Развитие интегрированного метода оценки нагрузочной способности соединений с натягом

Кабакова, Анна Валерьевна

Машиноведение, системы приводов и детали машин

автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Развитие интегрированного метода оценки нагрузочной способности соединений с натягом

кандидата технических наук: Кабакова, Анна Валерьевна
город: Ижевск
год: 2008
специальность ВАК РФ: 05.02.02

Диссертация по машиностроению и машиноведению на тему «Развитие интегрированного метода оценки нагрузочной способности соединений с натягом»

Автореферат диссертации по теме "Развитие интегрированного метода оценки нагрузочной способности соединений с натягом"

На правах рукописи

003451589

КАБАКОВА АННА ВАЛЕРЬЕВНА

РАЗВИТИЕ ИНТЕГРИРОВАННОГО МЕТОДА ОЦЕНКИ НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ СОЕДИНЕНИЙ С11АТЯГОМ

05.02.02 - Машиноведение, системы приводов и детали машин

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

о 5 НОН»

Ижевск 2008

003451589

Работа выполнена на кафедре «Мехатронные системы» ГОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет»

Научный руководитель:

Доктор технических наук, профессор

Щенятский Алексей Валерьевич

(Ижевский государственный технический университет)

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор

Умняшкин Владимир Алексеевич

(Ижевский государственный технический университет)

Кандидат технических наук,

Заместитель начальника отдела технического контроля

Лебедева Татьяна Николаевна

(ДОАО «Ижевский инструментальный завод»)

Ведущая организация:

Институт прикладной механики Уральского отделения Российской академии наук, г. Ижевск

Защита состоится 26 ноября 2008 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.065.01 в Ижевском государственном техническом университете по адресу: 426069, Россия, УР, г.Ижевск, ул.Студенческая 7

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ижевского государственного технического университета.

Автореферат разослан _» Л.» 2008 года

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Соединения с натягом получили широкое распространение в машиностроении в связи с возможностью передавать большие по величине и различные по направлению нагрузки при сравнительно небольших габаритных размерах, что и обусловило их применение в ответственных узлах деталей машин, работающих продолжительное время в различных условиях нагружения и внешних средах. Трудно представить себе конструктивно наиболее эффективное и экономически выгодное решение по обеспечению нагрузочной способности (НС) соединений как крупногабаритных, так и минимашин, да ещё и с одновременным решением задач высокоточной сборки. Особый интерес для исследований представляет группа соединений с натягом, сохраняющих НС при многократном монтаже-демонтаже, обладающих большей надежностью и, одновременно, ремонтопригодностью, обусловленной возможностью сохранения сопрягаемых поверхностей путем введения в зону контакта масла под высоким давлением во время сборки-разборки.

Расчет нагрузочной способности соединений с натягом ведётся, в настоящее время, по известным зависимостям Ламе-Гадолина или численными методами, например, методом конечных элементов. При сборке, как правило, применяется фактический натяг, превышающий расчетную величину на 1,2 суммы высот микронеровностей сопрягаемых поверхностей. Фактическая величина натяга определяется путем измерения сопрягаемых поверхностей перед сборкой или контролем осевого перемещения (конические соединения). В работах Е.С. Гречищева, JI.T. Балацкого, A.A. Ильяшенко, A.C. Зенкина, Г.А. Бобровникова, A.JI. Квитко, П.П. Ворошко и ряда других авторов, используется понятие контактной податливости стыка, которая учитывается в расчетах величины натяга. Контактной податливости стыка в гидропрессовых и многослойных соединениях уделено большое внимание и в работах учёных ИжГТУ: Абрамова И.В., Клековкина B.C., Турыгина Ю.В., Щенятского A.B. и др.

Успешное применение соединений с натягом во многом зависит: от конструкций и адаптированности к применяемому методу сборки; от правильного выбора и расчета геометрических параметров; от основных технологических факторов процесса сборки. Как показывает опыт, получаемый на практике результат, далеко не всегда соответствует расчетам, что связано с состоянием контактных поверхностей деталей соединений и погрешностью их изготовления. Следовательно, актуальным становится развитие методов неразрушающего контроля и мониторинга состояния соединений с натягом.

■Х:. ¿.Интеграция результатов контроля зоны контакта акустическим эхо-импульсным методом с численным и аналитическим подходами к расчёту : напряженно-деформированного состояния (НДС) является эффективным. способом определения фактической нагрузочной способности соединений. Кроме того, акустический контроль дает возможность проследить за качеством создаваемых соединений. Совместное использование этих инструментов ранее не рассматривалось, .однако очевидно, что оно позволит эффективно контролировать НС и состояние соединения во время сборки и эксплуатации. Таким образом, создание интегрированного метода оценки .НС соединений с натягом, складывающегося из расчета и контроля результатов процесса сборки соединений, теоретической и экспериментальной оценки качества посадок с натягом, исследования напряжённо-деформированного состояния в зоне сопряжения деталей и прогнозирования эксплуатационного ресурса изделий, является > актуальной задачей.

■ л .

! Для реализации этой цели в работе решаются следующие задачи: .■.-.-■ Разработка метода оценки НС соединений с натягом на основе интеграции данных ультразвукового контроля контакта сопрягаемых деталей с аналитическим и численным подходами к расчёту соединений с натягом.

'- • Разработка методики измерения и оценки условий контактного взаимодействия деталей соединений с натягом методами неразрушающего контроля.

' < «"Исследование'Ьлйяния шероховатости, контактного давления и -оста^о^той концентрации масла на уровень прохождения и отражения ультразвукового сигнала через область контакта сопрягаемых [УоверЧ^остей.

-^Объект исследования: соединения с натягом, в том числе Ыд^бйрйсо'вы^'(ГЛ'С); получившие, в настоящее время, широкое

распространение в машиностроении, вследствие существенных преимуществ, в сравнении с другими видами соединений.

Предмет исследования: средства и методы теоретико-экспериментальной оценки и контроля нагрузочной способности соединений с натягом, позволяющие осуществить синтез соединений с позиций повышения прочности, надёжности и нагрузочной способности.

Методы исследования. Теоретический анализ выполнен на базе аналитических, численных методов математического моделирования и их интеграции в единый комплекс. Численное моделирование использовано для уточнения результатов расчёта НС с учётом факторов, оказывающих влияние на НС в ходе создания соединения. Для оценки достоверности полученных расчетных данных проведен эксперимент. Для контроля фактических условий контакта и нагрузочной способности применен акустический метод контроля в сочетании с разработанной методикой уточнения НС.

Научная новизна:

1. Для аналитического и численного подходов к расчёту получены зависимости фактического натяга, напряженно-деформированного состояния и нагрузочной способности соединений от изменяющихся параметров контакта сопрягаемых деталей, устанавливаемых посредством эхо-импульсного метода ультразвукового контроля (УЗК);

2. Экспериментально получены зависимости акустических параметров (величины ослабления ультразвукового сигнала, коэффициента отражения и коэффициента прозрачности) от шероховатости сопрягаемых поверхностей, контактного давления, наличия масла или масляной плёнки в зоне контакта, его свойств, позволяющие определить изменение напряженно-деформированного состояния, условий трения в зоне сопряжения и, следовательно, нагрузочной способности соединений с натягом.

3. Разработан интегрированный теоретико-экспериментальный метод оценки фактического натяга, напряженно-деформированного состояния, нагрузочной способности соединений с натягом, объединяющий результаты эхо-импульсного контроля зоны контакта с неравномерным давлением в сопряжении, аналитический и численный подходы к решению задач механики деформируемого твердого тела. Объединение заключается в разработке методики и применении обработанных и представленных в виде зависимостей результатов эхо-

импульсного -УЗК-Ч} аналитической и численно-аналитической моделях соединения для определения НС.

Достоверность положений и выводов диссертации обоснована хорошей сходимостью теоретических исследований с экспериментальными результатами. Принципиальных расхождений результатов и выводов, полученных в работе, с результатами и выводами других авторов нет.

Практическая ценность. Применение численного и аналитического методов для решения задачи механики деформируемого твердого тела и усовершенствованной математической модели позволяет оцешш. й спрогнозировать НС соединений с натягом с учётом факторов, влияющих на НС в процессе создания и эксплуатации соединения. ФазрабОТаНная методика применения акустического эхо-импуйьсного Метода' контроля позволяет получить данные о контакте поверхностей сопрягаемых деталей соединения, которые используются при уточнении и расчете и уточнении текущего напряженно-деформированного состояния (НДС) и НС. Разработанный теоретико-экспериментальный метод позволяет осуществлять мониторинг НС, эффективно контролировать состояние соединений, в том числе и гидропрессовых, Например, посадок шестерня-ось бумагоделательных машин, шестерня-вал тягового двигателя электровоза и т.д.

Полученные теоретические результаты и экспериментальные данные о зависимости параметров акустического контроля от шероховатости, условий контакта, НДС (калибровочные кривые) могут использоваться для контроля и количественной оценки существующих соединений. * ^ -т

Методика применима для широкого класса соединении с натягом, полученных различными способами сборки.

Теоретические положения и практические рекомендации, изложенные в диссертации, использованы в учебном процессе на следующих кафедрах: «Мехатронные системы» - курс «Основы конструирования и детали машин»; «Приборы и методы контроля качества» - курсы «Акустический контроль» и «Методы технической диагностики материалов и конструкций».

Апробация работы.

Основные положения и результаты были доложены и обсуждались на научно-техническом' форуме с международным участием «Высокие технологии - 2004» (Ижевск, ИжГТУ, 2004г.); XVII российской научНо-технической конференции с международным участием «Неразрушающий контроль и диагностика» (Екатеринбург,

ИМАШ УрО РАН, 2005 г.); Н-ой международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, Политехи, ун-т, 2006г.); Ш-ей российской научно-технической конференции «Разрушение, контроль и диагностика материалов и конструкций» (Екатеринбург, ИМАШ УрО РАН, 2007г.); на научных семинарах кафедры «Мехатронные системы» (Ижевск, ИжГТУ, 2004-07г.г.)

Публикации:

По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 2 в изданиях, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы, изложенных на 170 страницах машинописного текста и двух приложений; содержит 57 рисунков и графиков, 13 таблиц, список литературы из 194 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражена актуальность темы, определены цель и задачи исследования, научная новизна и практическая полезность работы, дана общая характеристика работы, информация об апробации и реализации результатов.

В первой главе «Теория, технология и контроль качества соединений с гарантированным натягом» проведен анализ современного уровня теоретических и прикладных исследований, отраженного в работах Ильяшенко A.A., Гречищева Е.С., Балацкого JI.T., Берникера Е.И., Фёдорова Б.Ф., Абрамова И.В., и других ведущих ученых в области проектирования и контроля качества соединений с натягом, в том числе и гидропрессовых. Рассмотрены средства прогнозирования надежности и определены возможности оценки фактических натягов методами неразрушающего контроля, определения НДС и НС на основе интеграции результатов1 контроля зоны контакта эхо-импульсным методом с аналитическим и численными подходами к решению задач механики деформируемого твердого тела.

Анализ названных фундаментальных исследований таких ведущих ученых отечественного машиностроения, как Сатель Э.А., Балакшин Б.С., Колесников К.С., Баландин Г.Ф., Дальский A.M., Корсаков B.C. и других, указывает на исключительную важность повышения качества узлов и деталей машин на основе развития

необходимых средств и методов обеспечения качества. По мнению этих ученых, проблема состоит в том, что достижение требуемого качества и эффективности создания ответственных соединений требует развития и внедрения высоких технологий, аналитических и численных методов расчёта и неразрушаю щего контроля в различные области машиностроения.

Изучены предпосылки развития методов компьютерного моделирования, повышения точности и достоверности расчетов НДС, методов исследования и оценки нагрузочной способности ответственных - соединений с натягом. Обоснована возможность мониторинга НС соединений по результатам экспериментальных исследований методами неразрушающего контроля (НК). НК является одним из основных элементов технической диагностики, обеспечивающих1 надежность и безопасность эксплуатации конструкций, сокращения сроков испытаний и уменьшения затрат на ремонт. Методы НК обеспечивают целостность соединения и позволяют получать информацию, о его состоянии, без демонтажа. Кроме того, НК дает информацию о соответствии качества соединения результатам расчетов и позволяет установить изменение НДС и НС соединения.

Проведен обзор существующих исследований и разработок, принадлежащих Сибирскому государственному университету путей сообщения; ФГУП ПКБ ЦТ МПС России, являющемуся филиалом ОАО "РЖД"; Уральскому государственному университету путей сообщения, связанных с применением методов неразрушающего контроля для оценки качества соединений с натягом. Обзор показал, что существующие методики не обладают необходимой на практике эффективностью и не позволяют решать проблемы, связанные, в частности, с особенностями контроля соединений, выполненных гидропрессовым методом сборки. Ведущие в мире специалисты в области неразрушающего контроля немецкие ученые Крауткремер Г. и Крауткремер И. применили к соединениям с натягом акустический эхо-импульсный метод неразрушающего контроля. Однако их методика позволила получать лишь качественную оценку.

В данной главе,. автором, выявлены преимущества данного метода применительно к контролю соединений с натягом и поставлена задача разработки методики, позволяющей перейти от качественной оценки состояния соединения к количественной оценке и получения с помощью нее достоверных данных о состоянии и форме контактных поверхностей в собранном соединении и во время его эксплуатации. Обоснована также < необходимость интеграции теоретических и экспериментальных методов исследования для достижения необходимого качества, его контроля и установления двусторонней связи между Теорией и экспериментом для уточнения расчетов. На

основе проведенного анализа сформулированы основные обобщенные задачи исследований.

Вторая глава посвящена развитию многокритериальной и многопараметрической концепции расчёта изделий и конструкций на основе соединений с натягом, исследованиям и оценке влияния различных факторов на величину нагрузочной способности, обобщению решения на случай конического соединения и комбинации материалов деталей соединения. Показана необходимость математического моделирования и применения компьютерных технологий при проектировании ГПС, с целью определения реальных НДС и нагрузочной способности, учета изменяющегося по радиусу и длине соединения фактического натяга путем учета плотности контакта на основе результатов, полученных эхо-импульсным методом.

Предложено применить методы численного моделирования для учета влияния НДС на эксплуатационную прочность соединений с натягом, в том числе и гидропрессовых, различных геометрических параметров, путем решения многосвязной контактной упругой и упругопластических задач. Многообразие прессовых соединений, комбинаций их составных частей приводит к тому, что при их проектировании необходимо наряду с анализом возможных вариантов конструкций учитывать и методы сборки, взаимное положение отклонений формы сопрягаемых поверхностей, вызывающих неравномерное распределение натяга, что обусловливает необходимость использования средств компьютеризованного проектирования.

При совершенствовании математической модели соединения с натягом и разработке соответствующего программного обеспечения, использована возможность точного решения задачи механики для обобщенной, пусть и идеализированной, модели, с точно заданными начальными и граничными условиями. Математической моделью соединения с натягом является система дифференциальных уравнений, описывающая процессы, происходящие в объекте с заданием начальных и краевых условий. Эта система уравнений известна под названием уравнений Ламе в механике сплошных сред.

Используемая математическая модель устанавливает связь нагрузочной способности соединения с натягом с его параметрами:

НС[А,Т,М»,Мкр] = /л.г,и,и^,рк,сИ<12±,/тр), (1)

где: Мкр — крутящий момент сил, приведенный к единице поверхности;

А - осевая сила; Т- комбинированная нагрузка (одновременное действие осевой силы и крутящего момента); Ми- изгибающий момент; А - натяг в

соединении; рк - контактное давление в сопряжении; (1 - диаметр посадки; б/? - внешний диаметр охватывающей детали; / - длина сопряжения;/^ - коэффициент трения, с поправкой на шероховатость поверхности и реологические свойства смазки.

Уравнения'- Ламе требуют уточнений, в особенности, по геометрии, шероховатости сопрягаемых деталей соединений разной длины, жесткости, погрешностей изготовления. Кроме того, необходимо при определении контактного давления учитывать роль технологических: факторов в формировании НДС и условий трения в собранном соединении. Отмеченные факторы влияют на действительную величину контактного давления, что, в свою очередь, вызывает неточность определения НС при компьютерном проектировании.

Аналитические зависимости для определения различных видов нагрузки можно представить в обобщенном виде:

НС = /г2хЮу ркс1'"Г/трр, (2)

где й й / - диаметр и длина посадки; / - коэффициент трения; рк -

контактное давление на сопряженных поверхностях; т, п или р могут принимать значения 0, 1, 2, х=1, -1 и у=-1, 0. Величины рк, (1 и /тр изменяются вдоль линии контакта по неизвестному закону. В общем виде контактное давление рк является функцией нескольких переменных рк=/(Лрас,,(1), <1(1), С,(1), С2(1), /тр) и в простом случае имеет вид:.

А^, . (3)

р = ——--

С С

Ч е2'

где Арасч - расчётный натяг; С/ и С2 - коэффициенты Ламе; Е,, Е2 -. модули упругости материалов охватываемой и охватывающей деталей. По рК находится расчётная величина натяга Арасч.

Исходя из требуемой нагрузочной способности для повышения точности расчетов на втором уровне компьютерного моделирования, опираясь на экспериментальные данные в виде таблиц и обобщенных данных, вводятся поправки на реальные условия, учитывающие конкретные условия сборки и эксплуатации соединения.

Предложено фактический натяг, обеспечивающий заданную НС, определять по зависимости:

= (4)

где: второе слагаемое учитывает снижение натяга вследствие смятия микронеровностей (И^ и - шероховатости охватываемой и

охватывающей деталей), а /?„, - коэффициент, учитывающий реальное смятие микронеровностей, неравномерность контактного взаимодействия и плотность контакта, определяемый эхо-импульсным методом.

Такой подход реализует обратную связь в расчетах и обеспечивает возможность получения точной картины о распределении натяга, контактного давления, НДС при оценке НС, на основе результатов экспериментальных исследований, проводимых с использованием разработанной эхо-импульсной методики измерений.

Величина фактического натяга может быть усредненной для расчета по зависимостям Ламе или в виде функции вдоль оси или контактной поверхности соединения для расчета численными методами в осесимметричной и объемной постановках.

Рисунок 1. Блок-схема интегрированной математической модели

При усложнении конструкции деталей, входящих в соединение предложена интеграция аналитического и численного методов расчёта, реализованная в математической модели (рисунок 1).

Разработана программа определения НС соединения (программная оболочка) с учетом аналитического решения. Модульный принцип построения позволяет использовать преимущества численного моделирования на отдельных этапах программы, либо при переходе к более сложной геометрии деталей, когда величины

рк(/); с1(/); сЬ(/); £тр(рк,7?г) изменяются вдоль линии контакта

непрерывно или дискретно.

Разработан алгоритм проектирования соединения, состоящий из пяти основных модулей. Программа строит графическую зависимость нагрузочной способности прессового соединения от величины натяга, обеспечивает учет коэффициента запаса прочности.

Рисунок 2. Результаты численного моделирования и расчета соединения: с натягом: а) радиальные напряжения; б) интенсивность напряжений; в) радиальные перемещения; г) осевые перемещения.

Проведено моделирование и расчет НДС и НС гидропрессового соединения, определены фактические условия контакта и перемещения сопрягаемых и внешних поверхностей деталей и построена картина контакта сопряжения (рисунок 2).

Установлена возможность уточнения реального натяга по величине сигнала отражения эхо-импульсным методом неразрушающего контроля. Уточнение может осуществляться как по

перемещениям, так и по контактному давлению. Во втором случае задача решается итерационным методом.

Третья глава посвящена развитию технологии неразрушающего контроля посадок с натягом с помощью ультразвука (УЗ), разработке методики контроля соединений с натягом после сборки и во время их эксплуатации, оценке НДС и НС объекта исследования акустическим эхо-импульсным методом.

Необходимая прочность элементов конструкций обеспечивается в машиностроении еще на стадии их проектирования. Однако изменение свойств материала в процессе эксплуатации, не говоря уже о различных нарушениях технологии производства и сборки, требует развития и применения методов и средств оценки реальной нагрузочной способности материала в конструкции. Методы акустического контроля, совместно с имеющимися штатными приборами дефектоскопии, позволяют реализовать принципиально новые решения в диагностике и оценке НС соединений с натягом, поскольку в основе методов лежит механическая нагрузка и отклик на нее испытуемого объекта. Однако до настоящего времени не удавалось установить количественные взаимосвязи между коэффициентом отражения ультразвука и контактным давлением на поверхности посадки, обеспечивающим плотность посадки. В предлагаемых методах не была предусмотрена возможность учета поглощения ультразвука в металле, рассеяния и расхождения ультразвукового луча. Амплитуда эхо-импульсов последующих серий отличается от предыдущих из-за величины коэффициента прозрачности границы датчик-объект контроля, которая зависит от геометрии поверхности объекта контроля, чистоты обработки, контактной жидкости, радиуса поверхности посадки, от кривизны поверхности границы объект контроля (ОК) пьезоэлектронный преобразоватль (ПЭП). Разработанные ранее методики понятны и приемлемы для контроля, но позволяют произвести лишь качественную оценку посадок с натягом.

В связи с этим предложена другая методика оценки качества соединений - посадок с натягом, неразрушающим ультразвуковым эхо-импульсным методом, которая отлажена при исследовании целого ряда образцов. Реализация методики осуществляется с помощью следующих средств:

1. Ультразвуковой эхо-импульсный дефектоскоп с прямыми пьезопреобразователями и соединительными кабелями.

2. Образец.

3. Объект контроля - соединения с натягом.

В качестве образца используется втулка или её сектор, без внутренних дефектов (нарушений сплошности металла), выявляемых на

рабочих частотах. Размеры сектора выбираются так, чтобы первый и второй эхо-импульсы от внутренней поверхности не претерпевали отражений от боковых поверхностей и противоположных им. Металл образца тот же, что металл объекта контроля, чистота обработки цилиндрических поверхностей та же, что и в ОК.

зондирующий импульс

1 Л,

X <- -► V X ч-► 1 1) »

Рисунок 3. Эхограмма на образце: х - соответствует толщине охватываемой детали

Контроль производится следующим образом: ПЭП-1 устанавливается на образец через контактную жидкость. На экране дефектоскопа измеряется отношение амплитуды первого донного импульса 1/] к амплитуде второго донного импульса 112 (рисунок 3). Поскольку это отношение получено экспериментально, то оно автоматически учитывает, а точнее включает в себя поглощение и рассеяние (то же, что и в ОК), расхождение волн, геометрию образца, чистоту обработки поверхностей, свойства контактной жидкости.

Экспериментально установлено, что качество посадки удобно оценивать по коэффициенту отражения от контролируемой области посадки, который определяется следующим образом: (С/2/С/,)

Я =-

■ я.

(5)

ФгЩок

где /?=0,485-значение коэффициента отражения в образце в виде втулки (от внутренней свободной поверхности) с учетом всех факторов, влияющих на изменение отношения (£//(//); Я*- коэффициент отражения от посадки.

Таким образом, одной из решенных задач третьей главы, является разработка методики количественной оценки фактической величины натяга Афакт, по результатам измерения коэффициента отражения ультразвуковой волны Я от зоны сопряжения, которая, при определённых условиях, идентифицируется в данной методике как дефект. Установление количественной связи Я' = А,/шюл(7у позволяет дать точную оценку качества посадок УЗ эхо-импульсным методом, как на дискретных локализованных участках посадки, так и осреднённое

значение по всей поверхности. По известной шероховатости и сигналу отражения можно уточнить натяг и распределение рк по длине и поверхности контакта, возникновение пластических деформаций, а при известном радиусе цилиндрической поверхности посадки и коэффициенте трения определить натяг и допустимую нагрузку. Измерение локальных значений давления позволяет оценить влияние погрешностей изготовления деталей, в том числе погрешностей обработки посадочных поверхностей, на фактический натяг, учесть возможные отклонения в технологическом процессе получения посадки и при необходимости откорректировать сам процесс.

Дальнейшее развитие эхо-импульсного метода связано с возможностью «паспортизации» НДС объекта (получения своеобразного «диагностического портрета») и сравнения с предыдущим состоянием при очередном обследовании. В нашем эксперименте параметрами паспортизации выступают ослабление УЗ сигнала (рисунок 4) и коэффициент отражения ультразвуковой волны от зоны сопряжения Я .

Рисунок 4. Диаграммы зависимости ослабления УЗ сигнала от натяга в среднем сечении прессовых соединений с разным натягом

Динамика изменения состояний отображается в накопленной информации и создает условия для решения задач количественной интегральной оценки НС и эксплуатационного ресурса соединений с натягом.

Основываясь на результатах исследований, описанных во второй и третьей главах работы, ясно, что данные, полученные с помощью разработанного программного обеспечения для расчета зависимости натяга от нагрузки, применимого при моделировании соединений с натягом различной сложности с учетом их критериальных и габаритных ограничений, а также зависимости, полученные экспериментально, позволяют судить о состоянии соединения в целом, но, что ещё более важно, они могут быть использованы для оценки эксплуатационного ресурса при заданных габаритах и силах возникающих в соединении.

Коэффициент отражения УЗ волны от зоны сопряжения соединений с натягом зависит от шероховатости контактирующих поверхностей, величины контактного давления в посадках с натягом, остаточной толщины воздушной или масляной прослойки и её отношения к длине волны.

Исследования, проведенные на образцах с плоской контактной поверхностью для разных значений шероховатости (рисунок 5) показали, что при уменьшении шероховатости коэффициент отражения Л уменьшается, что говорит об улучшении условий контакта, и в реальном соединении будет свидетельствовать о более высоком качестве сопряжения. Зависимость Л от нагрузки для разных шероховатостей носит нелинейный характер, асимптотически приближается к определенной величине (пределу текучести), значение Л стабилизируется.

— I: ft l'JUM. Rz»20AO3l —2: d*2(insi RE=íikm

— У ЗДбым. Rz-20iscu —i iMMun Rz-Jurai

О JO 10« 1Í0 200 ><o

Рисунок 5. Калибровочные зависимости коэффициента отражения от нагрузки для разных значений шероховатости

При введении в зону контакта смазок различной вязкости (рисунок 6) установлено, что существует явно выраженная зависимость коэффициента отражения от используемой в соединении смазки, наличие которой не препятствует выявлению влияния контактного давления на Я. При давлении, близком к пределу текучести материала деталей, величина Я стабилизируется, к

— 1 (1=20ми. Кг=20икм. с мачка авюл

—2: (КИИш.Кг'Ыжи. сдана' автол

—■ .V (1=20мм. Е2=Пмк11. смачка согацол

4, <1=20мц,К2=8икы. смазка явгел

- ■ .<: (КОмм,Е.2=8мки, смачка

солидол

с. МПа

.41

НЮ

150

200

250

Рисунок 6. Зависимости коэффициента отражения от нагрузки при введении в зону контакта смазок различной вязкости (автол, солидол - не указан)

Этот результат является неожиданным и новым, поскольку ранее считалось, что вязкость смазки практически не влияет на получаемые при измерениях данные. Но для уточнения механизма зависимости акустических характеристик сопряжения от свойств смазки необходимо проведение более глубоких, всесторонних и самостоятельных исследований.

Четвертая глава диссертации посвящена применению разработанной методики акустического контроля для определения фактической нагрузочной способности соединений с натягом, а также представлена инженерная методика применения теоретико-экспериментального метода.

Разработанная методика применима в контроле ГПС. Она позволяет установить количественную взаимосвязь между коэффициентом отражения ультразвуковых волн и натягом. На рисунке 7 показана взаимосвязь напряжений, действующих в соединении и коэффициента отражения, то есть Л* =/(а,). '

.| ..Лм(л,Ю '..¡ц

Рисунок 7. Зависимость коэффициента отражения ультразвука от условий контакта сопрягаемых поверхностей прессового соединения

Описанный выше эхо-импульсный метод используется для исследования влияния условий контакта на качество прессового соединения, поскольку при правильном выборе частоты, коэффициент отражения УЗ волны зависит и от величины нормального давления, действующего в соединении, и состояния контактирующих поверхностей (шероховатость, смазка и т.д.). Обнаружение посадки, и оценка её состояния основывается, на отражении УЗ колебаний от границы раздела сред, как от дефекта. Наиболее сильное отражение, конечно же, происходит на свободной границе раздела - металл-воздух. Однако и на микропустотах, раковинах и т.п., заполненных воздухом, лаком или маслом, также будет происходить отражение из-за существенного различия их удельных волновых сопротивлений.

Исследование влияния контактного давления, шероховатости, , наличия смазки, осуществлялось на конических и плоских образцах. Изменение/7* обеспечивалось осевым натягом или прессом.

Внешний вид экспериментальной установки приведен на рисунке 8.

Измерительный комплекс включает в себя дефектоскоп Дук-66 (2), пьезопреобразователь, на рабочей частоте 2,5 МГц, применяемый обычно при контроле материалов и изделий из стали. Диаметр

пьезопластины 0Пп ~ 12-10 ~3м, что вполне достаточно для обеспечения хорошего акустического контакта при данных размерах объекта контроля. Две бобышки цилиндрической формы («1] = 20мм; с12 = 26мм)

(3) и деталь цилиндрической формы со встроенным пьезопреобразователем (4), шероховатости поверхностей которых варьировались. Гидравлический пресс УГ - 20 (1), с максимальной нагрузочной способностью 20 тонн.

Рисунок 8. Экспериментальная установка

Обоснована методика приведения результатов испытаний плоских и цилиндрических образцов. Показано, что возможность пересчета позволяет использовать результаты исследования зависимости коэффициента отражения УЗ волны, характерного для зоны сопряжения, от величины контактного давления, действующего в соединении и создаваемого внешней нагрузкой, при различной шероховатости контактирующих поверхностей, остаточной толщины воздушной или масляной прослойки, для калибровки результатов проектирования и исследованиях эксплуатационного ресурса соединений с натягом.

Полученные графические зависимости применяются в инженерной методике для уточнения значения фактических параметров соединения.

Рекомендуется при определении среднего значения коэффициента отражения по поверхности контакта использовать формулы Ламе, а затем, имея дискретные значения /? в реперных точках применить численные методы для расчета фактического натяга и НС.

Как показано выше, среди соединений с натягом особо выделяются гидропрессовые соединения, в связи с тем, что могут подвергаться многократной сборке-разборке без повреждения сопрягаемых поверхностей.

Гидропрессовый метод сборки (ГПМС) непрерывно развивается, область его применений расширяется. Его широко используют не только для сборки-разборки неразъемных соединений, но и для решения ряда других практических задач. Так, например, одним из перспективных направлений использования ГПМС являются раздвижные колесные пары (РКП) железнодорожного транспорта.

Перспективным также на наш взгляд является применение ультразвука не только для определения формы контактных поверхностей и наличия смазки между ними, или возникновения упруго-пластических деформаций в зоне сопряжения, но и для определения усталостных повреждений на ранних стадиях их зарождения. Величиной, несущей достоверную информацию о нагрузочной способности ГПС и её изменениях, является коэффициент отражения ультразвука от напряженно-деформированной области ГПС.

Показано, что к'^До,) и существенно зависит от материала, шероховатости контактирующих поверхностей и типа смазки, применяемой при ГПМС РКП. Следовательно, разработанная методика позволяет решить проблему во всей её глубине, так как практически все кинематические изменения на контактной поверхности, в том числе и вызванные разогревом соединения в процессе эксплуатации, или деформацией, приводят к малым, но вполне измеримым изменениям коэффициента отражения. Апробация эхо-импульсного УЗ метода подтвердила его работоспособность. Простота и универсальность метода позволит внедрить его для проведения НК соединений и других деталей и узлов подвижного состава, таких как буксовые узлы колесной пары тележки грузовых вагонов (ослабление посадки внутренних колец буксовых роликоподшипников на шейке оси), бандажи колесных пар (контроль натяга) и т.п.

Заключение и выводы по диссертационной работе По работе можно сделать следующие выводы: 1. Предложен интегрированный метод, основанный на объединении возможностей аналитического и численного решения задач механики деформируемого твердого тела, учитывающий реальные величины натягов, определенные экспериментально и приведенные в виде функции от числа сборок-разборок, времени, типа и давления масла и других факторов, а также, использования в расчетах данных эксперимента, обработанных и представленных в виде функции о величине ослабления акустического сигнала, или изменения его

коэффициента отражения в зависимости от типа соединения, величины натяга, шероховатости, остаточного давления масла, позволяющий определять НДС и НС через выше указанные акустические параметры и результаты расчетов. ........

2. Разработан алгоритм расчета и оптимизации проектирования соединений с натягом. В полном объеме решена задача компьютеризованного инжиниринга соединений с натягом на основе языка «Delphi», существенно расширяющем >.его вариативные возможности. , • ......

На основе компьютерного эксперимента, проведенного^ с помощью разработанного программного обеспечения, установлена зависимость нагрузочной способности от натяга для разных соединений.

3. Автором исследований разработана для прессовых соединений новая методика измерений на основе акустического эхо-импульсного метода контроля. Экспериментально установлено, что предложенный метод достоверно, с погрешностью < 20%, определяет возникновение упругопластических деформаций в зоне контакта и позволяет учитывать изменение НДС в ГПС после снятия давления масла и выжимания последнего из зоны сопряжения.

4. На базе разработанной методики и ультразвукового метода контроля установлена зависимость НДС в зоне сопряжения деталей,от натяга, позволяющая решать задачи эксплуатационного ресурса ГПС. Для прогнозирования эксплуатационного ресурса ГПС предложено использовать не только методы статистического анализа накопленных данных, но и средства ультразвукового контроля, созданные на основе разработанной методики. Получены количественные Данные о натяге, НДС в зоне сопряжения реализованных изделий, подтверждены расчетные характеристики НС соединений.

5. Создана экспериментальная установка, разработана методика контроля, анализа и интерпретации, полученных УЗ, эхо-импульсным методом, данных о параметрах, нагруженного соединения. Установлено, что коэффициент отражения R нелинейно зависит ох условий контакта сопрягаемых поверхностей (давления, шероховатости, смазки). :

6. Экспериментально установлена взаимосвязь коэффициентов потери натяга и отражения ультразвука от; . условий .контакта сопрягаемых поверхностей, уровня НДС, эксплуатационных факторов. Обоснована:., возможность,,, обобщения и пересчета результатов эксперимента,.полученных, на,образцах с плоской .поверхностью, к образцам -.цилиндрической формы, показана необходимость построения калибровочных1.кривых для количественной оценки НС соединений,; в том числе гидропрессовых..,.... , .

,7. Установлена возможность применения и проведена апробация разработаннагд! теоретико-экспериментального . метода.; щщ-, „контроля

гидропрессовых соединений с натягом и оценки НС раздвижных колесных пар.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Schenyatskiy A.V. Numerical-analytical methods in perfection of assembly technique of joints in main machines units / A.V. Schenyatskiy, E.V. Kulisti, M.M. Abashev, A.V. Ivannikova (A.V. Kabakova) // International journal for Engineering and Information Sciences "Pollack Periodica". Volume 1, Number 2, August 2006. Akademiai Kiado, Budapest, Hungary. - p. 71-82.

2. Буденков Г.А. Исследование и оценка напряженно-деформированного состояния и нагрузочной способности соединений с натягом акустическим эхо-методом / Г.А. Буденков, В.П. Иванников, А.В. Иванникова (А.В. Кабакова), А.В. Щенятский // «Вестник Ижевского государственного технического университета» науч.-теор. журнал. №2 (34), апрель-июнь 2007.-Ижевск: Изд-во ИжГТТ, 2007. - С. 44-48.

3. Буденков Г.А. Исследование и оценка напряженно-деформированного состояния и нагрузочной способности соединений с натягом акустическим эхо-методом / Г.А. Буденков, В.П. Иванников, А.В. Иванникова (А.В. Кабакова) // «Датчики и системы», науч.-технич. и произв. журнал. №5, май 2008г. -Москва: Изд-во «СенСиДат», 2008г.

4. Абрамов И.В. Численно-аналитические методы в САПР гидропрессовых соединений / И.В. Абрамов, А.А. Лузгин, А.В. Иванникова (А.В. Кабакова), А.В. Щенятский // Высокие технологии -2004: Сборник трудов науч.-техн. междун. форума в 4-х частях. Ч. 3. -Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2004. - С. 3-8.

5. Иванников В.П. Возможности применения компьютерных технологий в научном приборостроении и промышленности / В.П. Иванников, А.В. Иванникова (А.В. Кабакова) // Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования, образование: Сборник трудов второй междун. НПК «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (07-09.02.2006, С.-Пб., Россия). Том 5. - С.-Пб.: Изд. политех, университета, 2006. - С. 124-125.

6. Буденков Г.А. Акустические методы контроля прессовых соединений / Г.А. Буденков, В.П. Иванников, А.В. Иванникова (А.В. Кабакова), А.В. Бечегов // Приборостроение в XXI веке. Интеграция науки, образования и производства: Труды Ш науч.-техн. конф. (Ижевск, 14-15 апреля 2006г.) - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2007. - С. 202-220.

7. Иванникова А.В. (А.В. Кабакова) Оценка напряженно-деформированного состояния и остаточного ресурса изделий и конструкций на основе гидропрессовой сборки / А.В. Иванникова (А.В.

Кабакова), A.B. Щенятский // Неразрушающий контроль и диагностика: Тез. докл. XVII Российской науч.-техн. конф. с междун. участием. (Екатеринбург, 5-11 сентября 2005 г.) - Екатеринбург: Изд-во ИМАШ УрО РАН, 2005. - С. 299-300.(Полная версия доклада внесена в электронный сборник Материалов XVII Российской НТК).

8. Буденков Г.А. Развитие теоретико-экспериментального метода оценки нагрузочной способности прессовых соединений / Г.А. Буденков, В.П. Иванников, A.B. Щенятский, A.B. Иванникова (A.B. Кабакова) // Разрушение, контроль и диагностика материалов и конструкций: Тезисы III Российской науч.-техн. конф. (Екатеринбург, 24 - 26 апреля 2007 г.) -Екатеринбург: Изд-во ИМАШ УрО РАН, 2007. - С. 123.

Подписано в печать 20.10.2008. Формат 60x86/16 Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,4. Заказ № 319. Тираж 100 экз.

Отпечатано в типографии Издательства ИжГТУ 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, 7

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Кабакова, Анна Валерьевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ТЕОРИЯ, ТЕХНОЛОГИЯ И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА

СОЕДИНЕНИЙ С ГАРАНТИРОВАННЫМ НАТЯГОМ.

1.1. Анализ результатов исследований изменения нагрузочной способности соединений с натягом.

1.2. Методы расчета нагрузочной способности соединений с натягом

1.3. Методы оценки и контроля нагрузочной способности прессовых соединений.

1.4. Выводы и постановка задач исследования.

ГЛАВА II. ТЕОРЕТИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ МЕТОД

ОЦЕНКИ НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ

СОЕДИНЕНИЙ С НАТЯГОМ.

2.1. Исследование механизма контактного взаимодействия деталей соединения.

2.2. Акустический эхо-импульсный метод, как эффективный способ неразрушающего контроля соединений с натягом

2.3. Теоретико-экспериментальный метод определения нагрузочной способности при решении многосвязных контактных задач

2.4. Численный эксперимент.

ГЛАВА III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА

АКУСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СОЕДИНЕНИЙ С НАТЯГОМ

И КОНТРОЛЬ НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ.

3.1. Оборудование и экспериментальные образцы.

3.2. Методика проведения эксперимента.

3.3. Экспериментальная оценка геометрических параметров и НДС прессового соединения на основе акустического эхо-импульсного метода.

3.4. Оценка влияния шероховатости и контактного давления на коэффициент отражения УЗ волны от сопрягаемых поверхностей деталей соединения.

3.5. Оценка влияния смазки в зоне контакта соединения на коэффициент отражения УЗ волны от сопрягаемых поверхностей деталей соединения.

ГЛАВА IV. АПРОБАЦИЯ ТЕОРЕТИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО МЕТОДА ОЦЕНКИ НАГРУЗОЧНЙ СПОСОБНОСТИ ГИДРОПРЕССОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ С НАТЯГОМ.

4.1. Методика определения нагрузочной способности и фактического натяга в соединении теоретико-экспериментальным методом

4.2. Разработка инженерной методики контроля соединений с натягом.

Введение 2008 год, диссертация по машиностроению и машиноведению, Кабакова, Анна Валерьевна

Фундаментальные исследования ведущих научных авторитетов отечественного машиностроения указывают на исключительную важность развития средств и методов решения проблем обеспечения качества в области технологии машиностроении!. По их мнению, проблема состоит в том, что развитие и внедрение высоких технологий в различных областях машиностроения требует развития новейших методов и средств автоматизации проектирования, адекватно отвечающих требованиям к необходимому уровню качества.

Актуальность работы. С помощью прессовых соединений решается достаточно широкий круг технологических задач в тепловозостроении, железнодорожном транспорте, при производстве бумагоделательных и картоноделательных машин, в тяжелом машиностроении, авиации, военной технике, робототехнике и даже при создании минимашин и измерительного инструмента [54,55,56,57,58]. Соединения с натягом получили широкое распространение в машиностроении в связи с возможностью передавать большие по величине и различные по направлению нагрузки при сравнительно небольших габаритных размерах, что и обусловило их применение в ответственных узлах деталей машин, работающих продолжительное врет в различных условиях нагружения и внешних средах. Трудно представить себе конструктивно наиболее эффективное и экономически выгодное решение по обеспечению нагрузочной способности (НС) соединений как крупногабаритных, так и минимашин, да ещё и с одновременным решением задач высокоточной сборки.

Особый интерес для исследований представляет группа соединений с натягом, сохраняющих НС при многократном монтаже-демонтаже, обладающих большей надежностью и, одновременно, ремонтопригодностью, обусловленной возможностью сохранения сопрягаемых поверхностей путем введения в зону контакта масла под высоким давлением во время сборки-разборки. Монтаж и демонтаж различных агрегатов гидропрессовым способом успешно применялся и применяется на крупнейших промышленных предприятиях страны: Ленинградском, Брянском и Калужском тепловозостроительных заводах [18,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30]; в металлургической промышленности [31,32,34,35,36]; в судостроении [18,19, 20,26,36,38,39] и т.д. Трудно представить себе современную бумага - или картоноделательную машину с сотней крупногабаритных регулируемых роликоподшипников, монтаж (демонтаж) которых производился бы без использования гидропрессового метода [44,45,46,47,48,49]. Широко известны также и работы в этой области ряда зарубежных фирм Японии, Швеции (SKF), Германии (FAG) [54,55,58,61]. В Связи с этим большое количество научных исследований посвящено проблемам прочности соединений с натягом, что объясняется большим разнообразием их конструкций и эксплуатационных условий [3,4,5].

Расчет нагрузочной способности соединений с натягом ведётся, в настоящее время, по известным зависимостям Ламе-Гадолина или численными методами, например, методом конечных элементов. При сборке, как правило, применяется фактический натяг, превышающий расчетную величину на 1,2 суммы высот микронеровностей сопрягаемых поверхностей. Фактическая величина натяга определяется путем измерения сопрягаемых поверхностей перед сборкой или контролем осевого перемещения (конические соединения). В работах Е.С. Гречищева, Л.Т. Балацкого, А.А. Ильяшенко, А.С. Зенкина, Г.А. Бобровникова, А.Л. Квитко, П.П. Ворошко и ряда других авторов, используется понятие контактной податливости стыка, которая учитывается в расчетах величины натяга. Гидропрессовый метод сборки-разборки соединений получил наиболее широкое распространение при монтаже и демонтаже подшипников качения [60,61], конических сопряжений [63,64,69], при распрессовке цилиндрических сопряжений [44,64]; сборки соединений с длинными посадочными поверхностями и большими натягами, обеспечивающими высокую нагрузочную способность и эксплуатационную прочность [4,66]. Контактной податливости стыка в гидропрессовых и многослойных соединениях уделено большое внимание и в работах учёных ИжГТУ: Абрамова И.В., Клековкина B.C., Турыгина Ю.В., Щенятского А.В. и др.

Как показывает опыт, получаемый на практике результат, далеко не всегда соответствует расчетам, что связано с состоянием контактных поверхностей деталей соединений и погрешностью их изготовления. Следовательно, при сборке пары колесо-ось результаты расчёта соединений необходимо подтвердить посредством контроля полученного соединения. Поэтому, актуальным является достижение требуемой НС и её подтверждение путем контроля полученного соединения. Методы контроля качества деталей и материалов широко используются в современной промышленности. Однако далеко не все они применимы для контроля соединений с натягом. Акустический метод, в отличие от многих, может использоваться и для контроля соединений с натягом, в том числе в ходе их эксплуатации и одной из причин этого, является то, что для данного метода достаточно иметь возможность одностороннего доступа к исследуемому объекту.

Исследования ряда зарубежных и отечественных специалистов в области неразрушающего контроля: Крауткремера Г., Крауткремера Й., Клюева В.В., Буденкова Г.А., Муравьёва В.В. и других, показали, что с помощью ультразвука можно определить изменение уровня отражения сигнала в различных точках контакта области сопряжения прессового соединения. В этой связи, актуальным представляется изучение возможности применения акустического метода для контроля НДС и НС соединений с натягом, в частности ГПС, изучение влияния различных конструктивных, технологических и других факторов на применимость метода. Существует также и перспектива использования подобной методики для оценки ресурса соединений.

Компьютеризация проектирования, развитие возможностей теоретической и экспериментальной оценки качества посадок с натягом, контроль напряжённо-деформированного состояния в зоне сопряжения деталей и прогнозирование эксплуатационного ресурса изделий, являются чрезвычайно важными и актуальными для машиностроения проблемами. Интеграция результатов контроля зоны контакта акустическим эхо-импульсным методом с численным и аналитическим подходами к расчёту напряженно-деформированного состояния (НДС) является эффективным способом определения фактической нагрузочной способности соединений. Кроме того, акустический контроль дает возможность проследить за качеством создаваемых соединений. Совместное использование этих инструментов ранее не рассматривалось, таким образом, создание интегрированного метода оценки НС соединений с натягом, складывающегося из расчета и контроля результатов процесса сборки соединений, теоретической и экспериментальной оценки качества посадок с натягом, исследования напряжённо-деформированного состояния в зоне сопряжения деталей и прогнозирования эксплуатационного ресурса изделий, является актуальной задачей.

Целью работы является определение нагрузочной способности соединений с натягом, с учетом неравномерного контактного взаимодействия сопрягаемых поверхностей на основе интегрированного метода оценки. Для реализации этой цели в работе решаются следующие задачи: •Разработка метода оценки НС соединений с натягом на основе интеграции данных ультразвукового контроля контакта сопрягаемых деталей с аналитическим и численным подходами к расчёту соединений с натягом.

•Разработка методики измерения и оценки условий контактного взаимодействия деталей соединений с натягом методами неразрушающего контроля.

•Исследование влияния шероховатости, контактного давления и остаточной концентрации масла на уровень прохождения и отражения ультразвукового сигнала через область контакта сопрягаемых поверхностей.

Объект исследования: соединения с натягом, в том числе гидропрессовые (ГПС), получившие, в настоящее время, широкое распространение в машиностроении, вследствие существенных преимуществ, в сравнении с другими видами соединений.

Научная новизна:

1. Для аналитического и численного подходов к расчёту получены зависимости фактического натяга, напряженно-деформированного состояния и нагрузочной способности соединений от изменяющихся параметров контакта сопрягаемых деталей, устанавливаемых посредством ультразвукового эхо-импульсного метода контроля;

Практическая ценность. Применение численного и аналитического методов для решения задачи механики деформируемого твердого тела и усовершенствованной математической модели позволяет оценить и спрогнозировать НС соединений с натягом с учётом факторов, влияющих на НС в процессе создания и эксплуатации соединения. Разработанная методика применения акустического эхо-импульсного метода контроля позволяет получить данные о контакте поверхностей сопрягаемых деталей соединения, которые используются при уточнении и расчете и уточнении текущего напряженно-деформированного состояния (НДС) и НС. Разработанный теоретико-экспериментальный метод позволяет осуществлять мониторинг НС, эффективно контролировать состояние соединений, в том числе и гидропрессовых, например, посадок шестерня-ось • бумагоделательных машин, шестерня-вал тягового двигателя электровоза и т.д.

Методика применима для широкого класса соединений с натягом, полученных различными способами сборки.

Апробация работы.

Основные положения и результаты были доложены и обсуждались на научно-техническом форуме с международным участием «Высокие технологии - 2004» (Ижевск, ИжГТУ, 2004г.); XVII российской научно-технической конференции с международным участием «Неразрушающий контроль и диагностика» (Екатеринбург, ИМАШ УрО РАН, 2005 г.); П-ой международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, Политехи, ун-т, 2006г.); П1-ей российской научно-технической конференции «Разрушение, контроль и диагностика материалов и конструкций» (Екатеринбург, ИМАШ УрО РАН, 2007г.); на научных семинарах кафедры «Мехатронные системы» (Ижевск, ИжГТУ, 2004-07г.г.)

Публикации. Всего по теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, основное содержание изложено в 8-ми работах, указанных в автореферате, в том числе 2 работы опубликованы в изданиях, рекомендуемых ВАК.

Краткое содержание работы

В первой главе «Теория, технология и контроль качества соединений с гарантированным натягом» проведен анализ современного уровня теоретических и прикладных исследований, отраженного в работах Ильяшенко А.А., Гречшцева Е.С., Балацкого Л.Т., Берникера Е.И., Фёдорова Б.Ф., Абрамова И.В., и других ведущих ученых в области проектирования и контроля качества соединений с натягом, в том числе и гидропрессовых. Рассмотрены средства прогнозирования надежности и определены возможности оценки фактических натягов методами неразрушающего контроля, определения НДС и НС на основе интеграции результатов контроля зоны контакта эхо-импульсным методом с аналитическим и численными подходами к решению задач механики деформируемого твердого тела.

Изучены предпосылки развития методов компьютерного моделирования, повышения точности и достоверности расчетов ПС, методов исследования и оценки нагрузочной способности, ответственных ПС и ГПС. Выявлена необходимость развития неразрушающих методов контроля с целью установления соответствия качества создаваемых соединений результатам расчетов и сведения к минимуму влияния на качество ГПС технологического оборудования, несовершенств поверхностной обработки и условий сборки. На основе проведенного анализа сформулированы основные обобщенные задачи исследований.

Вторая глава посвящена развитию многокритериальной и многопараметрической концепции расчёта изделий и конструкций на основе соединений с натягом, исследованиям и оценке влияния различных факторов на величину нагрузочной способности, обобщению решения на случай конического соединения и комбинации материалов. Показана необходимость математического моделирования и применения компьютерных технологий при проектировании ГПС, с целью повышения нагрузочной способности, учета основных факторов, путем введения поправок в расчеты нагрузочной способности соединения с учетом данных исследования НДС и полученных эхо-импульсным методом. Предложено применять методы численного моделирования для учета влияния НДС на эксплуатационную прочность соединений с натягом, в том числе и гидропрессовых с различными геометрическими параметрами, путем решения многосвязной контактной упругой и упругопластических задач ГПС.

При совершенствовании математической модели ГПС и разработке соответствующего программного обеспечения, использована возможность точного решения задачи механики для обобщенной, пусть и идеализированной, модели ГПС, с точно заданными начальными и граничными условиями. Поправки на реальные условия вводятся на втором уровне моделирования, на основе экспериментальных данных в виде таблиц, и обобщенных данных, учитывающих конкретные условия сборки и эксплуатации соединения.

Разработан алгоритм проектирования ГПС с пошаговыми комментариями. На основе разработанного алгоритма создана программная оболочка исследования и расчета ГПС.

Показано, что зависимость нагрузочной способности от натяга для разных диаметров сопряжения, то есть при изменении отношения (l/d) прессового соединения, является существенно нелинейной. Правильный выбор диаметра соединения является важным параметром оптимизации расчета и проектирования прессовых соединений. Программная реализация интегрированной математической модели ГПС, позволяют исключить экспериментальную доводку изделий и оснастки, ускорить подготовку производства и внедрение высокопрочных соединений.

При усложнении конструкции деталей, входящих в соединение, использование ИММ обеспечивает переход от аналитического к численно-аналитическому методу расчёта и моделирования ГПС, учет изменения нагрузочной способности в ходе эксплуатации посредством функции изменения натяга, получаемой по результатам экспериментального исследования соединений с помощью акустического метода контроля.

Таким образом, теоретико-экспериментальный метод оценки нагрузочной способности гидропрессового соединения, описанный в данной главе, объединяет возможности аналитического и (или) численного решения задачи механики деформируемого твердого тела, а также использования в расчетах данных эксперимента, обработанных и представленных в виде функции о величине ослабления акустического сигнала, или изменения его коэффициента отражения, в зависимости от типа соединения, величины натяга, числа сборок—разборок, шероховатости, остаточного давления масла и других факторов, что, в конечном итоге, позволяет оптимизировать величину натяга, исследовать характер напряженно-деформированного состояния по всей поверхности сопряжения, уточнить условия трения и, в конечном итоге, установить фактическую нагрузочную способность соединения.

Третья глава посвящена развитию технологии неразрушающего контроля посадок с натягом с помощью ультразвука при ресурсных испытаниях, исследованиям и оценке напряженно-деформированного состояния и нагрузочной способности соединений акустическим эхо-методом.

Сутью исследований, выполненных в третьей главе, является разработка метода неразрушающего контроля напряженно-деформированного состояния соединений с натягом с целью количественного определения максимально допустимой величины прикладываемых силовых воздействий на основе измерений, и соответствия экспериментальных данных, исследуемой математической модели. Установлена возможность применения и проведена апробация разработанного интегрированного метода для контроля НС гидропрессовых соединений с натягом.

Четвёртая глава посвящена апробации интегрированного метода. Разработана методика получения данных для построения зависимости коэффициента отражения ультразвука от условий контакта сопрягаемых поверхностей - R* f(ar <7t). Обосновывается возможность обобщения и пересчета результатов эксперимента, полученных на образцах с плоской поверхностью, к образцам цилиндрической формы. Показана необходимость построения калибровочных кривых для количественной оценки НС соединений, в том числе гидропрессовых.

Исследовано влияние шероховатости, смазки и величины контактного давления на коэффициент отражения от сопрягаемых поверхностей деталей соединения ультразвуковой волны.

Представлена инженерная методика применения теоретико-экспериментального метода контроля, которая позволяет установить количественную взаимосвязь между коэффициентом отражения ультразвуковых волн и натягом в ГПС.

Показано, что разработанный ТЭМ и его апробация прямо указывают на перспективы использования предложенной методики контроля для оценки остаточного ресурса соединений с натягом и на возможность использовать его, как эффективного метода оценки текущего состояния раздвижных колёсных пар.

Автор выражает свою признательность научному руководителю, профессору А.В. Щенятскому; заведующему кафедрой, профессору Ю.В. Туры-гину; своим коллегам по кафедре «Мехатронные системы», за ценные замечания и полезные советы; благодарность за советы, консультаъщи, критические замечания профессору О. В. Малиной и профессору И.В. Абрамову.

Особую благодарность за консультации и помогць в работе выражаю профессору Г. А. Буденкову и профессору В.П. Иванникову.

Заключение диссертация на тему "Развитие интегрированного метода оценки нагрузочной способности соединений с натягом"

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ

1. Предложен интегрированный метод, основанный на объединении • возможностей аналитического и численного решения задач МДТТ, учитывающего реальные величины натягов, приведенные в виде, функции от числа сборок-разборок, времени, типа и давления масла и др. факторов, а также, использования в расчетах данных эксперимента, обработанных и представленных в виде зависимости величины ослабления акустического сигнала, или изменения его коэффициента отражения, в зависимости от типа соединения, величины натяга, шероховатости, остаточного давления масла, позволяющий определять НДС и НС через выше указанные акустические параметры и результаты расчетов. ,

2. Разработан алгоритм расчёта и оптимизации проектирования соединений с натягом. В полном объеме решена задача компьютеризованного инжиниринга Соединений с натягом на основе языка «Delphi», существенно расширяющем его вариативные возможности.

3. Автором исследований разрабртана. для прессовых соединений новая методика измерений на основе акустического эхо-импульсного метода контроля. Экспериментально установлено,,,/что» предложенный метод достоверно, с погрешностью < 20%, определяет возникновение упрушпластических деформаций в зоне контакта и позволяет учитывать изменение НДС в ГПС после снятия давления масла и выжимания последнего из зоны сопряжения.

4. На базе разработанной мето,1щки и ультразвукового метода контроля установлена зависимость НДС в зоне сопряжения деталей от натяга, позволяющая решать задачи эксплуатационного ресурса ГПС. Получены количественные данные о натяге, НДС в зоне сопряжения реализованных изделий, подтверждены расчетные характеристики НС соединений. *

5. Создана экспериментальная установка, разработана методика контроля, анализа и интерпретации, полученных УЗ эхо-импульсным методом; данных о параметрах нагруженного соединения. Установлено, что коэффициент отражения R нелинейно зависит от условий контакта сопрягаемых поверхностей (давления, шероховатости, смазки).

6. Экспериментально установлена взаимосвязь коэффициентов потери натяга и отражения ультразвука от условий контакта сопрягаемых поверхностей, уровня НДС, эксплуатационных факторов. Обоснована возможность обобщения и пересчета результатов эксперимента, полученных на образцах с плоской поверхностью, к образцам цилиндрической формы, показана необходимость построения калибровочных ^ивыхдлятртчественной оценки НС соединений, в том числе гидропрессовых, . , , (1 —.

7. Установлена возможность применения и проведена апробация разработанного теоретико-экспериментального метода для контроля гидропрессовых соединений с натягом и оценки НС раздвижных колесных пар (РКП).

Библиография Кабакова, Анна Валерьевна, диссертация по теме Машиноведение, системы приводов и детали машин

1. Абрамов И.В. Эффективность работы бумагоделательных машин. М.: Лесная про-' мышленность, 1984. - 120 с.

2. Абрамов И.В., Клековкин B.C., Фатгиев Ф.Ф. Оценка эффективности способов автофретирования охватывающих деталей соединений с натягом. Химическое и нефтяное машиностроение, N 4,1984. - с. 15-17.

3. Абрамов И.В, Фаттиев Ф.Ф., Щенятский А.В. и др. Высоконапряженные соединения с гарантированным натягом. Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2002 - 300 е.: ил.

4. Абрамов И.В., Клековкин B.C., Щенятский А.В. Управление напряжённо-деформированным состоянием прессовых соединений. Москва, 1995 г.

5. Акустако-эшкяионная' кон^укщШ:.' А.'Н!' 'Серьезное, Л.Н. Степанова, В.В. Муравьёв и др.'/Под рёд' 'Л.Н. Степановой. -М.: Радио и связь, 2000. 280 с.

6. Алешин Н.П., Щербинский В.Г. Радиационная, ультразвуковая и магнитная дефектоскопия металлоизделий. М.: Высшая школа, 1991. — 271 с.

7. Андреев Г.Я. Тепловая сборка колесных пар //. Изд-во Харьковского университета,

8. Андрёев Г.Я.' Расчет теплового режима 'при сборке соединений с натягом. Вестник машиностроения, 1974, N 7. - С. 21 -34.; д :.

9. Антипов Ю.А! Контактные задата'теории упругости при наличии сцепления и сухого трения: Автореф.'.Гд-ра техн. наук; 01.02.04.' -М.,' 1993. 27с.

10. А.с. 1288012 СССР. Способ сборки с натягом охватывающей и полой охватываемой деталей / B.C.Клековкин, В.А.Дулотин, И.В.Абрамов и др. (СССР). Опубл. в Б.И., 1987, N5. ' . . .

11. А.с. 119782 СССР. 'Способ,'''распрессрвки. осей из втулок / Г.Я.Андреев, И.Ф. Магтщкий, Н П. Давьщенко' (СССР)1—Ьпубл!;26.12.58. /

12. А.с. 123557 СССР. Устройство для расчленения колесных пар рельсового транспорта / Г.Я. Андреев, И.Ф; Малицкий,' Н.П. Давьщёнко'(СССР). -Опубл. 17.01.59.

13. Атопов В.И. й:'дф/1Цоделировадиё контак напряжений7 В.И. Атопов, Ю.П. Сердобинцев, O.K." Славин!'- М!: Ту^ашинбс^бениё, 1988. 270 с.

14. Арпентьев Б.М! Сборка соединений^с натягом при тёрмовоздействии: Автореф. д-ратехн. наук: /Киев. Политехи.'йн-т. -Киёв!'1991'.-31с.

15. Басов К.A. ANSYS: справочник пользователя. М.: LVR Пресс, 2005. - 640 с.

16. Балацкий Л.Т7 Провдость прерсовьж ебёдинён'йй. Kiiee: Техника, 1982. -151с.

17. Балацкий Л!^.', Бегагоен Т.Н. Деидвудные устройства морских судов. М.: Транспорт, 1980.'-150с: " v ' V ::'' : " ' ' ""

18. Балацкий Л.Т., Филимонов Г.Н. Повреждение гребных валов. М.: Транспорт, 1970.-140с. ■ ■ • ■" ■ • ■ ■'уV :г.; *

19. Баранов Н.К. Влияние шёрохбвато'ста'повёрхнбсти на прочность посадок с натягом. В сб. науч. трудов. Пензенский политехнически институт, 1974,,N 3. - с. 103-105.

20. Бёзухбв Н.И. Основы теории упр^оети^лластагаости 'и ползучести. 2-е изд., пе-рераб. и доп. - М.: Машиностроение^ 1975V-400 с.

21. V:. :.!!(.■;,i.!,;:. 11. . .•1. С ••'. J

22. Бежелукова Е.Ф., Тютиков Г.Ф. Исследование длительной прочности соединений с натягом деталей малых размеров. В сб.: Научные труды Пензенского политехнического института, 1974, вып.З. - С. 98-102.

23. Бежелукова Е.Ф., Белашев В.А. Расчет поправки на смятие и срез микронеровностей в соединении с натягом деталей при их продольной запрессовке. Известия вузов, М., 1973, N 10.-С. 31-34.

24. Бейзельман Р.Д., Цыпкин Б.В., Перель Л.Я. Подшипники качения. Справочник. Изд. 6-е, перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1975, 572 с.

25. Беловицкий Е.М. Прикладные методы расчета и контроля прочности сопряженных элементов конструкций. Владивосток: Изд-во Дальневост. ун-та, 1990.- 179с.: ил.

26. Беляев Г.С. Исследование прочности клеевых соединений при кручении под воздействием динамических нагрузок, Судостроение, 1978, №2. - с. 54-55.

27. Беляев Н.С., Ильяшенко А.А. Влияние отклонений параметров конического соединения на его несущую способность. Вестник машиностроения, 1976, №6. - с. 8-12.

28. Беляев Н.С., Ильяшенко А.А. О влиянии технологических факторов на уровень коэффициентов трения в конических соединениях с натягом. Инф. л. № 286-75, ЦНТИ, Калуга. 1975. -4 с. ' ' "/ ;;" '

29. Беляев Н.С., Ильяшенко А.А., Михайлёнко Л.Ф. Перспективы применения абразивных материалов для повышения статической прочности конических соединений. Труды Московского автомеханического института. - М.: 1975, вып.5. - С. 133-137.

30. Берникер Е.Н. Посадки с натягом ^машиностроении. -М.: Машиностроение, 1966. 188 с.

31. Блохин B.C. Строительные и дорожные машины. / Хабар, гос. техн. ун-т.- Хабаровск, 1996. -С.25-35,138.,

32. Бобренко В.М., ВангелйМ.С.' Куцснк'о А!Н. Акустическая тензометрия. Кишинев: Штиница,1991.- 204 с. ' ■

33. Бобровников Г.А. Прочность посадок, осуществляемых с применением холода. -М.: Машиностроение, 1971. 95 е.,

34. Бобровников Г.А., Зенкин'А.С.,,Михаилёнко Л.Ф. Статическая прочность соединений с гарантированным натягом при разнородных гальванических покрытиях. В кн.: Технология и автоматизация машиностроения, 1973, Вьш.12. С. 12-16.

35. Бобровников Г.А. Исследование прочности и усовершенствование технологии соединений, осуществляемых с применением холода. Автореф. дис. док.техн.наук, Киев: КПИ, 1966.-53 с. 1 '

36. Богданов Г.П., Кузнецов В.А., Лотонов'М.А. и др. Метрологическое обеспечение и эксплуатация измерительной1 техники' /.Под ред. В.А. Кузнецова. М.: Радио и связь, 1990.-240 е. ' " •••

37. Боксбергер В.Ф. Исследование и разработка способа сборки конических соединений с натягом. Автореф. канд.техн. наук: ( 05.02.08 ). \ Гос. Ком. СССР по нар. образованию. МВТУ им. Н.Э. Баумана. М, 1989. -16с.

38. Браун Э.Д. и др. Моделирование трения и изнашивания в машинах / Э.Д.' Браун, Ю.А. Евдокимов, AJB. Чичинадзе. -М.: Машиностроение, 1982. -191с., ил. с. 187-189

39. Браун Э.Д. и др. Основы трибологии (трение, износ, смазка). Учеб. для техн. вузов / Э.Д. Браун, Н.А. Буше, И.Я. Буяновский и др.: Под ред. А.В. Чичинадзе. -М.: Центр «Наука и техника», 1995.-778с. ил.

40. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. М.: Наука, 1973. — 344 с.

41. Бухтияров И.Д., Серьезное А.Н., Степанова Л.Н. Контроль качества продукции. Акустическая эмиссия. — М.: Знание. Сер. Радиоэлектроника и связь. — 1988. №11.'— 62 с.

42. Тезисы Ш Российской науч.-техн. конф. (Екатеринбург, 24 26 апреля 2007 г.) - Екатеринбург: Изд-во ИМАШ УрО РАН, 2007. - С.123.

43. Боксбергер В.Ф. Исследование и разработка способа сборки конических соединений с натягом. Автореф. канд.техн. наук: ( 05.02.08 ). \ Гос. Ком. СССР по нар. образованию. МВТУ им. Н.Э. Баумана. -М, 1989. -16с.

44. Виноградова М.Д., Жарницкий Д.И. Монтаж и демонтаж неподвижных соединений посредством масла, нагнетаемого в их зону под давлением. ПНТПО № М-59-249/8 тема 16, М.,1959.

45. Виноградова М.Д. Исследование неподвижных бесшпоночных соединений, применяемых в металлургическом оборудовании^ монтируемых с помощью гидрораспора: Автореф. дис. канд.техн.наук. ВНИИМЕТМАШ, М., 1966. 24 с.

46. Викторов И.А. Физические основы применения ультразвуковых волн Рэлея и Лэмба в технике.- М.: Из-во «Наука», 1966. -,168 с.

47. Воячек И.И. Расчет прочности соедйнёний с натягом, собранных поперечным методом. // Изв. вузов. Машиностроение. — М., 1996, № 4-6.- С.23-28.

48. Гавриков М.В. Контактные задачи с учетом износа и монотонного роста зоны контакта: Автореф. д-ра физ.-мат. наук: 01.02.04. -М., 1990. -13с.: ил.

49. Герасимов. Ю.М. Неразрушающий контроль и безопасность перевозочного процесса на железных дорогах России // В мире нёразрушающего контроля. 1999. - №5. - С. 1415. \! ' ' * . '

50. Глазков Ю.А., Беда П.И. К проблеме обеспечения дефектоскопической контролепригодности деталей технических объектов// Контроль. Диагностика. — 1998. №1. — С. 10-14. ' '' " "

51. Гузь А.Н. Упругие волны в телах с начальными напряжениями. Киев: Наукова думка, 1986. - 4.1,376 с. - 4.2, 536 с.

52. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора: Справочник -Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1984. -464 е., ил.

53. Глик А.К. Сборка и монтаж изделий тяжелого машиностроения. Машиностроение. -М.,1968. '' ' '

54. Глухова К.А. Исследование технологических параметров гидропрессовой сборки соединений с натягом при повышенных скоростях формирования. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Ижевск: ИМИ, 1975. - 189 с.

55. Головатый А.Д., Проскуряков С.И. Технологическая обработка поверхностей и прочность соединений с натягом. М.: Вестник машиностроения. 1972, N 4. - С. 31-33.

56. Граусс А. Исследование расчленения маслом колесных пар железнодорожного транспорта «Немецкая железнодорожная техника», 1961, № 8.

57. Груднев А.П., Зильберг* Ю.В.', Тилйк ВТ. Трение и смазка'при обработке металлов давлением. Справ. Изд.-М.: Металлургия," 1982, 312 с.

58. Грязин С.В. Контактно-гидравлические задачи смазки с учетом предельного напряжения сдвига масел: Автореф. канд. техн. наук: М., 1990. -16с.

59. Генич Б.А., Акбашев Б.З. Гидравлический способ демонтажа подшипников качения. Изд-во Министерства путей сообщения M.jl960

60. Глазков Ю.А., Беда П.И. К проблеме обеспечения дефектоскопической контролепригодности Деталей технических объектов'//Контроль. Диагностика.—1998.-№1.-С. 10-14.

61. Гречищев И.С., Ильяшенко А.А. Соединения с натягом. Расчет, проектирование, изготовление. — М.: Машиностроение, 198 Г. 247 с.

62. Гузенков П.Г. "Детали машин". М.: "Высшая школа", 1982г. - 350с.

63. Допуски и посадки. Справочник. В 2-х ч./В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинский. 6-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1982.-4.1. 543 с.

64. Дулотин В.А. Технология сборки автофретированием и несущая способность соединений с натягом. //Автореферат дис. к.т.н.,- Ижевск: ИжГТУ, 1993. — 18 с.

65. Ермолов И.Н., Алешин Н.П., Потапов А.И. Неразрушающий контроль. М.: Выс. шк., 1991.-283с.

66. Ершов Н.Ф., Шахверди Г.Г. Метод конечных элементов в задачах гидродинамики и гидроупругости. Л.: Судостроение, 1984. 240 с.

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

68. Зенкевич О., Чанг И. Метод конечных элементов сооружений и в механике сплошных сред. Пер. с англ. О.П. Троицкого, С.В. Соловьева; Под ред. Ю.К. Зарецкого. М.: Недра, 1974.- 239с. ил.

69. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике / Пер. с англ. Под ред. Б.Е. По-бедри. М.: Мир, 1975.- 541с. ил. The finite element method in enqineerinq science. O.C. Zinkiewicz.

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

71. Зенкин А. С. Технологическое обеспечение качества соединений с натягом при термических методах сборки (с использ. низ. температур). Автореф. д-ра техн. наук: / МВТУ им. Н.Э. Баумана. М., 1988. - 30с.

72. Зуев Л.Б., Громов В.Е., Муравьёв В.В. Ультразвуковой контроль накоплений усталостных повреждений и восстановление'ресурса'деталей. // Журнал технической физики. 1997.-Т.6,№9.-С. 123-125. 1 / ','"'/

73. Иванов М.Н. «Детали машин». М.': «Высшая школа», 1991г. - 382с.

74. Ильяшенко А.А. Исследование конических соединений тепловозных гидропередач.- Автореф. Дис. канд.техн.наук. МИИТ,' 1968! Ч23 с.

75. Иосилевич Г.Б., Лукащук' Ю.В. Влияние некоторых конструктивных факторов на распределение напряжений в соединениях с натягом // Вестник машиностроения, 1980, №4.-С. 38 .42

76. Кавалеров Г.И., Мандельштам С.М. Введение в информационную теорию измерений. М.: Энергия, 1974. - 376 с.

77. Казаченок В.И. Штамповка с жидкостным трением. М.: Машиностроение, 1978. -77с.

78. Карцев Л.В., Ильяшенко А.А. Исследование прочности конических соединений гидропередачи. М.: Вестник машиностроения, 1964, N 9. - С. 18-22.

79. Карцев Л.В., Ильяшенко А.А., Соколов А.В. О коэффициентах трения конических соединений. М.: Вестник машиностроения, 1967, N 8. - С. 35-37.

80. Капустин Н.М., Васильев Г.Н. Автоматизация конструкторского и технологического проектирования./Под ред. проф! И.П. Норёнкова. — М.: Высш. шк., 1986, Т.6. 192 с.

81. Квитка А.Л., Ворошко П.П., Бобрицкая С.Д. Напряженно-деформи-рованное состояние тел вращения. Киев: Наукова думка, 1977. - 209 с.

82. Кириллов А.П. Разработка инженерного метода решения плоской контактно-гидродинамической задачи: Автореф. канд. техн. наук: 05.02.02. .-'М., 1987. 14с.: йл.

83. Клековкин B.C. Конструкторско-технологичсские основы'управления нагрузочной способностью соединений с натягом. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Ижевск: ИжГТУ, 1995. - 290 с.

84. Клековкин B.C., Абрамов И.В. Исследование напряженного,состояния деталей в соединениях с автофретированной охватывающей деталью. В сб.": Динамика и прочность механических систем, вып.186./Пермск. политех. Инст. - Пермь, 1976. - С. 58-60.

85. Клюев В.В. Неразрушающий контроль й техническая диагностика фундамент техногенной безопасности // Контроль. Диагностика.' — 1998. - №1. - С. 9-10.

86. Кобрин М-М. Прочность прессовых' соединений при повторно-переменных нагрузках. -М.:Машгиз, 1954. -256 с. v ' * : У "

87. Колмогоров Г.Л. Гидропрессование труднодеформируемых тугоплавких металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1991. — 180 с.

88. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров: Справочник.-М.: Наука. 1977. 832 с.

89. Костецкий Б.И. и др. Механо-химические процессы при граничном трении. М.: Наука, 1972. - 170 с.

90. Котов А.Ф. Исследование прочности конических прессовых соединений. Технология и организация производства, 1971, N 6. - С. 87-89.

91. Коэффициент трения при сборке на тугой посадке. Coeff. of frict. in force fit joints / Zivkoivic Z, Durdanovic M., Iovanovic C., etc.// Tribol. u ind.-l 8, №3.-C.92-100.

92. Кравцов M.K., Сазонов Ю.И., Святуха A.A. Расчет характеристик прочности на осевой сдвиг соединений с натягом, собранных термическим способом / Пробл. прочн.-1996.- Ш.-С.113-117

93. Крагельский И.В. и др. Основы расчетов на трение и износ / И.В. Крагельский, М.Н. Добычин, B.C. Комбалов. М.: Машиностроение, 1977. - 526 е.: ил.

94. Крауткремер, Г. Крауткремер Й. Ультразвуковой контроль материалов. Справочник.- М.: Металлургия, 1991. С. 569 - 571V' .

95. Крагельский И.В. Трение й износ. М.: Машиностроение, 1978. - 140 с.

96. Курносов Н.Е, Исследование величиныфактической площади контакта и ее влияние на качество соединений с натягом. Автореф. к.т.н. 05.02.10 -М., 1976, -16с.

97. Лузган А.А. Теоретические основы математического моделирования процесса калибровки отверстий в режиме жидкостного трения: Канд. диссертация: 05.03.05 — Ижевск: ИжГТУ, 2006.- 139с.: ил.• ■ ■ Ч' \ ч

98. Малинин Н.Н. Прикладная' теория4 пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1975.—400с. ' V '' ' 'г'.'.4'.-.

99. Малина О.В. Теория и практика автоматизации структурного синтеза объектов и процессов с использованием методов характёризационного анализа: Докт. диссертация: 05.13.12 Ижевск: ИжГТУ, 2002.- 410 с.: ил."' "'

100. Матаушек И. Ультразвуковая техника. / Пер. с нем. Под ред. Д.С. Шрайбера. — Москва: Металлургиздат, 1962. 511 с.

101. Мейстер P.P., Темиркиев Д.Х. Прогрессивные методы сборки соединений с гарантированным натягом: Обзор. -М.: ЦНИИТЭ -Итракторосельмаш, 1977. -37с.

102. Миттаг Х.-Й., Ринне X. Статистические методы обеспечения качества. / Под ред. Проф. Б.Н. Маркова. М.: Машиностроение, 1995. - 602 с.

103. Муравьёв В.В., Муравьёв Т.В. Расчёт процесса передачи акустического сигнала через трибосопряжение внутреннего кольца подшипника и оси колесной пары. — Дефектоскопия, 2007, №2 .-С. 16-20. " .'-;';•;".'

104. Муравьёв В.В., Козятник И.И., Кошевой И.В. и др. Прибор для выявления ослабления посадки колец подшипников. // Научн.-техн. конф. «Физика и техника ульразвука». С.-Петербург, 1997. -С. 118-119. . .

105. Мурашкин О.П. Напряжения в соединениях с натягом, собранных тепловым и гидропрессовым способами. В сб.: Вопросы прочности деталей машин. Вып. 112, Горький, ГИИВТ, 1971. - С. 32-38. ' , V ; ; .

106. Неразрушающий контроль: Справочник- В 7 т. Под общ. ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 2004.

107. Новиков М.П. Основы технологии сборки машин и механизмов. -М.: Машиностроение, 1969. -632 с. * .' * ^ V,'

108. Ноткин B.C., Повьшениё работоспособности посадок с натягом в тепловозостроении. Труды Московского автомеханичёского института. Вопросы транспортного маши-ностроенга. М., 1975, вьш.5.- с. 153-158.,' ' '

109. Новые тенденции: «Горячая запрессовка» или «запрессовка с охлаждением» / Ин-формэлектро. № 48576. -8с., м. Masclunen-Am'ato №1.

110. Оптимальный выбор посадок в соединениях с натягом / Mazaneka Е, Jarza Е.; Prze-glad Mechaniczny, 1976, v.35, №19, p.653-656.

111. Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн.Кн.1/ Под ред.П.Н. Учаева.-Изд.З-е, испр.- М.: Машиностроение, 1988.-560 е.: ил.

112. Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн.Кн.2 / Под ред.П.Н. Учаева.-Изд.З-е, испр.- М.: Машиностроение, 1988.-544 е.: ил.

113. Погорецкий Р.Г., Ниронович Н.А. Методы повышения усталостной прочности в зонах сопряжения гребных валов. JL: Судостроение, 1973, N 11. - с. 30-32.

114. Подшипники качения. Под редакцией Спицина Н.А., М., Машгиз, 1961

115. Попов В.А., Федоров Б.Ф. Технология тяжелого машиностроения. М.: Машгиз, 1952

116. Побуждение к созданию соединений между валами и ступицами с силовым замыканием / Kloren U; Информэлектро. 43156П.-8с. ил. Verbindunqstechnik, 1979, v. 11, № 8, p. 25-26.

117. Пономарёв С.Д. и др. Расчёты на прочность в машиностроении. — М.: Машгиз, 1958

118. Посадка натягом с переохлаждением в жидком азоте. 17с. с ил. (ВЦП. №Ц-63113). Hesse I. Kalte, 1974, Bd 27, №10, S. 383-388

119. Предельная несущая способность прессовых соединений./ВЦП.-№Л-53048. Пер. ст. Jarza S., Mazanek Е. из журн.: Przeglad Mechaniczny, 1982. Vol. 41,№14. Р.5-10.

120. Прессовые соединения с охлаждением охватываемых деталей./Нешег Н.; Информэлектро. № 47439.-6с., ил. KEM/Konstruct., Element., Methoden, 1982, v. 19, №4. p. 46

121. Проскуряков Ю.Г., Осколков А.И., Роговой В.М. и др. Прессовые соединения. Технология изготовления и ремонт. Барнаул^ Алтайское кн. изд-во, 1977.

122. Пьезокерамические преобразователи! Справочник // Под ред. С.И. Пугачева. Л.: Судостроение, 1984. - 256 с.

123. Соединения вал-ступица с геометрическим замыканием и факторы, определяющие их параметры / Hartmann W.; ВЦП.- № КИ- 67451. -6с., ил. Maschinenbautechnik, 1983, v. 32, №9, p. 400-401

124. Рагозин Г.И. Разработка метода определения фрикционных характеристик упруго-пластического контакта шероховатых поверхностей применительно к расчету соединений с натягом: Автореф. д-ра техн. наук: 05.02.04. -Калинин, 1989. 17с.

125. Расчет и выбор соединений типа вал-ступица с помощью ЭВМ. 21с. с ил. (Орг-станкинпром. Пер. №1864). Beitz W., Hand J.- Konstruktion im Maschinen Apparate und Ge-ratebau, 1974, Bd, 26, №10, S. 407-411.

126. Рекомендации по применению пррстых и комбинированных соединений опрессов-кой / ВЦП-№ ГН-75316-47с:'ил. Пер. ст. Fyssel U. Из журн.: Technishe Hochschule Karl Marx Stadt Wissenschafitliche Schriften der Technischen Hochschule. 1985. V.3. D.37.

127. Решетов Д.Н. Работоспособность и надежность деталей машин. — М.: Высшая школа, 1974. 205 с.

128. Решетов Д.Н., Иванов А.С.,Фадеев В.З.'Надежность машин. М.: Высшая школа, 1988.-237 с.

129. Рохлин А.Г. Конические прессовые соединения в судовом машиностроении. Автореф. . дис. док. техн. наук. 19641- 44с.

130. РТМ-24.149.07-74. Тепловозы. Конические посадки с гарантированным натягом. Расчеты, проектирование и изготовление М., МИНТЯЖМАШ, 1974. 46 с.

131. Саранча Г.А. Выбор размеров,' допусков и посадок гладких цилиндрических соединений и подшипников качения: Учеб. пособие. Киев, 1982. -119с.: ил.

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

133. Сергеев А.Г., Крохин В.В. Метрология: Учебное пособие для вузов. М.: Логос, 2000.-408 с '' ' ' .

134. Системы автоматизированного проектирования. Кн.5. Автоматизация функционального проектирования: Уч. пособие для втузов / П.К. Кузьмик, В.Б. Маничев; Под ред. И.П. Норенкова. М.: Высш. шк., 1986. — 144 с.

135. Системы автоматизированного проектирования. Кн.4. Математические модели технических объектов. / Уч. пособие для втузов / Трудоношин В.А., Пивоварова Н.В.; Под ред. И.П. Норенкова. -М.: Высш. шк., 1986. 160 с.

136. Справочник механика целлюлозно-бумажного предприятия / Пожитков В.И., Калинин М.И., Старец И.С. и др.; Под ред. канд. техн. наук М.И. Калинина. -М.: Лесная пром-сть, 1983.-552 с.

137. Соединения валов и ступиц и их элементы: 4,3/Sturm М.; Информэлектро. -№46625. 12 с. ил. Konstrukteur, 1982, v. 13, №1/2, p. 18,21, 23.

138. Старец И.С. Подшипники качения в оборудовании целлюлозно-бумажного производства. Изд.З-е,' перераб. М.: Лесная промышленность, 1985.-312 с.

139. Статическая и динамическая' жесткость' соединений горячепрессовой посадкой // ВЦП.- №С.- 43153.- 20с. :ил. Пер.' cT.Thornley R.H. е. а. из журн. international Journal of Machine Tools Manufacture. 1988. Vol. 28, №2. P. 141-155

140. Тарабасов Н.Д. Расчеты напряженных посадок в машиностроении. -М., Машгиз, 1961.-268с. с черт.

141. Трение, изнашивание и смазка : Справочник 4.1 / Под ред. Крагельского И.В., АлисинаВ.В. М.: Машиностроёниё^ 1978.'-400 с.

142. Турыгин А.Б. Несущая способность многослойных прессовых соединений при действии циклических нагрузок. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Ижевск: ИжГТУ, 1996.'- 205 с.

143. Турыгин Ю.В. Разработка метода расчета соединений с автофретированными охватывающими деталями для условий переменного нагружения: Дисс. канд. техн. наук. -Ижевск, 1984. 184 с.

144. Турыгин Ю.В., Абрамов И.В. Организация технического обслуживания и ремонтасложных механических систем 7/ Тёз. докл. 'НТК: Ученые Ижевского механического ин1 ■ 1 ■ -статута - производству. - Ижевск: Изд. ИМИ, 1994. - С. 5.

145. Турыгин Ю.В., Абрамов И. В. Определение суммарных напряжений в зоне их концентрации от посадки // Теория машин металлургического и горного оборудования: Меж-вуз. сб. Свердловск: Изд. УПИ им. С.М. Кирова'. - 1987. - С. 81-86.

146. Турыгин Ю.В., Абрамов И.В. Совершенствование системы технического обслуживания и ремонта оборудования ЦБП // Целлюлоза, бумага и картон: Экспресс-информ. -М.: ВНИПИЭИлеспром, 1987.- Вып. 13.- .С. 26-28.

147. Турыгин Ю.В., Сычев А.А. Методика корректировки ремонтных циклов оборудования ЦБП на основе диагностирования техничёского состояния // Тез. докл. НТК: «Ученые ИМИ — производству»'.Р1жевск:,Изд:'ИМИ;'1990. С. 68. "

148. Турыгин Ю.В., Верпаховский Ю.С. Разработка математического аппарата прогнозирования ресурса оборудования" ЦБП на стадии проектирования // Тез. докл. НТК: «Ученые ИМИ производству». - Ижевск: Изд. ИМИ,1990. - С. 69.

149. Увеличение срока службы соединений с натягом / Karwala К. е. а.; ВЦП. КВ-8792.- Юс., ил. Przeqlad IvTechamczriy, 1978,'v.'37^ №12, p. 15-18.

150. Усков M.K., Максимов В.А. Гидродинамическая теория "смазки: этапы развития, современное состояние, перспективы / Отв. ред! С.В. Пинегин. М.: Наука, 1985. - 143 с.

151. Ультразвуковой контроль материалов 7/ Под ред. В.Н. Волченко, Й. Крауткремер, Г. Крауткремер.-М.: Металлургия,' 1991. -750 с."1.! / . , . i i

152. Ультразвуковые преобразователи для неразрушающего контроля // Под ред.И.Н. Ермолова. М.: Машиностроение, 1986. - 280 с.

153. Фатгиев Ф.Ф. Разработка высокопрочных конических соединений и метода их расчета: Автореф. канд. техн. наук: 01.02.06.-Пермь, 1985. 20с.: ил.

154. Федоров Б.Ф., Утехин Ю.В. Напряжения, возникающие в деталях соединения с гарантированным натягом при гидропрессовом способе. «Вопросы совершенствования технологических процессов в машиностроении», Ижевск, Удмуртия, 1968

155. Федоров Б.Ф., Абрамов И.В. Сборка и демонтаж соединений с гарантированным натягом гидропрессовым методом. Сб. «Вопросы совершенствования технологических процессов в машиностроении», вып. 2, Ижевск, ротопринт ИМИ, 1970

156. Федоров Б.Ф., Абрамов И.В. Усилия, возникающие при формировании соединений с натягом гидропрессовым методом. Сб. «Вопросы совершенствования технологических процессов в машиностроении», вып. 2, Ижевск, ротопринт ИМИ, 1970

157. Федоров Б.Ф. Рациональный способ распрессовки и запрессовки деталей. Москва-Свердловск, Машгиз, /Урало-Сиб. отд-ние/, .1955. 68с., ил.

158. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1972. - 544 с.

159. Физическая акустика. Принципы'и методы. / Под ред. У. Мэзона и Р. Терстона. -Т. VII. М.: Мир, 1974. 430 с. ' \

160. Физическое металловедение. Вып1'3. -'Изд-во «Мир», Москва, 1968. — 484 с.

161. Фирсов В.Т., Гречушкин Г.М. Напряженное состояние и работоспособность крупногабаритных прессовых соединений. // Проблемы прочности, 1990, №3. С. 77 — 82.

162. Хайрелиев С.И. Моделирование контактного взаимодействия поверхностей трения: Автореф. канд. техн. наук: 01.02.06. -М., 1988. -16с.: ил.

163. Холодное расширение как альтернатива горячей запрессовке при соединении с силовым замыканием / Kittner Н.; ВЦП. №Е-69230.-11с., ил. Maschinenmarkt, 1983, v. 89 № 19, p. 342-344.

164. Чуб Е.Ф. Крупногабаритные подшипники качения. -М.: Машиностроение, 1976. -272 е.: ил.

165. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. М.: Мир, 1972, - 268 с.

166. Щёнятский А.В., Исследование распределения контактного давления в соединениях с гарантированным натягом с гальваническим покрытием. — М.: Вестник машиностроения. 1993. №11. С.8-10.

167. Щёнятский А.В. Напряженно-деформированное состояние и несущая способность многослойных соединений с натягом: Автореф. канд. техн. наук: 01.02.06. -Пермь, 1993. -18 е.: ил.

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

169. Щёнятский 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.

170. Щёнятский А.В. Теория'и технология гидропрессовых соединений с натягом: Докт. диссертация: 05.02.02, 05.'02.08 Ижевск: ИжГТУ, 2003. - 355с.: ил.

171. Cardts D. Berechnunq der beim thermischen Fuqen von Pressverbanden entstenden Eiqenspannunqcn unter Beruchsichtiqunq nichtelastischer Effekte: Diss. Darmstadt, 1988 -995.,/38/Bl.lll.-Biblioqr.: S. 96-99. .

172. Beltzer A.I. Variational and finite element methods: A symbolic computation approach.-Berlin et al.: Sprinqer, 1990. -XI, 254 p. ' '

173. Brezzi F., Fortin M. Mixed and hybrid finite element methods. -New York et al.: Sprin-qer, 1991.- XI, 350 p : ill

174. Koehler H., Sawitzki M. Theoretische und praktische Spannunqsermittlunq an der Biq-Omeqa- Verbindunq. Duisburq, 1985.- 5 (113-117) S.; III. -(Forschunqsber. /Mannesmann A.G.; №1011).

175. Scheffler S. Berechnunq elastisch-plastisch beanspruchter Pressverbande iv Stillstand und bei Rotation mittels Finiter Elemente.-Dusseldorf, 1984. -154s :ill.- (Fortschritt- Ber. der VDI-Ztschr. Rl/VDI, ISSN 0341-163X; №117).

176. Wtirtz, Gtinther. Montaqe von Pressverbindunqen mit industrierobotern / Gunter Wurtz.-Berlin etc: Sprinqer, 1992. 124c:

177. Richtlinie: Einsatz von elemetntaren und Kombinierten Pressverbindunqen /Autorenkollektiv. Ftissel U., Wittke K., Gropp H., Pursche G.-Karl-Marx-Stadt, 1985.- Var. Paq. Ill-(Wissenschaftliche Schriftenreihe/ Techn. Hochschule. Karl-Marx-Stadt: 3/1985)

Похожие работы

Машиностроение и машиноведение
05.02.00