Устройство для решения пространственных контактных задач

(19)1)5 О 066 7/4 ТЕН омощью таког ных иссле ройства оНаибо нием к и для моде уравнений регулятор элемент, и довани чень сл лее бл зобрете лиров , соде ы напр эмери исп оожны.изким техническим рнию является интегрния дифференциалжащий источник питяжения, токопроводяельный зонд, блок ин тешеатор ьных ания, щий дикации.Недосяется узкЦель иешаемыхЦельдля решенадач, кот ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Гомельский политехнический институт (72) Г,П. Тариков и Н,М. Бородачев (56) файнбурд В.М. Использование электро-, статической аналогии в решении простран-, ственной контактной задачи упругости. Сб. "Сопротивление материалов и теория соо. ружений", вып, 11, Киев, 1970.Авторское свидетельство СССР М 330460, кл. 6 06 6 7/44, 1970. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОСТРА Н СТВ Е Н Н ЫХ КО Н ТАКТ Н ЫХ ЗАДАЧ (57) Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано при расчете на прочность контактируемых деталей различных машин и механизмов, проектировании и расчете чер- . Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть применено для решения пространственных контактных задач, часто встречающихся в инженерной практике,Известно устройство, созданное на основе использования электростатического поля, содержащее токопроводящую пластину, зонд, соединенный с индикатором, и источник постоянного электрического напряжения для создания электрического поля токопроводящей пластины. Однако; ввиду значительного влияния внешних факторов на электростатическое поле, и роведение точных измерений и получение стабильных результатов эксперименталь 2вячных и зубчатых передач, при обработке металлов давлением и т.д, Целью изобретения является расширение класса решаемых задач, Для этого токопроводящий элемент, моделирующий площадь контакта, выполнен в виде концентрично расположенных колец, изолированных друг от друга, На каждое из колец от генератора переменной частоты через регулятор напряжения подается электрический потенциал, моделирующий перемещение соответствующего участка области контакта, С помощью зонда и блока индикации определяется плотность заряда в рассматриваемых точках поверхности токопроводящего элемента, что позволяет затем, используя критерии подобия двух явлений, определить реактивное давление в соответствующих точках облас 1 и контакта, 3 ил., 1.табл,татком данного предложения явий класс решаемых задач.зобретения - расширение классазадач.достигается тем, что в устройствеия пространственных контактныхорое содержит источник питания, 1791829вдавливании неплое полупространство, оверхности Е 1 = 1 (г),Л ж г - 2 гг 1 созр Р г 1 ) г 1 б г бг 2+ выход которого подключен к входу регулятора напряжения, выход которого соединенс выводами токопроводящего элемента, надкоторым установлен зонд с во:можностьюперемещения, соединенный с блоком индикации, токопроводящий элемент вьполненв виде набора изолированных друг от другаконцентрично расположенных колец, ширина каждого из которых не более 0,03 радиуса токопроведящего элемента и не менеерадиуса контактирующей поверхности зонда;На фиг 1 Ьоказана блок-схема устройства для решения пространственных контактных задач; на фиг,2 и 3 показаны графикизависимости относительной погрешностиот значения отношения ширины колецтокопроводящего элемента к его радиусу и отзазора между кольцами соответственно.Устройство содержит источник питания1, выполненный в виде генератора переменной частоты, регулятор 2 напряжения, токопроводящий элемент 3, служащий длямоделирования площадки контакта, зонд 4,блок 5 индикации,Из графиков (фиг.2, 3) следует что оптимальное значение отношения ширины колец к радиусу токопроводящего элементадолжно быть не более 0,03, а величина зазора между кольцами не должна превышать0,5 мм,Условия для выбора оптимальной ширины колец и величины зазора между нимиопределяются тем, что подача электрического потенциала на токопроводящий элемент осуществляется дискретно и поэтому,чем больше колец и меньше зазор, тем точнее задается электрический потенциал в соответствии с правой частью уравнения (2), атакже тем, что, если ширина колец будетменее ширины зонда, то последний будет вбольшей степени искажать электрическоеполе и тем самым сникать точность измерений,В таблице дана сравнительная оценкапогрешности в зависимости от ширины колец и зазора между ними для случая решения задачи о контакте сферического штампас упругим полупространством.Работу устройства рассмотрим на следующем примере,П ри м е р, Задача оского штампа в упругоимеющего уравнение иприводится к виду:= - (д - Ь И), 27 г с где р(г) - реактивное давление на площадкеконтакта,,и - упругая постоянная Ламе;и- коэффициент Пуассона;д - сближение штампа с упругим полупространством.Обозначив правую часть уравнения (1)через Эl(г), получим; а 2 Л ооР+д - 2 Выражение дляциала ф (г) круглойстины можно записат- Вl (г), ( гг 1 соз лектрического потентокопроводящей плаь в виде; ф(г), (3) а на поверхнос де ц(г 1) - плотностьпластины; У (г) = Ф И 4 д К я ды,Подобие уравнений (2) и (3) позволяет, решив задачу электростатики, получить решение контактной задачи, используя критерии подобия.Так как задать переменный потенциал в соответствии с правой частью уравнения (2) на сплошной токопроводящей пластине невозмокно, токопроводящий элемент был выполнен в виде набора концентрично расположенных колец,Таким образом, для решения задачи на кольца токопроводящего элемента подавались электрические потенциалы в соответствии с правой частью уравнения (2) с помощью источника питания 1 и регулятора 2 напряжения. Затем с помощью зонда 4 и блока 5 определялась плотность заряда на поверхности токоп роводя щего элемента. Используя критерии подобия двух явлений, находились значения реактивных давлений в соответствующих точках площадки контакта.Для решения задачи о вдавливании кругового штампа с плоским основанием под действием центрально приложенной нагрузки, которая решалась с помощью устройства - аналога, можно использовать тот же токопроводящий элемент, подав на все 10 15 20 25 30 35 40 45 де Ко - диэлектрическая постоянная; я - диэлектрический коэффициент сего кольца одинаковый электрический потенциал, моделирующий поступательное перемещение.Следовательно, с помощью данного устройства можно решать пространственные 5 контактные задачи для штампов как с плоским, так и не плоским основанием при их центральном нагружении. Формула изобретения 10 Устройство для решения пространственных контактных задач, содержащее источник питания, выход которого подключен к входу регулятора напряжения, выход которого соединен с выводами токопроводящего элемента, над которым установлен зонд с возможностью перемещения, соединенный с блоком индикации, о т л и; а ю щ е ес я тем. что, с целью расширения класса решаемых задач, токопроводящий элемент выполнен в аиде набора изолированных друг от друга концентрично расположенных колец, ширина каждого из которых не более 0,03 радиуса токопроводящего элемента и не менее радиуса контактирующей поверхности зонда,1791829 дЮ И 003 00 Составитель Г. ТарикоТехред М,Моргентал Редактор Н. Пигина Л, Лукач орре льский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина. 101 нно-из роизв Заказ 15 ВНИИопнасоееаьнадЛОГ,ОРи,рд ОЙЯОСУЯЮбМЙ О фаграиюасюь Тираж Государственного комите 113035, МоскваПодписноезобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Раушская наб 4/5