Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Расчетно-экспериментальное исследование напряженного состояния шатуна оппозитного компрессора для оценки вероятности безотказной работы

https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-5-52-58

Полный текст:

Аннотация

В процессе эксплуатации наблюдаются случаи появления усталостных трещин в поршневых головках шатунов оппозитных компрессоров. В целях оценки вероятности их безотказной работы проведено исследование нагруженности шатунов компрессоров, работающих в химическом производстве. Экспериментальные исследования напряжений, действующих в элементах конструкций больших размеров, вызывают большие затруднения, поэтому их напряженное состояние определяли расчетными методами. При нагружении шатуна имеется участок, где действует распределенная нагрузка, и участок с зазором между цилиндрическими поверхностями, где контактное давление отсутствует. Установлены силы, действующие на границе участков контакта и зазора пальца с расточкой шатуна: радиальная сила N, тангенциальная сила Q и изгибающий момент M. Силы N и Q рассмотрены как функции угла контакта α. Путем численного эксперимента определены напряжения в зоне от угла α, соответствующего окончанию зоны контакта, до угла перехода головки в стержень шатуна. При этом варьировались эксплуатационные нагрузки и зазоры в сопряжении шатун – палец. Экспериментально определены величины и характер изменения нагрузок, действующих на кривошипно-шатунный механизм компрессора в процессе его работы. Установлен характер распределения напряжений в сечениях шатуна, выявлены наиболее нагруженные сечения. Сопоставление данных натурного эксперимента и результатов численных исследований распределения напряжений показало их практическое совпадение. При этом численный эксперимент позволяет оценить одновременное влияние нагрузок и зазоров на рост напряжений, что практически невозможно осуществить путем экспериментальных исследований.

Об авторах

И. М. Петрова
Институт машиноведения им. А. А. Благонравова РАН
Россия

Ирина Михайловна Петрова

101990, Москва, Малый Харитоньевский пер., д. 4



М. А. Филимонов
АО НИЦ «Технопрогресс»
Россия

Михаил Александрович Филимонов

109548, Москва, Проектируемый проезд 4060, д. 6



Список литературы

1. Гусев Б. М., Несвижский Ф. А., Петрова И. М., Филимонов М. А. Повышение надежности оппозитных компрессоров / Экспресс-информация. Отечественный производственный опыт. Серия азотная промышленность. 1986. № 4. С. 8 – 10.

2. Петрова И. М., Филимонов М. А. Вероятность отказа элементов механической системы в зависимости от зазоров / Проблемы машиностроения и надежности машин. 2018. № 2. С. 25 – 29.

3. Гриб В. В., Петрова И. М., Романов А. Н. Оценка вероятности отказа механических систем моделированием технического состояния / Проблемы машиностроения и надежности машин. 2016. № 5. С. 55 – 60.

4. Феодосьев В. И. Сопротивление материалов. — М.: МГТУ, 2018. — 543 с.

5. Гольбац-Кокин Э. М. Расчет поршневой головки шатуна с учетом ее жесткости и зазора посадки в ней пальца / Энергомашиностроение. 1969. № 8. С. 39 – 41.

6. Бояршинов С. В. Основы строительной механики машин. — М.: Машиностроение. 1973. — 456 с.

7. Петрова И. М., Филимонов М. А. Оценка надежности шатунов компрессора / Проблемы машиностроения и надежности машин. 2018. № 2. С. 25 – 29.

8. Тензометры в машиностроении: Справочное пособие / Под ред. Р. Л. Макарова — М.: Машиностроение, 1975. — 288 с.

9. Степнов М. Н. Статистическая обработка результатов механических испытаний. — М.: Машиностроение, 1972. — 232 с.

10. Хикс Ч. Основные принципы планирования эксперимента. — М.: Мир, 1967. — 405 с.

11. Гриб В. В., Сафонов Б. П., Жуков Р. В. Динамика механизма движения поршневого компрессора с учетом зазоров в подвижных соединениях / Вестник машиностроения. 2002. № 4. С. 3 – 7.

12. Когаев В. П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени. — М.: Машиностроение, 1993. — 363 с.

13. МУ. Расчеты деталей машин на выносливость в вероятностном аспекте. Редакторы: А. П. Гусенков, И. М. Петрова, И. В. Гадолина. — М.: ИМАШ РАН — МЦНТИ, 1991. — 85 с.

14. Большев Л. Н., Смирнов Н. В. Таблицы математической статистики. — М.: Наука, 1965. — 464 с.


Для цитирования:


Петрова И.М., Филимонов М.А. Расчетно-экспериментальное исследование напряженного состояния шатуна оппозитного компрессора для оценки вероятности безотказной работы. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2020;86(5):52-58. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-5-52-58

For citation:


Petrova I.M., Filimonov M.A. Computational and experimental study of the stress state of the connecting rod of the opposed compressor to assess the probability of failure-free operation. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2020;86(5):52-58. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-5-52-58

Просмотров: 22


ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)