CC BY
21
Выводы
1. Использование научно обоснованных принципов преобразования тепловой энергии топлива в механическую работу позволило установить основные взаимосвязи показателей эффективности и эксплуатационных параметров трактора для сравнительной оценки его технического уровня при использовании альтернативного топлива.
2. Для достижения цели эффективной адаптации трактора к альтернативному топливу разработана структурная схема системного подхода с использованием обоснованных критериев и параметров на установленных этапах оптимизации.
Литература
1. Селиванов Н.И. Рациональное использование тракторов в зимних условиях / Краснояр. гос. аграр. ун-т. - Красноярск, 2006. - 399 с.
2. Селиванов Н.И., Санников Д.А. Структура системы адаптации эксплуатационных параметров МТА к использованию альтернативного топлива // Вестн. КрасГАУ. - 2008. - № 2.
УДК 621.22:62-762(035) В.А. Меновщиков, И.В. Ермаков
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ДЕТАЛЕЙ МАШИН В УСЛОВИЯХ КАЧАНИЯ ПОД НАГРУЗКОЙ
В статье приведены результаты анализа вопросов решения задач в упруго-пластической зоне силового контакта. Сформулированы основные направления совершенствования методов расчета деталей машин по показателям долговечности, контактной усталости.
Ключевые слова: карданный шарнир, несущий слой, долговечность, контактная усталость, упругость, упруго-пластичность.
V.A. Menovshchikov, I.V. Ermakov PRINCIPAL DIRECTIONS OF THE TECHNIQUE DEVELOPMENT FOR THE MACHINE PART CALCULATION IN THE CONDITIONS OF LOAD OSCILLATION
The results of the issue analysis for task solution in the elastic and plastic zone of power contact are given in the article. Principal directions forthe machine part calculationtechniqueperfection on the indicators of durability and contact fatigueare given in the article.
Key words: fork joint, base layer, durability, contact fatigue, elasticity, elasticity and plasticity.
Изучению явлений, возникающих вблизи и в зоне локального силового контакта деталей, посвящено много исследований, рассматривающих их в химическом, физическом и механическом аспектах. Несмотря на многообразие исследований, выполненных в этой области, теория контактных разрушений материалов развита еще совершенно недостаточно.
Например, разброс по долговечности среди одинаковых деталей, работающих в совершенно одинаковых условиях при контактном нагружении, недопустимо велик, и это явление не получило еще четких объяснений. Еще более неясным становится этот вопрос при сложном чередовании напряжений на протяжении каждого цикла нагружения во время качания под нагрузкой.
Недостаточно проработан вопрос нарушения кинематики в зоне силового контакта, связанный с перекосом тел качения. Не учтены в исследованиях влияние скольжения во взаимно перпендикулярных направлениях относительно движения тел качения на работоспособность и расчет.
Техника
Так, в последнее время нет исследований процессов нарушения кинематики подшипника и их влияния на работоспособность шарнира.
Все это задерживает разработку уточненных методов расчета деталей на долговечность по признаку контактной усталости, что, в свою очередь, отражается на темпах совершенствования конструкций машин [6-7].
Постановка задачи. Формирование контактного взаимодействия твердых тел с учетом потери устойчивости несущего слоя. Потеря устойчивости несущего слоя с учетом влияния сил трения. Условия неразрывности контакта. Найти новое технико-технологическое решение проблемы создания обобщенной модели процесса.
Цель изучения. Разработка обобщенной схемы потери устойчивости несущего слоя на базе модели контактного взаимодействия твердых тел. При моделировании использовать энергетическую теорию формирования упруго пластических деформаций в контакте. Рассмотреть влияние упругого и упруго-пластического внедрения тел качения в дорожки качения, вызывающие рост сопротивления в зоне контакта, упругого и упругопластического передеформирования поверхностных слоев материала в зоне контакта. Формирование процессов упрочнения и разрыхления материала в поверхностном и подповерхностном слоях.
Методы решения задач контактной усталости необходимо рассматривать в двух видах:
1) прежде всего, накатка и наклеп поверхности трения происходит в результате актов нагрузка-разгрузка (см. рис.), т. е. поверхность в начале подвергается напряжениям сжатия, потом разгружается до нуля и акт нагружения повторяется, при этом перед телом качения формируется волна деформированного материала, где также будет сжатие и растяжение;
Схема поведения тел качения при качательном движении
2) движение дислокаций в подповерхностной зоне контакта - в начале краевых, а затем винтовых. При этом происходит искажения кристаллической решетки: расходуются пластические свойства материала и он охрупчивается, а повышение твердости приводит к потере вязкостных свойств материала.
В зоне контактного взаимодействия в зависимости от твердости материала могут возникнуть зоны упругого внедрения тела качения в дорожки качения, а также упруго-пластическое внедрение.
Из-за упругого и упруго-пластического внедрения появляется возможность оценить кинематику движения тел качения в зоне нагрузки и обосновать проскальзывание их в различных условиях нагружения. Это особенно ценно для тел качения цилиндрической формы, имеющих различия в отношениях l/d < 3 и l/d > 3, когда возникает перераспределение усилий на тело качения в зоне контактной нагрузки.
При нагрузках, вызывающих упругое и упруго-пластическое внедрение, оно может быть небольшим и в начальный период времени мало сказывается на работоспособности подшипников качения. Рост цикличности нагружения вызывает упрочнение рабочей поверхности, далее передача нагрузки на нижелещащие слои материала и наступает период приспособляемости материала в зоне контакта. Затем весь процесс уходит в зону накопления микродеформаций материала, перераспределение дислокаций структуры материала, которое в конечном итоге (с накоплением энергии упругой и упруго-пластической деформации) приводит к разрыхлению структуры материала. Накопление напряженности в материале вызывает рост трещин в слое материала, которые переходя в магистральную, вызывают процесс разрушения материала на поверхности контакта.
Выбор области контактных давлений, охватывающей интервал CTs < qmax < НВ, обусловлен, прежде всего, ее практической неизученностью. В настоящее время точное определение деформаций напряжений в реальных условиях трения не представляется возможным как вследствие локальности процесса, так и из-за значительного их градиента по глубине.
Аналитическое решение этой задачи, основанное на достижениях теории упругости и теории пластичности, получено соответственно только для областей упругого и пластического контактов [1-2]. Область уп-
руго-пластических деформаций пока не поддается аналитической оценке. Предложенные в [3] критерии перехода от упругого контакта к пластическому через глубину относительного внедрения являются в достаточной степени условными, так как не учитывают сил трения.
При трении, как и при статическом вдавливании индентора, до сих пор нет однозначного критерия пластичности, который указывал бы на условия наступления пластической деформации [4]. Если при одноосном нагружении пластическая деформация металла начинается при напряжениях, равных пределу текучести, то при трении вследствие сложного напряженного состояния несущая способность контакта повышается и пластическая деформация начинается при значениях ц = о где Оц - предел текучести; с - коэффициент, который в зависимости от формы индентора, упрочнения и т. д. может меняться в значительных пределах (от 1 до 10) [3; 5]. В связи с тем, что структурные изменения являются комплексной характеристикой состояния поверхностного слоя, представляется целесообразным их исследование именно в упругопластической области, где они могут служить критерием степени развития пластической деформации, критерием перехода от упругого контакта к пластическому.
Литература
1. Харач Г.М. Исследование изнашивания поверхностей трения в условиях пластического контакта: ав-тореф. дис. ... канд. техн. наук. - М.: ИМАШ АН СССР, 1965.
2. Непомнящий Е.Ф. Основы расчета поверхностей трения на долговечность по величине линейных размеров. - М.: Знание, 1968.
3. КрагельскийИ.В. Трение и износ. - М.: Машиностроение, 1968.
4. Пилипчук Б.И. Современные проблемы теории упругости // Исследования в области измерения твердости. - М.; Л.: Изд-во стандартов, 1967.
5. О величине фактического давления при пластическом контакте / Н.Б. Демкин [и др.] // Надежность и долговечность деталей машин: тр. Калининского политехн. ин-та. - Калинин, 1974.
6. Пинегин С.В. Контактная прочность и сопротивление качению. - М.: Машиностроение, 1969. - 286 с.
7. Меновщиков В.А., Ереско С.П. Работоспособность карданных щарниров транспортно-технологических машин: моногр. - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2005. - 236 с.
УДК 629.114.2 Н.И. Селиванов
СОГЛАСОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГАТЕЛЯ И МЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ ТРАКТОРА
В статье обоснованы модели оптимизации режимов совместной работы двигателя и механической ступенчатой трансмиссии с учетом изменения массоэнергетических параметров трактора. Ключевые слова: двигатель, трактор, параметр, модель.
N.I. Selivanov CHARACTERISTICS COORDINATION OFTRACTORENGINE AND MECHANICAL TRANSMISSION
Models formodeoptimization of engine and mechanical step transmission teamwork taking into account mass and energetic tractor parameter change are substantiated in the article.
Key words: engine, tractor, parameter, model.
Основным правилом совмещения регуляторной характеристики двигателя и лучевой диаграммы механической ступенчатой трансмиссии является условие удовлетворительного преодоления трактором временного повышения тягового сопротивления без перехода на пониженную передачу. При этом необходимо установить взаимосвязи между коэффициентом приспособляемости двигателя по моменту Км=Мтах/Мн и кинематическими параметрами-адаптерами трансмиссии, которыми являются скоростной буосн диапазон основной группы передач, знаменатель
