Литература на расчёт конусной посадки

[chueoko]

Друзья, добрый вечер!
Оказавшийся сложным вопрос: можете подсказать литературу с методикой расчета конусной посадки тепловым методом?
В каких-то деталях машин было, вроде, но никак не могу найти.
А то нашёл в нете одну, так там и в формулах ошибки и фигня какая-то получается: давно это дело не считал.
Буду крайне признателен!

[Kirilius83]

Учебники деталей машин. Разные. Где-то одно написано, где-то другое - потому смотреть лучше в разных.
Тепловой расчет смотрите в цилиндрических прессовых - там принципы те же. Конусные описываются для холодных прессовых, но перенести туда тепловые с цилиндров - не составляет проблемы, там все сводится к расчету изменения размеров при изменении температуры.

[Valery-Moscow]

Друзья, добрый вечер!
Оказавшийся сложным вопрос: можете подсказать литературу с методикой расчета конусной посадки тепловым методом?
В каких-то деталях машин было, вроде, но никак не могу найти.
А то нашёл в нете одну, так там и в формулах ошибки и фигня какая-то получается: давно это дело не считал.
Буду крайне признателен!

использовать "волшебные" формулы - весьма опасно....

дело в том, что на начальном этапе контакта (в начале процесса охладжения/нагревания) двух деталей - появляются области с большими градиентами температуры - их толщина небольшая, но именно они во многом определяют "результат" посадки

т.е. в момент касания поверхностей - в "точка" где поверхности начинают контактировать - энергия/тепло начинает передаваться очень интенсивно - на порядки быстрее чем в остальных частях контактирующих поверхностей = в следствии чего очень быстро образуются "островки" контактов - которые являются концентраторами напряжений и одновременно "мостиками повышенного теплового потока" = т.е. в местах "первичных" контактов температуры и деформации имеют весьма большие градиенты = проще говоря имеет место существенная неравномерность - которая вообще-то может сохраняться и далее...

т.е. в зависимости от СПОСОБА охладжения деталей, имеющих одинаковую разницу температур или ИЗВЕСТНОЕ ЗАРАНЕЕ - НЕРАВНОМЕРНОЕ распределение температур в деталях - можно вообще-то получить весьма существенное различие в конечном распределении напряжений между контактирующими поверхностями деталей ,в результате разных "способов" охлаждения = т.е. вообще-то почти всегда усилия контактов/обжатия будут неравномерными, другое дело степень этой неравномерсти.....

*** нужно помнить о том, что в процессе эксплуатации такого соединения материалы деталей будут "течь" - т.е. имеет смысл выяснить влияние процесса ползучести используемых материалов, особенно если эти детали будут подвергаться температурному воздействию в процессе эксполуатации- следствием чего будут "нестационарные" температурные поля



следует так же учесть, что:

а) все свойства материалов зависят от температуры достаточно сильно
б) "к-т трения" - правильнее будет говорить зависимость трения от нормального давления в контакте будет так же сильно зависеть от температуры.

Подобные расчеты можно выполнять с помощью МКЭ программ, где есть возможность учитывать передачу энергии/тепла не только в твердом теле, но и передачу энергии/тепла с помощью излучения - поскольку разность температур в подобных случаях - это сотни градусов, а расстояние между деталями довольно маленькое



Учет влияния "отбора" энергии/тепла  охлаждающим потоком, можно учитвать решением задачи о сопряженном теплообмене - т.е. одновременно решать задачи:
- теплопередачи в твердом теле
- теплопередачи изучением
- задачи термопрочности
- задачи гидро-газодинамики

либо вместо решения задачи гидро-газодинамики - задавать к-ты теплоотдачи на повехностях которые обдувает воздух/газ с помощью "полуэмпирических" зависимостей - которые иногда достаточно удовлетворительно описывают эти процессы передачи тепла



Следует так же помнить , что поскольку температура нагревания бывает иногда весьма высока - предел упругости (диаграмма деформирования) могут сильно измениться при таких темпепратурах = что может повлечь за собой появляение пластических деформаций


Кроме того - при высоких температурах часто наблюдается "быстрая" ползучесть - тем более что процесс ползучести будет протекать в неизотермических условиях

более подробно см. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D0%B7%D1%83%D1%87%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%8C_%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B2


ну и самое последнее:
нужно ЗНАТЬ - как распределяется температура в объемах деталей на момент окончания их нагрева/охлаждения !
т.е. прежде чем говорить о самих расчетах = нужно ЗНАТЬ исходную информацию - что не всегда очевидно....

[Valery-Moscow]

Учебники деталей машин. Разные. Где-то одно написано, где-то другое - потому смотреть лучше в разных.
Тепловой расчет смотрите в цилиндрических прессовых - там принципы те же. Конусные описываются для холодных прессовых, но перенести туда тепловые с цилиндров - не составляет проблемы, там все сводится к расчету изменения размеров при изменении температуры.

в учебниках написана ерунда - которая написана для ОБУЧЕНИЯ студентов - ОСНОВАМ теплопередачи - с целью дать студентам хотя бы минимум понимания процессов теплообмена

в реальной практике эти "волшебные" формулы применять "рисковано"....

[Kirilius83]

Что значит рискованно? Запас прочности и на разброс фактических сил в соединении, и на разброс возникших напряжений в деталях - там учтен. А ползучесть как раз тут на пользу - это как раз выровняет неравномерность напряжений.

[Дядя Костя]

в учебниках написана ерунда

Тем кто писал эти учебники надо половину мозга вырезать чтобы вы хотя бы в шашки у них смогли выиграть 

[Valery-Moscow]

Что значит рискованно? Запас прочности и на разброс фактических сил в соединении, и на разброс возникших напряжений в деталях - там учтен. А ползучесть как раз тут на пользу - это как раз выровняет неравномерность напряжений.

опять ерунду написали = очередное словоблудие "ни о чем" ....

О каком "запасе прочности" идет речь???
 - если используя "волшебные формулы" - НЕ ИЗВЕСТНО РЕАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ/ДЕФОРМАЦИЙ !

*** говорить о запасе прочности в каком-то конкретном случае можно лишь при условии что известно ТОЧНОЕ распределение напряжений/деформаций/температур.... = т.е. эти величины по каким-то (часто непонятным причинам) увеличивают на какую-то величину..... - это и есть к-т запаса (он же к-т незнания, неумения.... ну и часто безграмотности)



Что такое "разброс фактических сил в соединении"?
ОТКУДА Вы его знаете?
*** "волшебные формулы" - этого никогда не дадут.



Ваша фраза "А ползучесть как раз тут на пользу - это как раз выровняет неравномерность напряжений" - как всегда полна "гениальности"....
Какая ползучесть?
Какой закон ползучести?
Откуда взяты константы для уравнения ползучести?
Как эта самая ползучесть будет "выравнивать" - в том или ином конкретном случае, да еще в зависимости от температуры поле напряжений?
... ну и так далее...


ВСЕ - без исключения "волшебные формулы" - они делятся на два класса:

1. аналитические решения ПРОСТЕЙШИХ - КОНКРЕТНЫХ случаев - которые пытаются применять для "других" случаев - пытаясь убедить "аудиторию" что это делать можно....
***  как говорится - если НЕЛЬЗЯ - но очень хочется = значит МОЖНО...., тем более что желающих получиться сертифицированную/узаконенную волшебную формулу (астролябию) - очень много.... = ну а раз есть спрос = есть и предложение.....

2. Эмпирические формулы (иногда за основу берутся аналитические решения ПРОСТЕЙШИХ - КОНКРЕТНЫХ случаев из п.1 ) - придумывая на этой основе "еще более волшебную формулу" - дополненную эмпирическими к-тами и/или зависимостями -   эту форуму пытаются "обобщить" на более широкий диапазон переменных... "- далее см. п.1

[Kirilius83]

О каком "запасе прочности" идет речь???
 - если используя "волшебные формулы" - НЕ ИЗВЕСТНО РЕАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ/ДЕФОРМАЦИЙ !

Так и пофиг на реальное распределение.
Втулка делается достаточно толстой, натяг делается не максимально возможный для детали - в результате средние напряжения далеко от предельно допустимых.

Ваша фраза "А ползучесть как раз тут на пользу - это как раз выровняет неравномерность напряжений" - как всегда полна "гениальности"....
Какая ползучесть?
Какой закон ползучести?
Откуда взяты константы для уравнения ползучести?
Как эта самая ползучесть будет "выравнивать" - в том или ином конкретном случае, да еще в зависимости от температуры поле напряжений?

Вы хотите сказать, что под действием локальных напряжений деталь будет ползти таким образом, что напряжения эти увеличатся? А не приведете ли пример такого поведения? Кмк, напряжения либо останутся такими же либо уменьшатся (за счет смятия локальных неровностей) - т.е. хуже не станет, и этого достаточно. Станет лучше - вообще отлично.
Исчезновение напряжений совсем, и следовательно натяга - это да, авария, но так в ответственных соединениях предусматривают дополнительную фиксацию от проворота, а расчет ведется с учетом предела усталости - и оно работает!

Зачем нам ваш микроскоп для забивания наших гвоздей? Да, когда потребуется рассчитать что-то к примеру для космоса и запас прочности будет мизерный - понадобится ваш точный расчет. Но нафига его делать для конического штифта?
К тому же, ваши точные напряжения сделают всего лишь пол дела - надо еще что бы свойства конкретного металла (в смысле в конкретной детали) могли их выдержать, а это отдельный еще более сложный вопрос, какую фактическую механику мы получили в детали. И если тут придется именно на это давать большой запас прочности - то он перекроет погрешность расчета.

[СВ]

Стало любопытно: о каких же именно соединениях/конструкциях идёт речь?

... конусной посадки тепловым методом?

А то всё только "да и нет не говорить, черное и белое не называть".
Не о

коническогом штифтае

всё-таки речь...

[Valery-Moscow]

Так и пофиг на реальное распределение.
Втулка делается достаточно толстой, натяг делается не максимально возможный для детали - в результате средние напряжения далеко от предельно допустимых.
Вы хотите сказать, что под действием локальных напряжений деталь будет ползти таким образом, что напряжения эти увеличатся? А не приведете ли пример такого поведения? Кмк, напряжения либо останутся такими же либо уменьшатся (за счет смятия локальных неровностей) - т.е. хуже не станет, и этого достаточно. Станет лучше - вообще отлично.
Исчезновение напряжений совсем, и следовательно натяга - это да, авария, но так в ответственных соединениях предусматривают дополнительную фиксацию от проворота, а расчет ведется с учетом предела усталости - и оно работает!

Зачем нам ваш микроскоп для забивания наших гвоздей? Да, когда потребуется рассчитать что-то к примеру для космоса и запас прочности будет мизерный - понадобится ваш точный расчет. Но нафига его делать для конического штифта?
К тому же, ваши точные напряжения сделают всего лишь пол дела - надо еще что бы свойства конкретного металла (в смысле в конкретной детали) могли их выдержать, а это отдельный еще более сложный вопрос, какую фактическую механику мы получили в детали. И если тут придется именно на это давать большой запас прочности - то он перекроет погрешность расчета.

зачем Вы пишите так много пустых слов ?

[Kirilius83]

Зачем вы обругиваете других? Пытаетесь показать что вы умнее остальных?

[Valery-Moscow]

Зачем вы обругиваете других? Пытаетесь показать что вы умнее остальных?

использовать "волшебные" формулы - весьма опасно....

дело в том, что на начальном этапе контакта (в начале процесса охладжения/нагревания) двух деталей - появляются области с большими градиентами температуры - их толщина небольшая, но именно они во многом определяют "результат" посадки

т.е. в момент касания поверхностей - в "точка" где поверхности начинают контактировать - энергия/тепло начинает передаваться очень интенсивно - на порядки быстрее чем в остальных частях контактирующих поверхностей = в следствии чего очень быстро образуются "островки" контактов - которые являются концентраторами напряжений и одновременно "мостиками повышенного теплового потока" = т.е. в местах "первичных" контактов температуры и деформации имеют весьма большие градиенты = проще говоря имеет место существенная неравномерность - которая вообще-то может сохраняться и далее...

т.е. в зависимости от СПОСОБА охлаждения деталей, имеющих одинаковую разницу температур или ИЗВЕСТНОЕ ЗАРАНЕЕ - НЕРАВНОМЕРНОЕ распределение температур в деталях - можно вообще-то получить весьма существенное различие в конечном распределении напряжений между контактирующими поверхностями деталей ,в результате разных "способов" охлаждения = т.е. вообще-то почти всегда усилия контактов/обжатия будут неравномерными, другое дело степень этой неравномерсти.....

*** нужно помнить о том, что в процессе эксплуатации такого соединения материалы деталей будут "течь" - т.е. имеет смысл выяснить влияние процесса ползучести используемых материалов, особенно если эти детали будут подвергаться температурному воздействию в процессе эксполуатации- следствием чего будут "нестационарные" температурные поля



следует так же учесть, что:

а) все свойства материалов зависят от температуры достаточно сильно
б) "к-т трения" - правильнее будет говорить зависимость трения от нормального давления в контакте будет так же сильно зависеть от температуры.

Подобные расчеты можно выполнять с помощью МКЭ программ, где есть возможность учитывать передачу энергии/тепла не только в твердом теле, но и передачу энергии/тепла с помощью излучения - поскольку разность температур в подобных случаях - это сотни градусов, а расстояние между деталями довольно маленькое



Учет влияния "отбора" энергии/тепла  охлаждающим потоком, можно учитвать решением задачи о сопряженном теплообмене - т.е. одновременно решать задачи:
- теплопередачи в твердом теле
- теплопередачи изучением
- задачи термопрочности
- задачи гидро-газодинамики

либо вместо решения задачи гидро-газодинамики - задавать к-ты теплоотдачи на повехностях которые обдувает воздух/газ с помощью "полуэмпирических" зависимостей - которые иногда достаточно удовлетворительно описывают эти процессы передачи тепла



Следует так же помнить , что поскольку температура нагревания бывает иногда весьма высока - предел упругости (диаграмма деформирования) могут сильно измениться при таких темпепратурах = что может повлечь за собой появляение пластических деформаций


Кроме того - при высоких температурах часто наблюдается "быстрая" ползучесть - тем более что процесс ползучести будет протекать в неизотермических условиях

более подробно см. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D0%B7%D1%83%D1%87%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%8C_%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B2


ну и самое последнее:
нужно ЗНАТЬ - как распределяется температура в объемах деталей на момент окончания их нагрева/охлаждения !
т.е. прежде чем говорить о самих расчетах = нужно ЗНАТЬ исходную информацию - что не всегда очевидно....

[СВ]

Правильно ли понимаю, что данной работой должен заниматься ГЕНИЙ КОНУСНЫХ ПОСАДОК ТЕПЛОВЫМ МЕТОДОМ, который и может

... учесть, ...
... помнить,
... ЗНАТЬ ...

Рядовому инженеру, тем более рабочему, это НЕ ПО СИЛАМ. И с рабочей

методикой расчета конусной посадки тепловым методом?

мы так и не познакомимся?

[Valery-Moscow]

Правильно ли понимаю, что данной работой должен заниматься ГЕНИЙ КОНУСНЫХ ПОСАДОК ТЕПЛОВЫМ МЕТОДОМ, который и может
... учесть, ...
... помнить,
... ЗНАТЬ ...

Зачем ЮРОДСТВОВАТЬ?

что бы выполнять расчеты не нужно быть гением - просто нужно иметь обычное образование

... ну да... нужно учесть... помнить, знать и еще уметь...

[Valery-Moscow]

Рядовому инженеру, тем более рабочему, это НЕ ПО СИЛАМ.

рядовому инженеру - если он не полный олух и в школе уроки не прогуливал - такие расчеты вполне по силам

такие расчеты - не экзотика - о чем свидетельствуют МНОГОЧИСЛЕННЫЕ публикации по этой важной тематике

[Valery-Moscow]

И с рабочей

методикой расчета конусной посадки тепловым методом?

мы так и не познакомимся?

никакой методики не было, нет и быть не может

каждая задача уникальна и каждый инженер решает эту задачу в меру своей грамотности

[СВ]

 Набираю в поиске "расчет конусной посадки тепловым методом", открываю первое же - (https://reductory.ru/literatura/detali-mashin-rjahovskij/raschet-konusnyuh-soedinenii/) Расчет конусных соединений (жаль, про тепловой метод - нет). Предлагаете не использовать, а доходить своим умом? А если, скажем, здесь окажется какой-нибудь специфический момент (например, допустимые напряжения сильно отличаются от других случаев), и конструкция сломается и что - снова своим умом сделать поправки и делать новую конструкцию?

[Valery-Moscow]

Набираю в поиске "расчет конусной посадки тепловым методом", открываю первое же - (https://reductory.ru/literatura/detali-mashin-rjahovskij/raschet-konusnyuh-soedinenii/) Расчет конусных соединений (жаль, про тепловой метод - нет). Предлагаете не использовать, а доходить своим умом? А если, скажем, здесь окажется какой-нибудь специфический момент (например, допустимые напряжения сильно отличаются от других случаев), и конструкция сломается и что - снова своим умом сделать поправки и делать новую конструкцию?

Вы бы еще папирусы египтян привели в качестве примера....

эти формулы были написаны наверно лет 60-80 назад..... а может быть даже 100 лет назад...
ТОГДА иного инструментария у инженеров просто не было

попробуйте поискать вот таким ключевым словам в гугле:
thermal cone fit calculation numerical stress simulation

[Valery-Moscow]

Предлагаете не использовать, а доходить своим умом?

подобные формулы может быть чем-то будут полезны на этапе начального / эскизного проектирования , но ни в коем случае их нельзя использовать для реальных расчетов !

[СВ]

Да, сложно с вами...
Все поняли, что я имею в виду ПРИНЦИПИАЛЬНЫЙ подход - пользоваться тем, что украдено сделано до нас, а вы, не побоюсь этого слова, цепляетесь к конкретным словам.