автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Математическое моделирование контактного взаимодействия элементов клиновых механизмов свободного хода

РГ8 ОД 'I * СЕН 1538

На правах рукописи

СИПЛИВАЯ Марина Борисовна

УДК 5.19.85

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КЛИНОВЫХ МЕХАНИЗМОВ СВОБОДНОГО ХОДА

Специальность: 05.13.16 - Применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград 1998

Научный руководитель: Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Камаев В.Л.

кандидат технических наук, доцент Гончаров А. А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Благонравов А. А.

доктор физико-математических наук, доцент Брискин Е.С.

Ведущее предприятие: ОАО «Волгоградский тракторный завод»

Защита диссертации состоится 1998 г. в /X: час.

мин. на заседании специализированного совета К 063.76.05 в. Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400066, Волгоград, пр. Ленина 28.

Автореферат разослан 1998 г.

Ученый секретарь специализированного совета к. т. н.

ВИ Водопьянов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Механизмы свободного хода (МСХ) находят широкое применение во многих отраслях современного машиностроения. Они применяются для автоматического соединения и разъединения элементов приводов в зависимости от скорости их движения и величины передаваемого момента. Эксплуатационные свойства МСХ Определяют нагрузочную способность и долговечность большого числа машиностроительных конструкций, различного технологического оборудования, целого класса регулируемых приводов и транспортных средств. В этой связи вопросы их расчета и проектирования относятся к числу важнейших. Еще большую значимость они приобретают в связи с разработкой бесступенчатых импульсных передач, где МСХ работают в наиболее тяжелых условиях выпрямителя механических колебаний, испытывая большие динамические нагрузки и высокую частоту включений. Наиболее перспективными для использования в этом качестве по критериям быстродействия, нагрузочной способности и угловой жесткости являются клиновые МСХ с дополнительной кинематической связью, разработанные профессором А. А. Благонравовым .

Проблема их создания включает комплекс вопросов, связанных с выбором конструктивной схемы МСХ, оптимальных геометрических и упругих параметров его элементов, подбором материалов для контактных пар, технологических мер упрочнения деталей, обеспечением условий смазки, температурного режима и т.п.

Их решение во многом связано с исследованиями механики контактного взаимодействия элементов МСХ как процесса, определяющего функционирование и эксплуатационные свойства конструкции. Поэтому выполненная работа, связанная с математическим моделированием этого процесса является актуальной.

Цель работы: исследования механики контактного взаимодействия элементов клиновых МСХ для получения теоретических оценок условий их работоспособности и разработки методики их проектного расчета.

Задачи исследований. Построение математической модели, учитывающей геометрические, кинематические и упругие параметры элементов конструкции и различные условия их фрикционного контакта; определение условий включения клиновых МСХ; исследование влияния конструктивных параметров на рабочие характеристики механизма; разработка рекомендаций по использованию полученных результатов при проектировании клиновых МСХ с кинематической связью.

Методика выполнения работы. Теоретические исследования проведены на основе аналитических и численных методов механики деформируе-

мого твердого тела. Для описания контактного взаимодействия элементов клиновых МСХ сформулированы краевые задачи классической теории упругости, численное решение которых осуществлялось методом граничных элементов (прямой метод граничных интегралов).

Научная новизна.

1. На базе классической теории упругости построена математическая модель, позволяющая исследовать процессы контактного взаимодействия элементов в существующих конструкциях клиновых МСХ в широком диапазоне конструктивных параметров.

2. Разработана методика численного решения краевых задач определения напряженно-деформированного состояния (НДС) клина МСХ методом граничных элементов при различных типах граничных условий.

3. Получены зависимости, связывающие параметры НДС клина с наиболее важными конструктивными и эксплуатационными характеристиками клиновых МСХ.

4. Исследовано влияние основных конструктивных параметров на условия фрикционного контакта элементов клиновых МСХ.

ПрДстнчсская ценность.

1. На основе анализа НДС клина и оценок условий фрикционного контакта получены теоретические оценки условий работоспособности клиновых МСХ.

2.Разработаны рекомендации по выбору конструктивных параметров клиновых МСХ по критериям работоспособности и прочности.

3. Разработаны методики, алгоритмы и автоматизированная система моделирования контактного взаимодействия элементов клиновых МСХ, составляющая основу математического обеспечения автоматизированного проектирования таких механизмов.

На защиту выносятся: разработанная математическая модель, результаты исследований механики контактного взаимодействия элементов клиновых МСХ, полученные условия работоспособности клиновых МСХ, рекомендации по выбору конструктивных параметров механизма по критериям работоспособности и прочности.

Апробация работы. Основные научные и практические результаты диссертации докладывались на ежегодных научных конференциях ВолгГТУ и на международной научно-технической конференции «VIII Бенардосовские чтения» в г. Иваново в 1997 г.

Публикация результатов. Основные положения диссертации опубликованы в 7 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и приложений. Содержит 106 страниц основного машинописного текста, 43 рисунка, 7 таблиц, список использованной литературы из 48 наименований и 1 приложение.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы ее цель, научная новизна, приведены сведения о практическом использовании полученных результатов и представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ основных положений теории, методов исследования и расчета клиновых МСХ, на основании которого выбран объект исследования и поставлены задачи исследования.

Вопросам теории и практики клиновых МСХ посвящены работы Н.К. Куликова, М.Н. Пилипенко, A.A. Благонравова, С.П. Баженова, А.Е. Кроппа, В.Б. Держанского, А.И. Скребцова, A.A. Гончарова, С.И. Худорожкова, Б.И. Голосеева и других ученых.

Проведенный анализ показал, что наиболее перспективными для использования в режиме выпрямителя механических колебаний являются разработанные профессором A.A. Благонравовым клиновые МСХ с дополнительной кинематической связью. Такие механизмы сочетают высокую нагрузочную способность и угловую жесткость с принцшшатьно улучшенными условиями включения ( заклинивания) и выключения ( расклинивания). Поэтому они были выбраны в качестве объекта исследований.

К числу первоочередных проблем при создании методики проектного расчета таких механизмов следует отнести специфические вопросы механики контактного взаимодействия элементов МСХ, связанные с получением теоретических оценок условий их работоспособности, под которой в узком смысле этого слова следует понимать способность механизма функционировать в течение всех эксплуатационных периодов. Недостаточно высокий уровень исследований в этой области объясняет тот факт, что законченная теория клиновых МСХ в настоящее время отсутствует. Поэтому необходимо дальнейшее ее развитие на базе аналитических и численных методов механики деформируемого твердого тела. В соответствии с проведенным анализом сформулирг ■ лна цель и поставлены задачи исследований.

ь'о второй главе на основе анализа основных конструктивных особенностей клиновых МСХ с кинематической связью сформулированы основные упрощающие допущения и поставлена плоская статическая задача теории упругости для клина, взаимодействующего с жесткими идеально сопрягаемыми с ним оббймами.

На рис. 1 приведена расчетная схема клиновых МСХ с кинематической связью, соответствующая принятым допущениям. Механизм рассматривается в заклиненном состоянии под действием момента внешней нагрузхи Мо, передающегося от вала - эксцентрика и ведущей обоймы через клин к неподвижной ведомой обойме. Задача решается для условий плоского напряженного состояния, которое описывается замкнутой системой уравнений классической теории упругости:

= 0) о о = <*з I= 2 в (е ^ + е к* 8 у/(1+у) ), (2)

ец-1Д(ии + иА1Х (3)

е^ + е^и-е^к-е^^О, (4)

где а ^ - компоненты тензора напряжений, е ¡; - компоненты тензора деформаций, и, - компоненты смещений, в - модуль сдвига, V - коэффициент Пуассона, 8ц- символ Кронекера, ¡,.), к, I принимают значения х, у.

Соотношения (1) - (4) дополняют условия равновесия клина как тела в

целом:

К = ^ 1<И = 0, (5)

1

М0 = {(г<8>Т)с11, (б)

1

в которых Я, М0 - главный вектор и главный момент соответственно относительно центра МСХ приложенных к клину внешних поверхностных сил 7(а„,а,);г - радиус -вектор произвольной точки тела, I - замкнушй контур клина.

С учетом принятых допущений сформулированы смешанные граничные условия на поверхности клина. Были рассмотрены три варианта кинематических граничных условий, соответствующие крайним случаям фрикционного контакта тел:

1. Жесткое сцепление клина и обойм. ,

„I _„ (АС,ГО) „| _„ (АС.ВО) г7ч

с»1ав.ПС = 0, Оп1АВ.Е)С = 0; (8)

2. Отсутствие трения между клином и обоймами.

ц а I АС.ВО = « п(лс-ш), «г, I АС. во = 0, (9)

<7jiab.dc = 0, Оп1ав,1Х: = 0, (10)

,' 3. Жесткое сцепление клина и ведущей обоймы и отсутствие трения между клином и ведомой обоймой.

и,| во = и$(В0),ип| во = ив(К>), (11)

ип1Ас = 0, <т51ас = 0, (12)

О»1АВ.1Х = 0. Сп!АВ,1Х = 0, (13)

У,* А У

Рис. 1. Расчетная схема клинового МСХ. 1 - вал - эксцентрик, 2 - ведущая обойма, 3 - клин, 4 - ведомая обойма.

где о 5, а „ - касательные и нормальные поверхностные усилия соответственно, и $<АС'В0), и о(ЛС'ВС) - заданные касательные п нормальные смещения жестких обойм соответственно. Конкретные значения для компонент вектора перемещений точек поверхностей были получены из рассмотрения сложного движения ведущей обоймы, которое задавалось углами поворота : е - в переносном движении вместе с эксцентриком относительно центра МСХ О против часовой стрелки (см. рис. I) и £| = х £ - в относительном движении в противоположном направлении относительно центра О1, где х - параметр кинематической связи.

Разработанная математическая модель позволила в рамках принятых допущений исследовать процессы контактного взаимодействия элементов в существующих конструктивных схемах клиновых МСХ при изменении кинематических, геометрических, упругих и силовых параметров.

При изучении НДС клина построены наиболее важные интегральные зависимости, связывающие локальные функции решения задачи в контактных зонах МСХ ( поверхностные усилия ст 5, а а и перемещения и ¡, и „) с рабочими характеристиками механизма: приложенным к МСХ моментом внешней нагрузки Мо, реализуемым максимальным, моментом трения М,^^, по-

тенцнальной энергией деформации, а также определены координата центров давлений на контактных поверхностях.

Величина приложенной к МСХ внешней нагрузки (аналог нажимного усилия во фрикционной муфте сцепления ), при которой реализуются соответствующие кинематические граничные условия на контактных поверхностях клина, находилась путем рассмотрения статического равновесия всех основных элементов из условий эквивалентности крутящего момента, приложенного к валу - эксцентрику, и моментов поверхностных усилий о ¡¡, о „ в контактных зонах относительно общего центра МСХ.

Максимальный момент трения, реализуемый в МСХ при заданном НДС, определялся в наиболее неблагоприятной для фрикционного сцепления зоне контакта клина с ведомой обоймой. При отсутствии касательной нагрузки на ведомой обойме для расчетной схемы, показанной на рис.1, выражение для момента трения принимает следующий вид:

Мтршах = ГК2К^, (М)

5.

где £,о, Сда« - углы, определяющие положение точек А и С соответственно, с„ -нормальное поверхностное усилие в рассматриваемой точке поверхности АС, И. - радиус ведомой обоймы, Г - максимальный коэффициент трения.

Потенциальная энергия деформации вычислялась как работа упругих сил в пределах зоны контакта клина с ведущей обоймой.

В третьей главе разработана методика численного решения поставленной задачи со смешанными граничными условиями прямым методом граничных интегралов. Предварительно проведено обоснование выбора именно этого численного метода.

Гранично-элементное решение задачи было получено путем разбиения границы исследуемой области на элементы, в пределах каждого из которых смещения и напряжения считались постоянными. Задача свелась к решению системы алгебраических уравнений следующего вида:

, N , . к . (15)

^п= 2 ^У] + 2 с^х в

и Н Л .

где , - линейные комбинации известных граничных параметров - нормальных и касательных напряжений с3, с„ или смещений и5, ип соответственно, С^,... .СЦц - соответствующие коэффициенты влияния, связанные с неизвестными граничными параметрами - нормальными или касательными напряжениями или смещениями, N - число граничных элементов. Для

нахождения решения внутри рассматриваемой области были использованы интегральные тождества Сомильяны.

На основе данной численной модели создана автоматизированная система моделирования НДС клина, которая предоставляет следующие возможности: построение исследуемой области клина, разбиение ее на граничные элементы и определение координат граничных- элементов; построение и решение системы линейных алгебраических уравнений и определение параметров НДС на границе области; определение параметров НДС во внутренних точках области; определение рабочих характеристик МСХ - момента трения, момента внешней нагрузки, потенциальной энергии деформации и центров нормальных давлений в контактных зонах. Для визуализации результатов решения задачи в системе предусмотрено графическое представление модели, формирование таблиц значений рассчитанных величин, построение графиков указанных величин на границах клина, графическая визуализация напряженного и деформированного состояния клина. Процесс моделирования в данной системе полностью автоматизирован.

Решение задачи позволило получить поля перемещений, деформаций и напряжений в зависимости от величины приложенной нагрузки и конструктивных параметров МСХ: кинематики силовой схемы, геометрии и упругих свойств элементов, а также рассчитать момент трения, реализуемый в МСХ, потенциальную энергию деформации на контактных поверхностях и момент внешней нагрузки, соответствующий данному НДС клина.

С помощью построенной модели были получены решения задачи с различными граничными условиями: при жестком сцеплевди клина и обойм, при отсутствии трения между ними, а также с учетом полезной нагрузки, приложенной к ведомой обойме. Исследования показали устойчивость и сходимость полученных решений, а также их качественное совпадение с экспериментальными и численными результатами других авторов.

В четвертой главе рассматриваются вопросы механики упругого контакта элементов клиновых МСХ. При изучении характерных особенностей процессов силового взаимодействия элементов в эксплуатационных фазах механизма определен круг вопросов, подлежащих детальному исследованию, рассмотрены проблемы математического моделирования процессов контактного взаимодействия в условиях раздельного сложного нафужения МСХ моментами со стороны ведущей и ведомой обойм.

В рамках поставленной задачи был исследован механизм контактного взаимодействия элементов в наиболее важных фазах включения и нагруже-ния МСХ. Обоснована возможность получения теоретических оценок уело вий реализации процесса заклинивания механизма на основе анализа НДС

клина в фазе заклиненного состояния при его силовом взаимодействии с обоймами. При этом задача, сводилась к рассмотрению номинально неподвижного контакта обойм и клина, относительное скольжение которых инициировалось приложением моментов внешней М0 и полезной МШ1 нагрузок.

На основе решений задач, полученных в широком диапазоне варьируемых параметров, изучено НДС клина, возникающее в условиях раздельного приложения моментов внешней и полезной нагрузок. Изучены особенности формоизменения клина при реализации граничных условий жесткого сцепления и отсутствия трения на рабочих поверхностях клина, определены законы распределения усилий и перемещений в областях контакта, получены интегральные характеристики исследуемого процесса.

Для определения условий включения МСХ использовались решения задачи, полученные при жестком сцеплении элементов и действии момента внешней нагрузки Ма со стороны ведущей обоймы (Мга, = 0).

НДС клина анализировалось с точки зрения общепринятых в механике деформируемого твердого тела оценок фрикционного контакта тел, которые с учетом ограничений, налагаемых в рамках закона Амонтона на величину касательных усилий в области контакта, формулируются как условия их жесткого сцепления и проскальзывания соответственно:

к |<г|«т „I , к Ы |о, |, (16)

где | а5 |, I а п I - модули касательных и нормальных поверхностных усилий, Г - коэффициент предельного трения скольжения.

Распределения нормальных и касательных поверхностных усилий показали, что при жестком сцеплении с обоймами на рабочих поверхностях клина возможно существование зон с различными условиями фрикционного контакта тел. Установлены зависимости их наличия, протяженности и локализации в областях контакта от кинематических, геометрических и упругих параметров задачи.

Физическая возможность допущения жесткого сцепления элементов и самозаклинившшя МСХ анализировалась при рассмотрении отношения I о5 /о о | в пределах областей контакта На рис.2 показаны характерные распределения указанных функций на границе клина с ведущей обоймой. Абсолютные размеры зон сцепления и относительного проскальзывания определены графически прн пересечении кривых | с5 /а п | линиями постоянного уровня £=0,1.

Исходя из допущения независимости действия нормальных и касательных усилий при нагружении МСХ Мо, произведена количественная сценка погрешности, вносимой допущением жесткого сцепления в распределение касательных усилий в областях контакта (рис.2).

При полном отсутствии трения на контактных поверхностях элементов исключена теоретическая возможность для включения и нагруження МСХ. Полученные при данных граничных условиях решения задачи характеризуются высоким уровнем тангенциальных перемещений, что свидетельствует о смещении клина как тела в целом и невозможности реализации самоторможения в принципе.

В рамках задачи без трения при создании искусственных условий для самоторможения клина исследованы вопросы, касающиеся вклада касательных усилий в НДС клина. Решения задачи были получены для двух вариантов закрепления клина - при жестком сцеплении его с ведущей обоймой и фиксации одной внутренней точки на широком конце клина. Показано, что при отсутствии трения на контактных поверхностях клина его формоизменение происходит при меньшем уровне момента внешней нагрузки и других интегральных характеристик процесса.

Проведенный анализ позволил сделать выводы о малом влиянии касательных 5'шлий на распределение нормальных давлений в областях контакта, а также о правомерности дальнейших исследований и установления характерных особенностей процессов контактного взаимодействия элементов с использованием континуальной модели МСХ (рис.3).

Разработанная математическая модель позволила осуществить исследование процесса контактного взаимодействия элементов МСХ в условиях одновременного действия моментов внешней и полезной нагрузок. При допущении независимости действия указанных нагрузок и принятой истории нагружения, в которой начальное состояние НДС клина обловлено приложением Мо, а конечное - одновременным действием Мо л Мпн, решение задачи было получено в результате суперпозиции решений двух задач с граничными условиями вида:

где ст S(AC) - заданные касательные усилия на контактной границе клина с ведомой обоймой, а индексы 1 и 2 обозначают соответствующие задачи.

Контактное взаимодействие элементов рассматривалось в процессе поэтапного увеличения Мш при Мо = const. Исследовано влияние касательной нагрузки на характер НДС клина и условия фрикционного контакта элементов МСХ. Установлено, что она оказывает наиболее существенное влияние на распределение касательных поверхностных сил на границе клина с ведомой обоймой, усиливая эффект их относительного" скольжения. С мостом

(17)

(18)

(19)

(20)

и

Рис. 2. Распределения усилий на Рис. 3. Распределения нормальных усилий

границе контакта клина и веду- на границе контакта клина с ведомой

щей обоймы: 1 - с, при жестком обоймой при различных граничных усло-

сцеплении; 2 - о5 в зонах про- виях: 1 - жесткое сцепление клина и

скальзывания в соответствии с за- обойм; 2 - отсутствие трения на границе

коном трения; 3 - нормальные АС; 3 - отсутствие трения на обеих кон-

усилия; 4, 5 - распределения тактных поверхностях с закрепленной

I с5 /с„ I кривых 1 и 3, 2 и 3 соот- внутренней точкой ветственно

касательной нагрузки происходит уменьшение размеров зон жесткого сцепления тел и их локализация в пределах областей контакта (рис.4).Определена предельная величина касательной нагрузки, приводящая при заданном коэффициенте трения к нарушению условий сцепления элементов МСХ и их относительному скольжению.

По результатам исследований сделан вывод о том, что разработанная математическая модель вполне удовлетворительно описывает механику контактного взаимодействия элементов клиновых МСХ. Она может быть использована для установления наиболее важных особенностей физической проблемы, для качественного и количественного анализа процесса.

В пятой главе на основе решений задачи, полученных при условиях жесткого сцепления клина с обоймами и действии нагрузки Мо исследовано влияние основных конструктивных параметров МСХ на его рабочие характеристики и разработаны рекомендации по их выбору при проектировании механизма.

Были подтверждены выводы предыдущих исследований о наибольшем влиянии кинематических параметров на процессы контактного взаимодействия элементов МСХ. Для заданных геометрических и упругих параметров клина определены диапазоны изменения передаточного числа кинематической связи, в которых при отсутствии нагрузки на ведомой обойме реализуются условия жесткого сцепления элементов МСХ.

Исследовано влияние геометрических параметров клина (Л, г, е, ф1, Ф2) на характер контактного взаимодействия элементов МСХ. Получены расчетные зависимости, характеризующие распределения напряжений в областях контакта и условия фрикционного сцепления элементов МСХ при изменении конфигурации клина^Определены границы относительных значений геометрических параметров, в пределах которых при заданной кинематике механизма реализуются условия самоторможения клина (рис. 5).

Рассмотрены вопросы математического моделирования процесса разгрузки контактных зон при неодносвязности сечения исследуемого тела. Установлены характерные особенности контактного взаимодействия обойм МСХ с клином, имеющим в сечении круговые отверстия (рис.6).

Изучено влияние упругих свойств клина на характер его НДС. Показано, что коэффициент Пуассона оказывает существенное вЯияние на протяженность зон жесткого сцепления элементов МСХ (рис.7).

Построены зависимости, связывающие силовые, кинематические, геометрические и упругие параметры задачи с наиболее важными триботехниче-скими характеристиками МСХ (рис. 8).

Рис.4. Распределение поверхностных усилий в зоне контакта клина с ведомо! обоймой при действии на нее касательной нагрузки. Обозначения кривы: соответствуют уровню касательной нагрузки: 1 - о» = 0 МПа, 2 - с, = 5 МПа, 3 а, = 10 МПа

1

! - \\ \ \ ,0.173

6 Ук \ \ ¡0.143

4 \\ \

12 - \ \ 1 \о.И5

10 Л \ Уровень Г 1

п >

X 0.085.

34 -

02 -

А

1: 0 -4 МПа 3:16-20 МПа 5: 32 - 36 МПа 7:48 - 52 МПа 9:64 - 68 МПа

8- 12 МПа 24 - 28 МПа 40 - 44 МПа 56 - 60 МПа

Рис. 5. Влияние геометрических параметров (Ощм) на условия фрикционного контакта клина с ведомой обоймой 1«Л

1.1 -

1.0 -

0.9 -

0.8 -

0.7 -

0.6 -

0.5 -

0.4 -

0.3 -

0.2 -

0.1 "

Рис. 6. Картина напряженного состояния клина с круговым отверстием (линии уровня максимальных касательных усилий Тщдх)

АМ1р,М0)Н*м

-1-1-1-1-1_>

0,20,22 0,24 0,26 0,28 0,3 V

0.1

0.2

0.3

0.4

Рис.7. Зависимость относительной длины зоны сцепления от коэффициента Пуассона при различных параметрах кинематической связи

-4 -

Рис. 8. Зависимость интегральных характеристик от V : о - при жестком сцеплении; • - при отсутствии трения

Проведен сравнительный анализ различных конструктивных вариантов механизмов, разработаны рекомендации по выбору рациональных параметров по критериям работоспособности МСХ.

В результате проведенных исследований были сформулированы основные концепции проектного расчета клиновых МСХ и рекомендации по выбору конструктивных параметров механизма, который должен обеспечивать выполнение условия включения:

М тр шах 2 К, Мга„ (21)

где К, - коэффициент запаса сцепления, зависящий от динамики привода, Мга, - момент полезной нагрузки, приложенной к МСХ, и соответствие величины нормальных напряжений в контактных зонах механизма уровню упругих деформаций тел.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 .На основе классической теории упругости разработана математическая модель клиновых МСХ, позволяющая исследовать процессы контактного взаимодействия их элементов в широком диапазоне варьируемых параметров: типа граничных условий, величины приложенной нагрузки, кинематики силовой схе^ы, геометрии и упругих свойств элементов.

2. Разработана автоматизированная система моделирования контактного взаимодействия элементов клиновых МСХ, реализующая численное решение краевой задачи методом граничных элементов и составляющая основу математического обеспечения автоматизированного проектирования рассматриваемых механизмов.

3. На основе анализа НДС клина установлено существование на его рабочих поверхностях участков с различными условиями фрикционного контакта тел - жесткого сцепления и относительного проскальзывания, получены расчетные зависимости, позволяющие осуществить качественный и количественный анализ процесса контактного взаимодействия элементов клиновых МСХ.

4. Сформулированы теоретические условия самозаклинивания (включения) механизма под действием момента внешней нагрузки со стороны ведущей обоймы.

5. Исследованы особенности процессов контактного взаимодействия элементов клиновых МСХ при условиях жесткого сцепления и отсутствия трения, что позволило сделать вывод о малом влиянии касательных усилий на нормальные давления в областях контакта.

6.Получено решение задачи в условиях инкрементального нагружения МСХ моментом полезной нагрузки со стороны ведомой обоймы при посто-ллстве момента внешней нагрузки со стороны ведущей обоймы. Изучено

влияние касательной нагрузки в области контакта тел на характер НДС клина и условия фрикционного сцепления элементов. Определена величина предельной касательной нагрузки, передаваемой МСХ для заданных геометрических, кинематических и упругих параметров и реализуемого коэффициента трения.

7. На основе НДС клина исследовано влияние различных конструктивных параметров на локальные и интегральные характеристики решения задачи и установлена их связь с рабочими характеристиками МСХ. Разработаны рекомендации для выбора конструктивных параметров элементов МСХ.

8. Сформулированы условия включения в форме соотношения максимального момента трения, реализуемого МСХ, и момента полезной нагрузки на ведомой обойме. Разработаны концепции проектного расчета клиновых МСХ по критериям условий работоспособности и прочности.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Сипливая М.Б. Моделирование процессов контактного взаимодействия элементов машиностроительных конструкций методом граничных элементов / Волгогр. гос. техн. ун-т. - Волгоград, 1994. - 10 с. - Деп. в ВИНИТИ 03.08.94, №2025.

2. Гмгчаров A.A., Сипливая М Б. Исследование контактного взаимодействия элементов клиновых механизмов свободного хода с учетом сил трения II Механика и управление движением шагающих машин: Межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ. - Волгоград, 1995. - Вып. 2. - с. 43 - 49.

3. Гончаров A.A., Сипливая М.Б. Определение максимального момента трения, реализуемого в клиновых механизмах свободного хода I ВолгГТУ. - Волгоград, 1996. - 9 с. - Деп. в ВИНИТИ 16.09.96, № 281$.

4. Сипливая М.Б., Гончаров A.A., Фоменков С.А. Математическое моделирование процесса контактного взаимодействия элементов клиновых механизмов свободного хода // VIII Бенардосовские чтения: Тез. докл. межд. науч.-техн. конф., 4-6.06.97.

5. Фоменков С.А., Костерин В.В., Сипливая М.Б. Автоматизированная система построения моделей идентификации на базе специализированной электронной таблицы II Изв. вузов. Машиностроение. - 1997. - № 4 - 6. - с. 18 -23.

6. Гончаров A.A., Сипливая М.Б. Теоретическая оценка условий заклинивания клиновых механизмов свободного хода // Иов. вузов. Машиностроение. - 1997. -№4-6. - с. 11-17.

7. Готаров A.A., Сипливая М.Б. Определение фрикционных характеристик клинового механизма свободного хода И Концептуальное проектирование в образовании, технике и технологии: Сб. науч. тр. / ВолгГТУ. - Волгоград, 1997. - с. 25 - 29.

Подписано в Печать__1998 г. Формат 60x84 1/16.

Бумага писчая. Печать плоская. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ Ns 500-

Волгоградский государственный технический университет.

400066, Волгоград, пр. Ленина,28.

РГТК «Политехник» Волгоградского государственного

технического университета.

400066, Волгоград, ул. Советская 35.