Материал: Разработка конструкции установки для экспериментального исследования износостойкости материалов

Разработка конструкции установки для экспериментального исследования износостойкости материалов

Содержание

Введение

. Литературный обзор

. Анализ состояния вопроса

. Конструкторская часть

.1 Проектирование конструкции установки для исследования износостойкости

.1.1 Принципиальные конструкторские решения

.1.2 Проектирование узлов установки

.2 Расчет и проектирования гидравлического привода осциллирующей подачи

.2.1 Расчет и выбор исполнительного гидродвигателя

.2.2 Составление принципиальной схемы привода

.2.3 Расчет и выбор насосной установки

.2.4 Расчет и выбор гидроаппаратуры и трубопроводов

.2.5 Разработка конструкции гидроблока управления

.2.6 Определение потерь давления в приводе

. Методическая часть

. Разработка технологического процесса изготовления детали «диск»

.1 Технологический контроль чертежа

.2 Анализ технологичности конструкции

.3 Выбор заготовки. Экономическое обоснование выбора заготовки

.4 Выбор структуры и плана технологического процесса

.5 Определение типа производства

.6 Выбор формы организации производства

.7 Расчет припусков и размеров заготовки

.8 Выбор технологического оборудования

.9 Выбор станочных приспособлений

.10 Выбор режущих инструментов

.11 Выбор инструментальных приспособлений

.12 Выбор режимов резания

.13 Выбор средств измерения. Выбор формы организации контроля

.14 Разработка управляющих программ для станка с ЧПУ

Заключение

Список использованных источников

Введение

гидравлический привод насосный приспособление

Долговечность работы любого оборудования напрямую зависит от износостойкости элементов его конструкции. Правильный подбор материалов и режимов работы деталей износа поможет увеличить время эксплуатации деталей машин.

Современные установки и методики проведения экспериментальных исследований износостойкости материала имеют ряд серьезных недостатков. Как правило, на таких установка возможна реализация только одного режима изнашивания при слабом разнообразии второстепенных факторов и интенсивности изнашивания.

Особенность разрабатываемой мною установки заключается в создании конструкции, позволяющей проводить исследования в режимах трения качения, трения скольжения. Возможностью применения второстепенных фактор, влияющих на процесс износа, а именно, изнашивание в абразивных, жидких средах, ударное изнашивание, изменения интенсивности.

В установке применены готовые приводы токарного станка, что упрощает конструкцию и позволяет применять её на большинстве машиностроительных предприятиях.

1. Литературный обзор

ИзнаÜшиваÜние - процесс раÜзрушения и отделения маÜтериаÜла с поверхности тела и (или) наÜкопления его остаÜточных деформаÜций при трении. Следует отметить, что изнаÜшиваÜние прежде всего процесс взаÜимодействия поверхностей, который сопровождаÜется не только микрорезаÜнием, деформироваÜнием и наÜгреваÜнием, но таÜкже и изменением мехаÜнических свойств, структуры, фаÜзового состаÜва и химической аÜктивности поверхностных слоев. Этот процесс может проявляться в каÜчестве изменения формы или раÜзмеров изнаÜшиваÜемого телаÜ.

Интенсивность изнашивания деталей может зависит от разных причин:

.        Режима и условий их работы.

.        Материала деталей.

.        Формы контактных поверхностей.

.        Характера смазки трущихся поверхностей.

.        Удельного усилия и скорости взаимодействия.

.        Температуры в зоне сопряжения.

.        Состояние окружающей среды.

Результатом изнашивания деталей является износ. Величина износа характеризуется условными единицами объема, массы, длины. Износ определяется по изменению зазоров между сопрягаемыми поверхностями деталей, появлению течи в уплотнениях, уменьшению точности обработки изделия и многими другими.

На рисунке 1.1 представлены основные факторы, определяющие процесс изнашивания.

На рисунке 1.2 представлена схема видов изнашивания деталей.

По ГОСТ 27674-88 дадим определение наиболее распространенным видам изнашивания в машиностроении.

Механическое изнашивание - изнашивание в результате механических воздействий.

Рисунок 1.1 - факторы процесса изнашивания

Рисунок 1.2 - Виды изнашивания деталей

Коррозионно-механическое изнашивание - изнашивание в результате механического воздействия, сопровождаемого химическим и (или) электрическим взаимодействием материала со средой, рисунок 1.3.

Рисунок 1.3 - Коррозионно-механическое изнашивание

Абразивное изнашивание - механическое изнашивание материала в результате режущего или царапающего действия твердых тел или твердых частиц, рисунок 1.4.

Рисунок 1.4 - Абразивное изнашивание

Кавитационное изнашивание - механическое изнашивание при движении твердого тела относительно жидкости, при котором пузырьки газа захлопываются вблизи поверхности, что создает местное высокое ударное давление или высокую температуру, рисунок 1.5.

Рисунок 1.5 - Кавитационное изнашивание

Усталостное изнашивание - механическое изнашивание в результате усталостного разрушения при повторном деформировании микрообъемов материала поверхностного слоя. Может происходить как при трении качения, так и при трении скольжения, рисунок 1.6.

Рисунок 1.6 - Усталостное изнашивание поверхности: а - первичные микротрещины на поверхности; б - микротрещины в подповерхностном слое

)        взаимодействие трущихся поверхностей;

)        возникновение усталостных микротрещин;

)        раскалывание микротрещины;

)        отделение частицы материала.

Процесс усталостного изнашивания в подповерхностном слое происходит в следующей последовательности, рисунок 1.6, б:

)        зарождение поверхностных дислокаций;

)        процесс накопления дислокаций;

)        образование полостей;

)        слияние полостей в микротрещины, параллельных поверхности трения;

)        достижение микротрещины критической длина, отделение частицы износа.

Гидроабразивное (газообразное) изнашивание - абразивное изнашивание в результате действия твердых тел или твердых частиц, увлекаемых потоком жидкости (газа), рисунок 1.7.

Рисунок 1.7 - Гидроабразивный износ

Говоря о характере взаимодействия изнашивающих поверхностей следует выделить два типа движения:

) трение скольжения;

) трение качения.

Схемы износа приведены на рисунке 1.8.

Рисунок 1.8 - Схемы износа: 1 - трение скольжения; 2 - трение качение

В процессе износа при скольжении материалы под действием напряжений работают на срез, а в процессе трения износа при качении развиваются нормальные напряжения. При длительном нагружении под действием переменных давлений это приводит к выкрашиванию частиц на поверхности, т.е. образованию раковин (питтинга).

Если наряду с нормальными напряжениями развиваются также и касательные, то происходит проскальзывание, в наибольшей степени способствующее процессу износа. Нагружение, сочетающее скольжение и качение, возможно, например, в зубчатых передачах.

Износ при скольжении, вызываемый вращением, образуется в вершинах опор и в шаровых подпятниках. Это тот вид износа, при котором имеет место эффект вращения при относительном смещении соприкасающихся участков поверхности. Все три типа износа могут проявиться в смешанных формах.

Типичным примером ударного износа является износ колец седла клапана двигателя внутреннего сгорания. Ударный износ, как и износ, обусловленный трением качения, приводит к образованию питтинга.

ЧаÜстыми причинаÜми выхода из строя опор каÜчения являются устаÜлостное выкраÜшиваÜние дорожек и тел каÜчения, заÜклиниваÜние и раÜзрыв сепаÜраÜторов, аÜбраÜзивное изнаÜшиваÜние. При эксплуаÜтаÜции опор каÜчения укаÜзаÜнные повреждения в ряде случаÜев могут быть устраÜнены или уменьшены при использоваÜнии метаÜллоплаÜкирующих смаÜзочных маÜтериаÜлов, содержаÜщих 0,1… 10% маÜссы твердых чаÜстиц метаÜллов, их окислов, метаÜллооргаÜнических соединений или твердых аÜнтифрикционных маÜтериаÜлов, рисунок 1.9.

Долговечность паÜр трения с линейным контаÜктом тел каÜчения и колец обраÜтно пропорционаÜльна наÜгрузке на более наÜгруженное тело в степени 3,3. Снижение этой наÜгрузки на 10% повышаÜет долговечность подшипника на 36%. СоздаÜние между телом каÜчения и кольцом подшипника метаÜллической пленки увеличиваÜет площаÜдь контаÜкта и тем саÜмым снижаÜет маÜксимаÜльную наÜгрузку на тело каÜчения.

Рисунок 1.9 - Антифрикционные смазочные материалы

По степени изнашивания износ делится на нормальный, аварийный и предельный.

НормаÜльным (естественным) наÜзываÜют износ, возникаÜющий при праÜвильной, но длительной эксплуаÜтаÜции маÜшины в результаÜте использоваÜния заÜдаÜнного ресурса раÜботы.

АÜваÜрийным (прогрессирующим) наÜзываÜется износ, наÜступаÜющий в течение короткого времени и достигаÜющий таÜких раÜзмеров, что даÜльнейшаÜя эксплуаÜтаÜция маÜшины стаÜновится невозможной. При определенных знаÜчениях изменений в результаÜте изнаÜшиваÜния наÜступаÜет предельный износ, который вызываÜет резкое ухудшение эксплуаÜтаÜционных каÜчеств отдельных узлов и маÜшин в целом, что вызываÜет необходимость в проведении ремонтаÜ. Виды износа при трении покаÜзаÜно на рисунке 1.10.

Рисунок 1.10 - Виды разрушения при трении

Методы определения износа рабочих поверхностей.

Величина износа рабочих поверхностей деталей оценивается по:

.        Изменению массы (весовой метод).

.        Изменению зазоров и температур.

.        Изменению линейных размеров.

.        Накоплению продуктов изнашивания в масле.

.        Изменению размеров отпечатков на поверхности трения (метод лунок).

.        Изменению эксплуатационных свойств.

При визуаÜльном методе дефекты определяются в результаÜте внешнего осмотра маÜшины невооруженным глаÜзом. При возможности покаÜчиваÜния сопряженных детаÜлей износ в сопряжениях определяют визуаÜльно по величине хода детаÜлей при покаÜчиваÜнии, а именно по величине люфтаÜ.

Для определения величины износа наÜиболее раÜспростраÜненным является заÜмер геометрических раÜзмеров раÜбочих поверхностей детаÜли c использоваÜнием мерительного инструментаÜ. ТаÜк, наÜпример, для измерения заÜзоров в сопряжениях горных маÜшин могут быть использоваÜны щупы, свинцовые плаÜстины, мягкаÜя проволокаÜ, индикаÜторы. Величина износа зубчаÜтого заÜцепления определяется по толщине свинцовой плаÜстины, прокаÜтаÜнной через заÜцепление. В подвижных заÜцеплениях нормаÜльные заÜзоры наÜходятся в пределаÜх от 0,01 до 0,5 мм.

В процессе трения выделяется тепло. По мере ухудшения качество поверхности тепловыделение увеличивается. С помощью термометров и термопар можно контролировать температуру деталей, и по ней определять степень износа.

2. Анализ состояния вопроса

Большинство деталей узлов современных машин и аппаратов работают в режиме изнашивание, поэтому их износ является одним из основных фаÜкторов, определяющих срок службы оборудоваÜния. Для увеличения срока эксплуатации оборудования необходим грамматный подобор материалов и режимов работы деталей износа.

Для оценки пригодности того или иного материала необходимо проведение эксперементального исследования его взаимодествия с контр-телом. Качество экспериментального проведения исследований износостойкости материала заключается в максимально приближенных воссоздании условий его эксплуатации.

В существующих устройствах и методиках оценки износостойкости, как правило, учитывается какой-либо один из механизмов изнашивания, еще и в сочетании с узким диапазоном изменений внешних и внутренних факторов. Если механизм изнашивания при оценке износостойкости конкретного объекта не соответствует реальным условиям изнашивания, оценка износостойкости является неадекватной.