Повышение безотказности трактора класса 40 кН резервированием затяжки резьбовых соединений

• Автор: Кузьмин, Юрий Александрович
• Шифр специальности: 05.20.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 182 с. : ил.

Содержание
РЕФЕРАТ

IЮРМАТИВЫЕ ССЫЛКИ ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 0 ПОВЫШЕНИЮ БЕЗОТКАЗНОСТИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

1.1. Анализ осевых нагрузок в затянутых болтовых соединениях

1.2. Концентрация напряжений в резьбовых соединениях

1.2.1 Концентрация напряжений под головкой болта

1.2.2 Концентрации напряжений во впадинах и на сбеге резьбы

1.3 Затяжка резьбовых соединений

1.3.1 Усилия и напряжения в резьбовых соединениях

1.3.2 Контроль усилия затяжки резьбовых соединений

1.4 Стабильность и причины падения усилий затяжки резьбовых соединений при вибрации
1.5 Износ, деформации и разрушения резьбовых соединений Выводы
2 РАСЧЕТНОТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ БЕЗОТКАЗНОСТИ РАБОТЫ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
2.1 Исследование и теоретические обоснования распределения нагрузки по ви ткам резьбы обыкновенных и сжаторастянутых гаек
2.2 Теоретический и эффективный коэффициенты концентрации напряжений в резьбовых соединениях
2.3 Прогнозирование удлинения стержня болта под действием вибрации
2.4. Повышение надежности резьбовых соединений путем резервирования затяжки
2.5 Технических средств для исследования резьбовых соединен .
2.6 Системы контроля осевого усилия и затяжки
резьбовых соединений .
2.6.1 Контроль затяжки резьбовых соединений .
2.6.2 Нормирование усилия затяжки резьбовых соединений .
Выводы .
3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ .
3.1 Задачи экспериментальных исследований .
3.2 Выбор технических средств для проведения
экспериментальных исследований .
3.3 Методика лабораторных исследований .
3.3.1 Методика определения параметров
сжаторастянутых гаек .
3.3.2 Методика определения параметров усилия и падения
затяжки в резьбовых соединениях .
3.3.3 Методика тарировки тензометрических датчиков .
3.4 Методика стендовых испытаний .
3.4.1 Методика исследования распределения нагрузки
по виткам резьбы .
3.4.2 Методика динамических испытаний резьбовых соединений 1.
3.4.3 Методика определения показателей теоретических коэффициентов концентрации напряжений ТККН 5.
3.5. Методика полевых испытаний 5.
3.5.1. Объекты и средства исследований 6.
3.5.2 Условия проведения исследований 7.
3.6 Методика оценки погрешности измерений и математической обработки результатов исследования
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Результаты лабораторных исследований
4.1.1 Результаты исследования распределения нагрузки по виткам сжаторастянутых гаек
4.1.2 Результаты исследования комбинированного метода затяжки резьбовых соединений
4.2 Результаты стендовых испытаний
4.2.1 Результаты исследования распределения нагрузки по виткам гаек
4.2.2 Результаты вибрационных исследований
4.3. Результаты полевых испытаний резьбовых соединений
4.3.1 Результаты исследования контроля затяжки резьбовых
соединений
4.3.2 Результаты исследования резьбовых соединений в условиях рядовой эксплуатации тракторов
4.4 Экономическая эффективность исследования
4.4.1 Экономическая эффективность теоретических разработок и технических средств
4.4.2 Экономическая эффективность системы технического обслуживания резьбовых соединений
Общие выводы и рекомендации 4 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников ПРИЛОЖЕНИЯ
1.
8.
1.
3.
9.
0.
4.
5. 8. 0.
НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ В настоящей диссертационной работе использованы ссылки на следующие стандарты
1. ГОСТ 2.5. Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам. М. Издво стандартов. .
2. ГОСТ 2.1 Единая система конструкторской документации. Нормоконтроль. Издво стандартов. .
3. ГОСТ 7. Отчет о научноисследовательской работе. Структура и правила оформления. Минск Издво стандартов, .
4. ГОСТ Тракторы сельскохозяйственные. Методы испытаний. М. Издво стандартов, .
5. ГОСТ 7 Надежность в технике. Термины. М. Издво стандартов, .
6. ГОСТ 3 Тракторы и машины сельскохозяйственные. Техническое обслуживание. М. Издво стандартов, .
7. ГОСТ 6 Тракторы. Виды и программы испытаний. М. Издво стандартов, .
8. ГОС Т 2 Надежность в технике. Планы испытаний для контроля средней наработки до отказа на отказ. Часть 1. Экспоненциальное распределение. М. Издво стандартов, .
9. ГОСТ 8 ГОСТ 0 Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки. М. Издво стандартов. .
. Методика основные положения определения экономической эффективности использования в народном хозяйстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М. ВМИИПИ, .
И. ОСТ .2.8. Тракторы и машины сельскохозяйственные. Надежность. Сбор и обработка информации. М. Издат. Отдел ЦНИИТЭИ, .
Введение


В настоящее время резьбовые соединения прочно вошли во все сферы деятельности человека, обретая все более разнообразные назначения по мерс развития техники. В связи с чем усложняются и расширяются требования к ним. Обычно эффективность любых машин определяется техническим уровнем, эксплуатационными качествами, надежностью и рабочим ресурсом. Нередки случаи, когда машина выходит из строя вследствие неправильного выбора величины усилия затяжки или понижения первоначальной затяжки с последующим самоотвинчиванием в процессе эксплуатации. Поэтому вопросами прочности и надежности их работ занимались многие отечественные и зарубежные ученые. Большой вклад в развитие и совершенствование методов расчета резьбовых соединений внесли И. А. Биргер, А. И. Якушев, Д. Н. Решетов, Г. Б. Иосилевич, . Несмотря на многочисленные и разнообразные способы и решения ряд проблем, ряд вопросов остается до конца нерешенным. В связи с этим необходимо выявить причины существующих недостатков и проанализировать современные средства и способы решения проблем, связанных с повышением работоспособности резьбовых соединений. Анализ осевых нагрузок в затянутых болтовых соединениях Рассмотрим затянутое идеальное резьбовое соединение, де болт в основном воспринимает растягивающее усилие в условиях статики. Исследуем механизм нагружения гайки и болта. Болт под действием осевой нагрузки растягивается, а гайка испытывает сжимающее усилие. Поэтому витки болта и гайки несут равномерные нагрузки. Решение по распределению нагрузок по виткам резьбы впервые дано профессором Н. Е. Жуковским. Он решил задачу в дискретной форме и предложил математическую модель распределения нарузки по виткам резьбы по закону геометрической прогрессии 9. Представленное уравнение таблица 1 характеризует зависимость между давлениями на грех соседних парах витков болта и гайки, хотя автором было принято для упрощения бесконечное число витков с прямоугольным профилем, работающих на срез. Спустя десятилетия, Е. Жакэ и Л. Мадушка в своих работах повторили решение П. Е. Жуковского. К. Коленчук 8 с помощью канонических уравнений решает вопрос
распределения нагрузки по виткам с учетом деформации витков. Развивая работу Н. К. Жуковского, Н. Л. Клячкии таблица 1 получил замкнутое решение о распределении нагрузки по виткам . И.А. Биргер разработал ряд теоретических вопросов по распределению нагрузки между витками в зависимости от различных конструктивных решений резьбового сопряжения, а также их статической и циклической прочности. По И. А. Биргеру нагрузка распределяется между витками по закону гиперболического косинуса. Решение дано в непрерывной форме с нахождением величины интенсивности распределения осевых сил дх по высоте нарезки резьбы. Фактически величина дг характеризуется распределением нагрузки между витками резьбы в любом сочетании 2. В.Б. Куклиным . Вопросам распределения нагрузки по виткам резьбы были посвящены многие исследования , . Г.Б. Иосилевич, рассматривая резьбовые соединения со спиральными витками, пришел к выводу, что последние существенно улучшают распределение нагрузки между витками. На рисунке 1 а приведен результат теоретических исследований напряжений во впадинах идеально точной резьбы при упругом и упругопластичсском нагружении. Как видно из диаграммы, максимальные напряжения направлены навстречу нагрузке под углом . Во впадине второго ви г ка контурные напряжения снижаются более, чем в 2,3 раза. Таблица 1 1. Наименование показателя Формула расчетное уравнение Автор, страна
Распределение нагрузки но виткам резьбы V Л7 2 V 4 где порядковый номер витка, считая от опорног о горца гайки а параметр, зависящий от геометрии и материала резьбы А Ли Ли давление на соответствующих витках. Р 4 А 4 а 4 . Аз 4 А2 4 Л 4 АО. М ГАк2 vV Лц2 Ак. Ак. Ак. Лк. II. Е. Жуковский, Россия 9 Н. А.2 Акз . АКЛ3 Л2 Л,, КкК Л, . Ак. МАк. АкзАк4 А3А2ААо 1 Ик А . Ык1 где к число витков на длине, свинчивания высоты гайки . Параметры Ак. АК. Продолжение таблицы 1 . I Г с . Г СЛ . Е0, при нечетном I. Интенсив , . И.А.