ЧИСЕЛЬНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРУЖНО-ПЛАСТИЧНОГО ДЕФОРМУВАННЯ ТОРСІОННИХ ВАЛІВ СИСТЕМ ПІДРЕСОРЮВАННЯ ТРАНСПОРТНИХ ЗАСОБІВ ІЗ УРАХУВАННЯМ КОНТАКТНОЇ ВЗАЄМОДІЇ

Автор(и)

  • Микола М. Ткачук доктор технічних наук, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», старший науковий співробітник кафедри інформаційних технологій та систем колісних і гусеничних машин імені О.О. Морозова; м. Харків, Ukraine http://orcid.org/0000-0002-4753-4267
  • Андрій Грабовський кандидат технічних наук, старший науковий співробітник, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», старший науковий співробітник кафедри «Теорія і системи автоматизованого проектування механізмів і машин», м. Харків, Ukraine http://orcid.org/0000-0002-6116-0572
  • Антон Заворотній Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», аспірант кафедри «Теорія і системи автоматизованого проектування механізмів і машин», м. Харків, Ukraine
  • Сергій Куценко Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», аспірант кафедри «Теорія і системи автоматизованого проектування механізмів і машин»; м. Харків, Ukraine
  • Марія Саверська Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», аспірант кафедри «Теорія і системи автоматизованого проектування механізмів і машин», м. Харків, Ukraine http://orcid.org/0000-0002-9271-9586
  • Ілля Клочков Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», аспірант кафедри «Теорія і системи автоматизованого проектування механізмів і машин», м. Харків, Ukraine http://orcid.org/0000-0003-2961-5861
  • Олена Зінченко кандидат технічних наук (PhD in Eng. S.), Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», доцент кафедри «Теорія і системи автоматизованого проектування механізмів і машин», м. Харків, Ukraine http://orcid.org/0000-0003-2961-5861
  • Микола А. Ткачук доктор технічних наук, професор, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», завідувач кафедри «Теорія і системи автоматизованого проектування механізмів і машин», м. Харків, Ukraine http://orcid.org/0000-0002-4174-8213
  • Сергій Назаренко кандидат технічних наук, старший науковий співробітник (PhD in Eng. S.), Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут, науковий співробітник кафедри «Теорія і системи автоматизованого проектування механізмів і машин», м. Харків, Ukraine http://orcid.org/0000-0001-8213-6590
  • Наталія Пінчук Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут, науковий співробітник кафедри «Матеріалознавство», м. Харків, Ukraine http://orcid.org/0000-0002-0954-2266
  • Світлана Марусенко Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут, науковий співробітник кафедри «Теорія і системи автоматизованого проектування механізмів і машин», м. Харків, Ukraine http://orcid.org/0000-0002-1340-5491

DOI:

https://doi.org/10.20998/2079-0775.2022.1.10

Анотація

У роботі розроблена модель напружено-деформованого стану торсіонних валів. Здійснена варіаційна постановка задачі на основі теорії варіаційних нерівностей. Чисельне моделювання напружено-деформованого стану здійснено із залученням методу скінченних елементів. У моделі напружено-деформованого стану торсіонних валів інтегровано його узагальнений параметричний опис. Він містить варійовані значущі проєктно-технологічні чинники. Зокрема, це конструктивне виконання головки торсіона, галтельного переходу та діаметр стебла торсіонного валу. Крім того, він містить параметри технологічного процесу подвійного заневолювання: кути закрутки та властивості матеріалу вала. Установлено, що напруження, що виникають у торсіонних валах, в основному зосереджуються у зоні контактної взаємодії шліцьової голоявки вала із шліцьовою муфтою. Визначено параметричні залежності рівня еквівалентних напружень за Мізесом від рівня кутів заневолювання  та від співвідношення діаметра головки і стебла торсіонного валу. Вироблені рекомендації щодо підвищення характеристик міцності торсіонних валів. Також визначені характерні особливості розподілів контактного тиску на шліци головки торсіонного вала. Вони залежать від типу граничних умов. Якщо у цих граничних умовах закладено можливість двостороннього зв’язку , то контактний тиск має області від’ємних значень.  Крім того, рівень контактного тиску сильно зростає. Така нефізична особливість зникає, якщо застосовується умова одностороннього контакту. Тому цей варіант граничних умов є більш адекватним. Він був застосований для  розрахунків напружено-деформованого стану торсіонного валу із урахуванням пластичного деформування матеріалу  та контактної взаємодії зі спряженими тілами.

Ключові слова: торсіонний вал; напружено-деформований стан; метод скінченних елементів; теорія варіаційних нерівностей; контактна взаємодія

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-12-28