СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ЗАДАННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ КОНТАКТА СОПРЯЖЕНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Гуляев В.А., Сибогатов Р.С.

44 просмотров

Гуляев В.А., Сибогатов Р.С.

СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ЗАДАННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ КОНТАКТА СОПРЯЖЕНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ *

Аннотация:
в работе рассматриваются способы управления параметрами контакта сопряжений технологического оборудования. Эти способы могут быть использованы при исследовании контактного взаимодействия неподвижных сопряжений технологического оборудования. Предлагается классификация факторов, которые влияют на перемещения и деформации в стыках технологического оборудования. Предлагаемые способы позволяют ставить начальные и граничные условия для решения упругой, упруго-пластической и вязко-упругой контактных задач

Ключевые слова:
сопряжение, контактные системы, стыки, контактная нагрузка, область контакта, давление контакта

УДК 539.371

Гуляев В.А.
канд. техн. наук, доцент кафедры «Оборудование и технологии машиностроительного производства»
Тольяттинский государственный университет
(г. Тольятти, Россия)

Сибогатов Р.С.
магистрант кафедры

«Оборудование и технологии машиностроительного производства»
Тольяттинский государственный университет
(г. Тольятти, Россия)

СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ЗАДАННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

КОНТАКТА СОПРЯЖЕНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Аннотация: в работе рассматриваются способы управления параметрами контакта сопряжений технологического оборудования. Эти способы могут быть использованы при исследовании контактного взаимодействия неподвижных сопряжений технологического оборудования. Предлагается классификация факторов, которые влияют на перемещения и деформации в стыках технологического оборудования. Предлагаемые способы позволяют ставить начальные и граничные условия для решения упругой, упруго-пластической и вязко-упругой контактных задач.

Ключевые слова: сопряжение, контактные системы, стыки, контактная нагрузка, область контакта, давление контакта.

Повышение качества функционирования сопряжений технологического оборудования наиболее полно можно реализовать, основываясь на принципах функционального подхода к удовлетворению требуемого уровня показателей назначения контактных пар, абстрагируясь от их реальной конструкции [1].

Большинство известных в настоящее время методов формирования эксплуатационных свойств основывается на предметном подходе, предполагающем совершенствование отдельных показателей качества сопряжений: износостойкости, контактной жесткости и так далее для конкретных конструкций пар трения и неподвижных сопряжений [2]. Использование функционального подхода при важности других принципов означает, что объект рационализации совершенствуется, как комплекс функций, которые он выполняет. Реализация функционального подхода заключается в удовлетворении требуемого уровня их показателей назначения – функций пар трения и неподвижных стыков, определяемым условиями надежной эксплуатации машины. Поэтому, помимо абстрагирования от конструктивных форм сопряжений, для реализации функционального подхода в обеспечении качественного функционирования сопряжений, необходимо выявление управляемых параметров контактной системы и решение вопросов о рациональных методах воздействия на них, не приводящих к существенному усложнению и удорожанию технологии изготовления деталей, образующих сопряжения технологического оборудования.

Для управления контактными перемещениями стыков технологического оборудования можно использовать конструктивные и технологические методы, позволяющие целенаправленно изменять параметры, определяющие контактное взаимодействие – размеры областей контакта, закон распределения контактных давлений и их интенсивность, находящиеся в функциональной связи с характеристиками контактной жесткости зазорами (натягами), от величины которых зависят изменения относительного положения поверхностей элементов технологической системы. Существенно, что конструктивные методы позволяют регулировать определяющие параметры контакта на макроуровне, характеризуемом контурной площадью технических поверхностей стыков [3]. Технологические методы дают возможность изменять площадь (размеры) единичных пятен контакта в пределах контурной площади (в некоторых случаях и величину контурной площади), а также поверхностных слоев, в значительной мере определяющих важнейшие свойства: контактную жесткость, интенсивность изнашивания, коэффициенты трения, совместимость трущихся поверхностей.

Трудности теоретических и численных решений конструкционных контактных задач в значительной степени могут быть преодолены использованием экспериментальных методов и, прежде всего, оптических, позволяющих регистрировать поля контактных напряжений и перемещений на моделях из оптически активных материалов в проходящем свете и моделях из натурных материалов в отраженном свете [4].

Корректное моделирование упругих, упруго-пластических и вязкоупругих конструкционных контактных задач основывается на условиях моделирования физически линейных и нелинейных контактных задач и установленных функциональных зависимостях пересчета компонент – полей напряжений, деформаций и перемещений с модели на натуру [5]. Установленные условия моделирования апробированы на решениях целого ряда статических конструкционных задач.

Для неподвижных разъемных соединений, обеспечение показателей назначения: контактной прочности, герметичности, сопротивления коррозии, сохранения точности позиционирования, несущей способности целесообразно проводить на этапах изготовления деталей и сборки сопряжений.

При этом возможно получение заданных свойств контактирующих деталей технологическими методами, например, метод избирательной лазерной закалки для повышения сдвигоустойчивости плоских и круглых сопрягаемых деталей и конструктивными методами – метод принудительного деформирования втулки для управления контактными напряжениями в цилиндрическом соединении с зазором.

Промежуточным между активными и пассивными конструктивными методами обеспечения заданных функциональных свойств сопряжений технологического оборудования является метод разгрузки контактных систем, реализующий принципы (механической, частичной) системы автоматического регулирования (САР) по поддержанию деформационных и динамических характеристик плоских стыков при изменении режимов их нагружения.

В таблице 2 показаны факторы, влияющие на функциональную взаимосвязь управляемых параметров контакта, а также показателей качества и назначения сопряжений, реализующих рациональные конструктивные методы использования собственных и контактных деформаций для получения заданных эксплуатационных свойств неподвижных стыков технологического оборудования.

Таблица 2. Факторы, влияющие на упругие перемещения, зазоры (натяги) в стыках и погрешности.

Конструктивные факторы
Структурная схема технологической системы		Идеальная геометрия звеньев технологического оборудования		Физико-механические свойства материалов звеньев технологической системы		Термические и структурные свойства материалов звеньев
Технологические факторы
Усилия зажима и закрепления деталей	Макроотклонения формы и положения поверхностей		Микрорельеф: волнистость и шероховатость		Физико-механические и структурные свойства покрытий детали		Режим обработки и сборки
Эксплуатационные факторы
Интенсивность изнашивания поверхностей звеньев технологического оборудования и инструмента				Режим трения и вид смазывающей охлаждающей жидкости
Погрешности

Используя приведенную классификацию конструктивных способов управления параметрами контакта, можно исследовать в дальнейшем эффективность применения разработанных методов и устройств по обеспечению показателей назначения некоторых узлов и сопряжений технологического оборудования.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

Ogar P., Gorokhov D., Zhuk A. and Kushnarev V. Contact geometry during indentation of a sphere into an elastoplastic half-space // MATEC Web of Conferences ICMTMTE 2019. – 2019. – 298, 00093.
Monelli B.D. Mechanical characterization of metallic materials by instrumented spherical indentation testing: diss. 2010.
Айзикович С.М., Александров В.М., Белоконь А.В., Кренев Л.И. и Трубчик И.С. Контактные задачи теории упругости для неоднородных сред. – М.: Физматлит, 2006. – 240 с.
Öner E. and Birin A. Continuous contact problem for two elastic layers resting on an elastic half-infinite plane // Journal of mechanics of materials and structures. – 2014. – Vol. 9, No. 1. – pp 105-119.
Gulyaev V.A., Kozlov A.A., Loginov N.Y. and Soldatov A.A. Problems of mathematical modelling of elastic boundary value in the stress-strain state of car body elements // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2019. – 560 pp 012143.

Полная версия статьи PDF

Номер журнала Вестник науки №6 (63) том 3

Ссылка для цитирования:

Гуляев В.А., Сибогатов Р.С. СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ЗАДАННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ КОНТАКТА СОПРЯЖЕНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ // Вестник науки №6 (63) том 3. С. 922 - 927. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/9095 (дата обращения: 17.05.2024 г.)

Альтернативная ссылка латинскими символами: vestnik-nauki.com/article/9095

Нашли грубую ошибку (плагиат, фальсифицированные данные или иные нарушения научно-издательской этики) ?
- напишите письмо в редакцию журнала: zhurnal@vestnik-nauki.com

* В выпусках журнала могут упоминаться организации (Meta, Facebook, Instagram) в отношении которых судом принято вступившее в законную силу решение о ликвидации или запрете деятельности по основаниям, предусмотренным Федеральным законом от 25 июля 2002 года № 114-ФЗ 'О противодействии экстремистской деятельности' (далее - Федеральный закон 'О противодействии экстремистской деятельности'), или об организации, включенной в опубликованный единый федеральный список организаций, в том числе иностранных и международных организаций, признанных в соответствии с законодательством Российской Федерации террористическими, без указания на то, что соответствующее общественное объединение или иная организация ликвидированы или их деятельность запрещена.