LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Поліпшення експлуатаційних характеристик деталей приладів шляхом формування функціональних поверхонь з дискретно-орієнтованою топографією

визначаються:

–швидкість переміщення деталі відносно інструменту:

,

– подача ударного інструменту (бойка): 

де sT – границя текучості і ам – ударна в'язкість матеріалу деталі, на поверхні якої формуються задані геометричні параметри ДОТ: h – глибина лунки;  – щільність лунок ДОТ поверхні; b – кут нахилу профілю лунки вздовж великою осі; tи– тривалість формування однієї лунки: tи = 1/fА; Rб – радіус закруглення і fА –частота коливань ударного інструменту пристрою.

Для реалізації методу формування ДОТ поверхні деталей запропонований спосіб виготовлення поверхонь тертя (Пат. 77321 Україна). Спосіб реалізовано в пристрої для токарного верстата 16К20 (рис. 1). Принцип дії пристрою ґрунтується на віброударному методі ППД. Основним робочим інструментом пристрою є бойок з алмазним вигладжувачем, який з визначеною частотою методом карбування наносить лунки на поверхню деталі, що рухається з заданою швидкістю. Щільність і глибина лунок задається швидкістю обертання деталі і подачею інструменту.

Технологічні можливості пристрою, простота його регулювання і настройки та визначення режимів формування дозволяють використовувати методику для проведення досліджень і промислового впровадження процесу формування ДОТ поверхонь тертя.

У третьому розділі визначаються раціональні параметри дискретно-орієнтованої топографії поверхні тертя, що забезпечують поліпшення функціональних властивостей та експлуатаційних характеристик пар тертя.

Використовуючи методи математичного моделювання проводиться теоретичний аналіз якості поверхні, визначаються основні параметри топографії та технологічні режими формування ДОТ поверхні на основі аналізу мастилоємності, експлуатаційної міцності і несучої здатності поверхні тертя, впливу на них режимів формування та експлуатації.

Параметрами ДОТ поверхні визначені (рис. 2): а – напівширина малої осі та c – напівширина великої осі еліпсоїдної лунки; A – відстань (крок) між центрами еліпсів вздовж малої осі; B – відстань (крок) між центрами еліпсів вздовж великої осі; rT1, rT2 – найменші відстані між краями лунок вздовж великої і малої осі, відповідно: rT1 = А /2 cosq, rT2 = A – 2a; q – кут між векторами rT1 і rT2.

Щільність лунок визначається як: , а за умов рівномірності:

А = В, B = 2c, q = 0, має вигляд : .

Забезпечення необхідної мастилоємності поверхонь здійснюється визначенням раціональних параметрів ДОТ поверхні з урахуванням її шорсткості. Питома мастилоємність шорсткої поверхні W0 – об'єм мастила в мм3 на площі в 1 см2, визначена як:

,

де k – безрозмірний параметр, який залежить від геометричних і фізичних властивостей поверхні, експлуатаційних навантажень: ; he– абсолютне зближення поверхонь пари тертя при робочому навантаженні; a, b, c, d, e, f, g – коефіцієнти рівняння апроксимуючої кривої відносної опорної довжини профілю tp(е), представленої як:

.

Питома мастилоємність лунок Wл в мм3 на площі в 1 см2 складає:

,

де S – площа ДОТ поверхні; kл – сталий коефіцієнт, в нашому випадку kл = 200/3. Питома мастилоємність ДОТ поверхні:

.

Відносне збільшення питомої мастило-ємності за рахунок ДОТ поверхні визначаємо за формулою: .

Оцінка несучої здатності поверхонь визначалась на основі аналізу допустимих значень геометричних параметрів ДОТ з урахуванням міцності поверхні при навантаженнях і механічних властивостей матеріалів пари тертя. Допустима щільність лунок ДОТ поверхні визначена через мінімальні кроки їх нанесення вздовж малої осі: та вздовж великої осі: , як:

де , с = hctgb.

Протяжність здеформованої зони визначається як: ,

де K1 – коефіцієнт напруженості; d – коефіцієнт напружено-деформованого стану зміцненої поверхні, d = 2 для моделі лінійного фрикційного контакту і 3,2 для точкового; g – параметр впливу товщини деталі Н: g = 0,21Н+1,8 6.

Коефіцієнт напруженості К1, що є мірою напружено-пошкодженого стану в околі концентратора напружень, визначає найменшу допустиму відстань між краями лунок вздовж великої осі – rT1 і малої осі – rT2 (див. рис. 2) та вираховується за формулами:

, ,

де sW – робочий рівень напружень.

Таким чином, визначаємо допустимі параметри ДОТ поверхні при робочому рівні напружень на поверхнях пари тертя.

Оцінка зміцнюючого ефекту при формуванні ДОТ поверхні з урахуванням теплофізичних і механічних властивостей матеріалу деталі визначає допустиме значення параметрів топографії поверхні, при формуванні якої забезпечується її раціональне зміцнення. Ступінь деформації в процесі ППД часто пов'язана з перенаклепом оброблюваних поверхонь, наслідком чого є поява залишкових напружень розтягу. У зв'язку з цим важливе значення набуває контрольованість процесу зміцнення при виборі режимів, що забезпечують оптимальний ступінь деформації.

При зміцненні поверхні потужність дії зміцнюючого інструменту не повинна перевищувати критичної границі на площі пластичної деформації поверхні S: Рс =qmaxS, де qmax – густина імпульсного теплового потоку, Вт/см2. Величина qmax визначається з виразу:

,

де b – вектор Бюргерса, м; l – коефіцієнт теплопровідності, Вт/мК; a – термічний коефіцієнт лінійного розширення, К-1; аq – коефіцієнт температуропровідності, м2/с; C – теплоємність, Дж/м3К; К0 – коефіцієнт швидкості структурних дислокаційних процесів, м2/с; tu – тривалість дії імпульсу, с; Тg – температура Дебая, C.

Потужність формування лунки P залежить від роботи A, що витрачена на деформацію об'єму поверхні, і тривалості формування tu: P = A/tu. Роботу пластичної деформації матеріалу визначаємо як: , де SdL – вираз, що визначає об'єм здеформованого матеріалу, у нашому випадку об'єм лунок на поверхні деталі SdL = Wл: , мм3, S – площа поверхні деталі. Після відповідних перетворень, визначаємо взаємозалежність допустимих значень щільності і глибини лунок: .

Прогнозування зносостійкості і довговічності вузла тертя з параметрами ДОТ поверхонь тертя проводиться за методикою прогнозування зношування і коефіцієнту тертя. В залежності від конструктивних та експлуатаційних характеристик вузла визначаються енергетичні параметри процесу тертя, питома інтенсивність зношування і коефіцієнт тертя, що забезпечують допустимий вид зношування.

Розроблена методика дозволяє отримати раціональні параметри ДОТ поверхні тертя, що забезпечують поліпшення функціональних властивостей пар тертя у прецизійних вузлах приладів. На основі розрахункових залежностей методика дозволяє прогнозувати технічний рівень застосування ДОТ поверхонь пар тертя, а також доцільний рівень якості приладів на їх основі.

Четвертий розділ містить дослідження робочих поверхонь зі сформованою ДОТ, визначає вплив параметрів ДОТ поверхні на функціональні властивості