Дипломный проект (1208649), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

За период 2014-2016 гг. количество отказов подбивочного блока – 46 из них по причине поломки шлицевого соединения в гидромоторе – 28, что составляет 61 % из этого следует что комплекс мероприятий по восстановлению шлицевых соединений будет актуальным.

Шлицевые соединения вал-ступица представляют собой соединения, образуемые выступами – зубьями на валу, входящими во впадины – шлицы соответствующей формы в ступице. Эти соединения можно представить в как многошпоночные, у которых шпонки выполнены заодно целое с валом.

Шлицевые соединения имеют по сравнению со шпоночными следующие преимущества:

1. большую несущую способность при одинаковых габаритах благодаря значительно большей рабочей поверхности и равномерному распределению давления по высоте зубьев;

2. большую усталостную прочность вала;

3. детали на валах лучше центрируются и имеют лучшее направление при передвижении вдоль вала.

Шлицевые соединения применяют в качестве неподвижных для жесткого соединения ступицы с валом; для соединения с компенсацией небольшой несоосности; для подвижного соединения (с осевым перемещением) без нагрузки и под нагрузкой.

Износ шлицев и трещины в деталях соединения – наиболее часто встречающиеся неисправности. При износе и смятии шлицев увеличиваются боковые зазоры между ними, вследствие чего возрастает работа удара, возникают перекосы деталей, вызывающие перегрузку отдельных участков шлицев. Чрезмерный износ и смятие шлицев сопровождаются характерным стуком при изменении частоты вращения механизма. Шлицевым соединениям присуща высокая концентрация нагрузки (напряжений), обусловленная погрешностями изготовления, смещениями осей деталей под нагрузкой, закручиванием деталей. Шлицевые соединения выходят из строя из-за повреждения рабочих поверхностей зубьев: износа, смятия, фреттинг-коррозии, усталостное изнашивание, заедания и из-за поломок шлицевых валов и зубьев.

1.3.1 Поломка зубьев

Является наиболее опасным видом разрушения, приводящим к выходу из строя передачи и часто к повреждению других деталей (валов, подшипников) из-за попадания в них выломившихся кусков зубьев.

Поломка зубьев может вызываться: большими перегрузками ударного или статического действия, повторными перегрузками, вызывающими малоцикловую усталость, или многократно повторяющимися нагрузками, вызывающими усталость материала.

Поломки часто бывают связаны:

а) с концентрацией нагрузки по длине зубьев из-за погрешности изготовления и сборки или больших упругих деформаций валов.

б) с износом зубьев, приводящим к их ослаблению и к росту динамических нагрузок;

Трещины обычно появляются у корня зубьев на стороне растянутых волокон, где действуют наибольшие напряжения, связанные с формой. Излом происходит преимущественно по сечению у основания зуба.

1.3.2 Усталостное выкрашивание

Выкрашивание заключается в появлении на рабочих поверхностях небольших углублений, напоминающих оспинки, которые потом растут и превращаются в раковины. Размеры ямок-раковин в зависимости от стадии выкрашивания, материала и других условий бывают весьма малыми, едва различными невооружённым глазом, и значительными, величиной в несколько миллиметров.

Выкрашивание носит усталостный характер. В результате зацепления зубьев контактные напряжения в каждой точке рабочей поверхности зубьев изменяются по отнулевому циклу, а напряжения в поверхностных слоях – даже по знакопеременному, хотя и несимметричному циклу. Усталостные трещины обычно зарождаются у поверхности, где возникает концентрация напряжений из-за микронеровностей. При относительно малой толщине упрочнённого слоя, а также при больших контактных напряжениях трещины могут зарождаться в глубине. При увеличении твёрдости поверхности значение глубинных напряжений возрастает.

Выкрашивание может быть ограниченным или прогрессирующим. Ограниченное выкрашивание связано с концентрацией нагрузки по длине зубьев.

Опасность представляет только прогрессирующее выкрашивание, распространяющиеся на всю длину или значительную часть длины зубьев.

Выкрашивание приводит к повышению давления на ещё невыкрошенных участках поверхности, выжиманию смазки в ямки и, наконец, к пластическому обмятию или заеданию.

Для предотвращения выкрашивания зубья рассчитываются на поверхностную выносливость.

1.3.3 Заедание.

Широко распространено в узлах трения механизмов изнашивание при заедании или молекулярно-механическое изнашивание, называемое также адгезионным. В его основе лежит микросхватывание металлов – явление местного соединения двух твёрдых тел, происходящее в твёрдом состоянии при трении вследствие действия молекулярных сил. И.В. Крагельский даёт ему следующее объяснение. При больших давлениях, развиваемых в зонах фактического (истинного) контакта деталей, происходят значительные местные удлинения поверхности в точках касания, приводящие к разрыву окисной плёнки. В этих местах образуются мостики схватывания, которые в процессе скольжения разрушаются и возникают вновь. При их разрушении частицы металла вырываются с более мягкой поверхности и удаляются в результате последующего многократного воздействия.

1.3.4 Усталостное изнашивание.

Наряду с абразивным в узлах трения механизмов широко распространено усталостное изнашивание. Согласно усталостной (кумулятивной) теории изнашивания, предложенной И.В. Крагельским, этот вид изнашивания характеризуется многоактным нагружением единичных фрикционных связей вплоть до отделения частиц. Физическая модель изнашивания такова: при скольжении микронеровности (индентора) по контртелу возникает лобовой валик деформируемого материала. Схема напряжённо-деформированного состояния: в зоне впереди лобового валика материал сжат, а за микронеровностью под действием сил трения – растянут.

Таким образом, каждый элемент в зоне трения испытывает знакопеременное деформирование. Многократные его повторения приводят к накоплению повреждений под поверхностью металла, где образуются поры. Под действием

напряжений они перерастают в трещины с отделением частиц материала (отслаивание) или образованием ямок на поверхности (выкрашивание). В литературе этот вид изнашивания часто называют осповидным изнашиванием, контактной усталостью и питтингом.

1.3.5 Фреттинг – износ.

Фреттинг – коррозия представляет собой разрушение сопряжённых поверхностей номинально – неподвижных деталей в результате их относительных возвратно – поступательных перемещений с очень малой амплитудой и высокой частотой, при которой происходит периодическое разрушение окисных плёнок без их последующего удаления из зоны трения. Сами окислы при этом способствуют увеличению износа, вследствие чего на сопряжённых поверхностях образуются кратеры с выкрошенным металлом.

Имеются два важных отличительных условия этого процесса: во-первых, скорость относительного перемещения контактирующих поверхностей намного ниже, чем при трении скольжения; во-вторых, при фреттинг-коррозии поверхности никогда не выводятся из контакта, а, следовательно, продукты разрушения зачастую не имеют возможности выхода из зоны образования.

При фреттинг-коррозии происходит разрушение оксидных плёнок на поверхности посадочного места механическим способом, удаление отделившихся частиц с поверхности в тонко размельчённом виде, абразивное воздействие оксидов на поверхность трения.

Следует вывод, что процесс разрушения контактирующих поверхностей при фреттинг – коррозии определяется действием механического и химического факторов, которые тесно взаимосвязаны. Причём в начале развития фреттинг – коррозии интенсивность разрушения поверхностей сопряжённых деталей определяется в основном механическим фактором.

В дальнейшем начинает более существенно проявляться химический фактор, вследствие активации коррозионных процессов в зоне трения.

Установлены три основные стадии развития фреттинг-коррозии:

-на первой стадии происходит упрочнение поверхности контакта и циклическая текучесть поверхностных слоёв сопряжённых деталей. Большая часть выступов фактического контакта взаимодействуют друг с другом пластически, а разрушившиеся вследствие усталости выступы и срезавшиеся узлы создают первичные продукты разрушения;

-на второй стадии в поверхностных слоях продолжают накапливаться усталостные повреждения. Скорость изнашивания на этой стадии невелика, и она связана, в основном, с разрушением образующихся на поверхности оксидных плёнок. Продукты фреттинг-коррозии, выделяющиеся из зоны трения, состоят из оксида γ – Fe ₂O₃, присутствуют также оксиды γ – Fe ₂O₃ (Fe ₃O₄), коррозионные продукты γ – Fe ₂O₃^х Н₂О и металлические частицы. Объём продуктов изнашивания больше объёма разрушенного металла, и при ограниченной возможности их удаления из зоны трения они способны создавать большие локальные давления;

-третья стадия связана с окончательным разрушением зон повреждения, предварительно разрыхлённых усталостными и коррозионными процессами. Продукты фреттинг-коррозии мало отличаются по своему составу от продуктов второго периода. Они характеризуются большей дисперсностью. Интенсивность разрушения находится в прямой зависимости от величины шероховатости сопряжённых поверхностей. Чем качественнее обработаны поверхности, тем медленнее развивается процесс фреттинг-коррозии.

Интенсивность разрушения металлов и сплавов при фреттинг-коррозии в значительной степени зависит от параметров внешнего механического воздействия на сопряжённые поверхности, из которых наиболее важные следующие:

амплитуда относительного перемещения, удельная контактная нагрузка, частота колебаний, количество циклов нагружения.

Другим фактором, влияющим на интенсивность фреттинг - коррозионного изнашивания, является величина шероховатости контактирующих поверхностей. Чем больше шероховатость, тем выше удельная нагрузка в зоне контакта деталей, тем быстрее развивается процесс фреттинг – коррозии. Можно предположить, что по мере разрушения микровыступов и увеличения контакта деталей интенсивность изнашивания будет снижаться. Однако в этом случае происходит рост зазора в соединении и «включается» механизм абразивного изнашивания. Повышенная шероховатость поверхности облегчает доступ кислорода воздуха в зону контакта соединения деталей, что несомненно усугубляет процесс коррозии.

Таким образом, фреттинг – коррозия является доминирующим процессом, влияющим на износ деталей и нарушение неподвижности их соединений. Причём, если присутствие кислорода может уменьшить износ при обычном трении скольжения, то в условиях фреттинг – коррозии кислород усугубляет повреждение.

1.3.6 Другим немаловажным фактором износа шлицевых соединений является неточность в изготовлении детали.

Точность – основная характеристика деталей машин или приборов. Абсолютно точно изготовить деталь невозможно, так как при её обработке возникают погрешности; поэтому точность обработки бывает различной. На точность обработки на металлорежущих станках влияют следующие основные факторы.

1.Неточность станков, являющаяся следствием неточности изготовления их основных деталей и узлов и неточности сборки, в частности недопустимо больших зазоров в подшипниках или направляющих, износа трущихся поверхностей деталей, овальности шеек шпинделей, нарушения взаимной перпендику-

лярности или параллельности осей, неточности или неисправности направляющих, ходовых винтов и т.п.

2.Степень точности изготовления режущего и вспомогательного инструмента и его изнашивание во время работы.

3.Неточность установки инструмента и настройки станка на размер.

4.Погрешности базирования и установки обрабатываемой детали на станке или в приспособлении (например, неправильное положение детали относительно оси шпинделя и т.п.).

5.Деформации деталей станка, обрабатываемой детали и инструмента во время обработки под влиянием силы резания вследствие недостаточной жесткости их и упругой системы станок – приспособление --инструмент – деталь (СПИД), в частности деформация детали, возникающая при её закреплении для обработки.

6.Тепловые деформации обрабатываемой детали, деталей станка и режущего инструмента в процессе обработки и деформации, возникающие под влиянием внутренних напряжений в материале детали.

7.Такое качество поверхности детали после обработки, которое может дать неправильные показания при измерениях.

Характеристики

Список файлов ВКР