Обоснование вида посадок соединений деталей в заделках гидростоек Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

СЕМИНАР 20

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001"

МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.

© Т.Ю. Набатникова, Ю.Ф.Набатников, 2001

УДК 539.413:622.284.54

Т.Ю. Набатникова, Ю.Ф.Набатников

МОДЕЛИРОВАНИЕ СХЕМ ПЕРЕКОСА ПЛУНЖЕРА В ЗАДЕЛКЕ ГИДРОСТОЙКИ

В

основу прочностных расчетов гидростоек положена схема нагружения, в которой изгибающий момент (Ми), действующий на плунжер, воспринимается направляющей втулкой и цилиндром [1 и др.]. Это не всегда справедливо, так как однозначно определить схему перекоса плунжера не представляется возможным.

Проблема заключается в том, что детали гидростоек изготавливаются независимо друг от друга и собираются в узлы без учета их фактических размеров. В результате значения зазоров в соединениях являются случайными величинами, а пределы изменения этих значений определяются видами посадок в соединениях, которые назначаются конструктором. Величина этих зазоров и конструктивные размеры деталей соединений определяют положение (перекос) плунжера в заделке в каждом конкретном случае. Поэтому задача определения схемы перекоса плунжера в заделке является вероятностной.

Рассмотрим схемы перекоса плунжера более подроб-

но, так как положение плунжера в заделке существенно влияет на величину нормальных сил (Г), действующих на детали соединений, а, следовательно, и на величину контактных напряжений. В случае перекоса по первой схеме (рис. 1) сила Г действует на плече А. Эта схема является наиболее благоприятной из возможных, так как в этом случае плечо максимально, а сила Г минимальна. При перекосе по второй схеме изгибающий момент воспринимается направляющей втулкой (грундбуксой). Сила Г действует на плече В<А. В третьем случае изгибающий момент воспринимается поршнем, а сила Г действует на плече С<А. Случаи перекоса по второй и третьей схемам в дальнейшем будем называть неблагоприятными.

Углы перекоса плунжера в соединениях, без учета деформаций деталей под действием нагрузок и погрешностей изготовления (непрямолинейность осей деталей, смещение осей относительно рабочих поверхностей и т.п.), можно определить по формулам [2]:

«1 = (А П + А ш + А ВТ )/ А ;О2 = 2А Ш / В ;

«3 = Ап / С , рад, где Ап , Аш и Авт - соответственно радиальные зазоры в соединениях цилиндр - поршень, внутренняя поверхность грундбуксы - шток, «карман» цилиндра - наружная поверхность грундбуксы; А, В, С - конструктивные размеры элементов заделки, мм.

Принимая во внимание, что в каждом конкретном случае будет реализован наименьший угол, условие возникновения перекоса по первой схеме имеет вид:

«<« и «<« .

Перекос по второй схеме имеет место в случае когда ОС1 < ОС2 и ОС1 < ОС3 , а перекос по третьей схеме возникает при « <« и « <«2 . Полагая, что А=В+С; К=В/С;

ЕА = ( А п + А ш + А вт ), получим преобразованное условие перекоса по первой схеме:

ЕА <2 АШ (1+К)/К и ЕА <2 АП (1+К).

Для второй схемы условие перекоса имеет вид:

ЕА >2 А ш (1+К)/К и А ш <К Ап .

Третья схема реализуется в случае если:

ЕА >2 АП (1+К) и АП <2 А Ш /К.

Для определения вероятности возникновения различных схем перекоса плунжера в заделке гидростойки на кафедре ТМР МГГУ проф. Радкевичем Я.М. разработана специальная программа для ПВМ. Эта программа

Рис. 1. Возможные схемы перекоса плунжера в заделке гидростойки

моделирования рассчитывает для каждого 1-го из N соединений размеры деталей в соответствии с заданными законами распределения и предельными отклонениями размеров деталей соединений, и, по значениям этих рассчитанных параметров формирует массив зазоров ( Двті , ДШІ, ДПІ, ^ДI ), а также определяет характеристики полученных случайных распределений (рис. 2). Количество моделируемых соединений (Ы) задается на входе программы. Далее по условиям возникновения перекоса плунжера в заделке определяется принадлежность 1-го соединения к той или иной схеме перекоса при

Рис 2. Распределение размеров и зазоров в соединениях деталей заделки гидростойки

Рис. 3. Вероятность возникновения неблагоприятных схем перекоса плунжера заделки гидростойки в зависимости от параметра К=Y определенном значении конструктивного параметра К. Величина параметра К изменяется от К^ до Ктах с определенным шагом. Этот интервал также задается на входе программы. Конечным результатом работы программы является распределение вероятности возникновения неблагоприятных схем перекоса плунжера в заделке гидростойки в зависимости от параметра К (рис.

3).

Выводы

1. Величина контактных напряжений в соединениях цилиндр-поршень и грундбукса-шток существенно зависит от положения плунжера в заделке гидростойки. При определении схем перекоса плунжера в заделке необходимо учитывать вероятностный характер возникновения этих перекосов.

2. Оценку вероятности возникновения неблагоприятных перекосов плунжера в заделке гидростойки, выбор оптимальных соотношений конструктивных размеров деталей соединений, а также обоснование вида посадок в соединениях деталей необходимо проводить на основе математического моделирования.

-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ОСТ 12.44.245-83 Крепи механизированные. Стойки и домкраты. Расчет на прочность. Методика проверочного расчета на статическую

прочность и устойчивость. - М., Ги-проуглемаш, 1984.

2. Ю. Ф. Пономаренко и др. Расчет и конструирование гидроприводов

механизированных крепей. - М., Машиностроение, 1981.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ------------------------------------------------------

,________________________________________________________________________а

Набатникова Т.Ю. - инженер, ЛЭМЗ.

Набатников Ю.Ф. — доцент, кандидат технических наук, Московский государственный горный университет.