. Моделирование НДС и НС соединения деталей
4.2. Проектирование приспособления для гидрозапрессвоки
4.3. Разработка рекомендации для реализации процесса 109 гидрозапрессвоки ствола в механизме крепления
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Библиографический список
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А. Акт внедрения
Приложение Б. Радиальные перемещения на наружной
поверхности втулки
Приложение В. Значения осевой силы

Введение
Развитие различных отраслей машиностроения неразрывно связано с применением современных конструкционных материалов. Для повышения качества, надежности и экономичности изделий машиностроения при условии снижения их материалоемкости и повышения прочностных свойств, коррозионной стойкости, тепло- и хладостойкости широкое применение нашли сплавы на основе титана [54]. Технологичность титановых сплавов в металлургическом и машиностроительном производствах достаточна для изготовления практически любых деталей и узлов [63].
Однако особенности физико-механических характеристик титана накладывают ряд требований к применению их в разъемных и неразъемных соединениях деталей машин. Так, в качестве материала для крепежных деталей широкое распространение получил высокопрочный титановый сплав марки ВТ16, применяются также сплавы марок ВТ14, ВТЗ-1, ВТ5. Наиболее существенное значение имеют вопросы свинчиваемости титанового крепежа, так как коэффициент трения при этом нестабилен и заедания в резьбе не исключаются. Использование титана в клеммовых соединениях также ограничивается повышенными фрикционными характеристиками при формировании сопряжения деталей [46]. Вопрос обеспечения работоспособности титана в соединениях с натягом различных машиностроительных конструкций может быть успешно решен применением методов сборки, исключающих повреждение сопрягаемых поверхностей в виде заедания, задиров и т. п [84, 89]. Исключить негативное воздействие сил трения при запрессовке деталей позволяют термический и гидропрессовый методы сборки. С точки зрения производственноэкономических затрат термозапрессовка менее эффективна в сравнении с гидропрессовым методом, так как коэффициент теплового линейного расширения титана достаточно низкий, что требует больших энергозатрат.
Разработанный Б.Ф. Федоровым и развитый И. В. Абрамовым, В. Б Федоровым, К. А. Глуховой, Э. В. Соснович и А. В. Щенятским
Матрица, обратная матрице упругости, является матрицей податливости объемного элемента [О]'1. Матрица [О]"1 является положительно определенной и симметричной.
' УЕХ ~у/Ех -у/Е, 0 0
-у/Е} УЪ- - У/Еу 0 0
-1//£- - К!Е: УЕ: 0 0
о 0 0 Vе, 0
о 0 0 0 Ус,
о 0 0 0 0 ус
где Ех - модуль Юнга в направлении оси х, Єху - модуль сдвига в плоскости х-у.
Матрица жесткости элемента определяется матрицей деформаций-перемещений [В] и матрицей упругости [Б] :
М=|,„,Мг[аМ/(/) (14).
Программный комплекс АУБУБ позволяет моделировать контактное взаимодействие, используя специальные 8-узловые контактные элементы, располагающиеся на поверхности контакта (рисунок 15). Контактный элемент имеет те же геометрические характеристики, что и грань связанного с ним объемного элемента [12].