Основні теоретичні положення. Довговічність машин та механізмів є складною функцією багатьох факторів

Довговічність машин та механізмів є складною функцією багатьох факторів. Одними з них є геометричні характеристики поверхонь тертя деталей машин, до таких відносяться: відхилення форми (макрогеометрія), хвилястість, шорсткість (мікрогеометрія) (рисунок 2.1) і субмікрошорсткість. Для реальних поверхонь (рисунок 2.2), як правило, характерні всі перелічені характеристики. В окремих випадках можна розглядати тільки шорсткість.

Основним критерієм, який визначає ту чи іншу (з перелічених) характеристику, є відношення відстані між сусідніми вершинами нерівностей S до висоти R, тобто S/R. Для відхилення форми (макрогеометрії) S/R > 1000, для хвилястості 50 < S/R <1000, для шорсткості (мікрогеометрія) S/R < 50 (рисунок 2.1).

Субмікрошорсткість поверхонь в даній роботі не розглядається через відсутність методів і технічних засобів її оцінки. Також не будемо розглядати і відхилення форми, так як для контактних задач теорії тертя і зношування найбільший інтерес представляють хвилястість і шорсткість.

Згідно визначень, які є в літературі, хвилястість (елементарне відхилення поверхні будь-якої форми) – це сукупність періодично повторюваних нерівностей на поверхні твердого тіла, котрі утворюються у зв`язку з коливаннями в системі верстат – пристосування – інструмент – деталь, тобто причин виникнення – технологічні.

Рисунок 2.1 - Різниця між відхиленням форми (а), хвилястістю (б) і шорсткістю (в)

1 - шорсткість;

2 - хвилястість;

3 - відхилення форми

Рисунок 2.2 - Схема будови реальної поверхні

Характеристиками хвилястості є:

1. Профіль хвилястості, в якому виключені відхилення форми і шорсткість. Якщо деталь перерізати площиною, то в перерізі отримаємо профіль поверхні деталі. В залежності від положення січної площини розрізняють поздовжній і поперечний профілі.

2. Середня лінія профілю хвилястості m_w – лінія, яка ділить профіль хвилястих поверхонь так, що сума квадратів відстаней від точок профілю до цієї лінії мінімальна (рисунок 2.3).

3. Довжина ділянки вимірювання хвилястості L_w – це довжина базової лінії хвилястості, на якій оцінюються параметри хвилястості. Вона повинна бути рівна не меншою від суми п`яти найбільших кроків хвилястості (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 - Основні параметри хвилястості

4. Середній крок хвилястості S_w – середнє арифметичне значення довжин відрізків середньої лінії, послідовно розміщених в межах ділянки вимірювання, обмежених точками перетину з сусідніми ділянками вимірювального профілю хвилястості, які мають першу похідну одного знаку (рисунок 2.3).

Визначення характеристик хвилястості можна здійснити допомогою профілографа-профілометра. Для виключення шорсткості поверхні замість профілографної голки використовують кульку діаметром 2…5 мм. Записану на діаграмному папері хвилеграму обробляють графоаналітичними методами (деякі прилади обладнані процесорами для автоматичної обробки хвилеграм з видачею результатів на друк і світлове табло).

Іншою важливою геометричною характеристикою поверхні твердого тіла є шорсткість. Відповідно до стандарту розрізняють наступні основні терміни і визначення:

1 Шорсткість поверхні – сукупність нерівностей поверхні з відносно малими кроками, виділена за допомогою базової довжини.

2 Базова довжина l (рисунок 2.4) – довжина базової лінії, яка використовується для виділення нерівностей, які характеризують шорсткість поверхні.

3 Базова лінія – лінія заданої геометричної форми, визначеним чином проведена певним чином відносно профілю поверхні і яка служить для оцінки геометричних параметрів поверхні.

4 Профіль поверхні – лінія перетину поверхні з площиною, перпендикулярною цій поверхні. Розрізняють поперечний профіль і повздовжній в залежності від розміщення січної площини до "напрямку" нерівностей.

5 Середня лінія профілю m – базова лінія профілю, проведена таким чином, що в межах базової довжини середнє квадратичне відхилення профілю від цієї лінії мінімальне.

Рисунок 2.4 - Основні параметри шорсткості поверхні

7 Впадина профілю – частина профілю, яка з`єднує дві сусідні точки перетину його з середньою лінією профілю, направлена в тверде тіло.

8 Висота виступу профілю R_p – відстань від середньої лінії профілю до найвищої точки виступу профілю.

9 Глибина впадини профілю R_v – відстань від середньої лінії профілю до найнищої точки впадини профілю.

10 Лінія виступів профілю – лінія, еквідистантна середній лінії, яка проходить через найвищу точку профілю в межах базової довжини.

11 Лінія впадин профілю – це лінія, еквідистантна середній лінії, яка проходить через найнищу точку профілю в межах базової довжини.

12 Найбільша висота нерівностей профілю R_max – це є відстань між лінією виступів і лінією впадин профілю в межах базової довжини.

13 Середнє арифметичне відхилення профілю R_a – середнє арифметичне абсолютних значень відхилень профілю в межах базової довжини

(2.1)

де l – базова довжина;

n – число вибраних точок профілю;

y_i – відхилення профілю.

14 Відхилення профілю y_i – відстань між точкою профілю і середньою лінією.

15 Крок нерівностей S_i – відрізок середньої лінії профілю, який містить нерівність профілю.

16 Середній крок нерівностей - середнє значення кроку нерівностей профілю по середній лінії (m) в межах базової довжини.

17 Опорна довжина профілю – сума довжин відрізків, відсічених на заданому рівні в матеріалі профілю лінією, яка еквідистантна середній лінії в межах базової довжини - h_р.

18 Відносна опорна довжина профілю – відношення опорної довжини профілю до базової довжини (на заданому рівні перерізу).

19 Висота нерівностей профілю по десяти точках R_z – сума середніх абсолютних значень висот п`яти найбільших виступів профілю і глибин п`яти найбільших впадин профілю в межах базової довжини

, (2.2)

де y_{pm i} – висота і-того найбільшого профілю;

y_{vm i} – глибина і-ої найбільшої впадини профілю.

Для визначення основних характеристик шорсткості розроблена методика профілографування поверхонь твердих тіл. Принцип даного способу оцінки шорсткості поверхні заснований на методі прощупування поверхонь голкою. В якості голки використовується гострозаточена алмазна голка з радіусом заокруглення 2.0….12.5 мкм, яка приводиться в поступальний рух по визначеній трасі поверхні твердого тіла. При цьому голка опускається у впадини і піднімається на гребені нерівностей розміщених на поверхні твердого тіла. Голка зв`язана з датчиком, який перетворює її переміщення в електричний сигнал, який записується на спеціальній діаграмній стрічці електротермічним способом.

Поиск по сайту: