mecheng.imash.ru - Проблемы машиностроения и надежности машин
№ 5-2014

МЕХАНИКА МАШИН

Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований, полученные отделом “Теоретическая и прикладная акустика” в ИМАШ РАН. Намечены перспективы их развития.
 
Для зубчатой коробки передач, содержащей механизмы с неподвижными осями колес и планетарный дифференциал, решается задача синтеза динамических параметров модели выходного вала коробки передач, обеспечивающих динамическое гашение колебаний. Задача решается для двух самых высоких ступеней коробки передач при фиксированных оборотах двигателя на двух частотах с максимальными амплитудами, найденными при разложении возмущающего воздействия двигателя в ряд Фурье. Разработанная методика позволяет решить задачу динамического гашения колебаний для коробок передач, имеющих двухвальную компоновку. Незадействованные зубчатые колеса используются как динамический гаситель колебаний, передающихся от коленчатого вала двигателя на трансмиссию. Это позволяет снизить износ зубчатых передач, уменьшить шум и вибрацию трансмиссии.
 
На основе трехмерных уравнений теории упругости и вариационного принципа Лагранжа с помощью разложения перемещений по нормальной к срединной поверхности координате построены двумерные уравнения динамики теории произвольных оболочек и соответствующие граничные условия, позволяющие учитывать поперечные сдвиг и обжатие оболочки. Рассматриваются собственные колебания круговой цилиндрической оболочки. Собственные частоты колебаний определяются методом Бубнова-Галеркина. Анализируется влияние различных типов краевых условий и геометрических параметров оболочки на величину собственных частот. Приводится сравнение результатов расчетов с разными вариантами классической теории оболочек, а также трехмерной теории упругости.
 
Рассматривается задача о выпучивании тонкой упругой сферической оболочки внутри шаровой полости равномерно сжимающегося массивного тела. Данная проблема возникает, например, при проектировании сосудов давления из композиционных материалов с тонким металлическим герметизирующим слоем. Предполагается, что в начале процесса сжатия оболочка плотно прилегает к стенке полости (к жесткой обойме). Описан алгоритм поиска равновесного состояния оболочки в закритическом состоянии. В результате решения задачи в числе прочего получены критическое значение деформации сжатия и конфигурация оболочки в закритическом состоянии.
 
Носова Н.Ю., Глазунов В.А., Палочкин С.В., Терехова А.Н.СИНТЕЗ МЕХАНИЗМОВ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ С КИНЕМАТИЧЕСКОЙ РАЗВЯЗКОЙ
Статья посвящена структурному синтезу и анализу новых, являющихся развитием известного робота “ORTHOGLIDE”, схем манипуляционных механизмов параллельной структуры с четырьмя, пятью и шестью степенями свободы, в которых вращение передается той же кинематической цепью, которая обеспечивает поступательное движение.
 
Представлено сопоставление детерминированных и вероятностных оценок прочности для случаев серийного нагружения на основе использования результатов теории экстремальных значений. Обосновывается необходимость уточнения традиционных оценок, получаемых в предположении об однократности приложения нагрузки.
 
Приведено сопоставление результатов измерений остаточных напряжений и исследований на усталостную прочность образцов из титановых и никелевых сплавов, после различных видов обработки: токарной с применением различных смазочноохлаждающих технологических средств, шлифовальной, операции поверхностным пластическим деформированием.
 
Выполнен анализ локальных процессов ударного взаимодействия и разрушения повреждаемой деформируемой среды, находящейся в потоке кавитирующей жидкости. Он основан на результатах изучения локальных гидродинамических течений в двухфазных жидкостях, обусловленных колебаниями пузырьков газа вследствие предельных переходов, и происходящих на фоне распространения ударных волн в жидкости
 
Рассматривается упругая среда (плоскость), ослабленная периодической системой круглых отверстий, заполненных шайбами из однородного упругого материала, поверхность которых покрыта однородной цилиндрической пленкой. Плоскость ослаблена двумя периодическими системами прямолинейных трещин со связями между берегами в концевых зонах. Строятся общие представления, описывающие класс задач с периодическим распределением напряжений вне круговых отверстий и трещин при поперечном сдвиге. Решение задачи сводится к решению двух нелинейных сингулярных интегральных уравнений. Из решения этих уравнений находятся усилия в связях концевых зон. Условие развития трещины формируется с учетом критерия предельного сдвига связей материала.
 
Предложена методика оптимального проектирования контура отверстия в ребре жесткости в крышке гидротурбины. Решена задача нелинейного программирования с целью минимизации максимальных напряжений в данной конструкции, используя градиентный метод.
 
Волков А.Э., Газизов А.Ф., Дзюба В.И., Медведев В.И.ШЛИФОВАНИЕ ВНУТРЕННЕЙ РЕЗЬБЫ БЕЗ НАКЛОНА ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО ШПИНДЕЛЯ
Описана математическая модель процесса шлифования однозаходной внутренней резьбы абразивным кругом без наклона инструментального шпинделя. Решена задача расчета формы криволинейной части образующей шлифовального круга и моделирования процесса обработки резьбы для контроля возможности ее изготовления с требуемой точностью с помощью инструмента заданного диаметра. Приведены примеры расчета технологических параметров шлифования различных видов внутренней резьбы.
 
Проведено экспериментальное исследование механического поведения слоистого углепластика при квазистатическом и циклическом нагружении. Изучено однородное нелинейно-упругое с равномерным приращением касательного модуля деформирования углепластика. Выявлено условие начала развития процесса макроскопического разрушения. Выполнен анализ дискретно-непрерывных стадий разрушения, сопровождающихся высвобождением энергии. Построена диаграмма деформирования до полной утраты несущей способности материала. Предложенный подход может быть полезен при диагностике состояния элементов конструкций из композитов в процессе эксплуатации.
 
На основе репрезентативной выборки экспериментальных данных и обработки полученных результатов разработана методика определения ресурса инструмента для холодной листовой штамповки. Методика основана на корреляции между магнитными, механическими и физико-химическими (химического состава, режима термической обработки, пластической деформации, микро- и макронапряжений, расположения дислокаций и др.) свойствами материала штампового инструмента.
 
ТЕХНОГЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ МАШИН И КОНСТРУКЦИЙ

Кучерявый В.И., Мильков С.Н.ПРОЧНОСТНАЯ НАДЕЖНОСТЬ ГАЗОПРОВОДНЫХ ТРУБ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА
Для труб нового поколения диаметром 1420 мм и рабочем давлении газа 12 МПа получена математическая модель для вероятности неразрушения, когда предел прочности, сжимающее усилие, давление, диаметр и толщина стенки нормально распределены. По этим данным установлена нелинейная зависимость предельного ресурса газопровода от величины вероятности неразрушения. Реализация метода привела к повышению надежности магистральных газопроводов, работающих в экстремальных условиях.