Оптимальная функция смещений точек внешнего контура втулки контактной пары с учетом температурных напряжений и шероховатого внутреннего контура

Abstract

На основе модели шероховатой поверхности трения и принципа равнопрочности проведен теоретический анализ по определению функции смещений точек наружного контура втулки контактной пары с учетом перепада температуры в деталях контактной пары. Используется расчетная силовая схема, наиболее близко отвечающая физической сущности действительного нагружения. Согласно этой схеме в местах контакта вала и втулки действуют распределенные нормальные нагрузки и соответствующие им заранее неизвестные силы трения, возникающие в процессе работы. Силы трения подлежат определению из решения задачи о контактном взаимодействии вала и втулки, с учетом шероховатости реальной поверхности трения, теплообразования при трении и износа поверхности деталей контактной пары. Проведена минимизация напряженного состояния втулки контактной пары с помощью принципа равнопрочности. Найденная функция смещений точек внешнего контура втулки обеспечивает повышение несущей способности втулки контактной пары. В качестве примера рассмотрен расчет для контактной пары применительно к скважинным штанговым нефтяным насосам.

На основі моделі шорсткої поверхні тертя та принципу рівноміцності проведено теоретичний аналіз із визначення функції зміщення точок зовнішнього контуру втулки контактної пари з урахуванням перепаду температури в деталях контактної пари, Використовується розрахункова силова схема , що найбільш точно відповідає фізичній суті дійсного навантаження. Проведено мінімізацію напруженого стану втулки контактної пари за допомогою принципу рівноміцності. Знайдена функція зміщення точок зовнішнього контуру втулки забезпечує підвищення несучої здатності втулки контактної пари. Як приклад розглянуто розрахунок для контактної пари стосовно свердловинних штангових нафтових насосів.

Based on the model of friction rough surface and the equal strength principle theoretical analysis on the definition of displacement function of external contour points of contact pair hub carried out taking account the temperature difference in the details of the contact pair. Force calculation scheme most corresponds to physical nature of actual loading is used. According to this scheme, in the place of shaft and bushing contact the normal distributed loads and the corresponding to loads friction forces act. The friction forces are arising in work process and not known in advance. The friction forces to be determined from the solution of the problem of shaft and bushing contact interaction, taking into account the roughness of real friction surface, frictional heat generation and surface wear of the contact pair parts. The minimization of the stress state of the contact pair bushing is carried out by using of the equal strength principle. The obtained displacement function of external contour points of the bushing provides increase of load bearing capacity of the bushing contact pair. As an example the calculation of the contact pair applied to downhole sucker rod oil pump is considered.