Определение предельного момента для круглого вала с четырьмя выкружками Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ВІСНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХНІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ 2011 р. Серія: Технічні науки № 2 (23)

ISSN 2225-6733

эффективность разработки технологий восстановления их изношенных элементов с использованием процессов сварки и наплавки.

Выводы

3. При использовании погружных насосов в ходе ремонтов промышленного оборудования каждый насос должен быть укомплектован запасом подходящего по грузоподъёмности (с учетом веса шланга и жидкости в нём) каната.

4. Если погружной насос может в процессе работы соприкасаться с металлическими стенками емкости, целесообразно защитить насос относительно мягким синтетическим материалом поместив его корпус, например, в полиэтиленовое ведро с соответствующими вырезами, обеспечивающими возможность всасывания жидкости.

5. Во избежание «укладки» насоса на выступающие части конструкций при опускании в рабочее положение необходимо контролировать натяжение подвеса - опирание корпуса на конструкцию при опускании вызывает ослабление натяжения каната. Целесообразно также использовать заметно подешевевшие в последнее время элементы промышленного телевидения на базе веб-камер с подсветкой, позволяющие заглянуть внутрь недоступных емкостей или трубопроводов.

6. Необходимо .оценить экономическую эффективность разработки технологий восстановления изношенных элементов погружных насосов малой мощности с использованием процессов сварки и наплавки.

Список использованных источников:

1. Рахимович З.З. Насосы в химической промышленности. - М.: Химия, 1990. —241 с.

Bibliography:

2. Rahmilevich Z. Z. Pumps are in chemical industry. - M.: Himiya, 1990. - 241 p. (Rus.)

Рецензент: В.В. Суглобов

д-р техн. наук, проф., ГВУЗ «ПГТУ» Статья поступила 01.09.2011

УДК 621.824:624.046.001.5

©Сорочан Е.Н.*

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНОГО МОМЕНТА ДЛЯ КРУГЛОГО ВАЛА С

ЧЕТЫРЬМЯ ВЫКРУЖКАМИ

Рассмотрена задача определения разрушающей нагрузки для основной детали трефового соединения - трефа с четырьмя выкружками. Методом аналогии с фигурой равного ската решена задача пластического кручения для приводных концов валков и шпинделей. Получены значения моментов сопротивления пластическому кручению при различных соотношениях размеров трефа.

Ключевые слова: пластическое кручение, некруглые валы, аналогия Надаи, момент сопротивления, несущая способность.

Сорочан О.М. Пластичне скручування круглого валу з чотирма викружками.

Розглянута задача визначення руйнуючого навантаження для основної деталі трефового з'єднання - трефа з чотирма викружками. Методом аналогії з фігурою рівного ската вирішена задача пластичного кручення для приводних кінців валів і шпінделів. Отримані значення моментів опору пластичному крученню при різних співвідношеннях розмірів трефа.

ст. преподаватель, ГВУЗ «Приазовский государственный технический университет», г. Мариуполь

221

ВІСНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХНІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ 2011 р. Серія: Технічні науки № 2 (23)

ISSN 2225-6733

Ключові слова: пластичне кручення, некруглі вали, аналогія Надаї, момент опору, несуча здатність.

О.М. Sorochan. Evaluation of the ultimate momentum of a round shaft with four gorges. The task of determination of the destroying load considered for the main part of wobbler’s connection- a wobbler with four gorges. By the method of analogy with the figure of equal skate the task of the plastic twisting for the drive ends of roll s and spindles is decided. The values of momentums of resistance to the plastic twisting at different correlations of wobbler’s dimensions.

Keywords: plastic twisting, non-circular shafts, Nadai analogy, momentum t of resistance, bearing strength.

Постановка проблемы. Валы с поперечным сечением в виде круга с четырьмя выкружками совместно с муфтами, сечение которых образовано внутренним контуром аналогичного очертания и наружным в виде окружности, получили название «трефовые соединения». Они работают в приводах прокатных станов - пилигримовых, листовых станов трио, некоторых крупносортных станов.

Эти соединения выполнены из пластичных материалов, которые имеют выраженную площадку текучести. Выход из строя таких соединений связан с пластическими деформациями поверхностей контакта, реже - с появлением пластических деформаций от кручения.

Второй вариант разрушения практически не оценивался по несущей способности. В данной работе такая задача решена, так как вероятность разрушения некруглых валов от кручения существенно возросла с применением на контактной поверхности полиуретановых адаптеров, выравнивающих контактные напряжения и исключающих «разбивание» трефовых соединений.

Цель статьи состоит в определении предельного скручивающего момента для вала, выполненного из пластичного материала, допускающего идеализацию по Прандтлю.

Изложение основного материала. Данная работа основана на применении аналогии рассматриваемой задачи с фигурой равного ската [1], однако способ вычисления объема фигуры равного ската предложен новый [2, 3]. Способ основан на построении горизонталей к фигуре равного ската, выполненной на поперечном сечении рассматриваемого вала как на основании. Этот способ обладает как простотой, так и универсальностью, и может применяться как точный чисто теоретический, и как приближенный, основанный на системе измерений.

Поперечное сечение рассматриваемого вала представлено на рис.1.

Сечение задано параметрами R; г; е. Расчет выполнен аналогично расчету для круглого вала с выкружкой, представленному в работе [4].

В системе координат xOxу записываем два уравнения:

1) уравнение окружности радиуса (R — z) с центром в точке Oj

x2 + у2 =( R — z )2 (1)

2) уравнение окружности радиуса (r + z) с центром в точке O2

(x + R)2 +у2 ={r + z)2 (2)

Рис. 1 - Поперечное сечение вала

Решая их совместно, получим:

x =

r •( r + 2z) — 2R • (R — z) 2R

(3)

222

ВІСНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХНІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ

2011 р.

Серія: Технічні науки ISSN 2225-6733

У =

(R - z )2 -

r ■ r

(r + - ■ z) - 2 • R • (R - z )

2 ■ R

№ 2 (23)

(4)

Теперь запишем значения углов а и р.

У

а = arcsin-----= arcsin

R - z

\

P = arcsin У = arcsin

(R - z)2 -

2 R (R - z ) - r ■ ( r - 2 z) 2R

2

R-z

(5)

(R - z)2 -

2R ( R - z) - r ■( r - 2z ) 2R

2

r-z

r-z

(6)

Вычислим длину произвольной горизонтали L( z) (рис.2).

(7)

где:

l1 = 2 ■( R - z )■

Рис. 2 - Расчетная схема вала

L ) = (z) l = окр l + 4l1 - 4l2 окр 1 2 ? 2л ■(R - z ) ;

s. Ї R - z)1 - ' -R (R - z)-r ■( r - -z)2'

-R V У

R - z

• { arcsin— R - z)2 - V -R (R - z)- r ■( r - -z)2

-R

(8)

(9)

(10)

r - z

Тогда момент сопротивления пластическому кручению равен [4]:

Представим W в виде

^max

W = j L( z )■zdz .

W = WOKp + 4Wi - 4W2,

ґу/Ї------ fR-r

Wokp = 2 ■ j0 2R z ■ !OKpdz + 2 ■ jy-2R2-r2 z ■ loKpdz

-2 R2- r

2 R ■

J0 ^ 'OKP

fl-R -r 1 окр ^ ? 2R

гу/Ї——■— rR-r

Wi = 2 ■ j 2R z ■ ^dz + 2 ■ j 2r2-r2 z ■ lidz

2 R-- r1 2 R

+ - ■ 1 y-2R2-r2 z ■ lid

2 R

(11)

(12)

(13)

(14)

r-s/2------ i*R-r

W2 = 2 ■ j 2R z ■ 12dz + 2 ■ j 2R 2-r 2 z ■ 12dz .

R-r

V2-

»2^'+ - ■ | ^2R 2-r- z ■ l 2d

2 R

(15)

Результаты вычислений момента сопротивления представлены в табл.1. Здесь же приводится сравнение результатов с полученными ранее. Это сравнение дает идентичные ответы.

2

2

22

2R -r

--3

ВІСНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХНІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ 2011 р. Серія: Технічні науки № 2 (23)

ISSN 2225-6733

Окончательный результат по рассматриваемому валу представлен на графике (рис.3).

Таблица

Результаты вычислений

e, м W (по методике [4]), м3 W (по методике [1]), м3

0,1R 1,9061R3 1,906R3

0,2R 1,5843R3 1,584R3

0,3R 1,2130R3 1,213R3

0,4R 0,8421R3 0,842R3

0,5R 0,5086R3 0,509R3

0,6R 0,2464R3 0,246R3

0,7R 0,0847R3 0,085R3

Рис. 3 - Влияние относительных размеров сечения вала на его прочность

Результаты расчетов практически совпадают, что подтверждает их достоверность.

Выводы

Предложенный метод решения задач кручения обладает простотой, наглядностью и достаточной точностью для выполнения инженерных расчетов. Решенный пример позволяет оценить прочность трефовых соединений прокатных станов.

Список использованных источников:

1. Ободовский Б.А. Определение предельного крутящего момента для прямого бруса с сечением в виде круга с выкружкой / Б.А. Ободовский, Г.В. Артюх // Проблемы прочности. - 1971. -№2. - С. 106-108.

2. К вопросу о вычислении объемов фигур равного ската / Г.В. Артюх [и др.] // Защита металлургических машин от поломок : Межвуз. темат. сб. нуч. тр. . - Мариуполь : ПГТУ, 2005. -Вып. 8. - С. 258-263.

3. Артюх Г.В. О приближенном решении задачи пластического кручения /Г.В. Артюх, Е.Н. Киреева // Защита металлургических машин от поломок : Межвуз. темат. сб. нуч. тр. . - Мариуполь : ПГТУ, 2006. - Вып. 9. - С. 213-217.

4. Сорочан Е.Н. Предельное равновесие круглого вала с выкружкой / Е.Н. Сорочан // Защита металлургических машин от поломок : Межвуз. темат. сб. нуч. тр. - Мариуполь : ПГТУ, 2011. -Вып. 13. - С. 203-206.

224

ВІСНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХНІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ 2011 р. Серія: Технічні науки № 2 (23)

ISSN 2225-6733

Bibliography:

1. Obodovsky В.А. Determination of limited twisting moment for a straight beam with section in a form of a circle with an internal smooth hollow piece / BA. Obodovsky, G.V. Artyukh // Problems of strength. - 1971. - №2. - P. 106-108. (Rus.)

2. To the question about calculation of fugures volume of an equal slope / G.V. Artyukh [and others] // Zashchita metallurgicheskih mashin ot polomok. - Mariupol : PSTU, 2005. - Issue 8. - P. 258-263. (Rus.)

3. Artyukh G.V. About approximated solution of plastic twisting task /G.V. Artyukh, E.N. Kireeva // Zashchita metallurgicheskih mashin ot polomok. - Mariupol : PSTU, 2006. - Issue 9. - P. 213-217. (Rus.)

4. Sorochan E.N. Limited balance of a round shaft with an internal smooth hollow piece / E.N. Sorochan // Zashchita metallurgicheskih mashin ot polomok. - Mariupol : PSTU, 2011. - Issue 13. - P. 203-206. (Rus.)

Рецензент: С.С. Самотугин

д-р техн. наук, проф. ГВУЗ «ПГТУ»

Статья поступила 19.10.2011

УДК 621.822

©Сидоров В.А.1, Сотніков О.Л.2, Сушко А.Є.3

СТЕНДИ ДЛЯ ВХІДНОГО КОНТРОЛЮ ПІДШИПНИКІВ КОЧЕННЯ

Спеціальні стенди для вхідного контролю дозволяють ефективно і оперативно відбраковувати неякісні підшипники і використовувати на виробництві тільки ті, які відповідають встановленим вимогам.

Ключові слова: стенд, контроль, підшипник кочення.

Сидоров В.А., Сотников А.Л., Сушко А.Е. Стенды для входного контроля подшипников качения. Специальные стенды для входного контроля позволяют эффективно и оперативно отбраковывать некачественные подшипники и использовать на производстве только те, которые отвечают установленным требованиям. Ключевые слова: стенд, контроль, подшипник качения.

V.A. Sidorov, О.L. Sotnikov, A.E. Sushko. Stands for the input control of rolling bearings. Special stands for the input control can effectively and promptly reject low-quality bearings and used in the production of only those that meet the requirements.

Keywords: stand, control, bearings.

Постановка проблеми. Термін служби механічного устаткування багато в чому визначається якістю встановлених підшипників кочення. Зниження якості нових підшипників, широке розповсюдження контрафактної продукції, проведення тендерних закупівель підшипників за мінімальними цінами, поява відновлених підшипників на ринку - все це вимагає організації вхідного контролю підшипників кочення на промислових підприємствах. При цьому функції вхідного контролю не можуть обмежуватися аналізом документів на продукцію. Потрібен комплексний аналіз якості продукції, що поставляється.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Для цієї мети в даний час найбільшого поширення набули стенди вхідного контролю підшипників кочення, що дозволяють виконати відбраковування неякісних виробів до операцій збирання підшипникових вузлів механічного устаткування [1...9]. Це дає змогу виключити позапланові простої технологічного устаткування, аварійні ситуації та збільшити міжремонтний період устаткування.

1 канд. техн. наук, доцент, ДВНЗ "Донецький національний технічний університет ", Донецьк, Україна

2 канд. техн. наук, доцент, ДВНЗ "Донецький національний технічний університет ", Донецьк, Україна

3 канд. техн. наук, ТОВ "Диамех 2000", Москва, Росія

225