Контактная жесткость неподвижных соединений деталей машин

• Автор: Иванов, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.02.02, 01.02.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 245 с. : ил.

Оглавление

Основные обозначения.

Введение.

1. Анализ состояния вопроса и постановка задач исследования

1.1. Результаты экспериментальных и теоретических исследований контактной жесткости плоского стыка

1.2. Существующие методы расчета неподвижных соединений

1.3. Напряжения и деформации в случае первоначального контакта в точке и по линии, контактная жесткость подшипников качения.
1.4. Актуальные методы расчета некоторых видов перспективных сборочных единиц с учетом контактной жесткости сопряжений

1.5. Задачи исследования

2. Разработка методики расчета контактной жесткости плоского стыка.

2.1. Математическая модель

2.2. Контактные деформации плоских стыков под действием силы и момента, приложенных в плоскости, перпендикулярной стыку.
2.3. Выводы.
3. Разработка методик расчета контактной жесткости стыков в статически определимых системах.
3.1. Разработка методики расчета цилиндрического соединения с натягом и ее экспериментальная проверка
3.2. Контактные деформации соединения валступица под действием радиальной силы и опрокидывающего момента
3.3. Выводы
4. Учет контактной жесткости стыков в статически неопределимых системах.
4.1. Уточнение в соединении винтгайка распределения нагрузки по виткам.
4.2. Уточнение распределения нагрузки от внешней отрывающей силы по виткам резьбы в затянутом резьбовом соединении
4.3. Разработка методики расчета резьбовых соединений под действием силы и момента, приложенных в плоскости, перпендикулярной стыку
4.4. Эксперименты по оценке точности предлагаемой методики расчета резьбовых соединений.
4.5. Сравнительный анализ результатов расчета нагруженности винтов по предлагаемой методике с экспериментальными данными, опубликованными в литературе.
4.6. Проверка сходимости результатов расчета по предлагаемой методике углов поворота в соединениях с экспериментальными данными, опубликованными в литературе
4.7. Существующие и предлагаемые конструктивные исполнения резьбовых соединений, стягиваемых одним центральным винтом, и их расчет по предложенной методике
4.8. Выводы.
5. Разработка методик расчета некоторых видов перспективных сборочных единиц, работоспособность которых определяется контактной жесткостью сопряжений.
5.1. Разработка методики расчета опорноповоротных подшипников.
5.2. Разработка методики расчета реакций в опорах валов при соединении валов сборочных единиц без муфты.
5.3. Разработка подхода к расчету механизмов, создающих большие силы замыкания за счет установки их звеньев враспор
5.4. Выводы
Основные результаты и общие выводы
Список литературы


При этом в сопряжениях деталей имеют место большие контактные сближения. На основе зависимости, полученной ранее, а также формул ГерцаБеляева впервые разработан подход к расчету таких механизмов с учетом контактных сближений. Первые экспериментальные исследования в стране по контактной жесткости плоского стыка провел К. В. Вотинов в ЭНИМСе. Он замерял контактные сближения 5 прямоугольного стыка при центральном е 0, где е эксцентриситет нагрузки, мм и эксцентрическом е 0 нагружении силой 0 до 0 И. Исследовались стыки шириной Ь мм, длиной 0 мм и номинальной площадью контакта А мм2, сухие и со смазкой при разной чистоте обработки поверхности. Материал образцов чугун. Сами образцы обладали значительной изгибной жесткостью. Для измерения сближений применяли два экстензометра, расположенные по краям длинной стороны стыка. Измерения проводили с точностью до 0,3 мкм. В процессе проведения испытаний величина сближения при давлении 1, МПа составила для поверхностей строганных 8. На рис. Было установлено рис. I. графике точками нанесены результаты этих испытаний, взятые как полусуммы сближений стыка, замеренных по его краям. Видно, что в области малых давлений сближения растут интенсивнее, чем в области больших. Нелинейность связана с увеличением фактической площади контакта при повышении давлений. К.В. Вотинов экспериментально доказал, что поверхностные контактирующие слои можно представить как тонкие упругие прокладки между деталями, а наличие смазки в стыке практически не влияет на контактную жесткость при статической нагрузке. При этом нагрузочная и разгрузочная кривые не совпадают. Повторные третье и последующие нагружения происходят, как правило, упруго вследствие упрочнения материала микровыступов, а сближение поверхностей, уменьшившись по сравнению с первым нагружением, стабилизируется. Рис. Сплошные линии результаты испытаний К. В. Вотинова, пунктир пересчитанные но графику б с использованием формул 1. Это подтверждает рис. Э.В. Рыжовым 4, для образцов, изготовленных из стали Х, контактные поверхности которых обработаны точением при подаче 0, ммоб. Из рисунка видно, что сближение при втором и третьем нагружениях меньше, чем при первом приблизительно в три раза. Рис. Зависимость сближения от нагрузки 4 при первом и повторных нагружениях сталь Х. Нагружения 1 первое 2 второе 3 третье. А.П. Соколовский 1 проводил эксперименты с чугунными и стальными образцами кольцевой формы наружным диаметром 0 мм и внутренним диаметром мм. Контактирующие поверхности обрабатывали строганием, или обтачиванием с разной подачей. В работе З. М. Левиной и Д. В расчетах предложено принимать для стали, чугуна и бронзы т 0,5, а для неметаллических материалов т 0,3. Если зависимость 1. Коэффициент контактной податливости при давлении а0 может быть получен либо, как тангенс угла ас касательной к графику зависимости 5 а при а ао см. Щас, 1. А.П. М1. Отметим, что линеаризация 1. На рис. К.В. Вотиновым сплошные линии и пересчитанные нами с использованием графика рис. При пересчете полагали I 63 1 1,6 мм4. О справедливости формул 1. Замеченная К. В. Вотиновым особенность поведения поверхностных слоев стыка подобно тонким упругим прокладкам и приближенная справедливость формул 1. Винклера , предполагающая наличие в любом сечении линейной зависимости давления и сближения при отсутствии влияния одного сечения на другое. Это утверждение дало возможность применять метод расчета балок, лежащих на упругом основании, для оценки работоспособности сопряжений, в которых изгибная жесткость деталей соизмерима с жесткостью стыка ,4. Влияние размера контактирующих поверхностей. Влиянию размера стыка на его контактную податливость уделено внимание в работах 3, 4, 4, 0, 1. В работах 3, 4 принято, что контактная податливость деталей с малой номинальной площадью контакта определяется в основном только деформациями микронеровностей, расположенных на гребнях волн, сжатием и распрямлением этих волн, а влияние масштабного фактора определяется отклонением от плоскостности. М1.