|
DOI: 10.14489/td.2023.10.pp.028-037
Шляхтенков С. П., Попков А. А., Выплавень В. С., Гуляев М. А., Бобров А. Л., Бехер С. А.
ДИАГНОСТИРОВАНИЕ СИЛОВОЙ РАМЫ ПРЕССА С РЕЗЬБОВЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ НЕСУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТОДОМ ТЕНЗОМЕТРИИ
(c. 28-37)
Аннотация. Рассмотрен тензометрический способ контроля силовой рамы пресса гидравлического штамповочного с резьбовыми соединениями для оценки работоспособности конструкции и заключения о целесообразности проведения ремонта. С использованием тензометрии и методов конечно-элементного моделирования установлены закономерности распределения деформаций в материале колонн и стоек пресса с максимальной рабочей нагрузкой 10 тыс. т. Показано, что в рабочем цикле деформации определяются силой и моментом силы, связанным с эксцентриситетом приложения рабочего усилия. Разработаны критерии оценки качества резьбовых соединений по относительной разнице и одновременности изменения механических напряжений в материале колонн и стоек пресса. Неподвижность соединений силовой рамы пресса в процессе работы с максимальным усилием обеспечивается равномерностью распределения напряжений на стойках и колоннах с учетом погрешности результатов контроля тензометрическим методом 5 %. Методом конечно-элементного моделирования обосновано влияние скользунов подвижных элементов пресса на экспериментально установленные закономерности распределения напряжений.
Ключевые слова: техническое диагностирование, резьбовые соединения, силовая рама, несущая конструкция, пресс, тензометрия, механические напряжения.
Shlyakhtenkov S. P., Popkov A. A., Vyplaven V. S., Gulyev M. A., Bobrov A. L., Bekher S. A.
DIAGNOSTICS OF THE PRESS POWER FRAME WITH THREADED CONNECTIONS OF LOAD-BEARING ELEMENTS BY STRAIN GAUGE METHOD
(pp. 28-37)
Abstract. The distribution of tightening forces between several threaded connections of power elements of machines and mechanisms directly affects the strength and reliability of the entire structure. When operating heavily loaded mechanisms with threaded connections in excess of the deadlines set in the technical documentation, the likelihood of loosening the tightening increases. This negatively affects the distribution of stresses in the power frame and, under unfavorable conditions, can lead to an increase in the level of mechanical stresses to critical values. The purpose of the work is a strain gauge method for monitoring the power frame of a hydraulic stamping press with threaded connections to assess the operability of the structure and conclude on the feasibility of repairs. Using strain gauges and finite element modeling methods, the regularities of the distribution of deformations in the material of columns and press racks with a maximum workload of 10 thousand tons are established. It is shown that in the working cycle, deformations are determined by the force and moment of force associated with the eccentricity of the application of the working force. Criteria for assessing the quality of threaded connections based on the relative difference and simultaneity of changes in mechanical stresses in the material of columns and press racks have been developed. The immobility of the connections of the power frame of the press during operation with maximum effort is ensured by the uniformity of the stress distribution on the racks and columns, taking into account the error of the results of the strain gauge method of 5%. The influence of the sliding elements of the movable elements of the press on the experimentally established patterns of stress distribution is substantiated by the method of finite element modeling.
Keywords: technical diagnostics, threaded connections, power frame, load-bearing structure, press, strain gauge, mechanical stresses.
С. П. Шляхтенков, А. А. Попков, В. С. Выплавень, М. А. Гуляев, А. Л. Бобров, С. А. Бехер (ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет путей сообщения», Новосибирск, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
S. P. Shlyakhtenkov, A. A. Popkov, V. S. Vyplaven, M. A. Gulyev, A. L. Bobrov, S. A. Bekher (Siberian Transport University, Novosibirsk, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Скрябин В. А. Технология ремонта деталей механизмов перемещения кранов и приводов управления // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2019. № 7. С. 8–16.
2. Августов Г. И., Пучков М. В., Комлев С. И. Исследование несущей способности соединений на высокопрочных болтах сборно-разборных пролетных строений железнодорожных мостов // Специальная техника и технологии транспорта. 2022. № 14. С. 55–59.
3. Дубовик Е. А. Технология разборки и сборки деталей с резьбовыми соединениями // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2018. № 4. С. 163–167.
4. Сыромятников В. С., Хуан Маркос Г. М., Лаура Ангелика С. К., Мигель Герсаун О. Р. Перетяжка и недотяжка болтового соединения // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2014. № 8(653). С. 28–34.
5. Сотников А. Л., Щербина С. В. Оценка вероятности безотказной работы резьбового соединения при его сборке различными методами // Сборник научных трудов Донбасского государственного технического университета. 2018. № 12(55). С. 78–83.
6. Водолазская Н. В. Расширение диапазона нагружения элементов технологической сборочной системы // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2023. № 1. С. 7–11.
7. Сотников А. Л., Щербина С. В. Сборка крупногабаритных резьбовых соединений методом приложения осевых сил // Сборник научных трудов Донбасского государственного технического университета. 2017. № 5(48). С. 167–174.
8. Зенков С. Г. Работоспособность резьбовых и штифтовых соединений в условиях интенсивного вибрационного нагружения // Труды Крыловского государственного научного центра. 2019. № 3(389). С. 173–179.
9. Песин М. В., Макаров В. Ф., Халтурин О. А. Расчет и моделирование рационального момента затяжки при сборке бурильных труб // Экспозиция Нефть Газ. 2022. № 7(92). С. 50–54.
10. Шуваев В. Г., Крылова И. Н. Обеспечение качественной затяжки резьбовых соединений по динамическим критериям // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2020. № 8. С. 352–354.
11. Каптелин С. Ю. Контроль натяжения высокопрочных болтов при устройстве фрикционных соединений // Путь и путевое хозяйство. 2019. № 2. С. 33–37.
12. Антропов Б. С., Кубеев Е. И., Погодина Т. В. Обеспечение надежности резьбовых соединений на современной автотракторной технике // Тракторы и сельхозмашины. 2019. № 5. С. 61–66.
13. Аксенов С. П., Нецвет В. А., Зубко А. И., Уваров В. Г. Исследование механизма дестабилизации динамических характеристик ротора ГТД вследствие нарушения плотности стыков ответственных резьбовых соединений с разработкой мероприятий по повышению качества готовой продукции // Насосы. Турбины. Системы. 2019. № 3(32). С. 55–64.
14. Иванов А. С., Куц М. С., Нагибина В. О., Попов М. А. Исследование жесткости стяжных валов // Вестник машиностроения. 2019. № 2. С. 16–20.
15. Ткачев М. Ю. Обоснование применения самозатягивающихся гаек в тяжелонагруженных узлах машин и механизмов // Вести автомобильно-дорожного института. 2020. № 4(35). С. 24–31.
16. Muravev V. V., Muraveva O. V., Volkova L. V. Measurement of Residual Stresses of Locomotive Wheel Treads during the Manufacturing Technological Cycle // Management Systems in Production Engineering. 2019. V. 27, Nо. 4. P. 236–241.
17. Muravev V. V., Lenkov S. V., Tapkov K. A. In-Production Nondestructive Testing of Internal Stresses in Rails Using Acoustoelasticity Method // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2019. V. 55, Nо. 1. P. 8–14.
18. Muravev V. V., Volkova L. V., Petrov S. Y. The Distribution of Residual Stresses in Railroad Wheels after Electrocontact Strengthening of the Rolling Surface // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2015. V. 51, Nо. 10. P. 652–660.
19. Sereznov A. N., Stepanova L. N., Laznenko A. S. Static Tests of Wing Box of Composite Aircraft Wing Using Acoustic Emission and Strain Gaging // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2020. V. 56, Nо. 8. P. 611–619.
20. Сидоров В. А. Последовательность диагностической оценки технического состояния шестеренных клетей прокатных станов // Сталь. 2019. № 9. С. 49–53.
21. Osipov K. N., Golikova V. V. Assurance of Reliability in Making Decisions on the Assembly Quality of Machine-Building Products // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2019. V. 48, Nо. 4. P. 372–377.
22. Рапацкий Ю. Л., Копп В. Я., Липка В. М. Исследование механосборочного производства с применением методов экспертных оценок и анализа // Автоматизация и измерения в машиноприборостроении. 2020. № 2(10). С. 51–67.
23. Махутов Н. А., Гаденин М. М. Исследование ресурса элементов термоядерной энергетической установки с учетом параметров трибофатики // Механика машин, механизмов и материалов. 2017. № 3(40). С. 33–40.
24. Тукаева Р. Б., Прохоров А. А., Миниахметов О. Ю. Магнитный метод контроля для оценки равномерности затяжки болтов фланцевых соединений // Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2018. Т. 6, № 2. С. 26–31.
25. Stepanova L. N., Petrova E. S., Chernova V. V. Strength Tests of a CFRP Spar Using Methods of Acoustic Emission and Tensometry // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2018. V. 54, Nо. 4. P. 243–248.
26. Степанова Л. Н., Кабанов С. И., Лебедев Е. Ю. Быстродействующая микропроцессорная тензометрическая система для динамических испытаний конструкций // Контроль. Диагностика. 2006. № 7. С. 6–14.
27. Серьезнов А. Н., Степанова Л. Н., Кабанов С. И. Тензометрия в транспортном машиностроении. Новосибирск: Наука, 2014. 272 с.
1. Skryabin V. A. (2019). Technology for repairing parts of crane movement mechanisms and control drives. Remont. Vosstanovlenie. Modernizatsiya, (7), 8 – 16. [in Russian language]
2. Avgustov G. I., Puchkov M. V., Komlev S. I. (2022). Study of the load-bearing capacity of connections on high-strength bolts of prefabricated spans of railway bridges. Spetsial'naya tekhnika i tekhnologii transporta, 14, 55 – 59. [in Russian language]
3. Dubovik E. A. (2018). Technology for disassembling and assembling parts with threaded connections. Sborka v mashinostroenii, priborostroenii, (4), 163 – 167. [in Russian language]
4. Syromyatnikov V. S., Huan Markos G. M., Laura Angelika S. K., Migel' Gersaun O. R. (2014). Over-tightening and under-tightening of bolted connections. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Mashinostroenie, 653(8), 28 – 34. [in Russian language]
5. Sotnikov A. L., Shcherbina S. V. (2018). Estimation of the probability of failure-free operation of a threaded connection when assembling it using various methods. Sbornik nauchnyh trudov Donbasskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, 55(12), 78 – 83. [in Russian language]
6. Vodolazskaya N. V. (2023). Expanding the loading range of elements of a technological assembly system. Sborka v mashinostroenii, priborostroenii, (1), 7 – 11. [in Russian language]
7. Sotnikov A. L., Shcherbina S. V. (2017). Assembly of large-sized threaded connections by applying axial forces. Sbornik nauchnyh trudov Donbasskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, 48(5), 167 – 174. [in Russian language]
8. Zenkov S. G. (2019). Performance of threaded and pin connections under conditions of intense vibration loading. Trudy Krylovskogo gosudarstvennogo nauchnogo tsentra, 389(3), 173 – 179. [in Russian language]
9. Pesin M. V., Makarov V. F., Halturin O. A. (2022). Calculation and modeling of rational tightening torque when assembling drill pipes. Ekspozitsiya Neft' Gaz, 92(7), 50 – 54. [in Russian language]
10. Shuvaev V. G., Krylova I. N. (2020). Ensuring high-quality tightening of threaded connections according to dynamic criteria. Sborka v mashinostroenii, priborostroenii, (8), 352 – 354. [in Russian language]
11. Kaptelin S. Yu. (2019). Tension control of high-strength bolts when installing friction joints. Put' i putevoe hozyaystvo, (2), 33 – 37. [in Russian language]
12. Antropov B. S., Kubeev E. I., Pogodina T. V. (2019). Ensuring the reliability of threaded connections on modern automotive and tractor equipment. Traktory i sel'hozmashiny, (5), 61 – 66. [in Russian language]
13. Aksenov S. P., Netsvet V. A., Zubko A. I., Uvarov V. G. (2019). Study of the mechanism of destabilization of the dynamic characteristics of the gas turbine engine rotor due to a violation of the tightness of the joints of critical threaded connections with the development of measures to improve the quality of the finished product. Nasosy. Turbiny. Sistemy, 32(3), 55 – 64. [in Russian language]
14. Ivanov A. S., Kuts M. S., Nagibina V. O., Popov M. A. (2019). Study of the rigidity of tension shafts. Vestnik mashinostroeniya, (2), 16 – 20. [in Russian language]
15. Tkachev M. Yu. (2020). Rationale for the use of self-tightening nuts in heavily loaded components of machines and mechanisms. Vesti avtomobil'nodorozhnogo instituta, 35(4), 24 – 31. [in Russian language]
16. Muravev V. V., Muraveva O. V., Volkova L. V. (2019). Measurement of Residual Stresses of Locomotive Wheel Treads during the Manufacturing Technological Cycle. Management Systems in Production Engineering, 27(4), 236 – 241.
17. Muravev V. V., Lenkov S. V., Tapkov K. A. (2019). In-Production Nondestructive Testing of Internal Stresses in Rails Using Acoustoelasticity Method. Russian Journal of Nondestructive Testing, 55(1), 8 – 14.
18. Muravev V. V., Volkova L. V., Petrov S. Y. (2015). The distribution of residual stresses in railroad wheels after electrocontact strengthening of the rolling surface. Russian Journal of Nondestructive Testing, 51(10), 652 – 660.
19. Sereznov A. N., Stepanova L. N., Laznenko A. S. (2020). Static Tests of Wing Box of Composite Aircraft Wing Using Acoustic Emission and Strain Gaging. Russian Journal of Nondestructive Testing, 56(8), 611 – 619.
20. Sidorov V. A. (2019). Sequence of diagnostic assessment of the technical condition of gear stands of rolling mills. Stal', (9), 49 – 53. [in Russian language]
21. Osipov K. N., Golikova V. V. (2019). Assurance of Reliability in Making Decisions on the Assembly Quality of Machine-Building Products. Journal of Machinery Manufacture and Reliability, 48(4), 372 – 377.
22. Rapatskiy Yu. L., Kopp V. Ya., Lipka V. M. (2020). Research of mechanical assembly production using methods of expert assessments and analysis. Avtomatizatsiya i izmereniya v mashinopriborostroenii, 10(2), 51 – 67. [in Russian language]
23. Mahutov N. A., Gadenin M. M. (2017). Study of the service life of thermonuclear power plant elements taking into account tribo-fatigue parameters. Mekhanika mashin, mekhanizmov i materialov, 40(3), 33 – 40. [in Russian language]
24. Tukaeva R. B., Prohorov A. A., Miniahmetov O. Yu. (2018). Magnetic control method for assessing the uniformity of tightening of bolts of flange connections. Mashinostroenie: setevoy elektronniy nauchniy zhurnal, 6(2), 26 – 31. [in Russian language]
25. Stepanova L. N., Petrova E. S., Chernova V. V. (2018). Strength Tests of a CFRP Spar Using Methods of Acoustic Emission and Tensometry. Russian Journal of Nondestructive Testing, 54(4), 243 – 248.
26. Stepanova L. N., Kabanov S. I., Lebedev E. Yu. (2006). High-speed microprocessor-based strain gauge system for dynamic testing of structures. Kontrol'. Diagnostika, (7), 6 – 14. [in Russian language]
27. Ser'eznov A. N., Stepanova L. N., Kabanov S. I. (2014). Strain gauging in transport engineering. Novosibirsk: Nauka. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/td.2023.10.pp.028-037
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 500 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/td.2023.10.pp.028-037
and fill out the form
.
|
Архив номеров
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»