ВЛИЯНИЕ ЗАЗОРОВ СОПРЯЖЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ГИДРОЦИЛИНДРА ВЫВЕШИВАНИЯ

Введение. Контактное взаимодействие сопряженных элементов гидроцилиндра (поршня с гильзой, направляющей втулки с гильзой и штоком) определяют надежность работы гидродвигателя возвратно-поступательного движения. Оценка влияния зазоров сочлененных элементов гидроцилиндра является актуальной задачей ввиду того, что процесс формирования зазоров носит неотвратимый характер, так как трению всегда сопутствуют процессы трибологического изнашивания.

Цель. Настоящая работа посвящена определению и оценке влияния зазоров сопряженных элементов гидроцилиндра на напряженно-деформированное состояние контактирующих тел на примере гидроцилиндра вывешивания грузоподъемного железнодорожного крана Сокол 80.01.

Материалы и методы. В качестве метода исследования используется конечно-элементный метод, реализуемый в модуле Simulation SolidWorks. В качестве критерия пластичности материала применяется критерий Губера–Мизеса. Рассмотрены теоретически возможные пространственные расчетные схемы нагружения в зависимости от типа контактирования сопряженных элементов гидроцилиндра.

Результаты. Приведены эпюры и графические зависимости, представляющие собой трехмерные поверхности, построенные по результатам численных экспериментов. В расчетах учтено совместное деформирование поршня, гильзы, штока, направляющей втулки и опорно-направляющих колец гидроцилиндра. Выполнен анализ полученных эпюр и зависимостей контактного взаимодействия гидроцилиндра для различных вариантов контактирования его элементов. Результаты могут быть использованы для исследования всех типов гидроцилиндров привода рабочего оборудования дорожных, строительных и подъемно-транспортных машин.

Прозрачность финансовой деятельности: автор не имеет финансовой заинтересованности в представленных материалах или методах. Конфликт интересов отсутствует.

1. Кобзов Д.Ю., Ереско С.П. О критериях работоспособности и надёжности гидроцилиндров // Системы. Методы. Технологии. 2012. № 1 (13). С. 38–44.

2. Кобзов Д.Ю., Кобзов А.Ю., Лханаг Д. Несущая способность и ресурс гидроцилиндров машин // Системы. Методы. Технологии. 2009. № 2 (2). С. 24–28.

3. Kurowski P. Engineering Analysis with SOLIDWORKS Simulation 2017, SDC Publications, 2017. 600 p.

4. Shih R. Introduction to Finite Element Analysis Using SOLIDWORKS Simulation 2017, SDC Publications, 2017. 500 p.

5. Ледяев А.П., Быков В.П., Ватулин Я.С., Мигров А.А. Автоматизация исследовательского проектирования // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2014. № 2 (39). С. 165–169.

6. Steinhauser M. O. Computer Simulation in Physics and Engineering, de Gruyter, 2012. 509 p.

7. Kovacevic D. Budaka I. Antic A. Nagode A. Kosec B. FEM modeling and analysis in prevention of the waterway dredgers crane serviceability failure // Engineering Failure Analysis. 2013. Vol. 28. P. 328– 339.

8. Solazzi L. Feasibility study of hydraulic cylinder subject to high pressure made of aluminum alloy and composite material // Composite Structures. 2019. Vol. 209. P. 739–746.

9. Tomski L., Uzny S., A hydraulic cylinder subjected to Euler’s load in aspect of the stability and free vibrations taking into account discrete elastic elements // Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2011. Vol. 11 (3). P. 769–785.

10. Narvydas E. Buckling strength of hydraulic cylinders-an engineering approach and finite element analysis // Mechanika. 2016. Vol. 22 (6). P. 474–477.

11. Bednarek T., Sosnowski W. Practical fatigue analysis of hydraulic cylinders – Part II, damage mechanics approach // International Journal of Fatigue. 2010. Vol. 32 (10). P. 1591–1599

12. Лагерев А.В. Оценка риска при эксплуатации самоходных грузоподъемных кранов стрелового типа в условиях недостаточной информации // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2017. № 2. С. 203–220.

13. Collins J. A. Failure of Materials in Mechanical Design: Analysis, Prediction, Prevention. John Wiley & Sons, New York, 1993. 654 p.

14. Конев В.В., Закирзаков Г.Г., Мерданов Ш.М., Бородин Д.М. Планирование эксперимента по тепловой подготовке гидродвигателя строительно-дорожных машин // Научно-технический вестник Поволжья. 2016. № 6. С. 59–61.

15. Хамидуллина Д.А., Мухтаров Я.С., Кондрашева С.Г. Регрессионный анализ опытных данных при исследовании работы винтовых конвейеров // Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16. № 6. С. 140–143.

16. Потахов Е.А., Ватулин Я.С. Разработка математических моделей движения телескопического стрелового оборудования грузоподъемного крана // Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ). 2019. № 1 (56). С. 54–62.

17. Ватулин Я. С., Потахов Д. А. Моделирование взаимодействия элементов опорного контура железнодорожного грузоподъемного крана с грунтовой опорной поверхностью // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2019. Т. 16. № 1 (58). С. 59–67.