УДК: 621.99–049. 5 : 629.33
https://doi.org/10.25198/2077-7175-2020-3-135
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ БЕЗОТКАЗНОСТИ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ АВТОМОБИЛЕЙ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Ю. В. Родионов, С. В. Карпухин, С. В. Суменков
Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Пенза, Россия
e-mail: dekauto@pguas.ru
Аннотация. Безотказность резьбовых соединений определяется стабильностью их затяжки, которая, в частности, зависит от наличия дефектов и примесей в структуре материала сопряженных деталей. В случае воздействия интенсивных вибраций возникают колебания со знакопеременными напряжениями, вызывающие не только перемещение дислокаций и дефектов, но и активизирующие проникновение разнообразных примесей. На основании результатов собственных исследований установлено, что ослабление первоначальной затяжки винтов в узлах отечественных легковых автомобилей является причиной трети отказов техники. Подчеркивается, что вопросы, связанные с контролем и обеспечением стабильности затяжки резьбовых соединений в условиях вибрационных воздействий, должны рассматриваться в комплексе с особенностями структуры материала. Целью исследований является повышение надежности автомобилей и других транспортно-технологических машин за счет разработки технологических и конструкционных решений, связанных с изготовлением и эксплуатацией узлов и агрегатов, имеющих резьбовые соединения.
На основании рассмотрения модели локальной дислокационной петли с облаком Коттрелла определено, что снижение модуля упругости приводит к возрастанию коэффициента податливости болта и, следовательно, к увеличению его деформации в условиях вибрационного воздействия. Это неизбежно вызывает уменьшение усилия предварительной затяжки резьбового соединения. Считается, что деформация и податливость болта в значительной степени определяется динамикой неоднородной структуры металла в условиях эксплуатации автомобилей. Предполагается, что основное влияние на податливость болта оказывают подвижные включения со значительным коэффициентом диффузии. Установлено, что с учетом поправки, зависящей от времени, вынужденная диффузия посторонних включений аналогична свободной диффузии. При этом длина перемещения примеси сопоставима с размером облака Коттрелла, то есть за время повторяющегося нагружения длина сегмента дислокации фактически остается неизменной. Это верно при определенном значении коэффициента диффузии, при большей величине которого с возрастанием длины дислокационного сегмента будет нарушаться стабильность модуля упругости, максимально возможное изменение, которого может составлять примерно десять процентов.
Предложенная модель, показывающая ослабление затяжки резьбовых соединений в условиях вибрации, верна для соединений, изготовленных методами со снятием стружки, потому что плотность дислокаций значительно зависит от технологического способа образования резьбы.
В результате дальнейших исследований планируется предложить на уровне патента Российской Федерации новое конструктивное решение обеспечения стабильности затяжки резьбового соединения в условиях вибрационного воздействия.
Ключевые слова: автомобиль, эксплуатация, безотказность, резьбовое соединение, дислокация, примесь, вибрация, облако Коттрелла.
Для цитирования: Родионов Ю. В., Карпухин С. В., Суменков С. В. Теоретическое обоснование безотказности резьбовых соединений автомобилей в процессе эксплуатации // Интеллект. Инновации. Инвестиции. – 2020. – № 3. – С. 135–141. DOI: 10.25198/2077-7175-2020-3-135.
