Дослідження напружено-деформованого стану вкритої хромовим покривом ділянки штока поршневого насоса двосторонньої дії в умовах позаштатного навантаження

Abstract

Реалізовано інженерний підхід щодо дослідження напружено-деформованого стану ділянки з покриттям штока бурового поршневого насоса двосторонньої дії в умовах позаштатного навантаження. Розглянуто найбільш навантажений елемент штока, який вкритий електролітичним матовим хромом. Для розрахунків застосовано стержневу модель з неоднорідного матеріалу, попереччя якої є двозв’язною областю із змінними від шару до шару параметрами пружності та міцності. Поведінку такої моделі спершу розглянуто за однорідного стискання чи розтягування, тобто при звичному експлуатаційному навантаженні штока, а потім в умовах позаштатного поперечного згинання зі стисканням, яке спричинене зносом деталей пари тертя “крейцкопф – напрямні станини насоса”. Отримано аналітичні залежності для визначення нормальних, дотичних та еквівалентних напружень в неоднорідному шаруватому матеріалі ділянки штока. Для здійснення конкретних числових розрахунків представлена підзадача про визначення максимальних внутрішніх зусиль в штоці у випадку позаштатної ситуації. Детально проаналізовано розподіл у хромовому покритті та в матеріалі основнови штока еквівалентних напружень, які визначали за енергетичною теорією Губера-Мізеса-Генкі. Здійснено оцінку міцності ділянки штока з хромовим покриттям за умов позаштатних навантажень

Реализован инженерный подход к исследованию напряженно-деформированного состояния участка с покрытием штока бурового поршневого насоса двухстороннего действия в условиях внештатного нагружения. Рассмотрен наиболее нагруженный элемент штока, который покрыт электролитическим матовым хромом. Для расчетов применена стержневая модель из неоднородного материала, поперечное сечение которой является двухсвязной областью с переменными от слоя к слою параметрами упругости и прочности. Поведение такой модели сначала рассмотрено при однородном сжатии или растяжении, то есть при обычной эксплуатационной нагрузке штока, а затем в условиях внештатного поперечного изгиба с сжатием, которое вызвано износом деталей пары трения “крейцкопф – направляющие станины насоса”. Получены аналитические зависимости для определения нормальных, касательных и эквивалентных напряжений в неоднородном слоистом материале участка штока. Для осуществления конкретных числовых расчетов представлена подзадача об определении максимальных внутренних усилий в штоке в случае внештатной ситуации. Детально проанализировано распределение в хромовом покрытии и в материале основы штока эквивалентных напряжений, которые определяли за энергетической теорией Губера-Мизеса-Генки. Осуществлена оценка прочности участка штока с хромовым покрытием при условиях внештатных нагрузок.

Engineering approach is applied to the study of the stress-deformed state of the rod part with the coating of the bucket pump within freelance activity. The most loaded element of the rod is considered; the one is covered with matte electrolytic chromium. A non-homogeneous beam model, which has a double cross section and the varying parameters of elasticity and strength, is studied. Primarily, the model is kept within normal rod load; secondarily, it is put to the emergency, caused by the wearing of crosshead and frame rails friction couple. The distribution of normal, tangential, and equivalent stress can be revealed in the non-homogeneous layered material of the rod’s part. To do specific calculations, a sub-problem is given, i.e. the maximum internal forces are determined in the rod within an emergency. The detailed analysis of the distribution of chromium coating and the material of the rod base equivalent stresses are determined according to the energy theory of Huber-Mises-Hencky. The strength of the rod section with chromium coating is assessed within abnormal loading.