Конечно-элементное моделирование термоупругого контактного взаимодействия в абразивной обработке поверхности деталей машин

  • Нгуен Т.В. Университет Хайфонга, Хайфонг, Вьетнам
  • Соловьев A.Н. Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, Россия
  • Тамаркин M.А. Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, Россия
УДК: 539.3:621.9.048

Аннотация

Рассматривается метод центробежно-ротационной обработки металлических деталей в абразивной среде, который является одним из эффективных методов окончательной обработки поверхностей. Изучается взаимодействие абразивной частицы с поверхностью обрабатываемой детали в рамках динамической задачи теории термоупругости с учетом трения и разогрева поверхности в области контакта. Целью работы является исследование напряженно деформированного состояния и температурного поля в зависимости от параметров процесса (глубины внедрения, скорости скольжения и коэффициента трения). Действие абразивной частицы заменяется внедрением круглого жесткого штампа, который скользит с постоянной скоростью вдоль поверхности детали. Задача решается в трехмерной постановке в подвижной системе координат, связанной со штампом. В качестве детали рассматривается прямоугольный параллелепипед, размеры которого значительно больше диаметра штампа. В области контакта используются модель Кулоновского трения. Связности механического и температурного полей обусловлена наличием температурного слагаемого в механических определяющих соотношениях и зависимостью от сил трения источника тепла в температурном краевом условии в области штампа. Задача решается численно с помощью метода конечных элементов. Найдены зависимости силы контактного взаимодействия, полей напряжений и температуры в окрестности штампа при изменении глубины внедрения, скорости скольжения штампа и коэффициента трения. Результаты представлены в виде таблиц и графиков, которые позволяют выбрать рациональные параметры технологического процесса, такие как скорость вращения, объем абразивной среды и др.

Ключевые слова: центробежно-роторная обработка, абразивная обработка, термоупругость, контактная задача, МКЭ

Информация об авторах

Тхо Ван Нгуен
аспирант, научный сотрудник кафедры технологий машиностроения Донского государственного технического университета
e-mail: thonguyen239@gmail.com
Aркадий Николаевич Соловьев
д-р физ-мат. наук, ведущий научный сотрудник, профессор, заведующий кафедрой теоретической и прикладной механики Донского государственного технического университета
e-mail: solovievarc@gmail.com
Mихаил Аркадьевич Тамаркин
д-р техн. наук, профессор, ведущий научный сотрудник, профессор, заведующий кафедрой технологий машиностроения Донского государственного технического университета
e-mail: tehn_rostov@mail.ru

Литература

  1. Gillespie Laroux. Deburring and Edge Finishing. Handbook. SME. ASMEPRESS. New York, Michigan, 1999. 404 p.
  2. Тамаркин М.А.,Тищенко Э.Э., Корольков Ю.В., Рожненко О.А. Повышение эффективности центробежно-ротационной обработки в среде абразива // СТИН. 2009. №2. С. 26–30.
  3. Тамаркин М.А., Тищенко Э.Е., Друппов В.В. Исследование удаления металла при центробежно-роторной обработке в абразивной среде // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. 2007. №1 (11). C. 169–186.
  4. Тамаркин М.А., Рожненко О.А., Тищенко Э.Э., Корольков Ю.В. Теоретические и экспериментальные исследования процессов обработки фасонных поверхностей деталей свободным абразивом // Упрочняющие технологии и покрытия. 2011. №11. С. 27–31.
  5. Крагельский И.В. Трение и износ. Машиностроение, 1968. 480 с.
  6. Шведова А. С. Обеспечение надежности технологического процесса центробежно-ротационной отделочно-упрочняющей обработки // Вестник ДГТУ. 2014. №4. С. 69–83.
  7. Grützmacher Ph.G. The influence of centrifugal forces on friction and wear in rotational sliding // Tribology International. 2017. Vol.. 116. P. 256–263. DOI: 10.1016/j.triboint.2017.07.021
  8. Wenhui Li. Theoretical and simulation analysis of abrasive particles in centrifugal barrel finishing: kinematics mechanism and distribution characteristics // Powder Technology. 2017. Vol. 318. P. 518–527. DOI: 10.1016/j.powtec.2017.06.033
  9. Morton K.W., Mayers D.F. Numerical solution of partial differential equations. Cambridge University Press, New York, 2005.
  10. PDE Solution Inc. Available at: https://www.pdesolutions.com
Страницы
51-58
Раздел
Механика
Прислано
2019-01-16
Опубликовано
2019-03-30