[ 3
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
1. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ………………….………………. 4
1.1. Цель дисциплины…………………………………………………………………………. 4
1.2. Задачи дисциплины……………………………………………………………………….. 4
1.3. Требования к уровню освоения дисциплины…………………………………………… 4
1.4. Связь дисциплины с другими дисциплинами специальности…………………….…… 5 2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМА ДИСЦИПЛИНЫ ПО
ФОРМАМ ОБУЧЕНИЯ И
1. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
1.1. Цель дисциплины Цель преподавания дисциплины – освоение знаний и приобретение навыков обеспечения эксплуатационных характеристик тяжелонагруженных соединений деталей машин.1.2. Задачи дисциплины К задачам освоения дисциплины относятся:
- изучение геометрических характеристик качества поверхностей;
- изучение методов описания шероховатых поверхностей;
- изучение основных моделей контактного взаимодействия шероховатых поверхностей;
- изучение методов расчета характеристик контакта для деталей с покрытиями;
- знание методов расчета основных эксплуатационных свойств тяжелонагруженных соединений деталей машин;
- изучение современных методов оптимального проектирования соединений деталей машин.
1.3. Требования к уровню освоения дисциплины Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
общекультурных компетенций:
использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического и компьютерного моделирования в теоретических и расчетно-экспериментальных исследованиях;
владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством управления информацией;
профессиональных компетенций:
применять программные средства компьютерной графики и визуализации результатов научно-исследовательской деятельности, оформлять отчеты и презентации, готовить рефераты, доклады, статьи с помощью современных офисных информационных технологий, текстовых и графических редакторов, средств печати;
участвовать в проектировании соединений деталей машин и конструкций с целью обеспечения их прочности, герметичности, долговечности и безопасности, обеспечения надежности и износостойкости узлов и деталей машин;
участвовать во внедрении и сопровождении результатов научно-технических и проектно-конструкторских разработок в реальный сектор экономики;
участвовать в работах по поиску оптимальных решений при создании отдельных видов соединений деталей машин.
Аспирант, изучивший курс должен знать:
- основные методы описания шероховатых поверхностей;
- основные модели контактного взаимодействия шероховатых поверхностей;
- методы расчета основных характеристик топокомпозитов;
- методы расчета основных эксплуатационных свойств соединений деталей машин;
- методы оптимального проектирования конструкций.
уметь:
- рассчитывать контактные характеристики стыка шероховатых поверхностей при разных видах контакта;
- проектировать соединение деталей машин с заданными эксплуатационными свойствами.
владеть:
- навыками работы на компьютерной технике с графическими пакетами для получения конструкторских, технологических и других документов;
- навыками проведения расчетов по механике контактного взаимодействия при проектировании соединений деталей машин;
- навыками оптимизации конструкции.
1.4. Связь дисциплины с другими дисциплинами специальности Для освоения дисциплины «Обеспечение эксплуатационных характеристик тяжелонагруженных соединений деталей машин» необходимы знания дисциплины; математика, материаловедение, теоретическая механика, сопротивление материалов, механика контактирования деталей машин, оптимальное проектирование машин.
Полученные навыки будут востребованы при написании диссертационной работы.
2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМА ДИСЦИПЛИНЫ ПО ФОРМАМ ОБУЧЕНИЯ
И ВИДАМ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Объем трудоёмкости дисциплины в зачетных единицах (в часах) Распределение по формам и годам обучения Вид учебной работы Очная форма Заочная форма Всего Всего 1 год 2 год 3 год 1 год 2 год 3 год 4 годЗЕТ ЗЕТ
Общая трудоемкость дисциплины 4(144) 2(72) 1 (36) 1 (36) 4 (144) 2 (72) 1 (36) 1 (36) 2 (66) 1,3(46) 0,4(14) 0,2(6) 0,9(33) 0,4(16) 0,2(8) 0,3(9) - Аудиторные занятия 1,1 (40) 0,8(30) 0,2(7) 0,1(3) 0,5(19) 0,2(8) 0,2(6) 0,1 (5) Лекции - - - - - - - - Лабораторные работы (ЛР) 0,7 (26) 0,4 (16) 0,2(7) 0,1(3) 0,4(14) 0,2(8) 0,1(2) 0,1(4) Практические занятия (ПЗ) Самостоятельная работа (СР)3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1. Распределение разделов дисциплины по видам учебной работы дела 1. Геометрия поверхностей деталей машин.2. Основные модели контактного взаимодействия шероховатых 3. Контактирование шероховатых поверхностей через слой Обеспечение эксплуатационных свойств соединений деталей машин.
Оптимальное проектирование тяжелонагруженных соединений деталей машин.
3.2. Содержание разделов и тем лекционного курса Наименование разделов, тем и содержание лекций раздела Раздел: Геометрия поверхностей деталей машин.
Тема: Геометрические характеристики качества поверхностей.
Содержание: Отклонение от правильных геометрических форм. Волнистость, шероховатость. Субмикрошероховатость.
Стандарты CP и ISO. Высотные параметры шероховатости.
Шаговые параметры шероховатости. Кривая опорной поверхности. Описание степенной функцией и бета-функцией.
Тема: Методы описания шероховатых поверхностей.
Содержание: Детерминированная модель шероховатости.
Модель в виде нормального случайного поля. Модель Д.
Гринвида и Дж.Уильямсона. Модель И.В. Крагельского и Н.Б.
Демкина. Применение корреляционного анализа для описания шероховатости. Фрактальная и дискретно-фрактальная модели шероховатости. Форма единичной неровности. Распределение неровностей по высоте.
Раздел: Основные модели контактного взаимодействия шероховатых поверхностей.
Тема: Упругий контакт шероховатых поверхностей.
Содержание: Упругий контакт единичной поверхности. Задача Герца. Взаимное влияние неровностей. Решение Штаермана. Контакт шероховатой поверхности с упругим полупространством. Контакт двух шероховатых поверхностей. Эквивалентная поверхность. Контактные характеристики: относительная площадь контакта, плотность зазоров в стыке. Силовой упругогеометрический параметр.
Тема: Вязкоупругий контакт шероховатых поверхностей.
Содержание: Модели вязкоупругих материалов. Теория наследственности Больцмана-Вольтерра. Управления линейкой вязкоупругости. Ядро и резольвента интегрального уравнения. Ядро Кольрауша-Слонимского. Экспотенциальное ядро.
Ядро в виде суммы экспотенциальных функций. Ядро Бронского-Слонимского. Ядро Колтунова. Изменение относительной площади контакта во времени. Влияние температуры на механические свойства вязкоупругого материала.
Тема: Упругопластический контакт шероховатых поверхностей.
Содержание: Обзор методик расчета упругопластического контакта. Описание свойств упрочняемых материалов. Идеальное жесткопластическое тело. Упругое идеально жесткопластическое тело. Модели Людвика и Холломана. Критериипластичности. Взаимное влияние шероховатостей на критерии пластичности. Модель Дрозда-Матлина. Модель Воронина. Описание упругопластического контакта с использованием кинетических кривых индентирования. Кривая нагружения. Распределение контактного давления на площадке контакта. Кривая разгрузки. Упругое продавливание и пластическое вытеснение материала: эффекты «sink-in» и «pile-up».
Аналитическое описание геометрии контакта. Метод подобия деформационных характеристик. Пластическая твердость, применение результатов конечно-элементного анализа. Влияние упрочняемости материалов. Контакт жесткой шероховатой поверхности с упругопластическим упрочняемым полупространством. Контактные характеристики: относительная площадь контакта и плотность зазоров в стыке. Влияние параметров упрочняемости.
Раздел: Контактирование шероховатых поверхностей через слой покрытия.
Тема: Определение упругих свойств топокомпозитов.
Содержание: Перспектива использования покрытий в машиностроении. Жесткостная модель слоистого упругого тела при внедрении в него сферического индентора и нагружения его распределенной нагрузкой. Жесткостная модель двухслойных упругих покрытий. Определение упругих характеристик композитного слоистого тела.
Тема: Контактирование шероховатой поверхности через слой упругого и вязкоупругого покрытия.
Содержание: Определение упругих характеристик при внедрении отдельной неровности. Влияние толщины покрытия и относительной площади контакта отдельной неровности.
Контактирование шероховатых поверхностей через слой упругого и вязкоупругого покрытия. Влияние толщины упругого покрытия на относительную площадь контакта. Влияние величины нагрузки и времени ее действия на относительную площадь контакта при вязкоупругом покрытии.
Тема: Контактирование шероховатой поверхности через слой упругопластического покрытия.
Содержание: Внедрение единичной неровности в упругопластическое покрытие. Влияние формы распределенной нагрузки на упругие свойства топокомпозита. Моделирование контакта шероховатой поверхности через слой упругопластического покрытия. Учет выдавливания материала. Влияние толщины покрытия и характеристик упрочняемости материала покрытия на относительную площадь контакта.
Раздел: Обеспечение эксплуатационных свойств соединений деталей машин.
Тема: Обеспечение износостойкости.
Содержание: Причины выхода из строя деталей машин. Основная расчетная схема интенсивности изнашивания. Средний диаметр зоны контакта. Число циклов фрикционного взаимодействия. Константы фрикционной усталости. Число циклов до разрушения.
Тема: Определение коэффициента трения.
Содержание: Молекулярно-механическая теория трения. Молекулярная и деформационная составляющие. Контакты физико-механических свойств. Коэффициент гистерезисных потерь. Расчетное значение коэффициента трения. Минимальное значение коэффициента трения. Влияние контактных давлений.
Тема: Обеспечение прочности посадок с натягом, усталостной прочности и коррозионной стойкости.
Содержание: Условие обеспечения прочности посадок с натягом. Наибольший вращающий момент. Связь контактного давления с величиной натяга. Определение величины натяга.
Состояние поверхностных слоев. Коэффициент напряжений.
Остаточные напряжения. Факторы, влияющие на сопротивляемость усталости деталей машин. Сопротивление разрушающему действию внешней среды. Физико-механическое состояние поверхностного слоя. Изменения коррозионной стойкости при механической обработке. Степень упрочнения.
Скорость коррозии.
Тема: Обеспечение герметичности соединений.
Содержание: Механизм образования утечки. Режимы истечения газовой среды. Формула Пуазейля. Модели для расчета герметичности. Приведенный зазор. Пористое тело. Перколяционные модели. Параметры микроканалов. Периметр и площадь сечения. Плотность зазоров в стыке. Доля эффективных микроканалов. Функционал проницаемости. Герметизирующая способность стыка. Влияние распределения контактного давления.
Раздел: Оптимальное проектирование тяжелонагруженных соединений деталей машин.
Тема: Математическая постановка оптимального проектирования.
Содержание: Исходные данные на проектирование. Формализация процесса проектирования. Формулирование данных на проектирование. Выбор концепции. Оптимизация. Детализация. Подэтапы оптимизации: постановка задачи; составление таблицы испытаний; выбор критериальных ограничений;
проверка разрешенности задачи. Блок-схема оптимального последовательностей. Используемые математические модели:
напряженно-деформированного состояния; контакта шероховатых поверхностей; определения эксплуатационных свойств;
динамического напряжения; изнашивания; разрушения.
Тема: Оптимальное проектирование затворов трубопроводной арматуры.
Содержание: Формулирование исходных данных. Выбор параметрических ограничений. Выбор пробных точек в пространстве исходных параметров. Введение функциональных ограничений и критериев качества. Определение погонного усилия обеспечивающего заданную интенсивность утечки.
Проверка статической прочности. Проверка объемной усталостной прочности. Определение числа циклов нагружения, при которых сохраняются требования по герметичности. Примеры оптимального проектирования.
3.3. Лабораторные работы Учебным планом не предусмотрены.
3.4. Практические занятия Построение кривой опорной поверхности.
Расчет функции распределения неровностей по Расчеты контактных характеристик при разных видах контакта шероховатых поверхностей.
Определение упругих характеристик топокомпозитов.
Расчет контактных характеристик при контактировании шероховатой поверхности через слой Расчеты коэффициента трения.
Расчеты износостойкости соединений с натягом.
Расчеты герметичности соединений.
Оптимальное проектирование затворов трубопроводной арматуры.
3.5. Самостоятельная работа Целью самостоятельной работы аспирантов является систематизация и закрепление полученных теоретических знаний; углубление, расширение теоретических знаний и практических умений; развитие познавательных способностей и активности аспирантов: творческой инициативы, исследовательских умений, самостоятельности, ответственности и организованности.
Самостоятельное изучение всех разделов дисциплины с применением следующих видов самостоятельной работы: подготовка к практическим занятиям; интерактивное участие в процессе аудиторных занятий преподавателя - на лекциях и практических занятиях; индивидуальные задания поисково-исследовательского характера; взаимодействие с преподавателем вне рамок расписания - на консультациях по учебным вопросам, в ходе творческих контактов при выполнении индивидуальных заданий.
1. Геометрия поверхностей деталей машин.
2. Основные модели контактного взаимодействия шероховатых поверхностей.
3. Контактирование шероховатых поверхностей через слой покрытия.
4. Обеспечение эксплуатационных свойств соединений деталей машин.
5. Оптимальное проектирование тяжелонагруженных соединений деталей машин.
4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. Рекомендуемая литература по дисциплине 1. Основная литература (учебная и учебно-методическая) вание затворов трубопроводной арматуры: монография. – Братск: Изд-во БрГУ, 2012. – 145 с.полимерных стыков шероховатых поверхностей. Братск: БрГУ, тов на трение и износ. – М.: Машиностроение, 1977. 526с.
/Под.ред.И.В.Крагельского, В.В.Алисина. М.: Машиностроение, Кн.1. 1978. 400с., Кн. 2. 1979. – 358с.
шиностроение, 1984. 277с.
упругопластической деформации. М.: Машиностоение, 1986.
М.: Машиностроение, 1988. 256с.
низких температурах. М.: Машиностроение, 1993. 228с.
тирования уплотнений вневмогидроарматуры летательных аппаратов: Учеб.пос. М.: Изд-во МАИ, 2000. 296с.
эксплуатация машин: учебник / Д. Н. Гаркунов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М. : МСХА, 2002. - 630 с. 4.2. Аудио-, видео-, компьютерные средства обеспечения дисциплины (обеспеченность библиотечно-информационными ресурсами и иными средствами) электронных образовательных ресурсов (электронных изданий и инфорресурс 1. Пенкин Н. С., Пенкин А. Н., Сербин В. М. Основы трибо- http://www.b Полный беслогии и триботехники. М.: Машиностроение, 2008. - 208 с. iblioclub.ru/b платный досook/57073/ туп в режиме Огар П.М. Герметичность металлополимерных стыков ше- http://ecat.brs Свободный Огар П.М. Контактирование шероховатых поверхностей. http://ecat.brs Свободный 4. Лоцманенко В.В., Кочегаров Б.Е. Проектирование и конст- http://windo Свободный руирование (основы): Учебное пособие. – Владивосток: Издw.edu.ru/reso доступ 6. Научная электронная библиотека eLIBRARY.RU http://www.el Свободный 4.3. Материально-техническое обеспечение дисциплины № Наименование специализированных аудиторий, кабинетов и лабораторий п/п для реализации учебной дисциплины с перечнем основного оборудования Лекционная аудитория Оборудование: интерактивная доска, плазменная панель, ноутбук, проектор, экран.
Специализированная ауд. 3317 (Лаборатория материаловедения и термической обработки):
Специализированная ауд. 2105 (Научно-учебная лаборатория проблем машиноведения) Установка испытания узлов трения скольжения и трения качения типа ДМ, ДМ28, Машина испытания узлов с гарантированным натягом, резьбовых клемовых соединений;
Установка для исследования контактных характеристик тяжелонагруженных деталей машин;
Установка для исследования герметичности неподвижных и подвижных уплотнений;
Вакуумный пост для определения герметичности соединений;
Разрывная машина с задаваемой программой нагружения образцов;
- Электронно-лучевой микроскоп ЭМ-14.
Специализированная ауд. (Лаборатория основ взаимозаменяемости и технических измерений) Приспособление к оптиметру ИГ-9;
Набор мерительных и контрольных инструментов;
Микроинтерферометр ЛИСИ-4;
Дефектоскоп ДУК-11 ИМ, УД-2-12;
Профилограф и профилометр мод.252;
Протокол изменений и дополнений в рабочей программе В рабочую программу дисциплины вносятся следующие изменения и дополнения:
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры _ от _ 20_ г., протокол №.
Заведующий кафедрой _ _ Внесенные изменения утверждаю:
Декан факультета _ _
«