Формирование волокнистой структуры поковок колец, обеспечивающее долговечность подшипниковых узлов сельскохозяйственной техники

Abstract

В работе рассмотрено численное моделирование процесса горячей штамповки поковок колец подшипников для сельскохозяйственной техники с целью улучшения распределения волокнистой структуры в материале заготовки. Предложен альтернативный процесс штамповки с использованием формовки в два этапа. При численном моделировании процесса горячей штамповки решаются краевые контактные задачи теплопроводности и термоупругопластичности с соответствующими граничными условиями методом конечных элементов. Контактные задачи решаются с учетом трения и теплового контакта. Волокнистая структура материала заготовки представлена в виде линий Лагранжа, которые выводятся при определении параметров напряженно-деформированного состояния заготовки. Сравнение полученных результатов картин укладки волокон при двух различных процессах штамповки показало эффективность предложенного технологического процесса штамповки, который дает возможность повысить износостойкость дорожки качения подшипникового кольца, что позволяет увеличить долговечность подшипников, тем самым обеспечивая надежную работу сельскохозяйственных машин.

У роботі розглянуто чисельне моделювання процесу гарячого штампування поковок кілець підшипників для сільськогосподарської техніки з метою поліпшення розподілу волокнистої структури в матеріалі заготовки. Запропоновано альтернативний процес штампування з використанням формування в два етапи. При чисельному моделюванні процесу гарячого штампування вирішуються крайові контактні задачі теплопровідності і термоупругопластичності з відповідними граничними умовами методом скінчених елементів. Контактні задачі вирішуються з урахуванням тертя і теплового контакту. Волокниста структура матеріалу заготовки представлена у вигляді ліній Лагранжа, які виводяться при визначенні параметрів напружено-деформованого стану заготовки. Проведено порівняння отриманих результатів картин укладання волокон при двох різних процесах штампування. Отримані результати показали ефективність запропонованого технологічного способу штампування, за допомогою якого в подальшому підвищується зносостійкість доріжки кочення підшипникового кільця. Підвищення зносостійкості підшипникового кільця дозволяє збільшити довговічність підшипників, тим самим забезпечуючи кращу надійності сільськогосподарських машин.

In article numerical modeling of hot stamping process of bearings forgings rings for agricultural machinery for the purpose of improvement of distribution of fibrous structure in procurement material has been considered. Alternative process of stamping with use of molding in two stages has been offered. In case of numerical modeling of hot stamping process regional contact tasks of heat conductivity and the thermal and plasticity and elastically with the corresponding boundary conditions a finite-element method have been solved. Contact tasks were solved taking into account friction and thermal contact. The fibrous structure of material of procurement has been presented in the form of Lagrange lines which are removed in case of determination of deformed intense parameters procurement condition. Comparison of the received results of stacking pictures of fibers in case of two various processes of stamping showed efficiency of the offered engineering procedure of stamping. This process gives the chance to increase wear resistance of a swing path bearing ring. It allows increasing durability of bearings, thereby ensuring reliable functioning of farm vehicles.