Россия
Россия
ГРНТИ 68.85 Механизация и электрификация сельского хозяйства
При ремонте сельскохозяйственной техники широко используется запрессовка ремонтных втулок для восстановления изношенных деталей. В процессе сборки соединения в охватывающей детали зачастую образуются трещины, причиной которых могут служить как дефекты её поверхности, так и дефекты структуры. Поэтому повышение трещиностойкости прессового соединения при сборке является актуальной задачей. В работе проведен анализ влияния геометрии охватывающей детали на сопротивление разрушению. Так как полную информацию о дефектах методами неразрушающего контроля возможно получить лишь в отдельных случаях, использована методика моделирования дефектов поверхностной трещины полуэллиптической формы. Для оценки трещиностойкости используется силовой критерий механики разрушения – коэффициент интенсивности напряжений. В результате было установлено, что существенное влияние на трещиностойкость прессового соединения оказывает соотношение между толщиной стенки охватывающей детали и ее наружным диаметром, что позволяет за счет изменения этих параметров снижать вероятность зарождения и развития трещин. Такая методики может быть использована в случаях, когда для сборки соединения используется механический – с помощью пресса и термический – с нагревом охватывающей детали, способы сборки. Наибольшая прочность соединения достигается при охлаждении охватываемой детали в процессе сборки, но в этом случае вероятность образования и роста трещин повышается. Это связано с уменьшением критического коэффициента интенсивности напряжений (вязкости разрушения), являющегося механической характеристикой трещиностойкости при понижении температуры охватывающей детали. Снизить влияние этого фактора можно применением комбинированного способа сборки соединения с помощью охлаждения охватываемой и нагрева охватывающей детали. Для оценки сопротивления разрушению при низких температурах оптимальным является проведение натурных испытаний, где в качестве факторов эксперимента выступают температуры охлаждения и нагрева деталей прессового соединения.
соединение с натягом, трещиностойкость, растягивающие напряжения, коэффициент интенсивности напряжений, вязкость разрушения.
В настоящее время одними из наиболее распространенных неподвижных соединений являются соединения с гарантированным натягом, поэтому исследование влияния конструктивных и технологических факторов на прочность соединения является актуальной задачей.
При ремонте соединений способом вставки ремонтной втулки при сборке зачастую наблюдается появление трещин в охватывающей детали. При уменьшении величины натяга возможен сдвиг деталей и потеря герметичности [1, 2, 3].
Целью исследования является предотвращение трещинообразования в деталях и обеспечение надежности соединений с натягом.
Условия, материалы и методы исследований. Прессовые соединения состоят из двух деталей (рисунок 1а) [3]. Натяг возникает вследствие разности диаметров охватываемой и охватывающей деталей. При сборке в соединении возникают силы трения, препятствующие их взаимному смещению.
Несущую способность соединения обеспечивает контактное давление, которое возникает в стыке деталей после запрессовки. Это давление должно быть таким, чтобы силы трения превышали внешние сдвигающие силы.
При действии внешней осевой силы Pоc величина контактного давления qос вычисляется по формуле:
qoc≥ PоcK/fπdL, (1)
где K – коэффициент запаса сцепления, K = 1,5-2,0, f – коэффициент трения, L – длина стыка.
При нагружении вращающим моментом Mвр:
qвр≥2Mвр K/fπd2L. (2)
1. Редреев Г.В., Евстифеев В.В., Русанов А.Н., Евсеев Ю.А. Надежность посадки с натягом при восстановлении крышки корпуса турбокомпрессора. // Омск: Вестник СибАДИ, -№2(42) , -2015. - С.37-40.
2. Редреев Г.В., Попов С.Д., Редреев П.Г., Русанов А.Н. Надежность тонкостенных деталей в посадках с натягом // Современные проблемы науки и образования. - 2015. - № 1; URL: www.science-education.ru/125-19749 (дата обращения: 10.04.2017).
3. Рязанцева И.Л. Теория и проектирование соединений с гарантированным натягом. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2015. - 161 с.
4. Махутов Н.А. Сопротивление элементов конструкций хрупкому разрушению. - М.: Машиностроение, 1973. - 201 с.
5. Матвиенко Ю.Г. Модели и критерии механики разрушения. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 328 с.
6. Справочник по коэффициентам интенсивности напряжений. В 2-х томах. / Пер. С англ. Под ред. Ю. Мураками. - М.: Мир, 1990
7. Хеллан К. Введение в механику разрушения: / Пер. с англ. - М.: Мир, 1988. - 364 с.
8. Махутов Н.А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. - М.: Машиностроение, 1981. - 272 с.
9. Леонов В.П., Васильев А.К. Разработка подходов к нормированию технологической дефектности сварных соединений конструкций различного назначения. // Вопросы материаловедения. - 2007. - №3(51). - С. 187-203
10. Скворцов Ю.В., Глушков С.В. Моделирование несквозных поверхностных трещин в тонкостенных конструкциях. Вестник СГАУ. - 2011. - №3(27). - Ч. 4. - С. 187-191
11. Глушков С.В., Скворцов Ю.В., Перов С.Н. Сравнение результатов решения задачи механики разрушения для трубы с несквозной трещиной // Вестник ПНИПУ. - 2014. - №3. - С. 36-46
12. Перов С.Н., Скворцов Ю.В., Цапурин К.А. Коэффициенты интенсивности напряжений для труб с несквозными трещинами. // Известия Самарского научного центра РАН. т. 10. - №3. - 2008. - С. 905-910
13. Справочник по сопротивлению материалов. / Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. // ; Киев: Наук. думка, 1988. - 736 с.
14. Броек Д. Основы механики разрушения. / Пер. с англ. - М.: Высшая школа, 1980. - 368 с.
