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
Поступила в редакцию
Принята к публикации
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.
