Механический контакт в условиях вынужденных колебаний в пределах трения покоя

• Автор: Осколков, Валерий Николаевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 141 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1 .Статические и динамические контактные взаимодействия в условиях трения покоя. Задачи исследования. (§
1.1 Статические контактные задачи в области предварительного смещения б
1.2 Динамические контактные задачи в условиях предварительного смещения. щ
1.3 Выводы. Задачи исследования
2. Статическая модель контактного взаимодействия
2.1. Выбор расчетной модели единичного выступа и шероховатой поверхности
3. Контактные колебания деформируемых тел при ударном нагружении
3.1 Нормальные контактные колебания гладких и шероховатых сфер при воздействии ударных нагрузок
3.2 Тангенциальные контактные колебания гладких и шероховатых сфер при воздействии ударных нагрузок 3 Н
3.3 Контактные колебания гладких и шероховатых тел при сложном ударном нагружении
3.3.1 Контактные смещения шероховатых сфер при сложном динамическом нагружении Цй
3.3.2 Контактные смещения гладких сфер при сложном динамическом нагружении Цб
3.3.3 Сложный удар шероховатых поверхностей ц у
4. Контактное взаимодействие тел при сложных динамических нагружениях
4.1 Тангенциальные вынужденные контактные колебания гладких и шероховатых тел 5%
4.2 Тангенциальные контактные колебания гладких и шероховатых тел при сложном вибрационном нагружении

4.3 Амплитудно-частотные характеристики механического контакта гладких и шероховатых тел
5. Экспериментальный комплекс для исследования контактного взаимодействия твердых тел Тб
5.1 Установка для исследований контактных взаимодействий
5.2 Материалы и образцы для экспериментальных исследований
5.3 Погрешности измерения исследуемых величин
Основные результаты и выводы по работе §6
Литература С)6
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Задача повышения надежности и прочности машин, оборудования и механизмов, а также снижения уровня вибраций и шума при их работе, является по сей день наиболее важной для современного машиностроения. Надежность и долговечность определяются прежде всего достаточной статической и динамической жесткостью сопрягаемых деталей машин, плавностью перемещения деталей относительно друг друга.
Контактные деформации в местах сопряжения деталей составляют до 80% от общих деформаций [103]. Кроме того, контактные перемещения значительно изменяют частоты собственных и вынужденных колебаний сопрягаемых деталей машин, смягчают ударные нагрузки и оказывают существенное демпфирующее значение. Поэтому вопросы, связанные с контактным взаимодействием деталей, прежде всего, динамической контактной жесткостью и диссипацией энергии, являются весьма актуальными особенно для точного приборостроения и прецизионного машиностроения.
Значительные результаты получены при изучении динамических процессов контактного взаимодействия деталей машин [44,63,60,107,46]. Но имеется много нерешенных вопросов, связанных, в частности, с оценкой влияния динамических нагрузок на свойства механического контакта. Большой интерес представляют собой вопросы поведения сочленений деталей машин при сложных ударных и вибрационных нагрузках.
Целью данной работы являются исследования закономерностей поведения упругого контакта при сложном нагружении в условиях вынужденных колебаний. Исследования направлены на уточнение процессов контактного деформирования в этом состоянии, а также на получение расчетных формул, описывающих данное явление.
В работе использовался комплексный метод исследований, который включал в себя как теоретические, так и экспериментальные исследования.

где/- коэффициент трения покоя; N - нормальное усилие поджатия; Ар - предельное смещение от усилия Р, которое определяется по формулам из главы 2.
При рассмотрении контакта упругой сферы с плоскостью для случая, когда нормальная нагрузка N постоянна, а циклическая касательная Р изменяется во времени были приняты следующие допущения [60]:
а) ввиду того, что деформации в зоне контакта превышают на порядок общие деформации тел, последними можно пренебречь;
б) шероховатость моделируется сегментами сфер вершины которых распределены согласно детерминированной кривой опорной поверхности, что позволяет значительно упростить расчеты;
в) все касательные силы считаются лежащими в плоскости контактирования;
г) диссипация энергии на площадках контакта представляется микротрением в зонах проскальзывания;
д) массой выступов шероховатого слоя можно пренебречь, ввиду их малости, по сравнению с массой контактирующих тел.
Движение сферы от тангенциального ударного импульса на первом этапе описывается дифференциальным уравнением [63]:
где т - масса сферы; Ф(А) - нелинейная функция координаты А, характеризующая восстанавливающую силу.
Предполагается, что трение в зонах проскальзывания не зависит от частоты нагружения.
Решение уравнения (3.20) представляется полиномом Тейлора с разложением в степенной ряд. При этом уравнение (3.20) приобретает вид:
(3.20)