МОДЕЛЬ КОНТАКТНОЇ ВЗАЄМОДІЇ ТОРСІОННОГО ВАЛА СИСТЕМИ  ПІДРЕСОРЮВАННЯ ЛЕГКОЇ БРОНЬОВАНОЇ МАШИНИ ЗІ СПРЯЖЕНИМИ ДЕТАЛЯМИ

Олена  Зінченко

doi:10.20998/2079-0775.2026.1.05

Автор(и)

Олена Зінченко кандидат технічних наук (PhD in Eng. S.), доцент, На ціональний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», професор кафедри «Теорія і системи автоматизованого проектування механізмів і машин», м. Харків, Україна https://orcid.org/0000-0003-2961-5861

DOI:

https://doi.org/10.20998/2079-0775.2026.1.05

Ключові слова:

торсіонний вал, головка торсіонного вала, система підресорювання, теорія варіаційних нерівностей, міцність, пластичні деформації, контактний тиск, заневолення

Анотація

У роботі описана модель контактної взаємодії торсіонного вала системи підресорювання легкої броньованої машини зі спряженими деталями. Вона будується на основі варіаційної постановки задачі аналізу міцності та довговічності торсіонних валів систем підресорювання легких броньованих машин. При цьому враховуються два значущих чинники: контактна взаємодія торсіонного вала зі спряженими деталями, з одного боку, та пружно-пластичний напружено-деформований стан, – з іншого боку. Перший чинник важливий із причини того, що основний силовий фактор (крутний момент) створюється за рахунок тиску на робочих поверхнях шліцьової головки торсіонного вала. Другий чинник важливий тим, що саме завдяки інтенсивним пластичним деформаціям на технологічних операціях заневолення торсіонних валів у їх тілі виникає сприятливий розподіл залишкових напружень. Важливо, що ці два чинники впливають один на одного. Особливо це відчутно у головці торсіонного вала. Для того, щоби обидва зазначені чинники врахувати у єдиній математичній моделі, була залучена та адаптована теорія варіаційних нерівностей. Задача зводиться до проблеми мінімізації функціоналу повної енергії системи на множині переміщень, які задовольняють умовам непроникнення контактуючих тіл одне в одного. Таким чином, у єдиній моделі ув’язується і структурна, і фізична нелінійність. У цьому полягає перевага розробленого підходу. Можливості моделювання проілюстровані на тестових задачах

Посилання

Ткачук М. М., Зінченко О. І., Грабовський А. В., Ткачук М. А., Льозний О. С., Бондаренко О. В. Дослідження роз-поділів контактного тиску і напружено-деформованого стану елементів конструкцій торсіонних валів підвіски бойових броньованих машин. Вісник Національного тех-нічного університету "ХПІ". Серія: Автомобіле- та тра-кторобудування. 2024. № 2. С. 71-96.
Грабовський А.В., Ткачук М.М., Заворотній А.В., Куценко С.В., Саверська М.С., Клочков І.Є, Ткачук М.А., Зінченко О.І., Деревянкін Р.П. Контактна взаємодія торсіонного вала із шліцевою втулкою при пружно-пластичних деформаціях. Ві-сник Національного технічного університету "ХПІ". Се-рія: Машинознавство та САПР. 2021. №1. С. 34-46.
Ткачук М.М., Грабовський А.В., Заворотній А.В., Куцен-ко С.В., Саверська М.С., Клочков І.Є., Зінченко О.І., Тка-чук М.А., Назаренко С.О., Пінчук Н.В., Марусенко С.І. Чисельне моделювання пружно-пластичного деформуван-ня торсіонних валів систем підресорювання транспортних засобів із урахуванням контактної взаємодії. Вісник Наці-онального технічного університету «ХПІ», серія: Маши-нознавство та САПР, №1, 2022. С. 91-114.
Tkachuk, M. M., Zinchenko, O., Grabovskiy, A., Tkachuk, M. A., Sierykov, V., Domina, N., Hrechka, I. Contact interaction of bodies along congruent surfaces. International Journal of Mechatronics and Applied Mechanics, 2024. Issue 17, р. 32-43. (Scopus, Article, Q4)
Tkachuk, M.M., Zinchenko, O., Grabovskiy, A., Sierykov, V., Vasiliev, A. (2025). Сomputational and Experimental Studies on Contact Interaction of Mock-Up Samples of Complex-Profiled Bodies. In: Pavlenko, D., Tryshyn, P., Honchar, N., Kozlova, O. (eds) Smart Innovations in Energy and Mechanical Systems. SIEMS 2025. Lecture Notes in Networks and Systems, vol 1480. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-95191-6_12 (Scopus, Conference Paper).
Močilnik V. V., N. Gubeljak, J. Predan. Model for fatigue lifetime prediction of torsion bars subjected to plastic presetting. Tehnicki Vjesnik. 2011.18(4): 537-546.
Močilnik V., Nenad Gubeljak, Jozef Predan. Surface residual stresses induced by Torsional Plastic Pre-setting of Solid Spring Bar. International Journal of Mechanical Sciences. 92 (2015): 269-278.
Sun Weiqun, He Feng-ming. Design and manufacture of vehicle torsion bar spring. J. Automobile Science and Technolgy. 2002, 2(2):23-27.
Zhou G., X. Li, Y. Shi, Y. Zhu, B. Xu. Numerical simulation of the working process and life prediction of a tank torsion shaft. Journal of Mechanical Strength. 2006, 28(4): 578-581.
Белозеров В.В., Махатилова А.И., Субботина В.В. Цик-лическая прочность деталей с зонами перекрытия, сфор-мированными при обкатывании роликами. Проблемы про-чности. 2006. №. 3. С. 144-148.
Белозеров В.В., Легейда С.Н., Махатилова А.И. и др. Краевой эффект при упрочнении деталей обкатыванием ро-ликами. Вестник машиностроения. 1993. № 4. С. 46-48.
Ткачук М.М. Мікромеханічні моделі та методи осереднення властивостей матеріалів мережевої структури та проміж-них шарів контактуючих тіл: дис… на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук: 05.03.20/ Ткачук Микола Миколайович. Харків, 2020. 464 с.
Васидзу К. Вариационные методы в теории упругости и пластичности: Пер. с англ. М.: Мир, 1987. 542 с.
Кравчук А. С. Вариационные и квазивариационные нера-венства в механике. М.: МГАПИ, 1997. 340 с.
Кравчук А.С. Метод вариационных неравенств в контакт-ных задачах. Механика контактных взаимодействий. 2001. С. 93–115.
Zienkiewicz, O. C., Taylor, R. L., Govindjee, S. The Finite Element Method: Its Basis and Fundamentals. 8th ed., Elsevier, 2024. 800 p.
Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. 712 с.
Ткачук Н.А. Г.Д. Гриценко, А.Д. Чепурной, Е.А. Орлов, Ткачук Н.Н. Конечно-элементные модели элементов сло-жных механических систем: технология автоматизиро-ванной генерации и параметризованного описания. Меха-ніка та машинобудування. Харків: НТУ “ХПІ”, 2006. №1. С. 57-79.
Карманов В.Г. Математическое программирование: Учеб. Пособие. 5-е изд., стереотип. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. 264 с.
Ткачук, М. М., Новіков, М., Грабовський, А., Дьоміна, Н., Васильєв, А., Ткачук, Г., Гречка, І., Ткачук, М. А., Льоз-ний, О., Пінчук, Н. і Кравченко, С. (2025). Методи поси-лення ефектів при дискретно-континуальному зміцненні елементів машинобудівних конструкцій. Вісник Націона-льного технічного університету «ХПІ». Серія: Машино-знавство та САПР, № 2. С. 103–114. doi: 10.20998/2079-0775.2025.2.13.
Tkachuk, M.A. et al. (2025). Complex Technologies for Reinforcing Stressed Machine Components. In: Marchenko, A., Koruba, Z. (eds) Decarbonization of Transport Energy Installations in the Context of Sustainable Development Strategies. Studies in Systems, Decision and Control, vol 635. Springer, Cham. Pp. 183-203. https://doi.org/10.1007/978-3-032-05884-3_10
Ткачук М.М., А.В Грабовський, М.А Ткачук, С.О. Крав-ченко, Г.В. Ткачук, О.С. Льозний. Дискретно-континуальні методи та засоби зміцнення елементів ма-шин військового та цивільного призначення. Двигуни вну-трішнього згоряння, 2025. С. 97-107.
Контактна взаємодія елементів конструкцій, що мають зміцнені поверхневі шари [Електронний ресурс] / М. М. Ткачук, А. В. Грабовський, О. В. Кохановська, Н. В. Пін-чук, С. О. Кравченко, М. А. Ткачук, О. С. Льозний // Інфо-рмаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я = Information technologies: science, engineering, technology, education, health : тези доп. 33-ї міжнар. наук.-практ. конф. MicroCAD-2025, 14-17 травня 2025 р. / ред. Є. І. Сокол; уклад. Г. В. Лісачук; Нац. техн. ун-т "Харків. політехн. ін-т" [та ін.]. Електрон. текст. дані. Харків : НТУ "ХПІ", 2025. С. 544. URI https://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/94671
Напружено-деформований стан елементів конструкцій бойових броньованих машин при пружно-пластичному деформуванні та контактній взаємодії [Elektronische ressource] / О. І. Зінченко, М. М. Ткачук, І. П. Гречка, А. В. Грабовський, М. А. Ткачук, Л. М. Бондаренко, А. О. Зару-біна. Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я = Information technologies: science, engineering, technology, education, health: тези доп. 33-ї міжнар. наук.-практ. конф. MicroCAD-2025, 14-17 травня 2025 р. / ред. Є. І. Сокол; уклад. Г. В. Лісачук; Нац. техн. ун-т "Харків. політехн. ін-т" [та ін.]. Електрон. текст. дані. Харків : НТУ "ХПІ", 2025. С. 526. URI https://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/94559
Ткачук М.М., Грабовський А.В., Скрипченко Н.Б., Ткачук М.А., Кротенко Г.А., Саверська М.С. (2019). Контактна взаємодія складнопрофільних тіл за наявності між ними проміжних шарів із нелінійними властивостями, Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Машинознавство та САПР, № 7(1332). С. 116–133. doi: 10.20998/2079-0775.2019.7.18.
Ткачук, М. М., Пінчук, Н., Ткачук, Г., Клочков, І., Ткачук, М. А., Сєриков, В., Грабовський, А., Гречка, І., Куценко, С., Цимбал, Г. і Коба, А. (2022). Нові фізичні чинники за контактної взаємодії пружних тіл уздовж поверхонь бли-зької форми, Вісник Національного технічного універси-тету «ХПІ». Серія: Машинознавство та САПР, № 2. С. 94–126. doi: 10.20998/2079-0775.2022.2.10.
Ткачук, М. А., Саверська, М., Грабовський, А., Ткачук, М. М., Куценко, С., Ткачук, Г., Клочков, І., Пінчук, Н., Коха-новська, О., Жадан, Ю., Марусенко, С., Храмцова, І., Бон-даренко, Л., Цимбал, Г., Александров, Є. і Сопрунов, І. (2023). Розрахунково-експериментальне дослідження на-пружено-деформованого стану елементів технологічних систем методами скінченних елементів та голографічної інтерферометрії, Вісник Національного технічного універ-ситету «ХПІ». Серія: Машинознавство та САПР, № 1. С. 92–114. doi: 10.20998/2079-0775.2023.1.10.
Грабовський, А., Ткачук, М. А., Кохановська, О., Ткачук, М. М., Дьоміна, Н., Ткачук, Г., Саверська, М., Куценко, С., Клочков, І., Волошина, І. і Третяк, В. (2022). Контактна взаємодія тіл близької форми за малого збурення розподі-лу початкового зазору, Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Машинознавство та САПР. № 2. С. 23–34. doi: 10.20998/2079-0775.2022.2.03.
Ткачук М.М., Марченко А.П., Кравченко С.О., Ткачук М.А., Веретельник О.В., Грабовський А.В., Веретельник В.В. Багатокритеріальна оцінка контактної взаємодії дис-кретно-континуально зміцнених деталей. Технологія виро-бництва ДВЗ. Двигуни внутрішнього згоряння, 2022. №1. С. 65-76. doi: 10.20998/0419-8719.2022.1.09.