Исследование напряженно-деформированного состояния тонкостенных втулок профильных соединений с равноосным контуром методом конечных элементов
Непомнящих Е.В., Ильиных В.А., Дудаев М.А.
Забайкальский институт железнодорожного транспорта, Чита
Ключевые слова: разъемные профильные соединения, детали машин, конечно-элементная модель вал-втулка, плоские кривые с равноосным контуром, напряжения, деформации.
Аннотация. Развитие отечественного машиностроения требует решения задач повышения прочности и жесткости устройств соединений машин, которые предназначены для передачи крутящего момента. Разработана методика расчета и конструирования профильных соединений на примере разборных профильных соединений с учетом контактного взаимодействия профильного пятигранного вала и профильного пятигранного отверстия в тонкостенной ступице с зазором. Проведен анализ влияния значений внешних нагрузок и конструктивных параметров на напряженно-деформированное состояние деталей профильного соединения, обеспечивающих допускаемые расширения втулок при действии распорных сил при передаче нереверсируемых крутящих моментов для замкнутых кривых с равноосным контуром. Путем применения компьютерного моделирования с использованием программного комплекса Simcenter Femap Version 2022.1 определены значения напряжений и расширений (перемещений) в сопряженных деталях соединений для предельных величин внешних нагрузок методом конечных элементов. Определена область применения соединений типа РК-5 в ответственных узлах металлорежущего оборудования и других машин. В настоящее время разработка методики проектирования многогранных профильных соединений типа РК-5 и их модификаций является перспективной актуальной задачей. Для этого требуется проведение глубокого анализа отечественной и зарубежной литературы, а также патентного поиска.
Investigation of the stress-strain state of thin-walled bushings of profile joints with an equiaxed contour by the finite element method
Nepomnyashchikh E.V., Ilinykh V.A., Dudaev M.A.
Zabaikalsky Institute of Railway Transport, Chita
Keywords: detachable profile joints, machine parts, finite element shaft-sleeve model, flat curves with equiaxed contour, stresses, deformations.
Abstract. The development of domestic engineering requires solving the problems of increasing the strength and rigidity of machine connection devices that are designed to transmit torque. A method for calculating and constructing profile joints has been developed using the example of collapsible profile joints, taking into account the contact interaction of a profile pentahedral shaft and a profile pentahedral hole in a thin-walled hub with a gap. The analysis of the influence of the values of external loads and design parameters on the stress-strain state of the profile joint parts, which ensure the permissible expansion of the bushings under the action of spacer forces during the transmission of non-reversible torques for closed curves with an equiaxed contour. By applying computer modeling using the Simcenter Femap Version 2022.1 software package, the values of stresses and extensions (displacements) in the coupled parts of the joints for limiting external loads using the finite element method were determined. The scope of application of PK-5 type joints in critical components of metal-cutting equipment and other machines has been determined. Currently, the development of a methodology for designing multifaceted profile joints of the PK-5 type and their modifications is a promising and urgent task. This requires an in-depth analysis of domestic and foreign literature, as well as a patent search.