Обеспечение качества неподвижных соединений на основе интеграционной системы конструкторско-технологического проектирования

• Автор: Воячек, Игорь Иванович
• Шифр специальности: 05.02.08, 05.02.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 401 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Анализ опыта применения, проектирования и технологического обеспечения типовых неподвижных соединений деталей в машиностроении
1.2 Современные представления о системном подходе к проектированию и управлению качеством изделий. Неподвижное соединение как техническая система.
1.3 Обзор и анализ методов расчта процессов контактирования и фрикционного взаимодействия деталей в неподвижных соединениях
1.4 Существующие конструкторскотехнологические методы и способы обеспечения качества неподвижных фрикционных соединений.

Выводы, цель и задачи исследования.

2 СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ НЕПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

ДЕТАЛЕЙ.
2.1 Общие принципы формирования неподвижных соединений
деталей.
2.2 Морфологическое описание неподвижных соединений
как технических систем.
2.3 Функциональное описание неподвижных соединений
различного эксплуатационного назначения
2.4 Информационное описание неподвижных соединений деталей
2.5 Классификация неподвижных соединений на основе системных представлений
Выводы.
3 ПОСТРОЕНИЕ ИНТЕГРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ КОНСТРУКТОРСКОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ НЕПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
3.1 Методологические основы интеграционной системы конструкторскотехнологического проектирования соединений ИСПНС.
3.2 Общие принципы управления макропроцессом проектирования неподвижных соединений.
3.3 Формирование системы показателей качества неподвижных соединений, связанной с конструкторскими
и технологическими факторами.
3.4 Методы и способы управления показателями качества соединений, их классификация и критериальная оценка.
3.5 Универсальный алгоритм функционирования ИСПНС
3.6 Технология автоматизированного проектирования
соединений при реализации ИСПНС
3.6.1 Постановка задачи критериального синтеза при
автоматизированном проектировании неподвижных соединений
3.6.2 Организация вычислительного эксперимента на функциональных моделях соединений.
3.6.3 Общие принципы построения экспертной системы для реализации ИСПНС
Выводы.
4 РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ И ИНТЕГРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ КОНСТРУКТОРСКОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОЕДИНЕНИЙ С НАТЯГОМ.
4.1 Системный анализ соединений с натягом.
4.2 Разработка функциональных моделей соединений с натягом с учтом методов подготовки сопрягаемых поверхностей и сборки деталей .
4.2.1 Функциональная модель соединений с натягом при поперечном методе сборки
4.2.1.1 Моделирование процесса поперечной сборки деталей
4.2.1.2 Модель силового взаимодействия соединения со
средой при эксплуатации
4.2.2 Функциональная модель соединений с натягом, собранных продольным методом
4.3 Постановка и решение оптимизационных задач при конструкторскотехнологическом проектировании соединений с натягом.
4.3.1 Оптимизация параметров соединений с натягом.
4.3.2 Особенности функциональной модели соединения при сборке деталей с мягким покрытием. Оптимизация толщины покрытия
4.4 Связь параметров контактирования и фрикционного взаимодействия деталей с функциональными характеристиками соединений с натягом.
4.5 Прогнозирование изменения функциональных характеристик соединений в условиях
длительной эксплуатации
4.5.1 Изменение функциональных характеристик соединений
при динамическом циклическом нагружении
4.5.2 Влияние объмной ползучести материалов сопрягаемых деталей на функциональные характеристики соединений.
4.6 Экспертная система для интеграционного проектирования
соединений с натягом.
Выводы.
5 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СБОРКИ И ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК НЕПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ АНАЭРОБНЫХ МАТЕРИАЛОВ
5.1 Характеристика, свойства и области применения анаэробных материалов.
5.2 Применение анаэробных материалов при сборке неподвижных соединений типа валвтулка
5.2.1 Функциональная модель соединений типа валвтулка
с анаэробными материалами
5.2.2 Исследование эксплуатационных характеристик соединений
с анаэробными материалами
5.3 Применение анаэробных материалов для обеспечения
качества резьбовых соединений
Выводы.
6 РАЗРАБОТКА НОВЫХ СПОСОБОВ НЕПОДВИЖНОГО СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.
6.1 Разработка и исследование новых способов неподвижного соединения деталей
6.1.1 Способы, изменяющие элементный состав соединения
6.1.1.1 Способы соединения деталей с нанесением сложных металлических покрытий.
6.1.1.2 Способы соединения деталей с введением дискретных элементов стержневой и пластинчатой формы.
6.1.1.3 Способы соединения деталей с применением различных комбинированных покрытий
6.1.2 Способы, не изменяющие элементный состав соединения
6.1.2.1 Соединение деталей со спиралевидным профилем сопрягаемых поверхностей
6.1.2.2 Способы, изменяющие напряжннодеформированное состояние деталей и поверхностей
6.2 Общие рекомендации но совершенствованию неподвижных соединений
6.3 Применение интеграционного проектирования для рационального обеспечения качества неподвижных соединений
6.3.1 Рациональное обеспечение функциональных характеристик соединений деталей пневмопрядильной машины
6.3.2 Совершенствование неподвижных соединений в изделиях артиллерийского вооружения
Выводы.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Так как в неподвижных соединениях, в частности в соединениях с натягом, сопрягаемые поверхности в подавляющем большинстве случаев имеют шероховатость 0,4 Ка 6,3 мкм, а действующая нагрузка достаточно велика, то в дальнейшем основное внимание при анализе будет уделено пластическому контакту. В работе отмечается, что преобладающим видом взаимодействия вследствие различия механических и геометрических характеристик контактирующих тел является внедрение одних элементов в другие, а расплющивание или смятие выступов не является характерным процессом. А.Ю. Ишлинский показал, что при внедрении сферы с 3. В работе найдено уточннное значение с 2,. По данным различных авторов значения с колеблются от 1 до 9 , что приводит к неопределенности при инженерных расчтах. Из зависимости 1. ФПК не зависит от параметров шероховатости и пропорциональна действующему давлению. Однако в ряде работ , отмечалось, что при относительно больших давлениях линейная зависимость нарушается и рост ФПК отстат от увеличения давления эффект насыщения ФПК, что объясняется взаимным влиянием дискретно нагруженных участков и выравниванием контактных напряжений. Е.М. Е. й . Однако в формуле 1. Модель жесткопластического контакта, при использовании которой выведены формулы 1. Влияние тангенциальных касательных сил на величину эффективной контактной нагрузки и, следовательно, внедрения и ФПК рассматривается в работах , , , , , , в которых, однако, нет единого мнения о степени этого влияния. Н.М. Михиным и И. В.Крагельским впервые для внедрения индентора в пластический материал показано, что приложение тангенциальной силы вызывает как нормальное, так и тангенциальное смещение, зависящее от силы статического трения. По их оценкам увеличение ФПК при этом не превышает . Ф.П. Боуден и Д. Я т2 т2т, 1. В работе на основании критерия пластичности Мизеса при плоском напряжнном состоянии предложено значение Х 3. В тоже время, С. Б.Айнбиндер получил значение СС . В исследовании рассмотрена задача внедрения со сдвигом жсткого клина в пластический материал при наличии контактного трения. Показано, что в общем случае, как внедрение, так и смещение клина состоит из трх стадий, на каждой из которых имеется свой закон изменения фрикционных характеристик. Основной рост внедрения происходит на второй стадии, причм общее увеличение внедрения может достигать 3 раз, а ФПК более 2 раз. Очевидно, что наличие всех трх стадий и столь значительное увеличение внедрения и ФПК имеет место при относительно малых контактных давлениях и не отражает процесс предварительного смещения, например, в соединениях с натягом, где уровень давлений достаточно высок. Как уже указывалось, неподвижные фрикционные соединения работают в режиме предварительного смещения , , , максимальное значение которого называют предельным смещением. Тангенциальное усилие, соответствующее предельному смещению, есть сила трения покоя, которую ещ называют наибольшей или предельной силой трения покоя. Обычно расчт таких соединений производят на сопротивление сдвигу. Однако для соединений прецизионных машин, а также при действии знакопеременных или циклических нагрузок, когда существует возможность появления местного проскальзывания и развития процессов фреттингкоррозии, величину предварительного смещения ограничивают в упругой области , , . С другой стороны, в работе установлено, что величина предельного смещения пропорциональна нормальной нагрузке, сближению поверхностей и силе трения покоя. Следовательно, увеличивая ФПК и силу сцепления поверхностей, можно повысить работоспособность фрикционных соединений, как при статических, так и при динамических нагрузках. Величина силы трения объясняется и находится при использовании различных теорий трения , , многообразие которых подчркивает сложность и недостаточную изученность явлений механического, физикохимического, электрического, теплового характера, сопровождающих силовой контакт двух тел. К настоящему времени признана двойственная природа трения процесса, включающего как объмное деформирование материала, так и преодоление межмолекулярных связей мостиков сварки, возникающих в местах фактического контакта.