Конечно-элементное моделирование термоупругого контактного взаимодействия в абразивной обработке поверхности деталей машин
УДК
539.3:621.9.048DOI:
https://doi.org/10.31429/vestnik-16-1-51-58Аннотация
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, МКЭБиблиографические ссылки
- Gillespie Laroux. Deburring and Edge Finishing. Handbook. SME. ASMEPRESS. New York, Michigan, 1999. 404 p.
- 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. [Tamarkin, M.A., Tishchenko, E.E., Korol'kov, Yu.V., Rozhnenko, O.A. Povysheniye effektivnosti tsentrobezhno-rotatsionnoy obrabotki v srede abraziva [Improving the efficiency of centrifugal-rotary treatment in an abrasive medium]. STIN, 2009, no. 2, pp. 26–30. (In Russian)]
- 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. [Tamarkin, M.A., Tishenko, E.E., Druppov, V.V. Issledovaniye udaleniya metalla pri tsentrobezhno-rotornoy obrabotke v abrazivnoy srede. [The study of metal removal during centrifugal-rotary processing in an abrasive medium.]. Vestnik Rybinskoy gosudarstvennoy aviacionnoy tehnologicheskoy akademii im P.A. Solov'ev. [Bulletin of the Rybinsk State Aviation Technological Academy], 2007, no. 1 (11), pp. 169–186. (In Russian)]
- 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. [Tamarkin, M.A., Rozhnenko, O.A., Tishchenko, E.E., Korolkov, Yu.V. Teoreticheskiye i eksperimental'nyye issledovaniya protsessov obrabotki fasonnykh poverkhnostey detaley svobodnym abrazivom. [Theoretical and experimental studies of the processing of shaped parts surfaces with free abrasive]. Uprochnyayushchiye tekhnologii i pokrytiya [Strengthening technologies and coatings], 2011, no. 11, pp. 27–31. (In Russian)]
- Крагельский И.В. Трение и износ. Машиностроение, 1968. 480 с. [Kragel'skiy, I.V. Treniye i iznos [Friction and wear]. Mashinostroyeniye [Mechanical engineering], 1968. (In Russian)]
- Шведова А. С. Обеспечение надежности технологического процесса центробежно-ротационной отделочно-упрочняющей обработки // Вестник ДГТУ. 2014. №4. С. 69–83. [Shvedova, A.S. Obespecheniye nadezhnosti tekhnologicheskogo protsessa tsentrobezhno-rotatsionnoy otdelochno-uprochnyayushchey obrabotki [Maintenance of reliability of technological process of centrifugal-rotational finishing-hardening processing]. Vestnik DGTU [Bulletin of the DSTU], 2014, no. 4, pp. 69–83. (In Russian)]
- 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
- 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
- Morton K.W., Mayers D.F. Numerical solution of partial differential equations. Cambridge University Press, New York, 2005.
- PDE Solution Inc. Available at: https://www.pdesolutions.com
Скачивания
Загрузки
Даты
Поступление
После доработки
Публикация
Как цитировать
Лицензия
Copyright (c) 2019 Нгуен Т.В., Соловьев A.Н., Тамаркин M.А.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
