DOI:10.30857/1813-6796.2018.4.2.

УДК 621.82:539.43

           

 

БЕРЕЗІН Л. М., РУБАНКА М. М.

Київський національний університет технологій та дизайну

 

ДО РОЗРАХУНКІВ ДЕТАЛЕЙ НА МІЦНІСТЬ В ЙМОВІРНІСНОМУ АСПЕКТІ

Мета. Узагальнення нормативних положень та довідкової емпіричної та аналітичної інформації щодо обчислення статистичних характеристик міцності металів та деталей, які використовують в розрахунках на міцність в ймовірнісному аспекті.

Методика. Використовуються сучасні методи пошуку, опису та аналізу інформації для аудиту множини можливих рішень в предметній області досліджень, напрацювання з опору матеріалів, математичної статистики та теорії ймовірностей.

Результати. Розглядається можливість застосування на етапі проектування розрахунків статистичних характеристик опору втомленості деталей при обмеженні даних по механічним  характеристикам міцності матеріалу. Результати досліджень дозволяють приймати обґрунтовані заходи по підвищенню границь втомленості деталей. 

Наукова новизна. Полягає в подальшому розвитку теорії і методології математичного забезпечення для проектування деталей машин з заданими характеристиками надійності за втомленісною міцністю при мінімізації їх ваги та розмірів.

Практична значимість. Представлена інформація підвищує якість та ефективність проектних рішень по забезпеченню заданої надійності деталей на прикладі циліндричної гвинтової пружини в широкому діапазоні зміни її геометричних, пружних та силових параметрів.  

Ключові  слова:  проектування,  розрахунок, циліндрична гвинтова пружина, опір втомленості, статистичні характеристики  міцності.

 

К РАСЧЕТУ ДЕТАЛЕЙ НА ПРОЧНОСТЬ В ВЕРОЯТНОСТНОМ АСПЕКТЕ

БЕРЕЗИН Л. Н., РУБАНКА Н. Н.

Киевский национальный университет технологий и дизайна

 Цель. Обобщение нормативных положений, справочной эмпирической и аналитической информации касательно определения статистических характеристик прочности металлов и деталей, которые используют в расчетах на прочность в вероятностном аспекте.

Методика. Используются современные методы поиска, описания и анализа информации для аудита множества возможных решений в предметной области исследований, наработок с сопротивления материалов, математической статистики и теории вероятностей.

Результаты. Рассматривают возможность использования на этапе проектирования расчетов для определения статистических характеристик сопротивления усталости деталей при ограниченных данных о механических характеристиках прочности материала. Результаты исследований позволяют принимать обоснованные предложения по повышению границ усталости деталей.

Научная новизна. Заключается в дальнейшем развитии теории и методологии математического обеспечения для проектирования деталей машин с заданными характеристиками надежности по критерию усталостной прочности при минимизации их веса и размеров.

Практическая значимость. Представлена информация, которая повышает качество и эффективность проектных решений по обеспечению заданной надежности деталей. Расчет выполнен на примере цилиндрических винтовых пружин с учетом широкого диапазона изменений их геометрических, упругих и силовых параметров.

Ключевые слова: проектирование, расчет, цилиндрическая винтовая пружина, сопротивление усталости, статистические характеристики  прочности.

  

TO CALCULATE DETAILS FOR STRENGTH IN THE PROBABILITY ASPECT

BEREZIN L. N., RUBANKA N. N.

Kiev National University of Technologies & Design

 Purpose. Generalization of regulations, empirical and analytical information concerning the determination of the statistical characteristics of the strength of metals and details for used in strength calculations in the probabilistic aspect.

Methodology. Are used modern methods of searching, describing and analyzing information to audit a variety of possible solutions in the subject area of research, developments with the strength of materials, mathematical statistics and probability theory.

Findings. Is presented the possibility of using at the design stages for calculations of determine the statistical characteristics of the fatigue resistance of details at limited data on the mechanical characteristics of the strength of the material. The research results make it possible to take reasonable proposals to improve the fatigue strength of details.

Originality. The further development of the theory and methodology of mathematical solutions for designing machine parts with specified reliability characteristics by the fatigue strength criterion while minimizing their weight and size.

Practical value. Is presented information that improves the quality and efficiency of design solutions for ensure the specified reliability of details. The calculation is performed on the example of cylindrical coil springs with a wide range of changes in their geometric, elastic and force parameters.

Keywords: design, calculation, cylindrical coil spring, fatigue resistance, statistical strength characteristics.

 

Література References

1.    Музичишин С.  В. Класифікація пристроїв зниження динамічних навантажень механічних систем / С. В. Музичишин, Б. Ф. Піпа // Вісник Київського національного університету технологій та дизайну. – 2014. –  № 6. – С. 6–12.

2.    Рубанка М.  М. Доцільність використання в приводі роторної ножової дробарки пружної запобіжної муфти / М. М. Рубанка, Б. Ф. Піпа, Ю. А. Ковальов // Вісник Київського національного університету технологій та дизайну. – 2014. – № 2 (76). – C. 97–102.

3.    Піпа Б. Ф. Вибір параметрів пристрою зниження динамічних навантажень в приводі в’язальних машин з муфтою з пакетами гільзових пружин // Б. Ф. Піпа, С. В. Музичишин // Вісник Київського національного університету технологій та дизайну. – 2015. – № 1 (82). – C. 13–18.

4.    Місяць В. П., Рубанка М. М., Піпа Б. Ф., винахідники. Муфта. Український патент, № u201403451, 2014.

5.    ДСТУ 32208-2016. Пружини ресорного підвішування залізничного рухомого складу. Метод випробування на циклічну довговічність. Україна. Дата введення 2016-10-01.

6.    ДСТУ ГОСТ 13767-2008. Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения I класса, разряда 2 из стали круглого сечения. Основные параметры витков. Україна. Дата введення 2008-07-01.

7.    ДСТУ 8429-2015. Прокат із ресорно-пружинної вуглецевої та легованої сталі. Технічні умови. Україна. Дата введення  2017-07-01.

8.    Рахштадт А. Г. Пружинные стали и сплавы / А. Г. Рахштадт. – М.: Металлургия, 1982. – 400 с.

9.    Кузьмин Ю. А. Конструирование и расчет автомобиля / Ю. А. Кузьмин. – Ульяновск: УлГТУ, 2008. –  29 с.

10.    Когаев В. П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность / В. П. Когаев, Н. А. Махутов, А. П. Гусенков. – М.: Машиностроение, 1985. – 224 с.

11.    ГОСТ 25.504-82. Расчеты и испытания на прочность. Методы расчета характеристик сопротивления усталости. Москва. Дата введения 1983-30.06.

12.    Коновалов Л. В. Нагруженность, усталость, надежность деталей металлургических машин / Л.В. Коновалов. – М.: Металлургия, 1981. – 280 с.

13.    ДСТУ 4045-2001. Візки вагонів пасажирських магістральних локомотивної тяги. Загальні технічні умови.  Україна. Дата введення 2016-11-01.

14.    ГОСТ 14963-78 Проволока стальная легированная пружинная. Технические условия. Москва. Дата введения 1980-01.01.

15.    ДСТУ 1452-2007 Пружини циліндричні гвинтові візків та ударно-тягових приладів рухомого складу залізниць. Технічні умови. Україна. Дата введення 2007-10-01.

1.     Muzichishin, S. V., Pipa, B. F. (2014). Klasyfikatsiia prystroiv znazhennia dynamichnykh navantazhen mekhanichnykh system [Classification of devices for estimating dynamic loads of mechanical systems] Visnyk kyivskoho natsionalnoho universytetu tekhnolohii ta dyzainu –Bulletin of Kiev National University of Technologies & Design, Vol. 6, 6–12 [in Ukrainian].

2.     Rubanka, N. N., Pipa, B. F., Misiats, V. P. (2014). Dotsilnist vykorystannia v pryvodi rotornoi nozhovoi drobarky pruzhnoi zapobizhnoi mufty [Expediency of the usage of the resilient preventive muff in drive rotor knife crusher] Visnyk kyivskoho natsionalnoho universytetu tekhnolohii ta dyzainu – Bulletin of Kiev National University of Technologies & Design, Vol. 2, 97–102 [in Ukrainian].

3.     Pipa, B. F., Muzichishin, S. V. (2015). Vybir parametriv prystroiu znyzhennia dynamichnykh navantazhen v pryvodi v’iazalnykh mashyn z muftoiu z paketamy hilzovykh pruzhyn [Selection of parameters of the device for reducing the dynamic loads in the drive knitting machines with a clutch with packages of sleeve springs] Visnyk kyivskoho natsionalnoho universytetu tekhnolohii ta dyzainu – Bulletin of Kiev National University of Technologies & Design, Vol. 1, 13–18 [in Ukrainian].

4.     Misiats V. P., Rubanka M. M., Pipa B. F., inventors (2014). Mufta [Muff]. Ukrainian patent, no. u201403451.

5.     DSTU 32208-2016. Pruzhyny resornoho pidvishuvannia zaliznychnoho rukhomoho skladu. Metod vyprobuvannia na tsyklichnu dovhovichnist. [State Standard 32208-2016. Springs of spring suspension of the railway rolling stock. Method of fatigue life test]. Ukraine, Standartinform Publ., 2016. 16 p.

6.     DSTU GOST 13767-2008. Pruzhynы vyntovыe tsylyndrycheskye szhatyia y rastiazhenyia 1 klassa, razriada 2 yz staly kruhloho sechenyia. Osnovnыe parametrы vytkov. [State Standard 13767-2008. Cylindrical helical compression (tension) springs of 1 class and 2 category made of round steel. Main parameters of coils]. Ukraine, Standartinform Publ., 2008. 16 p.

7.     DSTU 8429-2015. Prokat yz ressorno-pruzhynnoi uhlerodystoi y lehyrovannoi staly. Tekhnycheskye uslovyia [State Standard 8429-2015. Spring carbon and alloy steel bars. Specifications]. Ukraine, Standartinform Publ., 2015. 19 p.

8.     Rakhshtadt, A. G. (1982). Pruzhynnыe staly y splavы [Spring steel and alloys].  Moscow: Мetallurgy [in Russian].

9.     Kuzmin, U. A. (2008). Konstruyrovanye y raschet avtomobylia [Designing and calculating a car]. Ulyanovsk: Ulyanovsk State Technical University [in Russian].

10. Kohaev, V. P., Makhutov, N. A. & Husenkov, A. P. (1985). Raschetы detalei mashyn y konstruktsyi na prochnost y dolhovechnost [The calculations the details and structures of machines on strength and longevity]. Moscow: Mashynostroenye [in Russian].

11. GOST 25.504-82. Raschetы y yspыtanyia na prochnost. Metodы rascheta kharakterystyk soprotyvlenyia ustalosty. [State Standard 25.504-82. Strength calculation and testing. Methods of fatigue strength behavior calculation]. Moscow, Standartinform Publ., 1982. 29 p.

12. Konovalov, L.V. (1981). Nahruzhennost, ustalost, nadezhnost detalei metallurhycheskykh mashyn [Loudness, fatigue, reliability of metallurgical machinery details]. Moscow: Мetallurgy [in Russian].

13. DSTU 4045-2001. Vahonы passazhyrskye lokomotyvnoi tiahy. Obshchye tekhnycheskye trebovanyia. [State Standard 55182-2012.Passenger cars on locomotive traction. General technical requirements]. Ukraine, Standartinform Publ., 2016. 24 р.

14. GOST 14963-78. Provoloka stalnaia lehyrovannaia pruzhynnaia. Tekhnycheskye uslovyia. [State Standard 14963-78. Alloyed steel spring wire. Specifications]. Moscow, Standartinform Publ., 1980. 43 р.

15. DSTU 1452-2007 Pruzhynы tsylyndrycheskye vyntovыe telezhek y udarno-tiahovыkh pryborov podvyzhnoho sostava zheleznыkh doroh. Tekhnycheskye uslovyia. [State Standard 1452-2007. Screw cylindrical springs for trucks and draw-and-buffer gears of railway rolling stock. Specifications]. Ukraine, Standartinform Publ., 2007. 11 р.

  

BEREZIN LEONID

[email protected]

ORCID:  orcid.org/0000-0002-2672-6323

Department of applied mechanics and machines

Kiev National University of Technologies & Design

RUBANKA MYKOLA

[email protected]

ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-2367-0333

Department of applied mechanics and machines

Kiev National University of Technologies & Design