Жорсткісні властивості пружних втулок високообертових елементів двигунів

Abstract

У роботі створено теоретичні основи аналізу поведінки пружних втулок високообертових елементів сучасних двигунів під навантаженням. Запропоновано декілька варіаційних постановок. Перша з них базується на моделі тонкого кільця. Друга модель сформована на плоскій постановці. Третя модель – тривимірна постановка контактної задачі. Установлено, що у ході навантаження радіальною силою відбувається нерівномірне деформування пружного проміжного кільця. При цьому зони контактування поступово змінюють свою локалізацію у напрямку дії радіальної сили. Залежність радіального переміщення від навантажувальної сили є суттєво нелінійною. Установлено, що статична характеристика пружного кільця має складний вигляд. На відміну від традиційної лінійної характеристики, вона складається із трьох ділянок. Перша відповідає нульовій реакції на дію навантаження. Друга – лінійна частина. Третя – жорстка ділянка. Таким чином, розроблено нові постановки задачі про визначення напружено-деформованого стану пружного проміжного кільця із урахуванням контактної взаємодії. Це формує, на відміну від традиційних лінійних, суттєво нелінійні моделі напружено-деформованого стану. Вони є більш адекватними та враховують чинники, які раніше не враховувалися. Зокрема, беруться до уваги зазори, натяг та контакт у спряженні пружного проміжного кільця із іншими деталями конструкції опори роторної системи.

In the work, theoretical foundations of behavior analysis of elastic bushings of modern engines high-speed elements under load were created. Several variation settings are offered. The first one of them is based on the model of a thin ring. The second model is formed on a flat setting. The third model is a three-dimensional formulation of the contact problem. It was established that during radial force loading, uneven deformation of the elastic intermediate ring occurs. At the same time, the contact zones gradually change their location in the direction of the radial force. The dependence of the radial displacement on the loading force is significantly nonlinear. It was established that the static characteristic of an elastic ring has a complex form. Unlike the traditional linear characteristic, it consists of three sections. The first one corresponds to a zero reaction to the action of the load. The second is a linear part. The third is a tough section. Thus, new formulations of the problem of determining the stress-strain state of an elastic intermediate ring, taking into account the contact interaction, have been developed. This forms, in contrast to traditional linear, significantly nonlinear models of the stress-strain state. They are more adequate and take into account factors that were not taken into account before. In particular, the clearances, tension and contact in the coupling of the elastic intermediate ring with other parts of the structure of the support of the rotor system are taken into account.