Способ определения профиля галтелей деталей машин

 

<и>881401

Союз Советск их

Соцкалистическия

Республик

ОП ИСАНИЕ

И306РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Bl ) Дополнительное к авт. свил-ву 696195 (22) Заявлено 13. 12. 79 (21) 2851748/25-27 (51)М. Кл. с присоеаинением заявки М—

F 16 С 3/04

Ввудврстваяяьй квмятет

СССР вв делам ямбретеяяй я открытий (23) Приоритет— (53) УДК 621. 825. . 8 (088. 8) Опубликовано 15.11.81. Бюллетень РЬ42

Дата опубликования описания 15.1 1.81 (72) Авторы изобретения

А. С. Лейкин и С. Г. Фрейдкин

Московский вечерний металлургический йнотитут / (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОФИЛЯ ГАЛТЕЛЕЙ

ДЕТАЛЕЙ МАШИН

2 (= () = (р) (G к мсцсс.

9к)нОм

G зк) макс

Изобретение относится к машиностроению и может быть осуществлено в деталях, имеющих галтели,в коленча-. тых и ступенчатых валах, в шлицевых и резьбовых соединениях, в зубчатых колесах.

По основному авт.св. ¹ 696195 известен способ определения профиля галтелей деталей машин на основе исследования распределения напряжений в исходной галтели заданного профиля ра10 диуса кривизны Я„=Я„(Ч)=Я 1 Я)при статических нагружениях деталей отдельными простейшими видами нагрузок в пределах упругости материала,так чтобы соответствующие номинальные

15 напряжения были пропорциональны их амплитудным значениям в условиях работы деталей на опасном расчетном режиме, приведенном к симметричным

20 циклам, в результате чего находят для исходной галтели заданного профиривизны gо=P (4)=f (ЧИ функцию н параметры, входящие в выражение коэффициента вычисляют согласно выражению f его значения f для трех галтелей подобj ных профилей радиусов кривизны 31 1=

„о, (g ) j = 1,2,3, причем

uj р=1)4Г„р Pq =< 3 МИ оЬ% О1 принимая коэффициенты концентрации напряжения соответственно радиусам кривизны галтелей в точках с максимальными эквивалентными напряжениями, и выражают переменный радиус кривизны

88140 предлагаемого профиля галтелей урав-. нением где — угол между нормалями я профильной линии галтели в начальной и текущей точках; О „(Ч) — эквивалентные напряжения в точках с углами Ч .опасной профильной линии галдели;

1О

G < „с — максимальное значение

6 ) (Q) Ggg номинальное напряжение с учетом общей нер авномерности напряжений для К точки галтели с бэк С1„с ЗЯБ — значения радиусов йрофилей галтелей

15 в точках с максимальными эквивалентными напряжениями(Я ) ©$ ..Кцэффициенты <, и С ойределяют по соответствующим формулам, а коэффициент

С вЂ” из условия, что предлагаемый профиль галтели сохраняет точку совмещения с наиболее важной из сопрягаемых поверхностей детали и нор,маль к профилю галтели в этой точке, 25 как и для исходной галтели заданного профиля, и касается второй сопрягаемой поверхности детали 1).

Недостатком данного способа является то,что он при определении предла"

30 гаемого профиля галтели учитывает распределение напряжений лишь на опасной профильной линии исходной галтели, где эквивалентные напряжения з (9) достигают максимального значениями ) . Между тем распределение эквивалентных напряжений на поверхности галтелей деталей может быть таким, например для некоторых типов коленчатых валов, что эквива-.. лентные напряжения в точках опасной профильной линии галтели вне области, где достигается65 „ оказываются меньше, чем в точках других профильных линий галтели с одинаковыми значенияьж угла g, и определяемый согласно известному способу профиль галтели не будет оптимальным.

Цель изобретения -. определение оптимального профиля галтелей деталей машин. 5Ф

Это достигается тем, что в способе определения профиля галтелей деталей машин по авт.св. Р 696195 исследования распределения напряжений выполняют по профильныМ линиям по- 55 верхности исходной галтели, на. которых эквивалентные напряжения достигают относительных максимумов соответ! 4 ствено значениям угла Ч, по результатам исследований строят эпюры соответствующих эквивалентных напряжений путем совмещения различных профильных линий в точках с одинаковыми значениями угла М, и принимают в выражениях для функции $- 1,(9) и коэффщиента $ огибающую этих эпюр в качестве графика эквивалентных на-, пряжений 65 (g) на некоторой условной опасной профильной линии галтели.

На фиг.l показан элемент коленчатого вала с галтелями сопряжения шеек и щек; на фиг.2 — эпюры соответствующих эквивалентных напряжений на нескольких, характеризуемых углом условно совмещенных профильных линиях поверхности галтели шатунной шейки коленчатого вала,и огибаницая этих эпюр, используемая в качестве графика эквивалентных напряжений (j>< (Q) на условной опасной профильной линии галтели, причем у — угол между плоскостью кривошипа коленчатого вала и продольной осевой плоскостью вала, проходящей через соот-,. ветствующую профильную линию галтели.

На фиг. l и 2 показаны шатунная шейка 1, круговая галтель 2 радиуса,a щека 3, эпюры 4,5 и 6 эквивалентных напряжений на профильных линиях галтели с углами = Оо, = 15 о и P = 25 ; огибающая эпюр 7, х,у — система координатных осей для определения предлагаемого профиля галтели.

Координаты точек профиля галтели, описываемого произвольно заданным числом и дуг. окружностей в координатной системе„ имеющей начало в точке касания профилей галтелей с наиболее важной из сопрягаемых поверхностей детали, определяются как результат пропорционального изменения координат точек подобного профиля, для которого точки сопряжения дуг окружности располагаются на нормалях к профилю исходнЬЙ галтели, разделенному на И частей, при постояннрй величине отношения соответствующих максимального и минимального радиусов кривизны предлагаемого профиля галтели на участках разделения 6 Ч„ = Ч вЂ” Ч q,,где 1 = 1,2, а радиусы кривизны дуг окружностей принимаются пропорциональяыми соответствующим средним значениям радиусов кривизны предлагаемого профи881401 ля галтели таким образом, чтобы описываемый профиль галтели касался второй сопрягаемой поверхности детали.

Пример реализации способа для В детали с исходной круговой галтелью радиуса 9» =a и прямолинейным профилем второй сопрягаемой поверхности детали.

По результатам исследования рас- 10 пределения напряжений в детали с исходной галтелью строят огибающую эпюр эквивалентных напряжений на различных профильных линиях поверхности галтели, условно совмещенных 1Ф между собой в точках с одинаковыми значениями угла V,и, принимая ее в качестве графика эквивалентных напряжений 6зк (Ч), определяют функцию >,= $(9), а также значения 20

f> (J = 1,2>3) коэффициента Г, соответс7Вующие галтелям радиусов кривиз-. ныУи - РО = а и УизФункцию >1 = >1.() задают таблицей для углов Ч =, например = „

23

04/ 4 = 0,1,2, . по, noо = 36.

Далее для углов Ц = вычисляют функ.11 цию

Я = с .+(- c)4, (0) Г

3 Р 30((Р >4\4кс

«К4 > К=1,9.>> ...n относительные координаты центров дуг Окружностеййкэ-И

Як, Сск

— = — — — Sin% i — = — w ц ч

Ka a а к1

see"А1" М, где пропорциональную радиусам кривизны Я предлагаемого профиля гаптели, и ин" терполируют ее в виде многочлена

Р (ф степени m(например,,m = 4, или m = 5, или m = б) с помощью форЩ

35 мулы Лагранжа так, чтобы интерполяционный многочлен принимал в узлах интерполЯции М o = oó q„9<, „. Mn1 VÄd« те же значения что и функции Я., а

40 при других значениях Ч = 1 > отличался от Q .возможно меньше.

При заданном числе >1 дуг окружностей которыми должен быть описан

Э

Р (1) профиль галтели, значения г „

1 = 0,1,2,...n многочлена Р„(Щ в точках на границах разделения исходного профиля галтели находят по форI мулам

Р("1 Р()q," уж 1=0,,...,МO >

$0

tYl р® >()>n "пди l=n,n-,.->ko+ >

lYl

q - наибольшее из:.значений

Kg- целое неотрицательное число 04 К п ), удовлетворяющее неравенствам

Т%

log P" -Ь A("

М )и- 1

О

1ос „„„

P и P" — значежя интерполяционно0

Щ Ф го многочлена Р» (<) соответствующие углам Ч=Чо -0 = 0 и Ч1 а с, Р„, — максимальное значеНакс ние многочл ена Р (К)

Данные, определяющие описываемый профиль галтели, следукицие:

Р относительные радиусы кривизны—

6 дуг окружностей

Р„У; — — Р, )6i(n, 1=1>9.)... и;

1 относительные координаты тачек

K Чк со,ене„„я дуг ОкрунОстей ц > a разного радиуса в системе координат х,y на фиг.2

swag,c

Ы

881401

i b4 =Ч„.- „„,i--1,Д,...,п, 10

9 = +с1Ь-са1т к к к п п

15 = 1Д, х(со5 1„-s Y„„с1 ("к) где,1 — значения угла Ц, соответствуюшие значениям Р"„многочлена

Рп,Ж

Предлагаемый способ позволяет определить оптимальный профиль галтели. при произвольном распределвнии эквивалентных напряжений на поверхности исходной галтели и приближенно описать его наилучшим образом, произвольно заданным числом и дуг окружностей.3а счет этого достигается 30 повышение прочности деталей, что должно дать большой экономический эффект за счет увеличения их долговечности, что в конечном итоге приводит к экономии металла; 3$

Формула изобретения

Способ определения профиля галте- 40 лей деталей машин по авт.св.

1696195,отличающийся тем, что, с целью определения оптимального профиля галтелей деталей, исследования распределения напряже-. ний выполняют по профильным линиям поверхности исходной галтели, на которых эквивалентные напряжения достигают относительных максимумов соответственно значениям угла по результатам исследований строят эпюры соответствующих эквивалентных напряжений путем совмещения. различных профильных линий в точках с одинаковыми значениями угла 1 и принимают в выражениях для функции 1 = 11, (Ч) и коэффициента f огибающую этих эпюр в качестве графика эквивалентных напряжений $><(g) на условной опасной профильной линии галтели, где Я вЂ” угол между нормалями к профильной линии галтели в начальной и текущей точках; ак Ном с I (эк) а<с (®Sz) saic — максимально значение Д „();

ЭК)нов эквивалентное номинальное напряжение с учетом общей неравномерности напряжений для точки гали с ФЭК) макс ) б „(Ч) — эквивалентные напряжения в точках с углами Ч опасной профильной линии галтели.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 696195, кл. F 16 С 3/04, 1977.

881401

5 f

Составитель Л.Малых редактор T.0ðëoíñêàÿ Техред С.Мигунова Корректор A H KO

Заказ 9949 Тираж 863. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4