Скачать статью в pdf.

 УДК 62-82:620.1

DOI: 10.15507/0236-2910.028.201804.537-551

Моделирование напряженно-деформированного состояния в ресурсолимитирующем соединении объемного гидропривода

Ионов Павел Александрович
профессор кафедры технического сервиса машин, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва» (430005, Россия, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68/1), кандидат технических наук, ResearcherID: S-7146-2018, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9794-0071, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Сенин Петр Васильевич
заведующий кафедрой технического сервиса машин, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва» (430005, Россия, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68/1), доктор технических наук, ResearcherID: H-1219-2016, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3400-7780, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Столяров Алексей Владимирович
заведующий кафедрой технического сервиса машин, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н. П. Огарёва» (430005, Россия, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68/1), доктор технических наук, ResearcherID: G-8460-2016, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5898-0150, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Введение. Статья посвящена исследованию напряженно-деформированного состояния распределительной пары агрегатов объемного гидропривода и поиску путей повышения его долговечности.
Материалы и методы. В процессе исследования были использованы общепринятые положения теорий трения, надежности, упругости, механизмов и машин, математического моделирования. Для моделирования напряженно-деформированного состояния была использована система инженерного анализа ANSYS. В качестве объектов исследования выбраны распределительные пары гидронасосов 313.3.112, ГСТ-112 и Sauer Danfoss 90R075.
Результаты исследования. Получены значения действительных контактных напряжений и длительно действующей эксплуатационной нагрузки в распределительных парах агрегатов объемного гидропривода: для гидронасоса 313.3.112 – 26,93 МПа; для гидронасоса ГСТ-112 – 22,21 МПа; для гидронасоса Sauer Danfoss 90R075 – 27,12 МПа. Установлено, что наибольшим нагрузкам подвержена область, расположенная со стороны нагнетания. Это является причиной одностороннего износа сферических поверхностей, довольно часто встречающегося у снятых с эксплуатации агрегатов. Значения контактных напряжений в соединениях, упрочненных методом электроискровой обработки, в среднем на 1,4–9,4 % ниже, чем в неупрочненных. В процессе электроискровой обработки идет перераспределение напряжений по поверхности, что приводит к снижению эксплуатационной нагрузки в соединениях.
Обсуждение и заключение. Проведенное исследование позволило смоделировать напряженно-деформированное состояние в новых и упрочненных распределительных парах агрегатов объемного гидропривода в эксплуатационных условиях, а также предложить пути повышения его долговечности. Установлено, что для повышения износостойкости ресурсолимитирующего соединения и, как следствие, долговечности агрегатов объемного гидропривода необходимо обеспечить в распределительных парах максимальную удельную нагрузку бóльшую, чем максимальная длительно действующая эксплуатационная нагрузка. Для решения данной задачи предложено создавать покрытия с высокими триботехническими свойствами методом электроискровой обработки.

Ключевые слова: ресурсолимитирующее соединение, объемный гидропривод, моделирование, метод конечных элементов, несущая способность, эксплуатационная нагрузка, износостойкость, электроискровая обработка

Для цитирования: Ионов П. А., Сенин П. В., Столяров А. В. Моделирование напряженно-деформированного состояния в ресурсолимитирующем соединении объемного гидропривода // Вестник Мордовского университета. 2018. Т. 28, № 4. С. 537–551. DOI: https://doi.org/10.15507/0236-2910.028.201804.537-551

Благодарности: Исследование проведено при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках государственного задания (направление: развитие компетенций), проект № 11.3416.2017/4.6 «Разработка технологий и средств повышения долговечности деталей, узлов, агрегатов машин и оборудования путем создания наноструктурированных покрытий источниками концентрированной энергии».

Заявленный вклад соавторов: П. А. Ионов ‒ формирование концепции исследования, анализ и интерпретация результатов процесса моделирования; П. В. Сенин ‒ научное руководство, доработка текста; А. В. Столяров ‒ разработка методики и проведение исследования, подготовка и первичный анализ литературных данных, верстка и редактирование текста.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила 28.05.2018; принята к публикации 01.08.2018;
опубликована онлайн 28.12.2018

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Новая технология ремонта регулируемых аксиально-поршневых гидромашин / П. В. Сенин [и др.] // Сельский механизатор. 2016. № 9. С. 30–33.

2. Пузанов А. В. Гидромеханический анализ ходовой части аксиально-поршневой гидромашины // Вестник Брянского государственного технического университета. 2016. № 4 (52). С. 161–169.

3. Величко С. А. Ремонт агрегатов машин с восстановлением показателей безотказности и долговечности на уровне нового изделия // Труды ГОСНИТИ. 2013. № 111. С. 19–23.

4. Analysis of electric pulsed processes in electrospark treatment of metallic surfaces in a gas medium / V. I. Ivanov [et al.] // Welding International. 2017. № 4. P. 312–319.

5. Ivantysynova M., Baker J. Power loss in the lubricating gap between cylinder block and valve plate of swash plate type axial piston machines // International Journal of Fluid Power. 2009. Vol. 10, Issue 2. P. 29–43.

6. Rebel J., Grätz U. Modellierung der Druckumsteuerung in einer
Axialkolbenpumpe // Ölhydraulik und Pneumatik. 2001. Vol. 45, no. 4. P. 240–245.

7. Дородов П. В., Гусева Н. В. Совершенствование установки для исследования напряженнодеформированного состояния в плоских прозрачных моделях деталей сельскохозяйственной техники // Техника и оборудование для села. 2015. № 4. С. 10–13.

8. Даршт Я. А., Холкин И. Н. Исследование гидростатической опоры аксиально-поршневого насоса // Автоматизация и современные технологии. 2012. № 5. С. 20–25.

9. Холкин И. Н., Пузанов А. В. Моделирование рабочих процессов аксиально-плунжерных гидромашин как часть методики виртуальной разработки и сопровождения изделий // САПР и графика. 2006. № 6. С. 84–88.

10. Анализ математических моделей и методов исследования напряженно-деформированного состояния многослойных конструкций / И. А. Донкова [и др.] // В мире научных открытий. 2015. № 4-1 (64). С. 515–525.

11. Deeken M. Simulation der Umsteuergeometrie von Schragscheibeneinheiten mit Hilfe gangiger CAE-Tools // Ölhydraulik und Pneumatik. 2002. Vol. 46, no. 6.
P. 374‒377.

12. Пузанов А. В. Анализ гидромеханики распределительного узла аксиально-плунжерной гидромашины // Инженерный вестник. 2016. № 2. С. 5–8.

13. Моделирование нагрузок в качающих узлах регулируемых аксиально-поршневых гидромашин / А. П. Сенин [и др.] // Труды ГОСНИТИ. 2012. Т. 110, № 1. С. 148–153.

14. Zhang J., Chao Q., Xu B. Analysis of the cylinder block tilting inertia moment and its effect on the performance of high-speed electro-hydrostatic actuator pumps of aircraft // Chinese Journal of Aeronautics. 2017. Vol. 31, Issue 1. P. 169–177.

15. Klein A, Grätz U, Schindler U. Hydraulikkreislauf, Elektromagnet und 3D-Mechanik in einem Modell // Ölhydraulik und Pneumatik. 2003. Vol. 47, Issue 3. P. 148–152.

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.