Методологія розрахунково-експериментального аналізу напружено-деформованого стану високонавантажених елементів задля забезпечення світового рівня технічних і тактико-технічних характеристик машин цивільного та військового призначення

Abstract

Сучасні машини цивільного та військового призначення експлуатуються в режимах інтенсивних навантажень, у тому числі - при контактній взаємодії. Це спричиняє проблеми із їх міцністю та довговічністю. Зокрема, це елементи турбодетандерних установок, трансмісій транспортних засобів, тепловозних і танкових двигунів, рушіїв, систем підресорювання, наземних роботизованих комплексів, а також – технологічних систем для їх виробництва. Відповідно, з’являються нові проєктні та технологічні рішення щодо цих та інших елементів конструкцій. У свою чергу, виникає необхідність у розвитку нових моделей і методів дослідження їх напружено- деформованого стану із урахуванням контактної взаємодії. Оскільки у цих випадках необхідно враховувати низку нових чинників (шорсткість, напилення, термообробка та зміцнення поверхонь деталей), то постає проблема адекватності, точності та ефективності дослідження напружено-деформованого стану, у тому числі із урахуванням контактної взаємодії таких складнопрофільних відповідальних елементів конструкцій. Задля цього у роботі розробляється та застосовується розрахунково-експериментальний метод, що поєднує, з одного боку, аналіз напружено-деформованого стану різними експериментальними методами, а з іншого – чисельно-аналітичними засобами. У результаті різко підвищується, по-перше, достовірність результатів такого аналізу, а по-друге – ефективність проєктно-технологічних рішень. Своєю чергою, таке дослідження забезпечує принципові переваги при створенні цивільної та військової техніки із основними технічними і тактико-технічними характеристиками на світовому рівні, у т. ч. – міцність та довговічність. Зокрема, мова йде про підвищення ККД, довговічності та навантажувальної здатності машин, агрегатів та обладнання. Можливості розробленої методології проілюстровані на прикладі елементів двигунів, радіальної гідрооб’ємної передачі, а також силових гідроциліндрів. Результати здійснених досліджень покладені в основу при обґрунтуванні прогресивних технічних рішень об'єктів подібного типу.Modern civil and military vehicles are operated under intensive load conditions, including contact interaction. This causes problems with their strength and durability. In particular, these are elements of turboexpander units, vehicle transmissions, diesel locomotive and tank engines, engines, suspension systems, ground robotic complexes, as well as technological systems for their production. Accordingly, new design and technological solutions for these and other structural elements appear. In turn, there is a need to develop new models and methods for studying their stress-strain state taking into account contact interaction. Since in these cases it is necessary to take into account a number of new factors (roughness, spraying, heat treatment and hardening of the surfaces of parts), the problem arises of the adequacy, accuracy and efficiency of the study of the stress-strain state, including taking into account the contact interaction of such complex-profile critical structural elements. For this purpose, a computational-experimental method is developed and applied in the work, which combines, on the one hand, the analysis of the stress-strain state by various experimental methods, and on the other – by numerical-analytical means. As a result, firstly, the reliability of the results of such analysis sharply increases, and secondly, the effectiveness of design and technological solutions. In turn, such research provides fundamental advantages in the creation of civil and military equipment with basic technical and tactical and technical characteristics at the world level, including strength and durability. In particular, we are talking about increasing the efficiency, durability and load capacity of machines, units and equipment. The capabilities of the developed methodology are illustrated by the example of elements of diesel locomotive engines, radial hydrodynamic transmission, and power hydraulic cylinders. The results of the research are used as a basis for substantiating progressive technical solutions for objects of this type.