Развитие метода расчета нагрузочной способности полиэксцентриковых соединений с натягом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.02, кандидат наук Чухланцев, Евгений Сергеевич

• Чухланцев, Евгений Сергеевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Чухланцев, Евгений Сергеевич

Введение 5

Глава 1 Анализ современного состояния теории и 12 практики полиэксцентриковых соединений с натягом

1.1 Анализ современного состояния практики поликонтактных 13 соединений с натягом

1.2 Существующие методы расчета НДС и нагрузочной 20 способности полиэксцентриковых соединений с натягом

1.2.1 Анализ аналитических методов расчета НДС и нагрузочной 20 способности полиэксцентриковых соединений с натягом

1.2.2 Анализ численных методов расчета НДС и нагрузочной 23 способности полиэксцентриковых соединений с натягом

1.3 Условия эксплуатации и требования, предъявляемые к 33 конструкциям полиэксцентриковых соединений с натягом

1.4 Выводы и постановка задач исследования 37 Глава 2 Развитие метода расчета полиэксцентриковых 40 соединений с натягом

2.1 Конструктивное исполнение и нагрузочная способность 41 полиэксцентрикового соединения с натягом

2.2 Особенности работы полиэксцентрикового соединения с 45 натягом

2.3 Особенности контактного взаимодействия сопрягаемых 48 частей полиэксцентрикового соединения с натягом

2.4 НДС и контактные давления деталей полиэксцентрикового 59 соединения с натягом

2.5 Нагрузочная способность полиэксцентрикового соединения 67 с натягом

Выводы 69

Глава 3 Исследование нагрузочной способности 70

полиэксцентрикового соединения с натягом

3.1 Исследование нагрузочной способности 70 полиэксцентрикового соединения с натягом численными методами

3.2 Экспериментальное исследование нагрузочной способности 84 полиэксцентрикового соединения с натягом

3.2.1 Методика экспериментального исследования 85

3.2.1.1 К выбору геометрии и физико-механических свойств деталей 85

3.2.1.2 К выбору варьируемых факторов 87

3.2.1.3 Формирование матрицы планирования эксперимента 90

3.2.2 Подготовка и выполнение эксперимента 92

3.2.3 Обработка результатов эксперимента 98 Выводы 104 Глава 4 Практическая апробация результатов работы 105

4.1 Особенности расчета соединений делительной головки 106

4.2 Расчет полиэксцентриковых соединений с натягом 108 делительной головки

4.3 Практические рекомендации по выбору конструктивных 113 параметров полиэксцентриковых соединений с натягом

4.3.1 Рекомендации по выбору конструктивных параметров и 114 технологии сборки - разборки полиэксцентриковых соединений с натягом

4.3.2 Рекомендации по выбору температурных режимов 116 распрессовки полиэксцентриковых соединений с натягом

4.3.3 Рекомендации по выбору геометрических параметров 118 составных частей полиэксцентриковых соединений с

натягом

Выводы 120

Заключение 121

Библиографическое описание 123

Приложение 1 Результаты измерения микрогеометрии 135

деталей ПЭСН

Приложение 2 Патенты на полезную модель «Управляемый 136 механизм перекоса»

Приложение 3 Акт внедрения ОАО «Ижнефтемаш» 138

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Развитие метода расчета нагрузочной способности полиэксцентриковых соединений с натягом»

ВВЕДЕНИЕ

В современных условиях становится актуальной политика модернизации промышленности с целью создания новых поколений машин, технологий и материалов, обладающих качественно новыми функциональными свойствами и совершенствования существующих машин и технологий, обладающих повышенными эффективностью, надежностью, эксплуатационными характеристиками и меньшей ресурсоемкостью. В конструкциях современных машин и механизмов широкое применение получили соединения с гарантированным натягом, благодаря возможности восприятия и передачи произвольно направленных высоких по величине нагрузок.

Особый класс соединений с гарантированным натягом составляют многослойные соединения, состоящие из прослойки и двух равножестких деталей, собранных с натягом. Особое внимание вызывают полиэксцентриковые соединения с натягом (ПЭСН), имеющие минимум три неравножесткие детали в контакте. Такой тип соединений с натягом может иметь широкое распространение в машиностроении благодаря ряду существенных преимуществ. К ним относятся: упрощенный монтаж-демонтаж; обеспечение требуемого эксцентриситета отверстия относительно внешней поверхности охватывающей детали; экономия дорогостоящих материалов; использование подобных соединений в качестве различных по виду и конструктивному исполнению механизмов перекоса [57, 58].

Применение полиэксцентриковых соединений с натягом значительно повышает ремонтопригодность сложных конструкций посадок с натягом, и зачастую является наиболее рациональным и надежным конструктивным решением для передачи осевых сил и крутящих моментов в узлах различных машин и механизмов. Однако широкому применению полиэксцентриковых соединений с натягом препятствуют отсутствие результатов исследования и методик расчета их напряженно-деформированного состояния (НДС) и нагрузочной способности (НС). Исследование и разработка методики расчета

ПЭСН позволят создавать эффективные методы проектирования новых и совершенствования существующих машин и аппаратуры с конструкциями полиэксцентриковых соединений с натягом, ведущих к получению технического и экономического эффекта.

Теоретическое исследование обычных соединений с натягом при упругих деформациях было проведено Лямэ более ста пятидесяти лет назад. В этой же области имеются и более поздние работы академика A.B. Гадолина. Широкомасштабные и систематические исследования соединений с натягом начались с середины 50-х годов XX-го века. Вопросы технологии прессовых соединений рассмотрены в работах отечественных ученых Б.Ф. Федорова, И.В. Абрамова, Е.И. Берникера, И.С. Гречищева, A.A. Ильяшенко, Г.Я. Андреева, A.B. Щенятского и других.

Вопросам повышения нагрузочной способности (НС) и исследования прочности соединений с натягом посвящены работы J1.T. Балацкого, B.C. Клековкина, Ю.В. Турыгина, Н.С. Беляева, Н.К. Баранова, Е.Ф. Бежелуковой, Г.А. Бобровникова и других.

В настоящее время, на территории бывшего СССР, исследования по тематике прессовых соединений наиболее активно ведутся в технических университетах Москвы, Ижевска, Омска, Барнаула, Харькова, Киева. За последние 30 лет, коллективом ученых Ижевского государственного технического университета под руководством профессора И.В. Абрамова исследованы вопросы технологии, повышения прочности и нагрузочной способности, математического моделирования, разработаны методики расчета автофретированных, гидропрессовых, многослойных соединений с натягом.

Анализ достижений отечественных и зарубежных научных школ показал, что для расчета полиэксцентриковых соединений применялись аналитические методы разработанные Г.В. Колосовым, Д.И. Шерманом, Н.Д. Тарабасовым, Е.И. Берникером, а так же численные A.J1. Квитка, П.П. Ворошко, И.В. Абрамовым, A.B. Щенятским, Е.В. Кулишом и др.

Большинство аналитических методов отечественных и зарубежных научных школ основано на использовании методов теории упругости с применением теории функции комплексного переменного. Использование итерационного подхода к решению задач аналитическими методами не позволяет оценить с достаточной точностью нагрузочную способность (НС) ПЭСН.

Практика расчетов ПЭСН свидетельствует об использовании конструкторами и технологами предприятий различных методик для неравножестких соединений с натягом, не учитывающих особенностей полиэксцентриковых соединений. Следовательно, развитие теории и методик расчета НДС и НС полиэксцентриковых соединений с натягом является актуальной задачей для машиностроения.

Отличительной особенностью ПЭСН является неравномерное распределение контактных давлений вследствие геометрических особенностей составных частей соединения (наличие эксцентриситета). Учет перераспределения величин контактных давлений в зонах сопряжения деталей позволяет определять зоны концентрации напряжений в сопряженных деталях и оптимизировать нагрузочную способность соединений. На прочность в осевом направлении полиэксцентриковых соединений с натягом влияет большое количество факторов. Наиболее значимыми из них является ряд конструктивных параметров и относительное положение составных частей соединения, исследуемых в рамках диссертации.

Несмотря на широкое распространение полиэксцентриковых соединений с натягом в конструкциях машин и механизмов, применение методик расчета, конструктивных и технологических параметров, моделей оценки напряженного состояния и нагрузочной способности носит эмпирический характер. Используемые подходы к проектированию, изготовлению и эксплуатации ПЭСН могут приводить к недостаткам в плане надежности, безопасности и стабильности работы машин.

Целью диссертационной работы является обеспечение требуемой нагрузочной способности полиэксцентрикового соединения с натягом на основе разработанной математической модели расчета с учетом уровня НДС и форм сопрягаемых деталей, позволяющей повышать эффективность и надежность машин с конструкциями ПЭСН и имеющей существенное значение для рассматриваемой области знаний. Обозначенная цель предполагает проведение теоретического и экспериментального исследования полиэксцентриковых соединений с натягом в зависимости от относительного положения его составных частей. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• Определить погрешность аналитического метода расчета НС и НДС неравножестких соединений.

• Разработать математическую модель ПЭСН, учитывающую переменные по радиусу и углу жесткостные характеристики сопрягаемых деталей, взаимное проскальзывание сопрягаемых деталей и условия контактного взаимодействия с учетом неравномерного распределения Рк и, как следствие, неравномерного уровня коэффициента трения.

• Установить влияние конструктивных параметров на нагрузочную способность и НДС ПЭСН.

• В рамках натурного эксперимента выполнить проверку выдвинутого в ходе исследования предположения о величине нагрузочной способности ПЭСН.

• Разработать методику расчета нагрузочной способности полиэксцентриковых соединений с натягом на основе математической модели, учитывающей особенности распределения контактного давления и коэффициента трения.

• Сформулировать рекомендации по проектированию полиэксцентриковых соединений с натягом с оптимальной нагрузочной способностью.

Научная проблема диссертационного исследования состоит в исследовании и определении нагрузочной способности полиэксцентрикового соединения с натягом на основе разработанной оригинальной математической модели и экспериментальных исследований с учетом возможных способов изменения жесткости конструкции во время эксплуатации.

Необходимо проведение теоретических исследований и вычислительных экспериментов для неравножестких и объемных многосвязных контактных задач механики деформируемого твердого тела при упругом состоянии материалов деталей ПЭСН. Решение задач базируется на известных теоретических положениях механики твердого деформируемого твердого тела, конструкционной прочности, теории малых упруго-пластических деформаций, корректного применения метода конечных элементов (МКЭ). Экспериментальное исследование проводится на гидравлическом прессе с измерительной аппаратурой. На всех этапах вычислительного и натурного эксперимента используются методы математического планирования эксперимента и обработки его результатов.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, рекомендаций, библиографического списка из 127 наименований, содержит 139 страниц машинописного текста, 60 иллюстраций, 8 таблиц, 3 приложения.

В первой главе проведен анализ результатов теоретических и прикладных исследований соединений с натягом, поликонтактных равножестких и неравножестких соединений, их типов, конструкций, а так же технологий сборки, оказывающих влияние на нагрузочную способность.

На основе анализа, выделены основные подходы к методам расчета нагрузочной способности посадок с натягом, определены преимущества и области применения конструкций полиэксцентриковых соединений с натягом и сформулирована классификация конструкций ПЭСН.

Во второй главе разработана методика расчета НДС и нагрузочной способности полиэксцентриковых соединений с натягом с учетом специфики, заключающейся в переменных по радиусу, углу и длине жесткостных характеристиках сопрягаемых деталей, вызывающих неравномерное распределение Рк и как следствие не равномерного уровня коэффициента трения [34, 41]. Показана возможность эффективной интеграции разработанной оригинальной математической модели ПЭСН и метода конечных элементов. Разработаны алгоритм и методика расчета нагрузочной способности полиэксцентрикового соединения с натягом с учетом относительного положения его составных частей методом конечных элементов.

Третья глава посвящена проверке теоретических изысканий по исследованию и развитию методики определения нагрузочной способности ПЭСН численными и экспериментальными методами. Серия экспериментов позволила оценить влияние относительного положения составных частей соединения на величину нагрузочной способности (сопротивление осевому сдвигу) соединения, собранного термическим методом. Прочность соединения в рамках натурного эксперимента определяется путем измерения усилий распрессовки в посадке внутренняя - промежуточная деталь и промежуточная - внешняя деталь. В заключении проводится сравнение данных вычислительного и натурного экспериментов по определению нагрузочной способности ПЭСН в зависимости от относительного положения составных частей соединения. Проведенные исследования подтвердили выдвинутые в рамках теоретического исследования предположения.

В четвертой главе изложена практическая апробация результатов теоретического исследования. Выполнен расчет полиэксцентриковых соединений с натягом делительной головки по разработанной оригинальной методике. Промышленная апробация реализована в качестве инженерного расчета делительной головки. Представлены рекомендации по

проектированию полиэксцентриковых соединений с натягом с оптимальной нагрузочной способностью.

В заключение представлена общая характеристика работы и основные выводы по результатам диссертации.

На защиту выносятся:

• Математическая модель ПЭСН, учитывающая переменные по радиусу и углу жесткостные характеристики сопрягаемых деталей, взаимное проскальзывание сопрягаемых деталей и условия контактного взаимодействия, вызывающее неравномерное распределение Рк и, как следствие, неравномерный уровень коэффициента трения.

• Законометрности изменения нагрузочной способности ПЭСН в зависимости от относительного положения составных частей соединения.

• Результаты экспериментального исследования нагрузочной способности (на сопротивление осевому сдвигу) ПЭСН в зависимости от относительного положения составных частей соединения, подтверждающие адекватность предложенной методики расчета и выдвинутых в ходе теоретического исследования предположений.

• Рекомендации по проектированию полиэксцентриковых соединений с оптимальной нагрузочной способностью.

Автор выражает благодарность научному руководителю, доктору технических наук, профессору Алексею Валерьевичу Щенятскому и коллегам по работе за помощь в подготовке диссертации.

Глава 1 Анализ современного состояния теории и практики полиэксцентриковых соединений с натягом

1.1 Анализ современного состояния практики поликонтактных соединений с натягом

Соединения с натягом представляют собой посадки, в которых при насадке охватывающей детали с меньшим диаметром отверстия на охватываемую деталь, благодаря силе упругости на поверхностях сопряжения возникает сила сцепления, препятствующая взаимному смещению деталей.

Дальнейшие исследования предметной области показали, что сопрягаемые поверхности деталей, собираемых с натягом, могут быть цилиндрические или конические, иногда эллиптические или другой формы. Эти высоконадежные соединения позволяют передавать значительные осевые усилия и крутящие моменты. Они просты по конструкции и технологии изготовления [25, 26]. Значительный вклад в теорию и технологию соединений с натягом внесли работы отечественных ученых Г.Я. Андреева, Е.И. Берникера, A.A. Ильяшенко, Б.Ф. Федорова, И.В. Абрамова, A.B. Щенятского, B.C. Клековкина, Ю.В. Турыгина , Г.А. Бобровникова, Е.Ф. Бежелуковой , И.И. Воячек, Н.С. Сивцева и др .

Особый класс соединений с гарантированным натягом составляют поликонтактные прессовые соединения (рисунок 1.1), имеющие минимум три детали в контакте.

Такой тип соединений с натягом имеет широкое распространение в машиностроении благодаря ряду существенных преимуществ над остальными типами соединений. Совершенствованию существующих и созданию новых поколений машин с конструкциями полисоединений посвящено множество работ отечественных ученых И.В. Абрамова, A.B. Щенятского, И.С. Гречищева, A.A. Ильяшенко, Е.В. Кулиша и др.

Рисунок 1.1 - Схема поликонтактного соединения с промежуточной втулкой

1 - охватываемая деталь (вал), 2 - промежуточная деталь (втулка), 3 -охватывающая деталь (ступица); /),- диаметр посадки 1, И2 - средний

диаметр посадки 2, с1и- внутренний диаметр охватываемой детали, йЪн-наружный диаметр охватывающей детали, а - угол конусной посадки, рх, р2 - контактные давления соответствующих посадок

Анализ источников [40, 45, 48, 56-58, 89, 90] показал широкое применение поликонтактных соединений в различных областях общего машиностроения с целью обеспечения эффективности и ремонтопригодности конструкций машин и механизмов.

Значительная часть подшипников качения и жидкостного трения, воспринимающих моменты кручения от валов и осей, устанавливается через промежуточные конические втулки (рисунок 1.2).

Так же в машиностроении используются закрепительные втулки -самые распространенные устройства для фиксации подшипников с коническим отверстием на цилиндрических посадочных поверхностях [4, 8] гладких или ступенчатых валов (рисунок 1.3). Они просты в установке и не требуют дополнительной фиксации на валу.

а) б) в)

Рисунок 1.2 - Посадка подшипника на промежуточной втулке, при помощи гидрогайки: а) одна скользящая поверхность; б), в) две скользящие поверхности.

Использование закрепительных втулок на гладких валах [8, 29] позволяет фиксировать подшипник на валу в любом положении и производить регулировку различных зазоров. При использовании закрепительных втулок на ступенчатых валах совместно с опорным кольцом обеспечивается точная осевая фиксация подшипника, а также облегчается его демонтаж.

Рисунок 1.3 - Установка подшипника через промежуточную закрепительную втулку: а) подшипниковый узел; б) использование опорного кольца; в) использование гидрораспора.

Дальнейший анализ источников [46, 60, 93] показал и другое назначение таких втулок - использование вместе с тороидальными подшипниками в конструкциях требовательных к пониженным вибрациям и шумам. Так же, закрепительные втулки с уплотнениями используются в сочетании с различного типа конструкциями закрытых подшипников, работающих в условиях агрессивных сред. Подшипниковые узлы с закрепительными втулками применяются практически во всех областях машиностроения. В особенности, актуально их использование в крупногабаритных конструкциях: опоры валов клети прокатных станов; опоры каландровых, тамбурных, сушильных и холодильных, отсасывающих валов бумагоделательных машин, опоры барабанов и клетей в выработке породы и т.д.

Стяжные втулки [8, 61], как правило, сплошные, используются для монтажа подшипников с коническим отверстием на цилиндрические посадочные места ступенчатых валов. Такие втулки запрессовываются в отверстие подшипника, который упирается в заплечник вала или аналогичную неподвижную деталь. Для этого, особенно когда речь идет о крупногабаритных подшипниках, требуется приложить значительное усилие по преодолению силы трения между сопряженными поверхностями подшипника, втулки и вала. Для облегчения монтажа и демонтажа подшипников на стяжной втулке может быть использована гидравлическая гайка [118].

Распространенным является подход к формированию схем прессовой посадки промежуточной конической втулки дисков, ступиц, и других ответственных деталей с валами с целью обеспечения оперативной сборки-разборки узла без смятия рабочих поверхностей (прессовые посадки втулки дисков осевого компрессора с валом турбореактивного двигателя или валов вращающихся аппаратов газовых и воздушных центробежных компрессоров, посадки гребных винтов

морских судов; посадки тормозных дисков грузовиков и спецтехники, посадки осей колесных пар и т.д.) [119].

Анализ источников [1, 2, 77, 90] показал, что посадочной поверхностью промежуточной втулки могут являться как цилиндрические валы, так и конические. В натяг может устанавливаться и несколько деталей в радиальном положении (конструкция узла корпуса эксцентрика на рабочем валу конусной дробилки [120], состоящая из посадок рабочего вала, конической втулки, корпуса эксцентрика с конической посадкой, и цилиндрической втулки корпуса дробилки). На рисунке 1.4 представлен пример обычной посадки рабочего элемента дробилки на вал 1 с корпусом эксцентрика 2.

Широкое распространение имеют подшипниковые узлы с установочным стаканом, запрессовываемым в корпусную деталь (ступица колеса автодорожного транспорта (легковые автомобили, грузовики и тяжелая спецтехника, гребной винт моторных лодок [81], букса оси колесной пары железнодорожного транспорта или городских трамваев [56]).

В источниках [55, 56] дается подробное описание применения поликонтактного соединения с натягом при проектировании раздвижной

колесной пары и колесной пары с силовыми гидравлическими клапанными устройствами двустороннего действия для железнодорожного транспорта (рисунок 1.5).

Рисунок 1.5 - Раздвижная колесная пара для железнодорожного транспорта

Дальнейший анализ источников [45, 48, 73] показал, что поликонтактные соединения рассматривались только как осесимметричные или равножесткие. Однако, в настоящее время в машиностроении, нефтегазовом машиностроении, пищевой и авиационной промышленностях широкое применение получили механизмы перекоса [57, 58], в конструкции которых в настоящее время на ряду с продольно - рычажными, радиально - пальцевыми, кулачковыми могут эффективно применяться эксцентриковые механизмы, созданные на основе поликонтактных неравножестких соединений [8487], обладающие компактностью исполнения, высокой нагрузочной способностью и возможностью обеспечения требуемой точности перемещения внешней или внутренней поверхностей.

Особое место занимают устройства перекоса [57, 58], относящиеся к нефтегазовой промышленности, установка которых в низ бурильной колонны обеспечивает направленное отклонение скважины в процессе бурения, что в свою очередь предоставляет возможность для создания не

только наклонно - направленных или вертикальных, но и горизонтальных скважин. Основным отличием горизонтальной скважины от вертикальной или наклонно-направленной является не точечное, а линейное вскрытие залежи, что позволяет существенно увеличить охват залежи, резко повысить поверхность фильтрации, увеличить коэффициент извлечения нефти (КИН), сократить влияние на окружающую среду, обеспечить значительный рост эффективности капитальных вложений [123].

Дальнейшие исследования эксцентриковых механизмов, созданных на основе полиэксцентриковых соединений с натягом (ПЭСН), показали широкую значимость их применения в нефтегазовой отрасли, машиностроении, авиастроении и в других областях народного хозяйства. Многообразие подходов к проектированию, теории расчета, оценки технического состояния и совершенствованию существующих конструкций эксцентриковых механизмов (ЭМ) требует их классификации и дальнейшего разделения на несколько групп, принципиально отличающихся друг от друга. Проведенный анализ показал, что по назначению ЭМ можно разделить на три большие группы (рисунок 1.6).

Дальнейший анализ ЭМ, созданных на основе полиэксцентрикового соединения с натягом, позволил сделать выводы о высокой эффективности применения поликонтактных отклонителей с самоторможением и без самоторможения в нефтегазовой области.

Полиэксцентриковое соединение с натягом может выполнять роль децентратора [57], в этом случае оно предназначается для обеспечения требуемого угла отклонения бурильной колонны и фиксации ее элементов в заданном относительном положении. Обеспечение требуемых, взаимосвязанных смещений в радиальном и угловом направлениях возможно с помощью поли контактных эксцентриковых отклонителей [58]. Требуемое движение можно получить с помощью двух, трех и более

контурных эксцентриковых механизмов (рисунок 1.7). Однако, наиболее простым и надежным, на наш взгляд, является двухконтурный ЭМ.

Соединения с натягом

Рисунок 1.6 - Классификация конструкций современных эксцентриковых механизмов

а) б)

Рисунок 1.7 - ЭМ : а) двухконтактные; Ь) трехконтактные.

Следовательно, наиболее перспективным направлением является разработка конструкций двухконтурных поликонтактных эксцентриковых механизмов, в том числе и с самоторможением. В нашем случае механизм самоторможения - это соединение с натягом, относительное положение деталей которого может изменяться при одновременном окружном перемещении составных частей, приводящихся в движение интегрированным или внешним поворотным механизмом. Относительный поворот деталей может осуществляться при наличии монтажного зазора, создаваемого путем введения под высоким давлением масляной прослойки между контактными поверхностями или же путем нагревания всего соединения до необходимой температуры распрессовки его составных частей.

1.2 Существующие методы расчета НДС и нагрузочной способности полиэксцентриковых соединений с натягом

1.2.1 Анализ аналитических методов расчета НДС и нагрузочной способности полиэксцентриковых соединений с натягом

Неравножесткими конструкциями применительно к соединениям с натягом еще в 1961 году активно занималась кафедра «Сопротивление материалов» МГТУ «СТАНКИН» под руководством Н.Д. Тарабасова были выполнены исследования по определению напряженно -деформированного состояния напрессованного на вал эксцентрика. НДС определялось с помощью следующих зависимостей, которые были получены на основе формул Ламе - Гадолина.

г^-Е-а Г 2г| 2 Цг22-хе)2

1

Сх-е)2

1

2г|хе- е2(3г£-хе) (г|-хе)3

■] н/м2 (1.1)

■] н/м2 (1.2)

где а - относительный натяг

е - эксцентриситет в м;

г2, Г] - наружный и внутренний радиусы эксцентрика в м; х - расстояние от центра О большего диаметра эксцентрика до

точки, лежащей на соответствующей поверхности в м; г3 = г2 - е - в м (рисунок 1.8).

Особенность предлагаемого метода заключается в том, что бы пользоваться описанными выше формулами (1.1, 1.2), необходимо для каждого случая относительного положения эксцентрика определять свою среднюю величину натяга 1ч[с и натяг, зависящий от взаимного углового положения охватывающей детали относительно вала или иметь статистические данные об этих величинах.

е

Рисунок 1.8 - Обозначение элементов эксцентрика

Анализ предложенной теории расчета неравножестких соединений позволяет сделать выводы о том, что при проведении расчетов НДС и НС не учитывается угол относительного смещения сопрягаемых деталей а. Что, в свою очередь, ведет к появлению ошибки расчетов порядка 14% и порядка 22 % при неблагоприятном расположении составных частей соединения [74].

Предложенные зависимости (1.1, 1.2) получены для плоской детали, следовательно, не учитывается длина зон контакта и процессы трения в ней. Как было показано в работах [45, 89] при расчете аг с учетом влияния трения и без fTp или с fTp = const результаты расходятся до 15%. Следовательно, ошибка в приблизительном расчете станет еще больше, при больших fTp может дойти до 25 - 28 %.

Реальные детали имеют конечную длину, и как показано в работах [1,2, 77, 89, 90] в данных местах имеет место коэффициент концентрации напряжений ка. При расчете коротких соединений и соединений с небольшой длиной 1-1.5D приведенные выше зависимости (1.1, 1.2) дают очень приближенный результат, так как имеют место краевые эффекты. В случае наличия конструктивных особенностей или соединения с промежуточной деталью (полиэксцентриковое соединение с натягом) данный подход требует значительных уточнений.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Чухланцев, Евгений Сергеевич, 2013 год

Список используемой литературы

1. Абрамов И.В. Исследование и совершенствование гидропрессового метода сборки соединений с натягом. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Специальность №164. Пермь, 1970.-20с.

2. Абрамов И.В., Фаттиев Ф.Ф. и др. Высоконапряженные соединения с гарантированным натягом. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2002. - 300с. ISBN 57526-0114-2.

3. Акимов П., Золотов А. Численно-аналитические методы расчета строительных конструкций: перспективы развития и сопоставления. - М.: САПР и графика, 2005. - с.78-82.

4. Алехин А.Г. Повышение нагрузочной способности соединений с натягом на основе лазерной закалки. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Специальность: 05.03.01. Волгоград, 2005. - 142с.

5. Александров В.М., Чебаков М.И. Введение в механику контактных взаимодействий. - Ростов-на-Дону: Изд-во ООО «ЦВВР», 2007. - 114 с. ISBN 5-94153-089-7.

6. Алексеев В.М. Оптимальное управление. М.: Наука, 1979. - 430с.

7. Алямовский A.A. SolidWorks/COSMOSWorks. Инженерный анализ методом конечных элементов. М.: ДМК Пресс, 2004. - 432с. ISBN 5-94074-218-1.

8. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В трех томах. М.: Машиностроение, 2000. ISBN 5-217-02963-3.

9. Адлер А.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. - М.: Наука, 1976. - 311 с.

10. A.c. № 1556857. Способ соединения с натягом деталей типа вал-втулка / Мулин Ю.И., Довгий В.И. - опубли. в Б.И. 15.04.1990.

11. A.c. 1288012 СССР. Способ сборки с натягом охватывающей и полой охватываемой деталей / В.С.Клековкин, В.А.Дулотин, И.В.Абрамов и др. (СССР) - Опубл. в Б.И., 1987, N 5.

12. Атопов В.И. и др. Моделирование контактных напряжений. М.: Машиностроение, 1988. - 270 с.

13. Ашихмин В.Н. Оптимальное проектирование гирдроцилиндров минимального веса с заданными прочностными свойствами. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Специальность: 01.02.06. Пермь, 1989. - 113с.

14. Балакшин B.C., Волосов С.С. и др. Взаимозаменяемость и технические средства измерений в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1972.-616с.

15. Балацкий JI.T. Прочность прессовых соединений. Киев: Техника, 1982.-151с.

16. Баничук Н.В. Оптимизация форм упругих тел. М.: Наука, 1980. - 256с.

17. Басов К.А. ANSYS в примерах и задачах: Справочник пользователя. -М.: Компьютер Пресс, 2002. - 224с.

18. Басов К.А. ANSYS: Справочник пользователя. - М.: ДМК Пресс, 2005. - 640 с. ISBN 5-94074-108-8.

19. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. -2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1975. - 400 с.

20. Белый В.А. Зубчатые передачи из пластмасс. Минск, Наука и техника, 1968, 248 с.

21. Берникер Е.И. Посадки с натягом в машиностроении. Л., Машиностроение, 1966. - 167с.

22. Биргер И.А. и др. Расчет на прочность деталей машин. Справочник. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1979. - 702 с.

23. Бобровников Г.А. О прочности прессовых посадок, осуществляемых с применением холода. М.: Машиностроение, 1971. - 95 с.

24. Бондаренко В.А. и др. Оформление диссертационных работ (отрасль наук - технические науки): Рекомендации для докторантов, аспирантов и соискателей. - Оренбург: ИПК ОГУ, 2003. - 16 с.

25. Бреббия К. и др. Методы граничных элементов. - М.: Мир, 1987. - 524с.

26. Газизов Х.Ш., Кузьминых A.A. Расчет соединений с натягом методом конечных элементов // Изв. Вузов. Машиностроение. 1994. № 7-9. С. 58-61.

27. Глухова К.А. Исследование технологических параметров гидропрессовой сборки соединений с натягом при повышенных скоростях формирования: Автореф. дис. канд. техн. наук: 05.02.08. - Кишинев, 1975. - 28с.

28. Гречищев И.С., Ильяшенко A.A. Соединения с натягом: Расчеты, проектирование, изготовление. - М.: Машиностроение, 1981. - 247с.

29. Григорьева O.A. Технологическое обеспечение прочности профильных неподвижных соединений упругопластическим деформированием элементов соединения. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Специальность: 05.02.08. Омск, 2004. - 141с.

30. Деркач В.В. Технологическое обеспечение прочности профильных неподвижных неразъёмных соединений с регулярным рельефом, собранных методом деформирующего протягивания. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Специальность: 05.02.08. Омск, 2004. - 255с.

31. Дулотин В.А. Технология сборки автофретированием и несущая способность соединений с натягом. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Специальность: 05.02.08. Ижевск, 1993. -114с.

32. Жеков К. Анализ напряженно-деформированного состояния системы "вал-втулка" при посадке с натягом. CAD-FEM GmbH, 2 с. http://www.cadfem.ru

33. Журавлев А.Н., Медведева Р.В., Партикевич Ф.В. Конические соединения: Справочное пособие. М.: Машиностроение, 1968. - 142с.

34. Задачи контактного взаимодействия элементов конструкций. Под ред. Рвачева В.Л. - Киев: Наук. Думка, 1989. - 232с.

35. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике / Пер. с англ. Под ред. Б.Е. Победри.- М.: Мир, 1975. - 541с.

36. Зенкин A.C., Арпентьев Б.М. Сборка неподвижных соединений термическими методами. - М.: Машиностроение, 1987. -125с.

37. Ильюшин A.A., Огибаев П.Н. Упруго-пластические деформации полых цилиндров. - М.: изд-во МГУ, 1960. - 224с.

38. Ильяшенко A.A. Исследование конических соединений тепловозных гидропередач. - Автореф. дис. канд. техн. наук. - МИИТ, 1968. - 23 с.

39. Каплун А.Б., Морозов Е.М., Олферьева М.А. ANSYS в руках инженера: Практическое руководство. - М.: Едиториал УРСС, 2003.

40. Клековкин B.C. Конструкторско-технологические основы управления нагрузочной способностью соединений с натягом. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Специальность: 05.02.02., 05.02.08. Ижевск, 1995. - 318с.

41. Колмогоров Г.Л., Михайлов В.Г. и др. Гидропрессование труднодеформируемых тугоплавких металлов и сплавов.-М.Металлургия, 1990, 332 с.

42. Корсаков B.C. Основы технологии машиностроения. Учебник для вузов. М. Изд-во Высшая школа. 1974г. - 336с.

43. Кошелева A.B. Планирование эксперимента: Обзорная информация. -М.: ИНИИТЭИ приборостроения, 1976. - 76с.

44. Крагельский И.В., Добычин М.Н. Основы расчета на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. - 526с.

45. Кулишь Е.В. Напряженно-деформированное состояние и нагрузочная способность прессовых полисоединений. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Специальность: 01.02.06. Ижевск, 2009. - 121с.

46. Курносов Е.В. Адаптация шпиндельных узлов к условиям эксплуатации на основе автоматического регулирования натяга подшипников: Дис. канд. техн. наук : 05.13.06 Москва, 2005. - 207с.

47. Курносов Н.Е. Исследование величины фактической площади контакта и ее влияние на качество соединений с натягом: Автореферат дис. канд. техн. наук: 05.02.01. - М.: МВТУ им. Баумана, 1976. - 26с.

48. Лузгин A.A. Теоретические основы математического моделирования процесса калибровки отверстий в режиме жидкостного трения. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Специальность: 05.03.05. Ижевск, 2006. - 135с.

49. Малинин H.H. Прикладная теория пластичности и ползучести: Учебник. - 2-е изд. - М.: Машиностроение, 1975. - 400с.

50. Новиков А. Ф. Адаптивное управление процессом сборки продольно-прессовых соединений : Дис. канд. техн. наук : 05.13.06 Самара, 2002. - 194с.

51. Норри. Д., де Фриз Ж. Введение в метод конечных элементов. М.: Мир, 1983.-304с.

52. Орлов Б.В. Устройство и проектирование стволов артиллерийских орудий. М., Машиностроение, 1976. - 432с.

53. Патент на изобретение № 2003137729 Способ контроля качества соединений с натягом / Шанаурин A.M., Белоногов А.Г. (РФ) - 2003.

54. Патент на изобретение № 2268154 Способ крепления бандажа на колесном центре / Пимштейн П.Г. (РФ) - 2004.

55. Патент на полезную модель № 47809 Раздвижная колесная пара / Кулиш Е.В., Лузгин A.A., Щенятский A.B., Севастьянов Б.В., Якимович Б.А. (РФ)-2005.

56. Патент на полезную модель № 55686 Раздвижная колесная пара с силовыми гидравлическими клапанными устройствами двустороннего действия / Кулиш Е.В., Лузгин A.A., Щенятский A.B., Севастьянов Б.В., Якимович Б.А. (РФ) - 2006.

57. Патент на полезную модель № 111878 Управляемый механизм перекоса / Чухланцев Е.С., Щенятский A.B. (РФ) - 2011.

58. Патент на полезную модель № 115812 Управляемый механизм перекоса / Чухланцев Е.С., Щенятский A.B. (РФ) - 2012.

59. Перель JI.Я. Подшипники качения: Расчет, проектирование и обслуживание опор: Справочник. - Машиностроение, 1983. - 543 с.

60. Подниколенко A.B. Динамический упругий контакт в соединениях с натягом в пределах трения покоя. Специальность: 01.02.06. Барнаул, 2004. - 163с.

61. Покровский А. М. Разработка расчетных методов анализа прочности крупногабаритных прокатных валков при термообработке и прессовой посадке : Дис. д-ра техн. наук : 01.02.06, 05.16.01 Москва, 2003. - 305 с.

62. Протасов А. В. Повышение качества крупногабаритных соединений с гарантированным натягом при ремонте газовых компрессоров: дис. канд. техн. наук : 05.02.08, 01.02.06 Иркутск, 2007. - 144 с.

63. Решение контактных задач в ANS YS 6.1. - M. : CADFEM, 2003 .- 138c.

64. Решетов Д.Н. Детали машин. M.: Машиностроение. 1989, 496 с.

65. Розин Л. А. Метод конечных элементов. // Соровоский образовательный журнал, том 6, №4, 2000. - с. 120-127.

66. Рыжов Э.В., Демкин Н.Б. Качество поверхности и контакт деталей машин. - М.: Машиностроение, 1981. - 224с.

67. Рычков С.П. MSCVisualNASTRN для Windows. - M.: HT Пресс, 2004.

- 552с. ISBN 5-477-00002-3.

68. Св. РФ на полезную модель № 20557. Гидропрессовое соединение./ Щенятский A.B. Севастьянов Б.В. и др. // Бюл. - 10.11.2001. - №31.

69. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. Под ред. Б.Е. Поберди. М.: Мир, 1979. - 392с.

70. Селетков С.Г. Соискателю ученой степени. - 3-е изд., перераб. и доп.

- Ижевск: Изд-во ИжГТУ , 2002. -192с.

71. Серенсен C.B. и др. Несущая способность и расчеты деталей машин на прочность. М.: Машиностроение, 1975. - 488с.

72. Сивцев Н.С. Развитие теории и технологии дорнования отверстий в нестационарных условиях трения инструмента с заготовкой. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Специальности: 05.02.08., 05.03.01 Ижевск, 2005. -289с.

73. Соснович Э.В. Теоретические основы математического моделирования гидропрессовой сборки соединений с натягом. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Специальность: 05.02.08. Ижевск, 1999. - 158с.

74. Тарабасов Н.Д. Расчет напряженных посадок в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1977.-268с.

75. Теплый М.И. Контактные задачи для областей с круговыми границами. - Львов: Вища школа, 1983. - 178с.

76. Тимошено С.П. Теория упругости, 2-е издание. - Л.: Советский печатник, 1937. - 453с.

77. Турыгин Ю.В. Нагрузочная способность соединений с автофреттированными охватывающими деталями. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Специальность: 05.02.02. Ижевск, 1984.- 188с.

78. Фаттиев Ф.Ф. Разработка методов повышения нагрузочной способности и расчета конических соединений. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Специальность: 01.02.06. Устинов, 1985. - 136с.

79. Федоров Б.Ф., Вакуленко Ю.А., Коренюк В.Г. и др. Сборка машин в тяжелом машиностроении. - М.: Машиностроение, 1971. - 312с.

80. Фролов Н.В., Цфайс Б.С. Теория цилиндрического соединения с натягом, нагруженного крутящим моментом. - Изв. Вузов. Машиностроение, 1973, №9.-с. 16-20.

81. Хадыков М.Т. Повышение эффективности ремонта соединений с натягом сельскохозяйственной техники. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Специальность: 05.20.03. Улан-Удэ, 2005.-203с.

82. Хорхордин Е.Г. Усовершенствование и ремонт моторов "Вихрь", "Вихрь-М", "Вихрь-30". // Издательство: ИД Рученькиных, 2004. - 176с.

83. Чигарев А. В., Кравчук А. С., Смалюк А. Ф. ANSYS для инженеров. М.: Машиностроение-1. 2004. - 512с. ISBN 5-94275-048-3.

84. Чухланцев Е.С., Щенятский A.B. Анализ конструкций эксцентриковых механизмов и существующих методов расчета их нагрузочной способности. Интеллектуальные системы в производстве. Научно-практический журнал. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2011 №2(18). - С. 188-193.

85. Чухланцев Е.С., Щенятский A.B. Анализ конструкций и задачи проектирования поликонтактных эксцентриковых механизмов. XL Неделя науки СПбГПУ : материалы международной научно- практической конференции. Ч . XXI. - СПб . : Изд- во Политехи, ун- та , 2011. - с .36-37.

86. Чухланцев Е.С., Щенятский A.B. Подходы к определению нагрузочной способности поликонтактных неравножестких соединений с натягом. Будущее машиностроения России: Материалы 5-й Всероссийской конференции молодых ученых, 26-29 сентября 2012 г.[Электронный ресурс], г. Москва: ATM России, 2012.-1 электрон, опт. диск (CD-ROM).

87. Чухланцев Е.С., Щенятский A.B. Поликонтактные неравножесткие соединения с натягом и анализ их нагрузочной способности. Интеллектуальные системы в производстве. Научно-практический журнал. -Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2012 №2(20). - С. 80-84.

88. Шаврин О.И. Как формировать выводы по диссертации и составлять заключение диссертационного совета. Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2002. - 24с.

89. Щенятский A.B. Напряженно-деформированное состояние и нагрузочная способность многослойных соединений с натягом. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Специальность: 01.02.06. Ижевск, 1993. - 171с.

90. Щенятский A.B. Теория и технология гидропрессовых соединений с натягом. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Специальность: 05.02.02. Ижевск, 2003. - 311с.

91. Щенятский А.В., Абрамов И.В., Клековкин B.C., Турыгин Ю.В. Управление нагрузочной способностью и напряженно-деформированным состоянием прессовых соединений // Вестник Ижевского государственного технического университета, 2001, №4, с.5-8.

92. Щенятский А.В., Абрамов И.В, Турыгин Ю.В. Напряженно-деформированное состояние и несущая способность высокопрочных прессовых соединений // Вестник Ижевского государственного технического университета, 2001, №4, с. 11-15.

93. Щенятский А.В., Соснович Э.В., Дулотин В.А., Телегин И.И. Совершенствование конических гидропрессовых соединений бумагоделательных машин. - М.: Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2002, №11.

94. Экспертиза и защита диссертационной работы / сост. JI.A. Галаган, Н.А. Мокерова, Э.И. Вагапова - 2-е изд., испр. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2005.-50с.

95. ANSYS 10.0. ANSYS LS-DYNA User's Guide. // ANSYS, Inc. 2006

96. Adey Robert A. Modeling and Simulation of Spline Couplings. Ashurst Lodge, Southampton, UK, 2004. - lip.

97. Bozkaya D., Muftu S. Mechanics of the tapered interference fit in dental implants. Journal of Biomechanics 36, USA, 2003, pp.1649-1658.

98. Dusan Maga, Rene Hartyansky. Numericke riesenia. Univerzita obrany, Brno, Czech Rep., 2006. - 174p.

99. Dusan Stamenkovic, Slobodan Jovanovic, Milos Milosevic. INVESTIGATION OF THE PRESS FIT JOINTS BY THE TRIBOLOGY ASPECT. FACTA UNIVERSITATIS. Series: Mechanical Engineering Vol.1, No 8, 2001, pp. 1057- 1064.

100. E.S. Chukhlantsev, A.V. Shchenyatsky. Analysis of the design of eccentric mechanisms and existing method of their load capacity calculation. Third Forum of Young Researchers. In the framework of International Forum "Education Quality -2012". Publishing House of ISTU,2012, pp. 265-272.

101. E.S. Chukhlantsev, A.V. Shchenyatsky. Calculation of load capacity of poly contact of rigid joints unevenly. STROJARSTVO STROJIRENSTVI, maree

- brezen 2012, cislo 3, Zaregistrované MK SR, EV 3440/09 ISSN 1335 - 2938, tematická skupina: A/7.

102. Evgeniy V. Kulish, Marat M. Abashev, Anna V. Ivannikova, Alexey V. Schenyatskiy. Numerical-analytical Methods in Perfection of Assembly Technique of Joints in Main Machines Units. Budapest, Hungary, Pollack Periodica, Vol. 1, No. 2, pp. 71-82, (2006), ISSN 1788-1994.

103. Heinrich Ulf. Untersuchung einer kraftschlussigen Verbindung von Keramiklaufrad und Metallwelle in Kleingasturbinen. Zur Erlangung des akademischen Grades Doktor der Ingenieurwissenschaften -Dr.-Ing. Technischen Universität Berlin, Berlin, Deutschland, 2002. - 109p.

104. Interference fit joint and method and indexable ratchet wrench utilizing same. United States Patent 6101907. http://www.freepatentsonline.com.

105. Kulish E.V., Turygin .Y.V. Calculation methods for press-fit polyjoints. International Symposium Advances in Mechatronics 2007 (AiM 07) 4-6 December 2007 - Brno, University of Defence, Czech Republic, 2007. - 6 S. ISBN 978-80-7231-314-3.

106. Kulish E.V., Turygin Y.V. Load capacity and mode of deformation of press fit polyjoints. 11-th International Symposium on Mechatronics "Mechatronika 2008", Trencianske Teplice, Slovakia, 2008. - p.41-44. ISBN 978-80-8075-305-4.

107. Kulish Evgeniy. Naliehavost' vyskuma lisovy polyspojenie. Proceedings of 2nd Conference of PhD. Students "Kondor 2008", Trencianske Jastrabie, Slovakia.

- pp. 123-125. ISBN 978-80-214-3663-3.

108. M.J. Lamela-Rey, M.A. García-Prieto, A. Fernández-Canteli. A Probabilistic Design Model Proposal for Structural Glass Plates. Pollack Periodica, vol.1, #1, Pec, Hungary, 2006.

109. Morrissey P.D. Fabrication, Distortion, and Metrology of Shrink Fit Electrical Connections. A thesis for the degree of Master of Science. North Carolina State University, Raleigh, NC, USA, 2003. - 13 lp.

110. Muller H.W. Drehmoment-Übertragung in PressverbindungenKonstruktion, 1962, N.2, S. 47-57.

111. Nozue Akira. Press-fit Joint Structure. Patent with International Application No.: PCT/JP2003/012987. http://www.wipo.int.

112. Oden, J. T., Mechanics of Elastic Structures, McGraw-Hill, New York, 1968.

113. Peric, D. and Owen, D.R.J., "Computational Model for 3-D Contact Problems with Friction Based on the Penalty Method", International Journal for Numercial Method in Engineering, Vol. 35, pp. 1289-1309 (1992).

114. Ram P. Goel. Analysis of an Interference-Fit Pin Connection. // IEEE TRUNSACTIONS ON COMFONENTS, HYBRIDS, AND MANUFACTURING TECHNOLOGY, VOL. CHMT-1, NO. 3, SEPTJXMBJXR 1978, p.248-251.

115. Schaeffler Gruppe Industrie. INA ELGOGLIDE®-Gleitbuchsen im Spurweitenverstellungsystem SUW 2000 von ZNTK Poznan S.A. Publ.-Nr. WL 07 541 DA. 98,5/09/04 Printed in Germany by Weppert GmbH & Co. KG, 2004. www.ina.com

116. Schenyatskiy A.V., Kulish E.V., Luzgin A.A., Ivannikova A.A. Automation of Assembly of Wheelsets Made by Hydraulic Forging Method. Engineering MECHANICS, Vol.12, 2005, #A1, Brno, Czech Rep., pp.333-339.

117. Simo, J.C. and Laursen, T.A., "An Augmented Lagrangian Treatment of Contact Problems Involving Friction", Computers and Structures, Vol. 42, No. 1, pp. 97-116(1992).

118. Sinha R. Extracting Composable Mechanics-Based Assembly Models from CAD Representations. A Thesis Proposal for the Degree of Doctor of Philosophy in Engineering (Electromechanical Systems Design). Carnegie Mellon University, Pittsburgh, Pennsylvania, USA, 1998. - 33p.

119. Strand H. Simulation of Bushing Wear. NAFEMS Seminar: "Component and System Analysis Using Numerical Simulation Techniques - FEA, CFD, MBS". Gothenburg, Sweden, 2005.

120. Thornley R.X., Elevat J. The static and dynamic stiffness of interference shrinkfitted joints // International journal of machine tools manufacture. 1988. -pp. 141-155.

121. Viisoreanu A., Wadolkowski K. Particularities of single shear pin joints modeling for MSC/NASTRAN. San Diego, С A, USA, 2005.

122. Wriggers, VuVan, and Stein, "Finite Element Formulation of Large Deformation Impact-Contact Problems with Friction", Computers and Structures, Vol. 37, pp. 319-331.- 1990.

123. Zhivov P. N. To the issue of completely automated control of the well drilling trajectory // Technologies. Equipment. Materials. - 2006. - Iss. 3. -P. 65-70.

124. Zheng Yi. A Ph.D. Finite Element Analysis for Fixture Stiffness. Dissertation for the Degree of Doctor of Philosophy in Manufacturing Engineering. Worcester Polytechnic Institute, MA, USA, 2005. - 159p.

125. Каталог. Подшипники качения SKF. Издание 5125RU. www.skf.ru

126. Каталог. Продукция SKF для промышленных трансмиссий. Издание 6219RU. www.skf.ru

127. Каталог. SKF. Solutions. Publication! Dd 7977 Е. www.skf.ru

Приложение А

(Результаты измерения микрогеометрии деталей ПЭСН)

Измерение микрогеометрии деталей ПЭСН до сборки

Деталь 1 Деталь 2 Деталь 3 Деталь 4 Деталь 5 Деталь 6

Н, мм 29,84 29,65 47,8 47,87 60,34 61,08

29,9 29,7 47,82 47,9 60,28 61

29,81 _ 29,63 47,9 47,82 60,37 61,03

29,91 29,68 47,88 47,84 60,33 60,98

29,95 29,72 47,79 47,85 60,39 61,02

0наружн., мм 79,9 79,95 59,98 60,0 40,05 40,01

79,94 80,01 60,09 59,98 40,0 40,0

79,99 79,92 60,02 60,02 40,01 39,98

79,92 79,97 60,0 60,05 40,03 40,03

79,97 80,02 60,04 60,01 39,98 39,99

0внутр., мм 60,02 60,03 39,9 40,02 20,0 20,12

60,04 59,96 39,97 40,04 20,02 20,03

60,0 59,92 39,87 40,0 20,06 20,06

59,93 60,08 39,95 39,98 19,92 20,08

59,9 60,0 40,0 39,9 19,95 20,1

К-а наружна мкм 0,78-1,14 1,24-1,28 0,24 - 0,26 0,24 - 0,26 0,7 - 0,86 0,6 - 0,7

К-а внутр. 5 МКМ 2,8 - 2,9 2,60 - 2,80 2,1-2,8 2,1 -2,8 4,4 - 5,3 5,2-6,16

где Деталь 1 и 2 - внешняя деталь ПЭСН; Деталь 3 и 4 - промежуточная деталь ПЭСН; Деталь 5 и 6 - внутренняя деталь ПЭСН; Яа - шероховатость деталей.

Измерение микрогеометрии деталей ПЭСН после сборки

Деталь 1 Деталь 2 Деталь 3 Деталь 4 Деталь 5 Деталь 6

Н, мм 29,84 29,6 47,85 47,93 60,3 60,96

29,9 29,62 47,9 48,0 60,24 61,0

29,8 29,66 47,97 47,95 60,27 61,07

29,91 29,67 47,99 48,02 60,35 61,03

29,95 29,7 48,0 47,97 60,32 61,0

0наружн., мм 79,98 79,97 60,03 60,02 40,04 39,98

80,0 79,92 60,0 60,07 40,01 40,03

80,02 79,94 59,98 60,04 40,0 39,99

79,97 80,0 60,02 60,0 40,05 40,0

80,05 80,04 59,97 60,03 40,06 40,01

0внутр., мм 60,02 60,03 39,9 40,02 19,92 20,1

60,04 59,96 39,97 40,04 20,04 20,13

60,0 59,92 39,87 40,0 20,0 20,05

59,93 60,08 39,95 39,98 19,94 20,04

59,9 60,0 40,0 39,9 19,98 20,09

Приложение Б

(Патенты на полезную модель)

(Же

ВДВЙ

ж

II \ НО ШУЮ МОДГ 1Ь

№111878

^ V

управляемый механизм перекоса

л

V

ГЬиешообладап н>( ш) Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет" (ШЧ)

Атор(ы) ем. на обороте "

•ч

/> §

"«<..■ 6

Заявк1 № 2011120651 Приортет полезной модечи 20 мая 2011 I. Злрм и< триров.шо в Г(кударст пенном рсесгрс но юлшх < моделей российской Федерации 27 декабря 2011г. ^ гСрок действия патеша исгскает 20 мая 2021 г.^

>. 4 / * 4 V. л

£ Руководитель Федеральной службу по интеллектуальной > собственности, патентам и товарныч макам ^ ^

Ь П Симонов

Г ууу N

jKO C^ÄCJK ¿víí ^¡ЕД&^ДШ!

. . /1\ «»is»«

ШШ

лЙВ

"К? Si К1; î»

»--■'■S',- , Ч»'У

С >:¡

SÍ

и

«M

"-■¿й- * BflHL

■■■Мп'ШШ'®*

II \ ill! II '.il* ill Md.II II.

V 11Л S í 2

> Ш'АВ. ШКМЫИ MI ХЛ1ПНМ Ш 14 k<)< л для 11 {Ml III ПИЯ H ЛИ l'Ali. 1Г1ШЯ ЬМ'ОНОГИ КВЛЖИНЫ

i!.!!......'.„ . li.-.ioi.in) Чух.типа; l'.wiiuù Сер.сеннч (RI'),

lUt intnn кии Лпексеи Валериевич (RU)

; -и 4yx.i(iuiw(s Кигечыи ( ергсечич (RL), ¡Ленлтский Алексей Ва.ирычшч (RI')

Я И

m

22 M

и

Щr-!1 Wà

H й й а й s s а s а й S SS

s s a

S

jy

m m

îS

si

3

. .-I

-Ä-.

.4.HIIIK.I 2011145»

F Ipnopnij ноясин.'П модели 08 H(»iñ|)ii 201 1 i .'j.i|iri;i(j ;»;;>< мимо и I (u'\.i;i|K"I№'Iiii>im ¡j¡ tripe ножмных -, j \iu.ii- и li itiu KoiihiDi-.^'piiinui Ю^чая 20.12 г. ' ЩЯМН 'il**: ClKiK .If'üiilMX ÍI.IHMIIÜ liriCKîK ! US ноября 2021 l". ,

îi J- - « #

fis

H

■ fe:

!'.il -m I Ф, ¡4,'r,1,1.1. tlifll'" " -Y?

' .< 'Г

мша

.s.

nu шиш■ Lii-uni/fj ¡hiiou ( гни m-,f>iiHUi.nm & . âi * ■ "

.'WWSv ?» » *

s ri.

Si

i*¿ Я'

(Акт о внедрении результатов научно

Приложение В

- исследовательской работы)

УТВЕРЖДАЮ

Директор техническ

АКТ

«Ижнефтемаш»

A.A. Ильин

20ХЗг.

о внедрении результатов научно-исследовательской работы «Развитие метода расчета нагрузочной способности полиэксцентриковых соединений с

натягом»

Мы, директор технического центра ОАО «Ижнефтемаш» A.A. Ильин, зам. начальника цеха инструмента и опытных изделийОАО «Ижнефтемаш» Я.Г. Олексенко с одной стороны и представители ФГБОУ ВПО «ИжГТУ им. М.Т. Калашникова» научный руководитель д.т.н., проф. A.B. Щенятский и аспирант кафедры «Мехатронные системы» Е.С. Чухланцев с другой стороны, составили настоящий акт о внедрении результатов научно-исследовательской работы «Развитие метода расчета нагрузочной способности полиэксцентриковых соединений с натягом» выполненной аспирантом кафедры «Мехатронные системы» Е.С. Чухланцевым и работоспособности делительной головки, созданной на основе выполненной диссертационной работы, в дальнейшем используемой для производства штампов нестандартной формы. Делительная головка состоит из трех эксцентриков, собранных с натягом, и интегрированных в конструкцию передач, обеспечивающих относительный поворот составных частей соединения после создания технологического зазора между составными частями делительной головки.

Работоспособность делительной головки оценивалась по обеспечению точности требуемой траектории движения внутренней детали относительно наружной, отсутствию сдвига составных частей соединения при многократном приложении осевой нагрузки и крутящего момента, а так же

по усталостной прочности составных частей соединения. За время эксплуатации делительная головка подтвердила свою работоспособность, надежность и высокие кинематические возможности воспроизведения требуемого движения.

В результате внедрения делительной головки в цех инструментального производства на заводе ОАО «Ижнефтемаш» улучшены показатели технологического уровня продукции за счет повышения точности базирования заготовок и сокращения времени производства конечных изделий.

Научный руководитель Директор технического центра

д.т.н., профессор

Аспирант кафедры

;нического центра

«Мехатронные системы»

ОАО «Ижнефтемаш»

Я.Г. Олексенко

Принятые обозначения

НС - нагрузочная способность; НДС - напряженно деформированное состояние; ПЭСН - полиэксцентриковое соединение с натягом; ЭМ - эксцентриковый механизм; ДГ - делительная головка; МКЭ - метод конечных элементов; 0 - угол относительного поворота сопрягаемых деталей; А -зазор; ТУ - натяг;

р - коэффициент Пуассона; Е - модуль упругости; Т- температура °С; е - деформация; о - напряжения; [X] - матрица жесткости; [Щ - матрица формы; [£)] - матрица свойств; {Т7} - вектор нагрузки; {11} - вектор перемещений;

ёь ё2, с13- диаметр внутренней, промежуточной и внешней деталей, соответственно;

- длинна сопрягаемых деталей; Г] - радиус деталей полиэксцентрикового соединения с натягом.