Влияние качества поверхности на эксплутационные свойства деталей машин.

Эксплуатационные свойства деталей машин и долговечность их работы в

значительной степени зависят от состояния их поверхности.

В отличие от теоретической поверхности деталей, изображаемых на чертеже, реальная поверхность всегда имеет неровности различной формы и высоты,образующиеся в процессе обработки.

Высота, форма, характер расположения и направление неровностей поверхностей обрабатываемых заготовок зависят от ряда причин: режима обработки, условий охлаждения и смазки режущего инструмента, химического состава и микроструктуры обрабатываемого материала, конструкции, геометрии и режущей способности инструмента, типа и состояния оборудования, вспомогательного инструмента и приспособлений.

 Различают следующие отклонения от теоретической поверхности: макрогеометрические, волнистость и микрогеометрические.

Макрогеометрические отклонения — единичные, не повторяющиеся регулярно отклонения от теоретической формы поверхности, характеризующиеся большим отношением протяженности поверхности L к величине отклонения h, которое больше 1000.

Макрогеометрические отклонения характеризуют овальность, конусообразность и другие отклонения от правильной геометрической формы.

 Волнистость поверхности представляет собой совокупность периодически чередующихся возвышений и впадин с отношением шага волны L/h =50…1000.

Волнистость является следствием вибрации системы СПИД, а также неравномерности процесса резания.

Микрогеометрические отклонения, или микронеровности, образуются при обработке заготовок в результате воздействия режущей кромки инструмента на обрабатываемую поверхность, а также вследствие пластической деформации обрабатываемого материала в процессе резания.

 Микронеровности определяют шероховатость (негладкость) обработанной поверхности.

Микрогеометрические отклонения характеризуются небольшим значение отношения шага микронеровностей S к их высоте h S/ h < 50.                           (1)

Характер и расположение микронеровностей зависят от направлении главного движения при резании и направления движения подачи.

Поперечная шероховатость образуется в направлении, перпендикулярном движению режущего инструмента, а продольная — в параллельном направлении.

По ГОСТ 2789—59 шероховатость измеряется в направлении, дающем наибольшее значение шероховатости. Как правило, этим условиям соответствует поперечна шероховатость.

 Этим же ГОСТом установлены следующие определения, относящиеся к

шероховатости поверхностей (рисунок 1):

- реальная поверхность — поверхность, ограничивающая тело и отделяющая его от окружающей среды;

- неровности — выступы и впадины реальной поверхности;

- геометрическая поверхность 1 — поверхность заданной геометрической формы, не имеющая неровностей и отклонений формы;

- измеренная поверхность 2 — поверхность, воспроизведенная в результате измерения реальной поверхности;

- реальный профиль — сечение реальной поверхности плоскостью, ориентированной в заданном направлении по отношению к геометрической

поверхности;

- геометрический профиль 3 — сечение геометрической поверхности плоскостью, ориентированной в заданном направлении по отношению к этой поверхности;

- измеренный профиль 4 — сечение измеренной поверхности плоскостью,

ориентированной в заданном направлении по отношению к геометрической

поверхности.

Графическое изображение измеренного профиля называется профилограммой.

Качество поверхностного слоя деталей машин оказывает существенное влияние на их эксплуатационные свойства. Одной из важнейших эксплуатационных характеристик деталей является износостойкость поверхностей трущихся пар. Именно износ чаще всего определяет ресурс работы машины. При этом интенсивность изнашивания зависит не только от вида материала и его механических свойств, но и от состояния поверхностного слоя деталей. Поэтому повышение износостойкости исполнительных поверхностей деталей является одной из важнейших задач технологии машиностроения. В процессе работы машины имеет место взаимное перемещение деталей, сопровождаемое трением и изнашиванием. Износостойкость деталей определяется способностью ее поверхностного слоя сопротивляться разрушению под действием сил трения. Недостаточная износостойкость деталей машин в значительной степени определяет производительность…

Факторы, влияющие на качество поверхности. В процессе эксплуатации строительной машины происходит изнашивание ее деталей и узлов, являющееся основной причиной возникновения неисправностей и потери работоспособности.

Изнашиванием машины называется процесс разрушения поверхности, происходящий при трении и других видах механического взаимодействия, приводящий к изменению размеров и формы детали, а также качества поверхности трения.

Различают следующие виды изнашивания деталей: абразивное изнашивание, изнашивание вследствие пластического течения материала, изнашивание с хрупким разрушением поверхностного слоя, прилипание (схватывание) частиц контактирующих поверхностей, механическое изнашивание, усиленное окислительным воздействием среды.

Абразивное изнашивание возникает в результате попадания между трущимися поверхностями мелких твердых частиц минерального происхождения. Эти частицы внедряются в поверхность одной из трущихся поверхностей и воздействуют как резец на другую поверхность, образуя на ней риски, царапины и кратеры. В процессе абразивного изнашивания играют существенную роль мелкие металлические частицы, отделившиеся от трущейся поверхности.

Изнашивание вследствие пластического течения материала поверхности возникает при больших нагрузках (больших контактных напряжениях) и перемещении одной поверхности по другой.

Примером пластического изнашивания могут служить раскат обода ходового колеса, пластическая деформация зубьев зубчатых колес и т. д.

Механическое изнашивание с хрупким разрушением поверхностного слоя возникает, когда поверхность одной из контактирующих деталей в результате многократной деформации и усталости металла поверхностного слоя становится хрупкой. На поверхности появляются микротрещины, единичные или групповые осповидные впадины.

Изнашивание в результате слипания (схватывания) частиц металла контактирующих поверхностей происходит при высоких скоростях скольжения, значительных удельных давлениях, недостаточной смазке и повышенной температуре, возникающей при трении; образуются большие задиры, а иногда наступает и полное схватывание деталей.

Механическое изнашивание с одновременным коррозионным процессом возникает при трении поверхностей и разрушении их под воздействием жидкой или газообразной агрессивной среды.

Скорость изнашивания имеет различные значения в зависимости от конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов.

Важнейшими факторами, влияющими на скорость изнашивания, являются: нагрузки и скорость скольжения в сопряженной паре, качество смазки, наличие абразивных частиц между трущимися поверхностями, качество сопряженных поверхностей, твердость материала. Чем больше удельная нагрузка и больше скорость скольжения, тем быстрее изнашиваются трущиеся поверхности.

Наличие абразивных частиц в смазке приводит к изнашиванию, скорость которого зависит от количественного содержания абразива и его твердости.

Несоответствие сорта смазки характеру работы трущихся поверхностей может обусловить вытеснение смазки, нарушение масляной пленки и возникновение сухого трения.

Количество и качество масляной среды в трущейся паре определяют вид трения: жидкое, полужидкое, полусухое и сухое; при этом скорости изнашивания могут существенно различаться.

Неточность изготовления, искажение формы, шероховатость и волнистость контактирующих поверхностей деталей приводят к тому, что площадь касания уменьшается и поэтому в точках касания возникают большие контактные натяжения, вызывающие пластические деформации. В целях устранения и уменьшения влияния неточности контактных поверхностей после сборки машины на заводе и в начальной стадии ее эксплуатации производят обкатку, т. е. заставляют машину работать сначала вхолостую, а затем с небольшими, постепенно увеличивающимися, нагрузками. В процессе обкатки площадь контакта увеличивается (происходит приработка) и качество контактных поверхностей улучшается.

Разборка и сборка машины при эксплуатации и ремонте в случае изменения первоначального положения деталей и их соосности нарушает приработку контактных поверхностей и приводит к ускорению изнашивания деталей.

Изнашивание машины существенным образом зависит также от условий ее эксплуатации, интенсивности работы, квалификации машиниста, климатических и грунтовых условий.

Припуском на обработку называется слой металла, подлежащий удалению с поверхности заготовки в процессе обработки для получения готовой детали.

Размер припуска определяют разностью между размером заготовки и размером детали по рабочему чертежу; припуск задается на сторону.

Припуски подразделяют на общие, т. е. удаляемые в течение всего процесса обработки данной поверхности, и межоперационные, удаляемые при выполнении отдельных операций.

Общий припуск на обработку равен сумме межоперационных при пусков по всем технологическим операциям — от заготовки до размера.

Межоперационный припуск равен сумме припусков, отведённых на черновой, получистовой и чистовой проходы на данной операции.

Понятие двухстороннего припуска чаще всего относится к обработке цилиндрических поверхностей и тогда оно равнозначно понятию припуска на диаметр. С другой стороны, численные значения припуска прямо связаны с режимами резания при обработке (глубиной резания). Поэтому более употребительными и удобными для практического использования считают припуски на сторону.

Назначение припусков на механическую обработку представляет собой важную задачу, поскольку от их численных значений зависит эффективность технологического процесса и качество обрабатываемых поверхностей. В реальном проектировании надо стремиться к тому, чтобы назначенные припуски были минимально необходимыми и достаточными. Из первого условия следует, что припуски не должны быть чрезмерно большими, для того чтобы не удорожать обработку. По второму условию припуски должны гарантировать качественное изготовление деталей по всем параметрам точности и состоянию поверхностного слоя

В технологии машиностроения различают два подхода к назначению припусков на механическую обработку: опытно-статистический и расчётно-аналитический.

Сущность опытно-статистического метода (представленного в данном справочном пособии) состоит в том, что численные значения общего припуска и его распределение по операционным составляющим осуществляют по нормативным таблицам в зависимости от методов получения заготовок, геометрических форм и конструктивных размеров деталей. В этих случаях припуски оказываются безусловно гарантированными, но в то же время несколько завышенными. С таким положением практические работники соглашаются и ищут пути компенсации затрат на удаление больших припусков в интенсификации механической обработки.