Общая схема оценки величины динамического нагружения в узлах трения

Динамическая компонента контактных напряжений в современных машинах соизмерима по значению, а иногда превышает постоянные составляющие проектных нагрузок.

В общем случае схема динамического нагружения контактирующих поверхностей может быть представлена, как это изображено на рис. 2.10.

При расчетах деталей машин в первом приближении достаточно динамическое приращение контактных нагрузок оценивать с помощью динамических коэффициентов. Так, например, динамический коэффициент нагрузки для зубчатых зацеплений достигает в тяжелых случаях значений 1,2 ¸ 1,4.

Более корректный подход к оценке динамических напряжений требует рассмотрения целой группы вопросов.

1. По устройству узла, его рабочему процессу, размерам и массе элементов определяют номинальные значения контактных напряжений.

2. Анализируют деформацию узла под нагрузкой и определяют площадь пятен контакта. Рассчитывают также эпюру контактных напряжений в каждом соединении.

3. Производят динамическую схематизацию узла трения, его математическое описание и рассчитывают массовые (инерционные) силы в зоне контакта, которые формируют контактные напряжения. В линейной постановке расчета диапазон изменения инерционного усилия пропорционален массе, амплитуде и квадрату частоты (DP_дин @ 2m Aw).

4. Поскольку имеется составляющая от волн напряжений (наиболее существенны волны растяжения-сжатия), то она также должна быть учтена. Волновые напряжения в тяжелых условиях работы (например, опоры ходовой части транспортных машин) могут составлять до 30 % суммарной нагрузки.

При наличии опытного образца изделия или его узлов расчетные оценки проверяются экспериментально.

Заключение

Рассмотренные в данной главе вопросы имеют важное значение, поскольку позволяют управлять рядом важнейших эксплуатационных характеристик машин, начиная с этапа проектирования узлов трения путем расчетно-аналитической оценки динамических характеристик узла трения: собственных частот стыков, что необходимо для избежания резонанса как в узле трения, так и в машине в целом; величины инерционных (массовых) сил и волн напряжений, участвующих в формировании суммарных контактных напряжений, и др.

При дальнейшей работе над изделием на основании динамического анализа разрабатывают мероприятия, которые могут быть использованы для уменьшения динамических нагрузок в узлах трения и снижения динамичности узлов трения в целом. Многие недостатки отечественных машин, их низкий ресурс связаны с недооценкой динамики при расчете, проектировании и эксплуатации.