Введение к работе
Актуальность темы диссертационной работы определяется основной задачей современного машиностроения : повышения надежности и прочности машин, оборудования и механизмов, а также снижения уровня вибраций и шума при их работе.
Надежность и долговечность определяются прежде всего достаточной статической и динамической жесткостью сопрягаемых деталей машин, плавностью перемещения деталей относительно друг друга.
Контактные деформации в местах сопряжения деталей составляют до 80% от общих деформаций. Кроме того, контактные перемещения значительно изменяют частоты собственных и вынужденных колебаний сопрягаемых деталей машин, смягчают ударные нагрузки и оказывают существенное демпфирующее значение. Поэтому вопросы, связанные с контактным взаимодействием деталей, прежде всего, динамической контактной жесткостью и диссипацией энергии, являются весьма актуальными особенно для точного приборостроения и прецизионного машиностроения.
Значительные результаты получены при изучении динамических процессов контактного взаимодействия деталей машин. Но имеется много нерешенных вопросов, связанных, в частности, с оценкой влияния динамических нагрузок на свойства механического контакта. Большой интерес представляют собой вопросы поведения сочленений деталей машин при сложных ударных и вибрационных нагрузках.
Цель работы. Теоретические и экспериментальные исследования закономерностей поведения упругого контакта при сложном нагруже-нии в условиях вынужденных колебаний. Исследования направлены на уточнение процессов контактного деформирования в этом состоянии, а также на получение расчетных формул, описывающих данное явление.
Методы исследования. В работе использовался комплексный метод исследований, который включал в себя как теоретические, так и экспериментальные исследования. Для проведения эксперимента была создана установка с высокой разрешающей способностью, позволяющей фиксировать перемещения величиной до 0,01 10 ~6 м.
Научная новизна Получен новый метод определения смещений в упругом диссипативном контакте при сложном динамическом нагру-жении. Такой подход позволяет учесть диссипацию механической энергии на площадке контакта, а также оценить влияние нормальных контактных смещений на тангенциальные колебания про действии вибрационной нагрузки. В работе показано и экспериментально под-
.1
тверждено влияние механического гистерезиса на определение амплитуд и частот вынужденных колебаний контактирующих тел, которые, в свою очередь, обусловлены физико- механическими свойствами различных материалов, параметрами шероховатости поверхностных слоев сопряженных деталей.
Практическая ценность. Разработана и экспериментально подтверждена методика расчета тангенциальных колебаний при сложном динамическом нагружении с учетом воздействия нормальных динамических смещений для гладких и шероховатых сфер, а также для шероховатых поверхностей. Созданная методика расчета позволяет производить оценку динамических характеристик контакта. А это дает возможность проектировать узлы машин с заданными демпфирующими свойствами, а также прогнозировать работу соединений.
Реализация полученных результатов. Созданная методика расчета динамических характеристик механического контакта была использована на АО «Трансмаш» при проектировочных расчетах условно-неподвижных соединений.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались автором , обсуждались и были одобрены на научных семинарах кафедры « Динамика, прочность машин. Сопротивление материалов » АлтГТУ им. И.И. Ползунова ( г. Барнаул 1994-2000 г. ), на научно-технической конференции в г. Бийске в 1995 г., на научно-технической конференции «Новые технологии и системы обработки в машиностроении» в г.Донецке, а также на конференции «Новые материалы и технологии» в г.Ростов-на -Дону в 1994 г.
Публикации Осншше_содеджшше^щссерт^ции-^публикованот ттят1Гпе^атны^р^ботах!
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа представлена на 158 страницах, включая 21 рисунок, 2 таблицы, библиографию из 190 наименований и приложений на 15 страницах.
На защиту выносятся следующие положения :
-
Динамическая модель контактного взаимодействия шероховатых и гладких тел при сложном вибрационном воздействии с учетом диссипативных свойств упругого контакта.
-
Результаты теоретических и экспериментальных исследований-нормальных и тангенциальных контактных колебаний сопряженных шероховатых, гладких сфер и шероховатых поверхностей при воздействии вибрационных нагрузок.
3. Результаты исследований амплитудно-частотные характеристики механического контакта твердых тел на моделях контакта гладких и шероховатых сфер, а также шероховатых поверхностей при изменении динамических усилий, коэффициента трения, физико-механических свойств и геометрических характеристик поверхностных слоев контактирующих тел, параметров внешних сил.
