Влияние затянутых соединений в контактных системах деталей на технологические возможности тяжелых кривошипных прессов

За более чем столетний период со времени изобретения кривошипных прессов и их внедрения в промышленных технологиях обработки давлением конструкции этого вида кузнечно-штамповочных машин, совершенствуясь и развиваясь в диапазоне постоянно возрастающих номинальных усилий, приобрели современные классические кинематические схемы и структуры систем совместно работающих деталей /1−3/. Среди машин этого типа весьма широкое распространение во многих отраслях техники имеют кривошипные горя-чештамповочные прессы (КГШП).

Одной из характерных особенностей так называемых тяжелых КГШП, т. е. машин относительно больших номинальных усилий, является широкое использование в них затянутых соединений. В такого рода соединениях деталей — путем их специальной предварительной затяжки — создаются сжимающие усилия, позволяющие конструкции эффективно противостоять технологическим воздействиям в замкнутом силовом потоке машины.

Затянутые соединения деталей ответственных составных подконструк-ций применяются не только в тяжелых кривошипных прессах, но и в гидравлических, винтовых и других технологических машинах.

Однако в современной теории машин обработки давлением, как и вообще в динамике и прочности машин, методы расчетов затянутых соединений ограничены моделями, учитывающими только деформации растяжения-сжатия одномерных упругих стержней. Контактные взаимодействия деталей при этом не рассматриваются. Такой уровень точности не может быть в настоящее время признан удовлетворительным.

Актуальность темы

данной диссертации определяется необходимостью повышения уровня проектирования и технологических возможностей прессов за счет создания и применения эффективных методов математического моделирования и оценки влияния затянутых соединений на работоспособность единых контактных систем деталей прессов и штампов. 7.

Проблема теоретического исследования и конструкторского совершенствования затянутых соединений на современном уровне проектирования прессов может быть успешно решена на основе достижений, которыми лидеры соответствующих научных направлений пополнили арсеналы: дискретной механики деформируемого твердого тела — Дж. Аргирис, О. Зенкевич, Р. Галлагер, К. Бате, Е. Вилсон, А. Ф. Смирнов, А. В. Александров, Л. А. Розин, В. А. Постнов, Н. Н. Шапошников и др. /4−14/- механики контактных, в том числе, фрикционных систем — К. Джонсон, Дж. Калкер, М. Раус, Дж. Моруа, Н. Кикучи, Дж. Оден, Т. Конри, А. Сейрег, Э. Хог, Р. Миндлин, Б. Фредрикссон, Т. Андерссон, Л. А. Галин, В.И.Моссаков-ский, А. С. Кравчук, Г. Б. Иосилевич, А. Н. Подгорный и др. /15−35/- численных методов исследования конструкций прессов — М. Гайгер, Л. Шемперг, М. Ямамото, Д. Нисакава, Э. Деже, В. Вегенер, Р. Ченг, Х. Янг, В. Б. Петров, Е. Н. Ланской, Л. И. Живов, Г. А. Овчинников, Б. В. Розанов, А. И. Сурков, Г. П.Монахов-Ильин, В. В. Ковалев, Ю. М. Соломенцев, Б. М. Позднеев /1, 3, 36−56/- методов компьютерных технологий промышленной информатикиДж. Форсайт, Г. Стренг, Р. Гантер, Н. Вирт, К. Зиглер, Дж. Райс, М. Уэйт, Д. Мартин, Д. Ивенс, В. В. Воеводин, Я. Ковалик и др. /57−70/.

Специфика затянутых соединений и проблема их математического моделирования связаны с тем, что предварительные деформации и напряжения затяжки создаются в системах контактно взаимодействующих деталей, именуемых далее контактными системами. В конструкциях прессов затяжке подвергаются подсистемы деталей, как правило, весьма сложных конфигураций, приводящих к необходимости моделирования взаимодействующих тел в трехмерных напряженных состояниях. К классу затянутых соединений относятся и такие подсистемы, в которых для создания предварительных полей деформаций и напряжений применяются технологии запрессовки.

В данной работе в качестве идентифицированных объектов исследования рассматриваются представленные на рис. 0.1 подсистемы затянутых соединений единой системы {а) деталей КГШП и штампового блока: 9 б — составные, или разъемные, станины, состоящие из базовых деталей (стола, стоек и траверсы), объединенных для совместного восприятия технологических нагрузок путем усилий сжатия стяжными шпилькамив — функциональная подсистема регулирования — путем контролирования клином — зазоров между корпусом подшипника и втулкой станиныг — подсистемы, образованные в результате различных конструктивных вариантов посадки ступицы муфты сцепления на эксцентриковый вал прессад — подсистемы деталей штамповых блоков, в которых применяются составные, затянутые с помощью болтовых соединений, направляющие замкового типа, обеспечивающие стабильность взаимного положения плит штампа;

В указанных, а также в других затянутых соединениях, встречающихся в прессах, основная теоретическая проблема, возникающая на этапе принятия конкретных конструкторских решений, заключается в необходимости: найти однозначное соответствие, с одной стороны, между заданнымисогласно принятым техническим нормам — усилием затяжки, мерой запрессовки или иной исходной характеристикой затянутого соединения и, с другой стороны, параметрами проектируемой контактной системы, обеспечивающими достижение требуемых предварительных полей деформаций и напряженийучесть в математической модели затянутого соединения влияние контактного трения, т. е. рассматривать и оценивать работоспособность проектируемого соединения как фрикционной контактной системы.

Поиски в литературе методов, позволяющих подойти к решению обозначенной проблемы, дают основание констатировать следующее.

В современной механике контактных взаимодействий известны аналитические и численные методы.

Чисто аналитические методы, которые применяли основоположники теории контактных задач Г. Герц, Н. И. Мусхелишвили, А. Синьорини, Г. Дюве, Ж.-Л.Лионс, И. Я. Штаерман, И. И. Ворович, В. М. Александров и другие авторы, стали фундаментом постановок и решений ряда классических задач, но лишь о контакте гладких и реже шероховатых тел простейших или абстрактных форм.

По существу, среди такого рода задач сложились два основных типа: задачи о «герцевском» контактировании тел по относительно малым пятнам контакта с приближенным учетом формы поверхности только в локальной зоне взаимодействия на основе предположения, что конфигурация тел за пределами зоны контакта на размеры этой зоны и распределение контактных давлений не влияетзадачи о взаимодействии жестких штампов (с различными формами поверхностей) при их вдавливании в полубесконечные деформируемые основания.

Нагрузка, рассматриваемая в этих задачах, принимается весьма условно по характеру распределения.

В литературе начали появляться также задачи третьего типа: аналитические исследования контактных взаимодействий упругих оболочек с подкрепляющими ребрами 1221.

Однако, в основе постановок задач всех трех типов лежат континуальные модели контактирующих тел и чисто аналитические математические методы (ряды, конформные отображения и т. п.), что резко ограничивает возможности решения задач для тел более или менее реальных конфигураций и нагружений. Обобщающая оценка достижений и возможностей аналитических методов в механике контактных взаимодействий содержится в монографии /15/.

Современный период развития контактной механики и ее приложений в различных отраслях машиностроения наступил в результате стремительного перехода (с 1960;ых годов) на компьютерные технологии, позволившие строить и широко использовать дискретные модели и специальные, ориентированные на компьютеры, численные методы.

Наиболее универсальным, развитым и эффективным среди них является метод конечных элементов (МКЭ) /4−14/. В последние десятилетия как конкурентоспособный с МКЭ следует рассматривать метод граничных элементов, однако по уровню программного обеспечения и по диапазону реальных возможностей лидирующим в промышленной информатике остается МКЭ.

Первые попытки решать контактные задачи с применением МКЭ /25/ показали, что сам по себе математический метод дискретизации континуальных сред, каковым и является МКЭ, не достаточен для построения алгоритмов итерационных поисков зон контактирования. Необходимость целенаправленных теоретических исследований, проблемно-ориентированных на специфику дискретного моделирования контактных систем, привела к серьезным новаторским работам по созданию таких алгоритмов.

Обширная библиография по применению МКЭ в контактных задачах приведена в работе /26/. Конечноэлементная дискретизация существенно продвинула численный анализ контактного взаимодействия тел, однако проблема моделирования контактных систем этим снята не была.

Принципиальным и общим ограничением возможностей подавляющего большинства методов контактной механики — как аналитических, так и численных (на базе дискретных моделей) — является то, что их алгоритмы построены для описания взаимодействия лишь двух тел. В тех же работах, где в контакте рассматриваются несколько тел, аппроксимируемых по МКЭ, наиболее распространенным является метод контактного слоя /26/, основанный на введении в стыках взаимодействующих тел искусственных слоев специальных конечных элементов, моделирующих ту или иную зависимость между контактными деформациями и напряжениями. Контактные элементы объединяют конечноэлементные ансамбли деталей системы в единую структуру, имеющую наибольшую — для данного варианта разбиения — суммарную размерность. Это, как правило, особенно в трехмерных задачах, порождает проблему, названную Р. Беллманом «проклятием размерности». По такому принципу объединения решения поликонтактных задач (для систем трех и более тел) становятся практически нереальными даже на мощных компьютерах еще и из-за отсутствия в литературе эффективного алгоритма итерационного поиска зон контактов в системе большого числа тел.

Альтернативным принципу объединения является «принцип разъединения» /25/ контактирующих тел, на базе которого построен ряд методов.

Метод шагового погружения /26/ и родственный ему метод поочеред-ности основаны на том, что применяется поэтапное приложение нагрузки возрастающими долями с малыми приращениями и соответствующее кусочно-линейное описание нелинейного процесса контактного деформирования с итерационной коррекцией совместности граничных условий контактирования на каждом шаге нагружения. Такого рода шаговая процедура, именуемая инкрементальной, в большинстве случаев не только не смягчает проблемы размерности, но и обостряет ее, делая непреодолимой в классе трехмерных контактных систем тел произвольных конфигураций.

Предпосылки решения проблемы появились в работах, где в рамках принципа разъединения была реализована известная из строительной механики идея метода сил в сочетании с процедурой квадратичного программирования. Впервые эту идею построения дискретной модели контактирующих телбез прямой связи с МКЭ — предложили Т. Конри, А. Сейрег /19/, после чего она — уже на базе МКЭ — была развита в работах Э. Хога с соавторами /20/.

Весьма полная (к концу 1980;ых годов) классификация и анализ возможностей указанных выше и других методов дискретной механики контактных систем содержится в капитальном исследовании /27/, где отражены основные преимущества метода сил: простота и ясность основной идеивозможность разъединения и раздельного рассмотрения тел на этапах подготовки итерационной процедуры поиска контактных силстрогость дискретного удовлетворения требования о взаимном непроникании контактирующих телинвариантность структуры алгоритмов в двумерных и трехмерных задачахпринципиальная возможность распространения подхода к задаче о контакте двух тел на контактные системы любого конечного числа тел.

Однако, по уровню теоретического обеспечения и практических возможностей метод сил к концу 1980;ых годов (до появления работ /27−29/) далеко не полностью мог снять проблему моделирования больших контактных систем. Подход, используемый в алгоритмах /19−20/, основан на постановке и решении контактных задач как задач квадратичного программирования. Во.

13 обще говоря, сильной стороной этой постановки является ее ориентация не только на моделирование контактирующих тел заданной формы, но и на оптимальное проектирование контуров поверхностей контактов с целью минимизации контактных напряжений.

Вместе с тем, теория и возможности реализации такого подхода имеют два принципиально важных недостатка. Привязанность алгоритмов к процедуре квадратичного программирования сопряжена — при моделировании сложных, особенно трехмерных, контактных систем многих тел — с таким объемом вычислительной работы, что решение серьезных инженерных задач становится неоправданно дорогостоящим или, при отсутствии суперкомпьютеров, вообще недостижимым. Кроме того, в работах /19−20, 25/, основанных на методе сил, имеется теоретический пробел, который заключается в отсутствии какой-либо обоснованной методики вычисления и, по сути дела, в неопределенности значений коэффициентов влияния контактирующих тел, обладающих кинематическими степенями свободы.

Радикальное решение комплекса проблем по преодолению указанных принципиальных трудностей моделирования по МКЭ больших контактных систем и его эффективного применения в прессостроении стало возможным с появлением идей и методов, обобщенных в работе /27/.

В настоящей диссертации проблемы, связанные с исследованием затянутых соединений, решаются на основе теоретического и программного обеспечения, которое разработали Э. Р. Гольник и И. Г. Радченко /28, 29, 47/ для высокоточного дискретного моделирования статически нагруженных контактных систем любого конечного числа упругих деталей произвольных конфигураций. Сущность подхода определяет метод контактных сил и переносных перемещений, который был первоначально построен для систем гладких тел и затем развит с участием Н. И. Гундоровой для фрикционных систем с кулонов-ским трением в стыках на основе неинкрементального /32/ и инкрементального /35/ алгоритмов. Для дискретизации тел в указанных работах применяется МКЭ в перемещениях /4/.

Теория, положенная в основу метода контактных сил и переносных перемещений, — применительно к исследуемому классу систем — обладает рядом принципиальных достоинств, поскольку обеспечивает: доказательство корректности этого метода и обоснование соответствующей методики определения входящих в разрешающие уравнения коэффициентов влияния тел, образующих пространственные системы контактирующих деталей, каждая из которых обладает в общем случае всеми возможными кинематическими степенями свободыуниверсальность постановки задачи и алгоритма ее решения, охватывающего все реально возможные варианты систем контактно взаимодействующих упругих деталей, встречающихся в современных тяжелых технологических машинах, в том числе, в кривошипных прессахвозможность определения — в рамках основного алгоритма итерационного процесса моделирования фрикционных систем — границ, разделяющих области сцепления и взаимного проскальзывания деталей в контактных стыкахминимизацию объема вычислительных работ за счет экономичного построения алгоритмов.

В настоящее время метод контактных сил и переносных перемещений, развитый на базе классического метода сил, является теоретическим ядром проблемно-ориентированного программного комплекса МАКС (Моделирование и Анализ Контактных Систем) /47/. Комплекс имеет сертификат качества Госстандарта России и, как показывает опыт его успешного промышленного применения /48, 51, 55, 56/, существенно превосходит по быстродействию и реальным возможностям решения поликонтактных задач другие современные программные системы, в том числе, NASTRAN, ASKA, COSMOS, NISA, AN-SYS, Pro/ENGINEER с модулем Pro/MECHANICA и т. п.

За последние два-три года комплекс МАКС модернизирован и дополнен модулями учета кулоновского трения в контактных стыках на основе неинкрементального и инкрементального методов /32, 35/. Насколько нам известно, в указанных выше и в других существующих программных комплексах возможности уче.

15 та трения в контактных системах, содержащих более двух, тем более трехмерных деталей произвольных конфигураций, вообще отсутствуют.

Руководящей идеей применения основных результатов работ /28, 29, 32, 35/ для моделирования и анализа затянутых соединений в данной диссертации является эффективный и в значительной степени универсальный подход, согласно которому натяг между деталями рассматривается как отрицательный зазор. В сочетании с таким подходом реализуется методика учета влияния контактного трения во фрикционных затянутых соединениях, позволяющая установить области сцепления и взаимного проскальзывания деталей.

Представляемое исследование носит комплексный характер, поскольку в работе рассматриваются проблемы, ставятся задачи и используются методы на стыке двух специальностей: первую, определяющую основной профиль диссертации специальность «Технологии и машины обработки давлением» поддерживает в данном случае вторая специальность «Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры».

Тема диссертации соответствует одному из основных научных направлений ВГТУ «Компьютерная механика и автоматизированные системы объектов машиностроения и аэрокосмической техники». Работа является частью комплексных исследований, проводимых на кафедре теоретической механики и теоретической физики по теме НИР № ГБ.96.08 «Теория физико-механических свойств тел и твердотельных конструкций» и на кафедре «Автоматизированное оборудование» по теме НИР № ГБ.91.31 «Разработка и обоснование новых технологических процессов и оборудования обработки металлов давлением».

Цель настоящей диссертации предусматривает: повышение качества проектирования тяжелых кривошипных прессов путем создания и внедрения теоретического и программного обеспечения расчетов затянутых соединений с оценкой возможных достижимых уровней предварительной затяжки и их влияния на качество процесса штамповки, а также разработку обобщенных практических рекомендаций по рациональному выбору параметров затянутых соединений.

Соответственно изложенным целям в диссертации ставятся следующие основные задачи: развитие метода контактных сил применительно к расчетам многотельных затянутых соединений в пространственных конструкциях прессов рассматриваемого класса путем обеспечения заданных усилий затяжки в виде эквивалентных натягов, представляемых в виде отрицательных зазоровидентификация типовых для КГ1ПП подсистем затянутых соединений и разработка соответствующих автономных конструктивных моделей с обоснованным выбором конфигураций деталей, заданных внешних нагрузок, граничных условий и контактных, в том числе, фрикционных стыковисследование деформируемости функционально рассматриваемой подсистемы регулирования зазоров между корпусом подшипника и втулкой станины с целью обеспечения оптимального сочетания вертикальной податливости подшипника и величины предварительной затяжки составной станиныоценка контактных взаимодействий, напряженно-деформированных состояний деталей и работоспособности конструктивных вариантов затянутых соединений, обеспечивающих посадку ступицы муфты на эксцентриковый вал, в том числе, с учетом фрикционных взаимодействийвыявление закономерностей, определяющих характер частичного раскрытия контактных стыков станины при технологических нагружениях и пределы точности работы штампа в зависимости от усилий затяжки на основе анализа напряженно-деформированных состояний единой контактной системы деталей КГШП и штампового блока при технологических нагружениях. Методы исследования, применяемые в работе, включают: исходные уравнения трехмерного напряженного состояния статической линейной теории упругости;

МКЭ в варианте его построения по принципу виртуальных перемещений Лагранжа для численного моделирования напряженно-деформированных состояний линейно-упругих тел произвольных конфигураций;

17 метод контактных сил в трехмерных задачах дискретного моделирования систем любого конечного числа линейно-упругих деталей без учета и с учетом кулоновского трения в стыках затянутых соединенийметоды программирования с использованием алгоритмического языка Си в операционной системе Windows NTметод тензометрирования конструкций затянутых соединений прессов в производственных условиях в целях сравнения результатов измерений и расчетов по предложенной в работе методике.

Научная новизна работы в целом заключается в том, что в ней: применительно к машинам обработки давлением развито и реализовано теоретическое и программное обеспечение методов дискретного моделирова-ния-напряженно-деформированных состояний деталей затянутых, в том числе, фрикционных соединений кривошипных прессов и родственных машин как пространственных контактных систем любого конечного числа упругих телпоставлены и решены задачи высокоточного исследования специфики и закономерностей работы характерных для тяжелых КГШП подсистем затянутых соединений и их влияния на технологические возможности прессов.

Отмеченная научная новизна диссертации определяется совокупностью следующих, вынесенных на защиту, конкретных результатов. На защиту выносятся: общая постановка рассматриваемого класса задач дискретного моделирования пространственных контактных подсистем затянутых соединений деталей тяжелых кривошипных прессов на основе метода контактных сил и переносных перемещений с представлением натяга, эквивалентного требуемой затяжке, как отрицательного зазорарезультаты исследования напряженно-деформированных состояний подсистемы деталей КГШП усилием 80 МН (составной станины, корпуса подшипника и клина) и определение рационального соотношения допустимой вертикальной податливости подшипника и величины затяжки станины;

18 результаты сравнительного анализа распределения контактных сил, деформаций и напряжений в деталях затянутых соединений КГШП усилием 40 МН, обеспечивающих посадку ступицы муфты на эксцентриковый вал в трех конструктивных вариантах: фрикционным соединением по конической втулкепрофильным соединением ступицы и концевой части валасоединением двумя клиновыми шпонкамирезультаты исследования единой контактной системы деталей КГШП усилием 125 МН и штампового блока при технологических нагружениях с выявлением теоретических закономерностей частичного раскрытия контактных стыков составной станины и обоснованием выбора диапазона оптимальных значений коэффициентов технологически достижимой затяжки станины в целях прогнозирования уровней точности штамповки в зависимости от взаимного положения плит штампа в нагруженной системерекомендации по выбору рациональных параметров затянутых соединений, применяемых в КГШП, с обоснованием необходимости подготовки соответствующих специальных сертификационных документов. Достоверность результатов подтверждается: применением сертифицированного Госстандартом РФ и всесторонне апробированного в тестовых и промышленных задачах механики прессостроения программного комплекса МАКС (Моделирование и Анализ Контактных Систем), модернизированного — дополненного специальным модулем — для дискретного анализа многотельных подсистем затянутых соединенийблизостью полученных в работе результатов численного моделирования деталей контактной подсистемы затянутой составной станины КГШП усилием.

125 МН и данных тензометрирования той же конструкции на заводе-изготовителе в Воронежском ЗАО «Тяжмехпресс» (далее — ТМП) — положительным экспертным заключением разработчиков гаммы КГШП о качественном совпадении выявленных в диссертации и вытекающих из опыта промышленной эксплуатации характеристик затянутых соединений.

Практическая ценность работы определяется тем, что: на её основе внедрено в практику промышленного применения новое для прессостроения эффективное теоретическое и программное обеспечение высокоточного математического моделирования затянутых соединенийпо результатам исследований в целях исключения нештатных ситуаций (типа заклинивания эксцентриковых валов в подшипниках и т. п.) предложены и реализованы соответствующие рациональные режимы затяжкистало возможным существенное сокращение числа дорогостоящих и сложных по исполнению экспериментальных исследований путем перехода к более информативным и экономичным численным экспериментамрекомендованное в работе применение посадки ступицы муфты на эксцентриковый вал с помощью фрикционного соединения по конической втулке позволило исключить ранее имевшие место рекламации со стороны зарубежных предприятий, эксплуатирующих выпущенные на ТМП тяжелые кривошипные горячештамповочные прессы.

Внедрение результатов диссертации осуществлено: в ГКБ ТМП в процессе поисковых исследований рациональных конструкций затянутых соединений деталей выпускаемых прессовв научном и учебном центре компьютерной механики машин и конструкций при Воронежском государственном техническом университете (ВГТУ) — в исследованиях и конструкторских разработках по одному из основных научных направлений ВГТУ «Компьютерная механика и автоматизированные системы объектов машиностроения и аэрокосмической техники». Апробация работы проведена: на научных конференциях ВГТУ в 1996;2000 годына научном семинаре кафедры «Информационные системы» Московского государственного технического университета (Станкин) (Москва, 1997) — на XVI Международной конференции «Математическое моделирование в механике деформируемых тел. Методы конечных и граничных элементов» (Санкт-Петербург, 1998);

20 на региональной научно-практической конференции журнала «Кузнеч-но-штамповочное производство» (Воронеж, 1998) — на международной научно-технической конференции «Прикладные задачи механики и тепломассообмена в авиастроении» ВГТУ (Воронеж, 2001) — на научном семинаре кафедры «Автоматизированное оборудование» ВГТУ (Воронеж, 2001) — на общегородском научном семинаре по технологической механике при кафедре прикладной механики ВГТУ (Воронеж, 2001).

Публикации: основные результаты исследования по диссертации отражены в 7 опубликованных работах.

Авторские работы приведены в конце общего списка литературы в хронологическом порядке и обозначены номерами, отмеченными буквой А.

Структура и объем диссертации

: введение, 5 разделов, заключение, список литературы (118 наименований) и приложениематериалы диссертации (без приложения) включают 156 страниц текста, 50 рисунков, 16 таблиц.

Данное заключение содержит обобщение результатов и основные выводы.

1. На основании обзора публикаций и современных требований к расчетам КГШП с подсистемами затянутых соединений, установлено, что: среди многих факторов работы прессов и штамповых блоков, определяющих качество выполнения технологических операций, одним их важнейших является учет влияния деформирования и возможного раскрытия контактных стыковнаиболее эффективный подход к анализу затянутых соединений опирается на МКЭ и на метод контактных сил, являющийся теоретической основой программного комплекса МАКС, позволяющего моделировать заданные усилия затяжки путем введения натягов как отрицательных зазоров.

2. Поставлена и — на примере затянутого соединения подсистемы «втулка станины — корпус подшипника — клин» пресса усилием 80 МН — решена задача исследования возможностей регулирования степени затянутости указанной подсистемы с целью обеспечения близкой к оптимальной величины деформации подшипника скольжения при затяжке станины, с целью исключения заклинивания эксцентрикового вала. Установлено, что на основе предложенной двухэтапной затяжки оптимизация исследуемого затянутого соединения обеспечивается подбором сочетаний функционального оптимизирующего за.

144 зора между клином и корпусом подшипника и эффективной площадью контактного прижатия деталей. Такая методика дает возможность управлять состояниями деталей затянутых соединений.

3. Рассмотрена актуальная в прессостроении проблема выбора рационального варианта соединения ступицы муфты сцепления и эксцентрикового вала. Исследованы контактные силы, зоны сцепления и взаимного проскальзывания деталей в трёх сравниваемых конструктивных вариантах передачи крутящего момента: фрикционным соединением по конической втулкепрофильным соединением ступицы и призматической концевой части валасоединением клиновыми шпонками с их беззазорной посадкой по всем боковым граням. До казан о, что рациональным подбором сочетаний начальных натягов и зазоров достигается максимальная эффективность затянутых подсистем, среди которых вариант фрикционного соединения по конической втулке имеет решающее преимущество за счет осесимметричного распределения удерживающих сил трения по поверхностям вращения и отсутствия областей существенной концентрации контактных напряжений, локальных зон нештатных воздействий и изнашивания.

4. Получены общие закономерности, характеризующие влияния подсистем затянутых соединений на технологические возможности тяжелых КГШП. Анализ состояний контактных стыков составной станины в зависимости от уровней её затянутости позволил обосновать следующие положения: для рассмотренных тяжелых прессов (в отличие от машин с меньшими номинальными усилиями) существуют пределы технических возможностей полного исключения раскрытия контактного стыка стойки и стола под действием технологической нагрузки, что связано с границами создания сжимающих усилий с помощью гидрогаек и допускаемых для конструкционных сталей напряжений и деформацийпри проектировании прессов рекомендуется разработанная в диссертации методика специального поиска различных, оптимальных для каждой конкретной конструкции машины, значений коэффициентов затяжки станины.

5. Получена информация о степени влияния затянутости составной станины на точность получаемых поковок в подсистеме штампового блока. Выявлено, как кинематические перемещения и деформации его плит определяют пределы возможной точности размеров штампуемых деталей.

6. Сравнение представленных в работе данных численного и экспериментального исследования наиболее важной затянутой подсистемы прессасоставной станины — показало, что общий уровень достоверности результатов применяемого дискретного моделирования следует признать удовлетворительным.

7. Результаты диссертации могут быть положены в основу разработки специальных сертификационных и нормативных документов, регламентирующих проектирование, технологическое обеспечение и работу затянутых соединений.