Основные представления о ресурсе и эксплуатационных свойствах деталей машин. Состояние поверхностного слоя и его влияние на эксплуатационные свойства деталей машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет»

РЕФЕРАТ

на тему: «Основные представления о ресурсе и эксплуатационных свойствах деталей машин. Состояние поверхностного слоя и его влияние на эксплуатационные свойства деталей машин»

Выполнил Худойназаров А. А.

Проверил: Трухманов Д. С.

Кемерово 2015



Содержание

Введение

1. Основные представления о ресурсе и эксплуатационных свойствах деталей машин

1.1 Надежность машин и механизмов как важнейшее эксплуатационное свойство

1.2 Показатели, характеризующие надежность: безотказность, долговечность и сохраняемость, ремонтопригодность машин и механизмов

1.3 Методы проектирования и конструирования, направленные на повышение надежности: унификация, типизация, агрегирование, взаимозаменяемость

1.4 Связь технических и экономических показателей, характеризующих машины и механизмы

2. Состояние поверхностного слоя и его влияние на эксплуатационные свойства деталей

2.1 Влияние шероховатости поверхности

2.2 Влияние шероховатости поверхности на износостойкость

2.3 Влияние смазывающе-охлаждающей жидкости

2.4 Влияние методов обработки на формирование физико-механических свойств поверхностного слоя

Заключение

Список использованных источников



Введение

Большинство эксплуатационных свойств изготавливаемых деталей машин зависят от комплекса прочностных свойств, которые в наибольшей степени влияют на функциональные характеристики изделия, т.е. от материала и его конструктивной прочности. Надо также отметить, что, несмотря на большое разнообразие материалов, в машиностроении зачастую требуется такое сочетание различных свойств, которые возможно достичь только дополнительной обработкой.

Основная часть характеристик деталей и узлов машин определяется качественным состоянием поверхностного слоя деталей, формируемых на финишных операциях технологических процессов. Качество деталей, их механические и физико-механические свойства в значительной степени зависят от отделочно-упрочняющей обработки, применяемой на различных стадиях производства.

В первом разделе рассматривается влияние эксплуатационных свойств на поверхностный слой деталей машин. Предметом исследования является надежность, так как это важнейшее эксплуатационное свойство. Эта тема является актуальной, потому что несоблюдение требований надежности может привести к отказу дорогостоящего оборудования и разрушению деталей и узлов внутри машины. Также в реферате рассмотрены показатели, характеризующие надежность (безотказность, долговечность и сохраняемость, ремонтопригодность), методы проектирования и конструирования, направленные на повышение надежности (унификация, типизация, агрегирование, взаимозаменяемость), связь технических и экономических показателей, характеризующих машины и механизмы, которая заключается в том, что показатели являются (в совокупности) основой для оценки уровня качества изделия.

Во втором разделе рассматривается влияние шероховатости, смазывающе-охлаждающей жидкости и методов обработки на формирование физико-механических свойств поверхностного слоя на такие важные эксплуатационные свойства деталей машин, как износостойкость, статическую, длительную и усталостную прочность, коррозионную стойкость, прочность соединений с натягом. Шероховатость влияет, в основном, на износостойкость, так как наименьшая или наибольшая высота микронеровностей поверхности приводит к быстрому износу деталей, поэтому следует выбирать оптимальный промежуточный вариант высоты микронеровностей поверхности, который будет рассмотрен подробнее. Далее будет рассмотрено как СОЖ способствует улучшению процесса стружкообразования, и как при различных методах обработки проявляются силовой и тепловой факторы, и чем они характеризуются.



1. Основные представления о ресурсе и эксплуатационных свойствах деталей машин

1.1 Надежность машин и механизмов как важнейшее эксплуатационное свойство

Под надежностью понимают свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение заданного промежутка времени или требуемой наработки (объем работы изделия, измеряемый в часах, циклах, метрах, штуках и т.д.).

Любая ТС, машина создаются для выполнения определенных функций в течение заданного срока службы. Функциональная пригодность конструкции определяется степенью надежности машины, показателями ее работоспособности. При определении надежности чаще всего исходят из понятия отказа машины, т.е. любой ее вынужденной остановки.

Отказ может происходить не только по причине разрушения отдельных узлов или деталей, но и выхода погрешностей выполнения машиной своего функционального назначения за пределы норм. Отказ может наступить и потому, что машина выполняет свою работу с такими ошибками, при которых либо полностью нарушается технологический процесс, либо производимые изделия и операции непригодны (брак). Два фактора - 1) поломка (разрушение) деталей и 2) нарушение точности работы устройства - практически определяют функциональную надежность машины. Они зависят от полноты выполнения функционально-эксплуатационных (эксплуатационных) требований, предусматриваемых ТЗ и реализуемых посредством технических решений, закладываемых в конструкцию машины.

Разрушение деталей (1-й фактор) - следствие их недостаточной объемной и поверхностной прочности. При наличии достаточного ассортимента машиностроительных материалов и методов изготовления, развитой науки о прочности любым деталям и узлам можно придать требуемую (практически неограниченную) долговечность и гарантировать их от разрушения. То, что разрушение деталей все же происходит, объясняется конструктивными и технологическими дефектами, неправильной эксплуатацией или случайностью.

Конструктивные дефекты - неверная оценка степени нагружения детали, местоположения опасных сечений и наиболее нагруженных точек. Обычные в инженерной практике методы анализа (расчета) позволяют определить напряжения с удовлетворительной точностью для сравнительно немногих простейших расчетных случаев. Анализ большинства сложных деталей на прочность основан на упрощениях, которые не всегда выдерживаются в реальных условиях.

Расхождение истинных значений (фактических) напряжений и расчетных обусловлено отклонениями:

- расчетной схемы от действующих условий нагружения;

- фактических значений действующих сил от номинальных.

Эти отклонения объясняются влиянием сопряженных деталей; упругими свойствами системы; неточностями изготовления и монтажа; перегрузками вследствие превышения расчетных режимов эксплуатации; изменением характеристик прочности материала в связи с изменением температуры и в результате действия вибраций, изменением форм и размеров деталей вследствие износа.

Таким образом, для предохранения деталей от разрушения конструктор должен учитывать следующие функционально-эксплуатационные требования:

- объемную и поверхностную прочность при статических и динамических нагрузках;

- жесткость конструкции;

- износостойкость трущихся деталей;

- тепло- и хладостойкость деталей;

- вибростойкость конструкции.

Нарушение функциональной точности (2-й фактор) - следствие отклонений формы, размеров и расположения поверхностей деталей и самих деталей, составляющих конструкцию. Эти отклонения возникают в результате ошибок при изготовлении деталей и узлов, неизбежных деформаций в конструкции под влиянием действующих нагрузок, износа трущихся деталей, неточностей монтажа и регулировки, температурных изменений.

Ошибки изготовления, зазоры в подвижных соединениях узлов машины обычно учитываются конструктором в процессе проектирования на основе теории точности. Влияние деформаций деталей и их износа достаточно трудно учесть, во-первых, потому, что еще недостаточно разработана теоретическая база таких расчетов, а, во-вторых, эти факторы непрерывно меняются в процессе эксплуатации. Поэтому конструкторы всегда предусматривают возможности выполнения необходимых регулировок, наличие автоматических компенсаторов изменения формы, размеров и расположения деталей.

Следовательно, для установления нормальной функциональной точности работы машины конструктору необходимо учитывать такие функционально-эксплуатационные требования:

- статическую и динамическую точность работы устройства;

- жесткость деталей и узлов конструкции;

- износостойкость трущихся поверхностей деталей машин.

Последние два фактора влияют (см. выше) и на прочность деталей машины.

Реализация всех этих функционально-эксплуатационных требований является основой для создания рациональной конструкции машины. Однако не всегда удается найти проектное решение, полностью отвечающее всем этим требованиям. Безупречная во всех отношениях конструкция - редкая удача. И дело здесь, прежде всего, в противоречивости выдвигаемых требований. В подобных случаях принимается компромиссное решение за счет требований, не имеющих первостепенного значения в данных условиях применения машины.

1.2 Показатели, характеризующие надежность: безотказность, долговечность, сохраняемость и ремонтопригодность машин и механизмов

Безотказностью называют свойство изделия непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Долговечностью называют свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Долговечность характеризуется ресурсами. Техническим ресурсом называют наработку изделия от начала эксплуатации или ее возобновления после ремонта определенного вида (среднего или капитального) до наступления предельного состояния. Назначенным (общетехническим) ресурсом называют суммарную наработку изделия, по достижении которой применение по прямому назначению должно быть прекращено (независимо от состояния изделия). Прекращение эксплуатации связано с требованиями безопасности (возможностью наступления катастрофического отказа) или экономической целесообразностью. В пределах назначенного ресурса предусматривают один или несколько ремонтов. Под предельным состоянием изделия понимается состояние, определяемое невозможностью его дальнейшей эксплуатации, обусловленное либо снижением эффективности, либо требованиями безопасности.

Сохраняемость - свойство изделия сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и (или) транспортирования. Характеризуется сроком сохраняемости и гамма-процентным сроком сохраняемости.

Ремонтопригодностью называют приспособленность изделия к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений, поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания (ТО) и ремонта (например, возможность замены детали в эксплуатации). Показатели - среднее время восстановления, удельная трудоемкость ТО и ремонта, относительная стоимость ремонта.

1.3 Методы проектирования и конструирования, направленные на повышение надежности: унификация, типизация, агрегирование, взаимозаменяемость

Методами стандартизации являются унификация, агрегатирование и типизация, обеспечивающие взаимозаменяемость и специализацию на разных уровнях.

Под унификацией понимается один из важнейших методов стандартизации, заключающийся в рациональном сокращении видов, типов и размеров изделий одинаково функционального назначения, а также узлов и деталей, входящих в изделие с целью создания ограниченного числа взаимозаменяемых узлов и деталей, позволяющих собирать новые изделия с добавлением определенного количества оригинальных элементов. Чем больше унифицированных узлов и деталей в машине, тем короче сроки проектирования и изготовления, так как сокращается количество чертежей, количество вновь разрабатываемых технологических процессов, проектируемой оснастки. Унификация позволяет снизить стоимость производства новых изделий, повысить серийность и, следовательно, уровень автоматизации производственных процессов, снизить трудоёмкость изготовления, обеспечить большую мобильность промышленности при выпуске новых изделий, организовать специализированные производства.

Унификация изделий осуществляется на основе определенного их подобия в выполнение аналогичных функций. Унификация, целесообразность которой экономически обоснована, должна завершать стандартизацией унифицированных изделий, При этом необходимо помнить, что унификация должна производится с учётом перспектив совершенствования узлов и деталей. Понятие "унификация машин и оборудования" распространяется на типы, основные размеры и параметры машин их составных частей - узлов и деталей.

Типизация - метод стандартизации, заключающийся в установление типовых объектов для данной совокупности, принимаемых за основу (базу) при создании других объектов, близких по функциональному назначению. Этот метод иногда называется методом " базовых конструкций", так как в процессе типизации выбирается объект, наиболее характерный для данной совокупности, с оптимальными свойствами, а при получении конкретного объекта - изделия или технологического процесса выбранный объект (типовой) может претерпевать лишь, некоторые, частичные изменения или доработки. Таким образом, типизация является распространением большого количества функций на малое число объектов, так как обеспечивает сохраняемость только типовых объектов из данной совокупности. Эффективность типизации обусловлена использованием проверенного решения при разработке нового изделия, ускорением и снижением стоимости подготовки производства изделий, создаваемых на одной базе, облегчением условий эксплуатации типовых (базовых) изделий и их модификаций. Типизация завершается стандартизацией разработанных типовых изделий.

Агрегатирование - это метод создания и эксплуатации машин, приборов и оборудования из отдельных стандартных, унифицированных узлов, многократно используемых при создании различных изделий на основе геометрической и функциональной взаимозаменяемости.

Агрегатирование обеспечивается расширением области применения машин путём замены их отдельных узлов и блоков, возможность компоновки машин, приборов, оборудования разного функционального назначения из отдельных узлов, изготавливаемых на специализированных предприятиях, создания универсальных приспособлений при разработке технологической оснастки и т. д.

Агрегатирование позволяет также увеличить номенклатуру выпускаемых машин и оборудования за счёт модификации их основных типов и создания различных исполнений. Кроме того, агрегатирование дает возможность применение приспособлений и сложной технологической, механизированной и автоматизированной оснастки за счёт использования общих агрегатов и узлов, организовать высокопроизводительный ремонт машин и других изделий за счёт использования взаимозаменяемых агрегатов и узлов.

Агрегатированное оборудование обладает конструктивной обратимостью, что дает возможность многократного применения стандартных агрегатов и узлов в новых компоновках при изменении конструкций объекта производства и при необходимости переналадки производства навыпуск новых видов продукции в гибких производственных системах. Поэтому у агрегатного оборудования в наибольшей степени развита конструктивная преемственность, упрощён ремонт, снижена номенклатура запасных частей. При разработке научных основ агрегатирования используется основные положения теории машин и механизмов. Для определения рациональной разработки конструкций на элементы необходимо использовать классификатор деталей. Агрегатирование дает возможность уменьшить объём проектно-конструкторских работ, сократить сроки подготовки и освоения производства, снизить трудоёмкость изготовления изделий и снизить расходы на ремонтные операции.

Взаимозаменяемость - это свойство независимо изготовленных деталей, узлов и агрегатов обеспечивать беспрепятственную сборку машин или приборов и выполнять своё служебное назначение без нарушения технических требований, предъявляемых к данному изделию в целом. Взаимозаменяемыми детали и узлы являются в том случае, если характеризующие их параметры находятся в заданных пределах. Требования взаимозаменяемости предъявляется к таким параметрам как точность сопрягаемых размеров, отклонение формы и расположение поверхностей, волнистость и шероховатость, физико-химические свойства материалов. Беспрепятственная сборка обеспечивается за счёт точности геометрических параметров, а для обеспечения функциональных требований необходимо обеспечить заданную точность функциональных параметров, т. е. таких параметров, которые влияют на эксплуатационные показатели изделий и на служебные функции деталей и узлов. Так, от размера зазора между поршнем и цилиндром (функционального параметра) зависит мощность двигателей (эксплуатационный показатель). Зазор в подвижном соединении должен обеспечивать не только сборку и точность взаимного расположения, но и минимальное трение, компенсацию температурных изменений и износа других факторов, влияющих на выходные эксплуатационные характеристики - долговечность, точность перемещения, расход масла и т. п.

1.4 Связь технических и экономических показателей, характеризующих машины и механизмы

При приобретении любого изделия нас всегда интересует его качество - совокупность свойств продукции, обуславливающая ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с назначением (ГОСТ 15 467 -79 «Управление качеством продукции. Основные понятия. Требования и определения»). Связь технических и экономических показателей машин и механизмов заключается в том, что они являются (в совокупности) основой для оценки уровня качества изделия.

Уровень качества определяется показателями, которые оценивают на основе стандартов. При этом используют следующие основные виды показателей:

- назначения и экономичности, определяющие экономический эффект изделия и область его применения;

- надежности и долговечности, характеризующие работу изделия в конкретных условиях его использования;

- эргономические, учитывающие комплекс физиологических и психологических свойств человека в системе «человек-изделие-среда»;

- эстетические, оценивающие в изделии оригинальность, гармоничность, соответствие среде и определенному стилю;

- транспортабельности, характеризующие способность изделия к перемещению .

Для изделий машиностроения выделяют три группы показателей назначения (эксплуатационных показателей):

- классификационные показатели, характер принадлежность изделия к определенный классификационной группе (предел измерения, цена деления, г/п и др.);

- показатели функциональной и технической эффективности, характерен полезный эффект эксплуатации прибора (прочность, точность, потребляемая мощность и др.);

- показатели конструктивные, характерные возможность установки, монтажа, совмещения с другими изделиями (направление питания, усилие перемещения ползуна, способ закрепления и т.п.).

Показатели назначения являются составляющими качества изделия, но не тождественны ему. Нельзя считать, что микрометр по качеству выше штангенциркуля, потому что его погрешность на порядок меньше (МАЗ хуже БЕЛАЗа). Качество в данном случае характеризуется относительным показателем - запасом точности по отношению к норме, установленной стандартом.

При помощи экономических показателей (экономичного эффекта, рентабельности изделия, срока окупаемости, стоимости) оценивают ряд других требований к качеству продукции: ремонтопригодность, технологичность (совокупность свойств, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ - ГОСТ 14.205-83 «Технологичность конструкции изделий. Термины и определения»), уровень стандартизации и унификации. Годовой экономический эффект от применения изделия определяют как разницу между годовой полезной отдачей и суммой годовых эксплуатируемых расходов:

, (руб/год)

Полезную отдачу выражают стоимостью продукции или полезной работы, выполняемой изделием (машиной) в единицу времени. Она определяется по существу прочностью машины.

Сумма расходов складывается из стоимости расходуемой энергии (Эн), материалов (Мт), инструмента (Ин), оплаты труда рабочих (Тр), технического обслуживания (Об), ремонта (Рм), накладных (Нк) и амортизационных расходов (Ам):

Рентабельность изделия определяют отношением полезной отдачи к сумме расходов:

Величина Е должно быть больше 1, иначе изделие убыточно.

Срок окупаемости t_ок- определяют, как период службы, при котором суммарный экономичный эффект равен стоимости машины. Эту величину можно найти из зависимости:



где С - стоимость изделия,

_исп- к-т использования изделия, определяемый как отношение долговечности изделия ко всему периоду Н его эксплуатации, _исп = Д / Н. Среднее значение при круглогодичной непрерывной работе _исп = 0,95 - 0,97.

Ра - сумма эксплуатационных расходов без учета расходов на амортизацию,

Ра = Р - Ам,

где Д - долговечность изделия, представляя собой общее время работы на номинальном режиме в условиях нормальной эксплуатации.

Коэффициент стоимости конструкции представляет собой процентное отношение стоимости изделия к сумме расходов:

Показатели надежности - безотказность, ремонтопригодность и сохраняемость - рассмотрены выше.

Эргономические и эстетические показатели отражают потребительскую стоимость изделия.

Эргономические показатели качества изделия по ГОСТ 15 467-79 подразделяются на:

- гигиенические - уровень шума, вибрации, температура на рабочем месте, наличие излучения, освещенность и т.п.;

- антропометрические - характеризуют соответствие изделия и его элементов форме и параметрам человеческого тела (параметры рабочего места; размеры и расположение и пульта; Расположение органов контроля и упражнения и др.);

- физиологические показатели отражают соответствие изделия пространственным, силовым и временным возможностям оператора (длины ходов, усилия и скорости органов упражнения);

- психофизиологическое показатели указывают на соответствие изделия органам чувств человека. Они учитывают задаваемый изделием объем зрительной и слуховой информации, ее интенсивность, скорость выдачи и т.п. (требуемой уровень звукового давления сигнала аварийного устройства не менее 90 дБ при частоте 4000 Гц);

- психологические показатели характеризуют соответствие изделия особенностям и возможностям деятельности высшей нервной системы человека (скорость реакции оператора, наглядность и удобство усвоения процесса упражнения изделием).

Эстетические показатели характеризуют изделие на основе его восприятия оператором (потребителем) как объекта искусства. Они включают элементы рациональности конструкции, пропорций его составных частей и элементы чувственного восприятия, связанные с эстетическим воспитанием человека, формирующимися у него взглядами на красоту.

Показатели транспортабельности - вес, габариты, материалоемкость, транспортные затраты на упаковку и передвижные и т.п.



2. Состояние поверхностного слоя и его влияние на эксплуатационные свойства деталей

Характеристики поверхностного слоя - шероховатость поверхности, структура и наклеп слоя, остаточные напряжения оказывают существенное влияние на такие важные эксплуатационные свойства деталей машин, как износостойкость, статическую, длительную и усталостную прочность, коррозионную стойкость, прочность соединений с натягом.

Шероховатость и волнистость поверхности, структура, фазовый и химические составы поверхностного слоя по-разному влияют на эксплуатационные свойства деталей.

2.1 Влияние шероховатости поверхности

Шероховатость поверхности - технологический концентратор напряжений, снижает прочностные характеристики металла независимо от вида напряженного состояния и температуры нагрева (рис. 1).

Рис. 1. Схема расположения концентраторов напряжений на дне впадин микропрофиля шероховатой поверхности.

2.2 Влияние шероховатости поверхности на износостойкость

надежность машина эксплуатационный механический

В 80% случаев потеря служебных характеристик машин: точности, надежности, мощности, производительности и др. происходит вследствие износа трущихся поверхностей подвижных соединений детали.

Износ протекает постоянно, начиная с момента работы соединения, но происходит неравномерно (рис. 2). Различают три периода:

- Первичный износ (приработка) сопряженной пары характеризуется участком I;

- Нормальный износ (эксплуатационный), протекающий пропорционально времени работы соединения (участок II)

- Аварийный износ трущейся пары характеризуется участком III. Он наступает вследствие нарушения кинематических и гидродинамических условий работы соединения.

Рис. 2. Износ поверхностей в зависимости от времени работы сопряжения: 1 -с большими значениями шероховатости;2 -c меньшими значениями шероховатости.

Из рис. 2 видно, что при меньшей исходной шероховатости (кривая 2), уменьшается величина начального износа и время приработки. Раньше начинается эксплуатационный (нормальный) износ, который протекает на участке II с такой же интенсивностью, как и при большей шероховатости поверхности, сопрягаемой пары (кривая I). В итоге продолжительность сохранения допустимого эксплуатационного зазора - до аварийного износа, значительно возрастает.

Для повышения износостойкости трущихся деталей путем уменьшения первичного износа целесообразно создавать поверхности скольжения, шероховатость которых соответствует шероховатости поверхностей приработанных деталей.

На первичный износ сопряженных деталей влияют форма и высота микронеровностей. Зависимость износа от высоты неровностей показана на рис. Кривая 1 получена при сравнительно легких, а кривая 2 - в тяжелых условиях износа.

Рис. 3. Зависимость износа от шероховатости поверхностей

Из рис. 3 видно, что минимальный износ получается не на самых гладких поверхностях, а при некоторых оптимальных значениях неровностей (точки О₁ и О₂).

На очень чистых, зеркально гладких поверхностях смазка удерживается плохо, вследствие чего возникает сухое трение, которое сопровождается схватыванием сопряженных деталей и увеличением износа.

Увеличение высоты неровностей по сравнению с оптимальным значением повышает износ, который протекает интенсивно даже при сравнительно небольших эксплуатационных нагрузках, так как при этом на вершинах выступов возникает высокое удельное давление, в результате чего происходит разрыв масляного клина и срезание микронеровностей (рис. 4).

Рис. 4. Характер протекания износа на первой стадии в процессе приработки. ? - увеличение посадки за счет износа; Q - нагрузка.

Возникает сухое и полусухое трение. Процесс усугубляется:

1) абразивным влиянием продуктов износа (срезанных вершин выступов);

2) увеличением посадки - отклонением от расчетного значения, что приводит к более свободному выдавливанию смазки, а также появлению динамической нагрузки.

Наиболее благоприятный характер микропрофиля, с точки зрения обеспечения минимальной величины износа, «плосковершинный», который образуется на поверхности при отделочных методах обработки: притирании, хонинговании, суперфинише, накатывании роликом и т.п. (рис. 5).



Рис. 5. Вид микропрофиля обработанной поверхности: l - базовая длина; F_k1, F_k2 - фактическая площадь контакта соответственно после отделочной и лезвийной (абразивной) обработки

В данном случае по сравнению с полученным после обработки лезвийным и абразивным инструментом:

1) увеличивается площадь контакта - несущая поверхность, т.е. F_k1> F_k2

2) уменьшается удельное давление у вершин выступов, следовательно, и разрыв масляного клина происходит при более высоких эксплуатационных нагрузках.

2.3 Влияние смазывающе-охлаждающей жидкости

Применение СОЖ способствует улучшению процесса стружкообразования, что приводит:

1) к уменьшению износа - повышению стойкости инструмента;

2) уменьшению силы резания.

В результате уменьшается величина упругих отжатий элементов технологической системы СПИД, а, следовательно, улучшается шероховатость обрабатываемых поверхностей деталей машин.

В качестве СОЖ используют растительные и осерненные минеральные масла - сульфофрезолы, эмульсии, которые снижают шероховатость обрабатываемых поверхностей на 25...40 %, по сравнению с обработкой без охлаждения. Тщательная очистка и фильтрация СОЖ, с целью удаления абразива и стружки, способствуют улучшению шероховатости при шлифовании и других способах абразивной отделочной обработки - суперфинише, хонинговании.

2.4 Влияние методов обработки на формирование физико-механических свойств поверхностного слоя

При обработке лезвийным инструментом - точении, фрезеровании, строгании и т. п. в зоне обработки доминирует силовой фактор. У стальных деталей в поверхностном слое образуется пластически деформированный слой (наклеп), у которого различают три зоны:

Рис. 6. Структура поверхностного слоя обработанной поверхности: 1 - микротрещины; 2 - наводораживание;3 - измельчение зерен; h - глубина дефектного слоя

Зоны пластически деформируемого слоя:

1) Зона резко выраженной деформации - дефектный слой с измельченным зерном, значительными искажениями кристаллической решетки, деформированной структурой, наличием механических повреждений с резким повышением твердости материала.

2) Зона деформации с характерной текстурой: вытянутыми в направлении рабочего движения инструмента зернами; наволакиванием одних зерен на другие. Твердость материала в этой зоне заметно снижается по сравнению с прилегающей к поверхности.

3) Зона перехода от наклепа к исходному материалу.

При доминирующем влиянии силового фактора в поверхностном слое образуются напряжения сжатия, уровень и глубина залегания которых с увеличением глубины и степени наклепа возрастают (рис. 9). Это присуще грубым методам обработки.

Рис. 7. Характерная эпюра остаточных напряжений в поверхностном слое.

При получистовой и чистовой обработках с изменением режима и других условий, начинает заметно проявляться тепловой фактор и остаточные напряжения под поверхностью могут менять знак, т. е. быть растягивающими. При черновой и чистовой обработках стальных заготовок пластическая деформация распространяется на глубину от 50 до 300 мкм; при обдирке-до 1000 мкм.



Заключение

Итак, в данном реферате мы рассмотрели понятие надежности - важное эксплуатационное свойство деталей машин и влияние состояния поверхностного слоя на эти свойства. Я узнал, что для обеспечения нормальной работы механизма или машины необходимо соблюдать требования по их эксплуатации, факторы, влияющие на прочность, а также учитывать ошибки при изготовлении.

В первом разделе говорится о показателях и методах проектирования и конструирования, направленные на повышение надежности, а также связь технических и экономических показателей, характеризующих машины и механизмы. Каждый метод имеет преимущества перед другим, например, уменьшение номенклатуры изделий, уменьшение стоимости и снижение трудоемкости их изготовления и некоторые другие схожие признаки. Если заводу необходимо массовое производство изделий, то лучше выбрать метод унификации, если требуется облегченная эксплуатация изделий, то следует выбрать типизацию, а если нужно увеличить номенклатуру машин или оборудования, то лучше всего выбрать агрегатирование. Все эти методы можно использовать как по отдельности, так и совместно в зависимости от требований производства.

Во втором разделе говорится о шероховатости и её влиянии на износостойкость. На очень чистых, зеркально гладких поверхностях смазка удерживается плохо, вследствие чего возникает сухое трение, которое сопровождается схватыванием сопряженных деталей и увеличением износа, а увеличение высоты неровностей по сравнению с оптимальным значением повышает износ, который протекает интенсивно даже при сравнительно небольших эксплуатационных нагрузках, так как при этом на вершинах выступов возникает высокое удельное давление, в результате чего происходит разрыв масляного клина и срезание микронеровностей. Влияние СОЖ приводит: к уменьшению износа - повышению стойкости инструмента; уменьшению силы резания и способствует улучшению шероховатости при шлифовании.

При влиянии методов обработки на формирование физико-механических свойств поверхностного слоя возникают силовой и тепловой факторы, которые образуют напряжения сжатия и остаточные (растягивающие) напряжения под поверхностью соответственно.

В заключение можно сказать, что сильнее на эксплуатационные свойства деталей машин влияет качество их поверхностного слоя и точность изготовления.



Список используемых источников

1) Кореняко А.С. Теория механизмов и машин / А.С. Кореняко. - Киев: Изд. «Вища школа», 1976. - 438с.

2) Кульбачный О.И. и др. Теория механизмов и машин. Проектирование / О.И.Кульбачный. - М.: «Высшая школа», 1970. - 288с.

3) Лепихов А.М. (составитель) Академик Артоболевский: Сборник / А.М. Лепихов. - М.: Знание, 1983.-176с.

4) Машков А.А. Теория механизмов и машин / А.А.Машков. - Минск:Изд. «Вышэйшая школа», 1971.-471с.

5) Попов С.А., Тимофеев Г.А. Курсовое проектирование по теории проектирования и механике машин / С.А.Попов. - М.: «Высшая школа», 2002.-351с.

6) Юдин В.А., Петрокас Л.В. Теория механизмов и машин / В.А.Юдин. - М.: «Высшая школа», 1977.-527с.

Размещено на Allbest.ru