ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основы метода исследования напряженно-деформированного и температурного состояний резиновых упругих элементов муфт из "Муфты с неметаллическими упругими элементами " Муфты с резиновыми упругими элементами представляют собой широкий класс соединительных муфт приводов. Эти муфты отличаются, как правило, простой и техологичной конструкцией, достаточно высокой нагрузочной способностью и хорошими компенсационными свойствами, высокой податливостью, хорошими электро- и звукоизоляционными свойствами, повышенным демпфированием. [c.5] Область использования этих муфт распространяется на приводы насосов, компрессоров, вентиляторов, рольгангов прокатных станов, конвейеров, гребных винтов речных и морских судов, ходовых колес транспортных машин и т. д. [c.5] Различие в формах упругих элементов муфт приводит, естественно, к различию их характеристик и в первую очередь к различию упругих и компенсационных свойств. Достаточно сказать, что коэффициенты жесткости при кручении, величины допускаемых смещений и частот вращения отдельных типов муфт одного габаритного размера могут отличаться друг от друга на порядок. Наблюдается и существенное различие в демпфирующей способности муфт. Широкий диапазон изменения параметров муфт с резиновыми упругими элементами по существу и определяет широту области их применения, позволяя для каждого конкретного привода использовать наиболее рациональную конструкцию муфты. [c.6] В отличие от металлических упругих элементов муфт, выполненных главным образом в виде плоских или витых пружин и работающих в основном на изгиб и кручение, резиновые упругие элементы имеют более сложную геометрию и более сложный характер нагружения, а поэтому более сложны в расчетном отношении. Подавляющее большинство задач, связанных с исследованием напряженно-деформированного и температурного состояний резиновых упругих элементов муфт, не может быть решено обычными методами теории упругости. Здесь требуются специальные приемы и методы решения, свойственные главным образом изделиям из высокоэластичных материалов. Дело в том, что резина — реологически очень сложный материал. Ее физико-механические свойства существенно зависят от величины и скорости деформации, температуры и длительности эксплуатации. В резине более отчетливо проявляются релаксационные процессы и ползучесть, чем в металлах, и это приходится учитывать при проектировании муфт. В частности, из-за релаксационных процессов приходится во избежание значительного падения давления, а следовательно, и сил трения создавать избыточное предварительное поджатие буртов оболочек и диафрагм (см. рис. 1.1 —1.2), приводящее к снижению их долговечности. [c.7] Резина — практически несжимаемый материал. Коэффициент Пуассона для резины близок к 0,5. А это значит, что в случаях плоскодеформи-рованного, объемного или осесимметричного состояния упругих элементов муфт обычными методами нельзя выразить компоненты напряжений через компоненты деформаций. Для нахождения связи между ними приходится вводить так называемую функцию гидростатического давления, что существенно усложняет весь математический аппарат [21, 38]. [c.7] Использование вариационных методов при расчетах резиновых деталей требует применения специальных функционалов [11], минимизация которых по возможным перемещениям приводит к условиям равновесия, а их минимизация по функции гидростатического давления — к условиям несжимаемости. При этом также усложняется алгоритм решения задач, резко возрастают затраты машинной памяти и времени счета, что особенно ощутимо при решении итерационных задач с учетом вязкоупругости материала, контактных задач и задач с переменными граничными условиями, требующих выполнения значительного числа шагов. [c.7] При расчете резиновых упругих элементов муфт, для которых необходимо учитывать сжимаемость резины, возникают проблемы, связанные с плохой обусловленностью разрешающей системы алгебраических уравнений из-за наличия в них членов, содержащих множитель 1/(1—2v), где V — коэффициент Пуассона. Плохая обусловленность системы может привести, как известно, к значительным ошибкам вычислений. [c.9] Для резиновых упругих элементов муфт характерны большие перемещения и большие деформации, что требует при их расчете использования довольно сложного математического аппарата нелинейной теории упругости либо шаговой процедуры решения задачи, позволяющей использовать линеаризованные физические соотношения в пределах каждого шага. [c.9] При циклическом нагружении резиновых упругих элементов муфт из-за большого внутреннего трения и плохой теплопроводности резины происходит их интенсивный саморазогрев, вследствие чего возникает еще одна дополнительная задача, связанная с исследованием поля температур и оценкой его влияния на характеристики муфты, в том числе и на ее долговечность. [c.9] Можно утверждать, что в силу сложной геометрии и сложного характера нагружения упругих резиновых элементов муфт, специфики материала (слабая сжимаемость, большие деформации и перемещения, повышенная сколонность к релаксации, ползучести, саморазогреву при циклическом нагружении и т. д.) задача создания методов расчета муфт рассматриваемого типа может считаться одной из самых сложных в механике деформируемого твердого тела, со своими специфическими приемами и методами, во многом отличными от используемых при расчетах металлических изделий. Естественно, что эффективное решение этих задач возможно лишь при использовании в качестве инструмента исследования резиновых упругих элементов муфт самых современных методов механики сплошной среды. Одним из таких методов является, как известно, метод конечных элементов (МКЭ). Основные положения этого метода применительно к расчету резинотехнических изделий изложены ниже. [c.9] Вернуться к основной статье