Способ определения контактных напряжений

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНТАКТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ, заключающийся в протягивании двух деформирующих элементов через два идентичных отверстия И измерении усилия протягивания,о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности путем компен4 /J сации неизмеряемых усилий, протягивание осуществляют деформирующими элементами в виде дорнов с попарно одинаковыми передними и задними конусами , а также поперечными сечениями , но разными площадями деформирующей поверхности, а контактные напряжения &„ определяют по формуле Р -Р / 1. ,2 ... , (Ъ,-Ъ2| где Р:, и Р, усилия протягивания дорнов; f коэффициент трения дорнов о стенки отверстий; b. и b ширина калибрующей цилиндрической поверхноскл ти; с d диаметр дорна. О5 со 4:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) ц)) С 01 Ь 1/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ сации неизмеряемых усилий, протягивание осуществляют деформирующими элементами в виде дорнов с попарно одинаковыми передними и задними конусами, а также поперечными сечениями, но разными площадями деформирующей поверхности, а контактные напряжения 6„ определяют по формуле

Р„-Р з(ь„-,) где Р„и P>—

Ь, Ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3417905/18-10 (22) 07.04.82 (46) 07.07.84. Бюл. ))- 25 (72) Е.В.Черемшанцев (53) 531. 781 (088. 8) (56) 1. Напряжения.и деформации в деталях и узлах машин. Под ред. Пригоровского, ГНТИИЛ, 1961, с. 564.

2i Авторское свидетельство СССР

И 875223, кл. G 01 L 1/04, 21.01.80 . (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ .КОНТАКТНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ, заключающийся в про- тягивании двух деформирующих элементов через два идентичных отверстия и измерении усилия протягивания,о тл и ч а ю шийся тем, что, с.целью повышения точности путем компенусилия протягивания дорнов; коэффициент трения дорнов о стенки отверстий; ширина калибрующей ци- 3 линдрической поверхности; диаметр дорна.

1 11016

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при определении оптимальных контактных радиальных напряжений в соедине.ниях типа стержень — отверстие в.де5 талях любой конфигурации и из любого материала.

В современном машиностроении применяется огромное количество плотных соединений типа стержень — отверстие.1О

Зто соединения колес с валами, выполненные с натягом, соединения типа болт — проушина, соединения в цепях транспортных и угледобывающих машин, болтовые,заклепочные соединения и многие другие. Решающее влияние на прочность и выносливость этих соединений оказывает-величина контактных напряжений, возникающих при образовании натяга между стержнем и стенками отверстия.

Наиболее распространенным и:точным способом определения напряжений в деталях машин является способ проволочФ ной тензометрии. Сущность .способа

25 заключается в помещении проволочных датчиков, воспринимающих деформации детали, в местах замера напряжений и снятии электрического сигнала, пропорционального степени деформации в

30 точке замера. По силе сигнала определяют деформаций (13, Указанный способ обладает тем недостатком, что при наличии пласти ческой деформации показания тензодатчиков не соответствуют картине напря-З5 жений .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения контактных напряжений, заключающийся в протягивании двух деформирующих элементов через два идентичных отверстия и измерении усилий протягивания 2 ).

Недостатком способа является не45 достаточная точность измерении, обусловленная тем, что не учитываются составляющие усилия протягивания на различных частях деформирующих элементов.

Целью изобретения является повышение точности путем компенсации неизмеряемых усилий.

Цель достигается тем, что согласно способу определения контактных напряжений, заключающемуся в протя- .55 гивании двух деформирующих элементов через два идентичйых отверстия и измерении усилия протягивания, протяги94 2 вание осуществляют деформирующими элементами в виде дорнов с попарно одинаковыми передними и задними конусами, а также поперечными сечениями, но разными площадями калибрующей поверхности, а контактные напряжения

6 определяют по формуле

Рг

И 1 (1.„-Ь,1 усилия протягивания дорнов; и — коэффициент трения дорнов о стенки отверстий;

В и  — ширина калибрующей ци l 2 линдрической поверхности;

d — диаметр дорна.

На фиг. 1 показана конструкция дорна с калибрующей поверхностью В„; на фиг. 2 — то же, с калибрующей поверхностью В, на фиг. 3 — схема сил, действующих на дорн с калибрующей поверхностью В.,; на фиг. 4 — то же, с

t калибрующей поверхностью В» на фиг. 5 — эпюры усилий протягивания дорнов.

Деформирующие тела выполнены в виде дорнов с разной шириной калибрующей поверхности В и В . Передние и задние конусы дорнов соответственно равны. Диаметры калибрующей части дорнов также равны.

При проталкивании двух дорнов одинакового диаметра через два идентичных отверстия усилия прстягивания записываются следующим образом

P„= (P g,) „+P ц„+ (Р ) „(1) где Р— часть усйлия проталкивания к дорна, возникающая за счет сил, действующих на переднем конусе дорна;

P - часть усилия проталкивания

<2 дорна, возникающая за счет сил, действующих на заднем конусе дорна;

P — часть усилия проталкивания ц1 дорна, возникающая за счет сил, действующих на цилиндрической калибрующей поверхности В,,;

P — часть усилия проталкивания

Ц2 дорна, возникающая за счет сил, действующих на цилиндрической калибрующей поверхности В .

Так как диаметры отверстий, передние и задние конусы дорнов равны, то равны и силы сопротивления, действующие на передних и задних конусах двух дорнов.

Вычитая из выражения (1) выражение (2), получим

Р =Р -P

2 эах

Максимальные значения Р„и Р>

1 tea» 2 max берутся потому, что равенства (3) выполняются только при условии полного входа дорна в отверстие.

Полагая распределение радиальных . контактных напряжений по ширине цилиндрической части дорна равномерным, выражение (4) можно представить как 1юсах 2т„к К (В„-В2)h„е (5) где 6 — величина контактных напряк жений на калибрующей части дорна.

01694 4

Из выражения (5) величина контактных напряжений равна

Ti3E(t -Ь )

Способ определения контактных напряжений в отверстиях не требует дорогостоящего специального оборудования и предполагает только наличие универсальной испытательной машины с силоизмерительным устройством.

Применение предлагаемого способа позволит определить величину контактных напряжений при широком диапазоне упругих и пластических натягов в отверстиях деталей из любых конструкционных материалов. Знание величин контактных напряжений позволит проводить точные расчеты ресурса деталей, что в конечном итоге значительно сократит объем усталостных испытаний.

1 101б94

Фиа 5

Составитель А.Северин

Техред С.Мигунова

Редактор Н.Пушненкова

Корректор В.Бутяга

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 4754/26 Тираж 823

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5