ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НАТЯГА ПРИ ЛАЗЕРНОМ НАПЫЛЕНИИ ПОСАДОЧНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ВАЛА НА КОНТАКТНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ ОБРАЗЦА И КОНТРТЕЛА

Автор: Алена Валерьевна Чурикова

Соавторы: Носов Юрий Олегович, Розов Сергей Германович

Организация: Пермский Национальный Исследовательский Политехнический Университет

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НАТЯГА ПРИ ЛАЗЕРНОМ НАПЫЛЕНИИ ПОСАДОЧНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ВАЛА НА КОНТАКТНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ ОБРАЗЦА И КОНТРТЕЛА

Рис. 1. Конечно-элементная модель 1 – вал; 2 – контртело; 3 – образец; 4 – слой напыления

В работе [1] приведены аналитические решения влияния натяга на величины контактных напряжений в подшипниках качения и обозначена проблема величины предельного натяга. При проведении натурных испытаний стандартного натяга недостаточно для фиксации контртела на валу. Задача численного моделирования контактного взаимодействия образца-шара и контртела напрессованного на вал с учетом влияния натяга и температур рассмотрена в работе [2].

 При проведении длительных усталостных испытаний, монтаже и демонтаже контртела посадочная поверхность вала подвержена износу. В целях экономической целесообразности для восстановления поверхности вала применяется лазерная наплавка порошком H13, толщиной от 0,3 мм до 0,7 мм. Наплавленный материал имеет пористую структуру, отличные от материала вала твердость и тепловой линейный коэффициент расширения. Для определения величины натяга контртела на вал и его влияния на контактные напряжения в зависимости от различных температур, построена геометрическая модель. Рис.1., проведена дискретизация системы, на основе которой выбрано оптимальное конечно-элементное разбиение конструкции [3].

 Реализовано численное моделирование НДС контртела и вала при различных натягах, толщине наплавленного слоя в диапазоне контактных напряжений 2000-4000 МПа и температур 20-100 °С. Проведена оценка влияния возникающего растягивающего напряжения, при контактном взаимодействии образца и контртела. По результатам работ выбран оптимальный натяг, обеспечивающий длительность усталостных испытаний при контактном взаимодействии образца-шара и контртела.