CC BY
47
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
на ленточную пружину с силой Рь Для подтверждения способности конструкции выдерживать нагрузки от изгибающего момента необходимо рассчитать сможет ли выдержать пружина растягивающую нагрузку от силы Р^
2. Момент сопротивления раскрытию
При раскрытии шарнира кабельная сеть, проложенная через его конструкцию, будет изгибаться по мере раскрытия шарнира, и создавать дополнительное усилие которое необходимо преодолеть, что бы раскрыть шарнир. Это усилие и будет создавать момент сопротивления раскрытию. Важно что бы момент раскрытия создаваемый шарниром был всегда больше момента сопротивления раскрытию.
Выводы. Для создания подобного рода конструкций необходимо сформировать методику их проектирования. Это достаточно объемная задача включающая в себя:
- моделирование параметров нагрузочного режима и условий эксплуатации;
- проведение серий экспериментов для набора статистики и получения экспериментальных данных, которые позволят определить зависимость между моментом раскрытия и типами гибких элементов;
- вывод универсальных формул на основе данных полученных из экспериментов;
- сведение всех полученных данных в методическое пособие;
- создание автоматизированного пакета программ, на основе полученных формул, для расчета основных параметров.
Задача создания такой методики является темой моей будущей кандидатской диссертации. По предлагаемой мной конструкции гибкого шарнирного узла подготовлена заявка на изобретение.
Библиографические ссылки
1. Allen H. G. and Bulson P. S. (1980). Background to buckling. London, McGraw-Hill. Auternaud, J., Barte-vain, J., Bertheux, P., Blanc, E., de Mollerat du Jeu, T., Foucras, J., Louis, M., Marello, G.,Poveda, P. andRoux, C. (1992) Selfmotorized antifriction joint and an articulated assembly, such as a satellite solar panel, equipped with such joints.
2. Pellegrino S., Green C., Guest S. D., Watt A. Article «Improved design disclosed SAR. Release Date: November 18, 2000.
© Кузнецов В. В., 2013
УДК 662.822
Е. В. Кукушкин, В. А. Меновщиков Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
МАЛОЦИКЛОВАЯ УСТАЛОСТЬ ИГОЛЬЧАТОГО ПОДШИПНИКА
Рассматриваются основные направления развития, связанные с поведением поверхности материала в зоне трения при динамических нагрузках в условиях работы. Вопросы малоцикловой усталости игольчатого подшипника.
Проблема малоцикловой прочности элементов конструкций становится актуальной в 50-е годы в связи с развитием реактивной техники, атомной энергетики и созданием уникальных изделий и инженерных конструкций в различных отраслях машиностроения.
В связи с различными процессами разрушения игольчатых подшипников при низких и высоких уровнях максимальных напряжений цикла, различаем два вида усталости: малоцикловую и многоцикловую. Малоцикловая усталость - усталость материала, при которой усталостное повреждение или разрушение происходит при упругопластическом деформировании. Многоцикловая усталость - усталость материала, при которой усталостное повреждение или разруше-
ние происходит в основном при упругом деформировании.
Количественная оценка контактной усталости выражается в числе циклов нагружения или в часах работы до возникновения усталостных разрушений поверхностей. Циклически изменяющиеся контактные напряжения вызывают возникновение трещин и отделения частиц материала, поверхностное разрушение в виде ямок выкрашивания (питтинг), трещин, отслаивания [1].
Как правило, малоцикловая усталость возникает при работе игольчатого подшипника с числом циклов нагружения ~ 105. Поскольку современные транспортные машины имеют пробег 2,5 • 105 (3 • 105) км,
Секция «Проектирование машин и робототехника»
при средней скорости 60 км/ч определим долговечность по формуле (1) с учётом влияния смазки [1].
(1)
где
Р = (Р1 | ^
получим:
В связи с этим, будем рассматривать работу игольчатого подшипника при малоцикловой усталости. По данным ВНИИПП (РТМ 37.006.299-80) долговечность составляет Ь10Ь = 8 ^ 12 • 103 ч. Расчет по общепринятой методике по ГОСТ 18855-94 и ИСО 281-89 позволяют получить результаты в пределах = 15^20 • 103 ч. Большой разброс долговечности говорит о том, что реальные условия работы и эксплуатации не учтены при расчёте и выборе подшипников на стадии проектирования.
Особый интерес в механике разрушения игольчатых подшипников при малоцикловой усталости представляет фактор времени. С ним связан широкий круг задач по прогнозированию долговечности конструкционных материалов и управлению сроком службы изделий. В работе [3] было отмечено, что «установление закономерностей эволюции системы требует введения в уравнение механического состояния фактора времени». Исследованию взаимосвязи времени с параметрами прочности посвящено немало работ, однако большинство из них связано с изучением длительной прочности материалов при ползучести, что обусловлено прикладной важностью данной проблемы. Поскольку скорость течения времени в системе зависит от степени воздействия отклоняющих факторов [2, 3, 4], возникает вопрос о нулевом значении параметра. Можно ли оценить нулевое значение системного времени так же, как это делается для температуры, давления, энтропии или других параметров. С каким физическим явлением связана точка отсчета времени при анализе долговечности материалов. Анализ данной проблемы показывает, что фактор времени
современной наукой еще не достаточно изучен. Традиционное восприятие долговечности системы как времени от начала ее нагружения до момента разрушения физически не вполне обосновано.
На основе проведенного анализа поставлены следующие задачи исследования:
1. Исследовать механизмы усталостного разрушения игольчатых подшипников при разных углах качания.
2. Исследовать процесс разрушения игольчатых подшипников, развивающийся в течение конечного времени в зависимости от скорости нагружения с учётом механизмов конкретных способов разрушения связей.
В заключение отметим, что наиболее существенным во всей приведенной работе, по нашему мнению, является то, что малоцикловая усталость игольчатого подшипника является актуальным вопросом и требует дополнительных исследований в этом направлении.
Многие недостатки отечественных машин, их низкий ресурс связаны с недооценкой динамики при расчете, проектировании и эксплуатации. Физические процессы при трении качения игольчатого подшипника обусловлены закономерностями взаимодействия твердых тел, при упругой и пластической деформации микронеровностей поверхностей, теплопереносом, адгезией и гидродинамикой смазки.
Библиографические ссылки
1. Меновщиков В. А., Ереско С. П. Исследование и совершенствование игольчатых подшипников карданных передач транспортно-технологических машин : монография. Красноярск : Изд-во КрасГАУ, 2006. 283 с.
2. Ибатуллин И. Д. Кинетика усталостной повреждаемости и разрушения поверхностных слоев : монография. Самара : Самар. гос. техн. ун-т, 2008. 387 с. : ил.
3. Регель, В. Р., Слуцкер А. И. Структурно-динамическая гетерогенность - основа физикираз-рушения твердых тел // Соросовский образовательный журнал. Т. 8. № 1. 2004. С. 86-92.
4. Пригожин И., Кондепуди Д. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипа-тивных структур : пер. с англ. Ю. А. Данилова, В. В. Белого. М. : Мир, 2002. 461 с.
5. Трощенко В. Т. Усталость и неупругость металлов. Киев : Наукова думка, 1971. 267 с.
© Кукушкин Е. В., Меновщиков В. А., 2013
