ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМАЦИОННОГО СОСТОЯНИЯ ПАРЫ ТРЕНИЯ ШАР—КОЛЬЦО РАЗЛИЧНОЙ ТОЛЩИНЫ В УСЛОВИЯХ РАБОЧИХ ТЕМПЕРАТУР
Автор: Алена Валерьевна Чурикова
Соавторы: Носов Ю.О., Шобей М.М.
Организация: Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Рис. 1. Схема единичного контакта образца с контртелом
При проведении контактно-усталостных испытаний образцов-деталей подшипников при высоких нагрузках и частотах вращения требуется надежная фиксация контртела на валу. Экспериментально установлено, что при требуемых параметрах испытания стандартный для подшипников качения натяг 20 мкм не обеспечивает надежной фиксации контртела на валу, а увеличение натяга до 100 мкм приводит к его разрушению. В работе [1] приведены аналитические решения влияния натяга на величину контактных напряжений в подшипниках качения и обозначена проблема предельного натяга. В работе [2] установлено, что основная работа сил внешнего нагружения осуществляется в радиальном направлении, в зоне контакта образца с контртелом, это приводит к значительным контактным давлениям и радиальным перемещениям, которые вызывают проскальзывание участков поверхности контртела и вала под пятном контакта. В рамках исследования рассмотрена задача контакта образца с контртелом, схема которого приведена на рисунке 1.
Во время проведения испытаний экспериментально установлена величина рабочих температур поверхностей контртела, расположенных в непосредственной близости от площадки контакта, которая достигает 135 °С. В пакете ANSYS Mechanical APDL проведено численное моделирование в упругой постановке контактного взаимодействия образца и контртела разной толщины, установленного на вал при различном диапазоне натягов с заданным градиентом температур. В рамках работы проведена серия численных экспериментов для оценки НДС контртела разной толщины, установленного на вал. В рамках предварительного исследования установлена площадь контакта образца с контртелом при нагрузке равной 2750 МПа. Для оценки влияния температурного воздействия, на площадке контакта задан нагрев в течение 900 секунд до 135 °С, с величиной натяга от 20 до 110 мкм. По результатам численных экспериментов установлено, что увеличение толщины контртела приводит к снижению НДС при максимальных нагрузках, которые достигают 4250 МПа. Полученные результаты позволяют рационализировать работу нестандартного испытательного стенда при повышенных частотах вращения, что позволяет увеличивать скорость проведения контактно-усталостных испытаний.
1. Беломытцев О. М. Определение влияния различных факторов на зазоры (натяги) и влияние натягов на распределение нагрузки по телам качения в быстроходных роликоподшипниках // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. Академика С.П. Королёва. — 2009. — № 3-3 (19). — С. 67-75.
2. Исследование механизма изнашивания подшипниковых посадок автотракторных трансмиссий / Ю. В. Иванщиков, В. Я. Сковородин, Ю. Н. Доброхотов [и др.] // Вестник Казанского государственного аграрного университета. – 2020. – Т. 15, № 4(60). – С. 71-79. – DOI 10.12737/2073-0462-2021-71-79.
