CC BY
19
УДК 621 Рожкова Елена Александровна,
аспирант Иркутского государственного университета путей сообщения, ассистент кафедры «ВиВХ» ЗабИЖТ, тел.: 89243846617, e-mail: [email protected]
Ильиных Виктор Анатольевич, к.т.н., доцент, зав. кафедрой «ПМиИГ» ЗабИЖТ,
тел: 89144555640
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОБРАЗЦОВ И РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО СТЕНДА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ РК-3-ПРОФИЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ НА ПРОЧНОСТЬ
E.A. Rozhkova, V.A. Iliinyh
SAMPLE FABRICATION AND EXPERIMENTAL STAND DEVELOPMENT FOR TESTING RK-3
PROFILE JOIN TOUGHNESS
Аннотация. Одной из основных задач данной работы является проведение натурных экспериментальных исследований РК-профильных соединений с гарантированным натягом на прочность.
Ключевые слова: РК-профильный вал, эксперимент, натяг.
Abstract. One of the primary tasks given work is an undertaking натурных experimental study RK-profile of the join with guaranteed difference diameter on toughness.
Keywords: RK-profile gross, experiment, difference diameter.
В лаборатории Мосстанкина (МГТУ) «Технология машиностроения» с помощью способа разработанного профессором д. т. н. А.И. Тимченко были изготовлены образцы РК-3-профильных валов [2]. Изготовление профильных валов осуществлялось в два этапа: сначала из круглой заготовки при черновом точении с использованием стандартного резца получается так называемый синусоидальный контур, не обладающий свойством равноосности; а затем при чистовом точении синусоидального контура безвершинным косоугольным (бреющим) резцом формируется РК-профиль (равноосный контур) (рис. 1).
Для каждого моментопередающего соединения предусмотрена своя посадка, т. е. характер соединения сопрягаемых деталей, определяемый зазором или натягом, а именно разностью их диаметральных размеров до сборки в соответствии с назначенным допуском. Как известно посадки с гарантированным натягом применяют для получения неподвижных неразъёмных соединений, причём относительная неподвижность сопрягае-
мых деталей обеспечивается благодаря упругим деформациям, возникающим при соединении вала с отверстием ступицы. При этом наибольший предельный диаметральный размер отверстия меньше наименьшего предельного диаметрального размера вала или равен ему [1].
Рис. 1. Образцы РК-профильных валов
Одной из основных задач работы является определение посадки с натягом в профильных соединениях типа РК. С этой целью в лаборатории ЧитГУ были проведены измерения трех ранее изготовленных образцов РК-профильных валов. Для выполнения измерений вал закреплялся в центрах оптической делительной головки модели ОДГ-10 (рис. 2), которая позволяет отсчитывать угловые величины поворота вала.
Р. С
Рис. 2. Оптическая делительная головка модели ОДГ-10
Измерения выполнялись микрометром рычажным МР-50 с точностью 2 мкм. Микрометр имеет подвижный измерительный наконечник и встроенную индикаторную головку. Отклонения размера считывались по индикаторной головке после определения номинального диаметрального размера на микрометрической головке. Принцип работы прибора заключался в перемещении микровинта поворотом в неподвижной гайке. Обороты отсчитывались по шкале стебля прибора, доли оборота отсчитывались по шкале барабана. Показания прибора определялись следующим образом. По шкале стебля определялся штрих, ближайший к торцу барабана; по шкале барабана находился
штрих, ближайший к штриху стебля; сумма этих значений определила размер детали. Измеряемый образец РК-профильного вала зажимался между пяткой скобы и микрометрическим винтом. По стрелочному индикатору определились отклонения диаметрального размера вала от номинального размера (рис. 3).
Рис. 3. Измерение вала микрометром модели МР-50
В результате измерения были получены следующие диаметральные размеры по длине вала (табл. 1).
Таблица 1
Числовые текущие размеры среднего диаметра вала, мм
Угол, град. 1 вал 2 вал 3 вал
32,912 32,896 32,866
32,910 32,870 32,866
0 32,908 32,868 32,866
32,904 32,868 32,861
32,900 32,866 32,861
32,904 32,888 32,900
32,900 32,886 32,906
120 32,898 32,886 32,900
32,894 32,884 32,898
32,890 32,898 32,892
32,902 32,898 32,894
32,898 32,900 32,900
240 32,918 32,892 32,896
32,900 32,892 32,902
32,890 32,908 32,900
ИРКУТСКИМ государственный университет путей сообщения
В результате измерений номинальный средний диаметр РК-профильного вала составил 32,88 мм. Предельные отклонения для первого вала составили 32,88^ ' мм, что соответствует ква-
литету р6. Для второго вала - 32,88+ °,°28мм,
— °,°14
что соответствует квалитету р6 и г6. И, соответст-
„ вв+ °,°26 венно, для третьего вала - 32,88 ' мм, что
— °,°19
соответствует квалитету г6 и 86. Таким образом, отклонения для РК-профильного отверстия долж-
„ вв+ °,°25 ны составить 32,88^ ' мм в системе отверстия. Данные размеры соответствуют следующим
Н 7 Н 7 Н 7
посадкам с натягом -, -, -в системе от-
р6 г 6 ^6
верстия [3].
Дальне йшей задачей исследований является проведение натурных экспериментальных испытаний РК-профильных соединений с гарантированным натягом на прочность. Для решения данной задачи было разработано и изготовлено в ДКТБ Забайкальской железной дороги нагрузочное устройство для испытания РК-3-профильного соединения с натягом (рис. 4). Данное устройство предназначено для реализации различных схем нагружения.
Нагрузочное устройство состоит из плиты, на которую при помощи болтов устанавливаются две стойки. К стойкам прикрепляются две штанги с роликами; четырьмя Г-образными прихватами прикрепляется ступица с РК-профильным отвер-
стием. Нагрузка на образец в виде крутящего момента создается с помощью грузов, которые устанавливают на гиревой подвес.
Используя данное нагрузочное приспособление и электронный измеритель деформации ИД-70 (рис. 5), с помощью способа тензометрии можно проводить экспериментальные исследования образцов РК-профильных соединений на прочность.
Рис. 5. Измеритель деформаций: 1 - клеммы для подключения датчиков; 2 - колодки для подключения группы датчиков; 3 - переключатель датчиков; 4, 5 - переключатели грубой балансировки моста; 6 - ручка реохорда; 7 - шкала реохорда; 8 - гальванометр; 9 - шнур; 10 -выключатель питания;
11 - предохранитель
Шкала прибора ИД-70 проградуирована в единицах относительной деформации, цена деления не зависит от омического сопротивления датчиков и от их активной длины. По показаниям прибора можно определить величину относительной деформации РК-профильной ступицы.
9 Ю 7
Рис. 4. Нагрузочное устройство для испытания РК-3-профильного соединения с натягом 1 - плита; 2 - стойка; 3 - штанга; 4 - Г-образные прихваты; 5 - ступица; 6 - рычаг; 7 - ось; 8 - гиревой подвес; 9 - ролик; 10 - вал; 11 - тензодатчики
Современные технологии. Механика и машиностроение
ш
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
1. Моргунов А. П. Разработка и обеспечение прочности профильных неподвижных неразъемных соединений : автореф. дис. ... докт. техн. наук. - Омск, 1998 - 38 с.
2. Тимченко А. И. РК-профильные соединения и их применение в различных отраслях промышленности. // СТИН. - 1993. - №2. - С. 13-18.
3. Анурьев В. И. Справочник конструктора - машиностроителя: Т. 1. - 8-е изд., перераб. и доп. / Жестковой И. Н. - М. : Машиностроение, 2001. - 920 с. : ил.
4. Линейцев В. Ю. Контактная прочность, жесткость и точность разъемных неподвижных конических соединений в инструментальных системах : автореф. дис. ... канд. техн. наук. - Иркутск, 2006 - 42 с.
УДК 622.235:622.831.232
Тюпин Владимир Николаевич,
д-р техн. наук, профессор, ЗабИЖТ, ИрГУПС
ВЛИЯНИЕ ВЗРЫВА НА НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ГОРНОГО МАССИВА И ОБДЕЛКИ ПРИ СООРУЖЕНИИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ТОННЕЛЕЙ
V.N. Tyupin
EXPLOSION EFFECT ON THE MASSIF STRESS STATE DURING THE HANDLING OF MINING OUTPUT AND RAILWAY TUNNELING
Аннотация. Приведен механизм действия взрыва при проходке выработок и железнодорожных тоннелей в трещиноватых напряженных горных массивах. Рассмотрены зоны действия взрыва. Зона заколов обеспечивает снижение устойчивости массива на контуре выработки. Зона взрывных остаточных напряжений (служит «сжатой пружиной») принимает участие в обрушении породы на контуре выработки и разрушении обделки тоннеля. Для снижения вредного влияния взрыва необходимо принять специальную технологию или проходить выработки и тоннели механическим способом.
Ключевые слова: действие взрыва, напряженно-деформированное состояние, тоннель.
Abstract. The mechanism of explosion action on the crumbling stressed mine massifs during the handling of mining output and railway tunneling is presented. The areas of explosion action are considered. The driving area provides the decreasing of massif stability on the working contour. The area of explosive residual stresses (serves as «compressed spring») takes part in the rock caving on the working contour and in the tunnel lining destruction. It is necessary to adopt a special technology or drive a working and tunneling mechanically to decrease a harmful effect of explosion.
Keywords: blast effect, intense-deformed condition, tunnel.
Сооружение обделок железнодорожных тоннелей является весьма трудоемким и дорогостоящим процессом. В работах [1, 2] описываются принципы строительства железобетонных обделок в железнодорожных тоннелях. Расчеты обделок проводились на основании положений строительной механики с учетом горного и гидростатического давления, сейсмического действия землетрясений и особенностей возведения обделок. Воздействие на обделку тоннеля, приводящее к ее разрушению, в [1] систематизировано на три категории: транспортные нагрузки, механические и физико-химические воздействия горной геомеханики, обводненность тоннеля.
Горная геомеханика, а точнее напряженно-деформированное состояние (НДС) массива горных пород вблизи проводимой выработки, существенно влияет на устойчивость обнажений массива. НДС не нарушенного горными работами массива определяется гравитационными и тектоническими силами [3]. При проведении выработок в неоднородном горном массиве вблизи обнажений возникают зоны концентрации напряжений [4]. Помимо этого на НДС горного массива и обделки железнодорожного тоннеля влияют взрывные работы.
Для оценки влияния действия взрыва на НДС трещиноватого массива в условиях подземных горных работ ОАО «Приаргунское горнохимическое объединение» (ППГХО) были проведены несколько серий экспериментальных иссле-
