Диплом ПЗ (1229486), страница 7

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

Текст из файла (страница 7)

Внутренняя поверхность цилиндра, облицованного полимерной композицией, не подвергается механической обработке. Для получения требуемой точности цилиндров необходимо было установить факторы, влияющие на точность формования покрытия.

При нанесении полимерного покрытия на внутреннюю цилиндрическую поверхность формующим элементом служит цилиндр, устанавливаемый концентрично относительно поверхности. При отвердении полимерной композиции в щелевом зазоре ее усадка направлена по нормали к поверхности цилиндра. После отверждения полимерной композиции внутренний диаметр футерованного цилиндра будет больше диаметра формующего стержня на величину

, (2.2)

где - усадка полимера в первые сутки после нанесения покрытия;

- усадка за время .

Величина не зависит от диаметра цилиндра, но прямо пропорциональна толщине слоя полимерного покрытия:

, (2.3)

где k_y - коэффициент пропорциональности, выражающий несвободную усадку полимера;

t - толщина слоя полимерного покрытия.

Величина k_y равна сумме величин k_y24 и k_y , выражающих усадку через сутки после нанесения полимерного покрытия и усадку за время , т.е.

k_y=k_y24+k_{y .} (2.4)

Значения k для ряда полимерных композиций, применяемых с целью нанесения покрытия, приведены в табл. 2.4.

Таблица 2.4

Определение коэффициентов усадки

Примерная композиция	ky24	ky	ky=ky24+ky
АСТ-Т + 10% графита	0,017	0,005	0,022
Бутакрил + 10% графита	0,017	0,005	0,022
ЭД-20 + 15% графита, отвердитель ПЭПА	0,015	0,005	0,020

Можно предположить, что рассеивание величины усадки подчиняется закону нормального распределения. Основные статистические характеристики, определяющие распределение исследуемых размеров - центр группирования и среднее квадратическое отклонение , выражены следующими соотношениями:

, (2.5)

где k_y - коэффициент пропорциональности, значения которого для ряда полимерных композиций приведены в табл. 2.4;

t - толщина слоя полимерного покрытия;

, (2.6)

где , - верхняя и нижняя границы рассеивания величины усадки.

Границы рассеивания также пропорциональны толщине полимерного покрытия, т.е.

, (2.7)

где k_y2 - коэффициент пропорциональности;

t - толщина слоя покрытия;

, (2.8)

где k_y1 - коэффициент пропорциональности;

t - толщина слоя покрытия.

Среднее квадратическое отклонение выражается зависимостью

. (2.9)

Значения коэффициентов k_y, k_y1и k_y2 для ряда композиций приведены в таблице 2.5

Таблица 2.5

Надежность работы гидрооборудования с полимерными покрытиями определяется главным образом прочностью адгезии пластмассы к поверхности металла, т.е. прочность адгезии должна быть значительно выше всех возможных внутренних напряжений, возникающих в полимерном покрытии. Это условие может быть представлено выражением

, (2.10)

где - величина прочности адгезии к поверхности металла;

- суммарные напряжения в слое полимерного покрытия.

Напряжения, возникающие в слое полимерного покрытия, могут быть представлены выражением

, (2.11)

где - усадочные напряжения, возникающие вследствие химической усадки полимера;

- термические напряжения, возникающие вследствие разности коэффициентов линейного расширения металла и пластмассы при температурных перепадах;

- рабочие напряжения, возникающие от давления рабочей среды.

Таким образом, при нанесении полимерного покрытия на поверхности цилиндров необходима количественная оценка прочности адгезии данного полимера к поверхности металла и всех возможных внутренних напряжений, возникающих в полимерном покрытии, действующих против сил адгезии. Это позволяет определить надежность соединения полимера с металлом и работоспособность металлопластмассового изделия в целом.

Прочность адгезионного соединения определяется по формуле

, (2.12)

где P - разрушающая нагрузка, Н;

F - площадь образца, м² .

Прочность адгезии композиций на основе пластмассы бутакрил к поверхности стали составляет 20 МПа, прочность адгезии композиции на основе пластмассы АСТ-Т - 19,3 МПа, прочность адгезии композиции на основе эпоксидной смолы ЭД-20 - 18,6-23,0 МПа.

Как показывает опыт эксплуатации деталей с нанесенными на рабочие поверхности полимерными покрытиями, наибольшими по величине и соответственно наиболее опасными являются термические напряжения, возникающие вследствие разности коэффициентов линейного расширения полимера и металла. Такие напряжения могут быть определены расчетным путем по формуле

, МПа. (2.13)

здесь - коэффициент линейного расширения полимера, 1/град;

- то же металла, 1/град;

Т - перепад температуры, К

- модуль упругости полимера, Н/м²;

- коэффициент Пуассона полимера;

, (2.14)

где Т_с - температура склеивания полимера;

Т_р - рабочая температура.

Для композиций на основе акриловых пластмасс (бутакрила и АСТ-Т) необходимые физические характеристики составляют: 1/град, Т_с=70^о С, Е_П = 1,4*10⁹ Н/м²,

Для композиции на основе эпоксидной смолы ЭД-20 физические характеристики следующие: 1/град, Т_с = 70^о С, Е_П = 1,4*10⁹ Н/м²,

Внутренние “замороженные” напряжения в полимерном покрытии при температуре 20^о С составляют:

Гидроцилиндры с полимерными покрытиями по условиям работы могут находиться при температуре -60^о С. Внутренние напряжения в полимерных покрытиях при этом будут составлять:

Надежность адгезионного соединения полимерного покрытия с металлом будет обеспечена при выполнении соотношения

(2.15)

В случае применения композиций на основе акриловых и эпоксидных смол имеем следующие данные:

19,3 МПа + 7 МПа > 18,0 МПа;

18,6 МПа + 7 МПа > 18,0 МПа,

т.е. при температуре -60^о С отслоения полимерного покрытия на основе акриловых или эпоксидных смол от поверхности металла не произойдет.

3. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ СТЕНДА ДЛЯ ПРОВЕРКИ

ГЕРМЕТИЧНОСТИ РАБОЧИХ ЭЛЕМЕНТОВ

ГИДРОЦИЛИНДРА

3.1. Описание стенда

Общий вид стенда представлен на рисунке 3.1, а его гидравлическая схема на рисунке 3.2.

Стенд обеспечивает несколько функций: 1-я – обеспечение механизации трудоемкой операции сборки и разборки гидроцилиндров с типоразмером диаметра цилиндра до 200 мм и длиной до 1500 мм; 2-я – обеспечение испытания гидроцилиндров на внутренние и внешние утечки.

Максимальное давление, реализуемое в гидросистеме стенда 16 МПа.

3.2. Расчет винтовой передачи

Определим требуемые параметры передачи винт-гайка. Условие прочности винта, выраженное через его внутренний диаметр резьбы имеет вид

(3.1)

где d – внутренний диаметр винта, мм;

- эквивалентные допускаемые напряжения, Н/мм²: эквивалентные допускаемые напряжения учитывают напряжение растяжения-сжатия и кручения, возникающие в материале винта.

- осевое усилие, передаваемое резьбой, 78540 Н при давлении 16 МПа и диаметре поршня 200 мм.

Приблизительное значение эквивалентных напряжений можно определить по формуле

=1,2 , Н/мм² (3.2)

где =210 Н/мм² – допускаемое напряжение смятия для стали 45, тогда =1,2210=252 Н/мм².

Из условия (3.1) и зависимости (3.2) определим внутренний диаметр винта

мм

С учетом запаса прочности на изгиб винта (60%) требуемый внутренний диаметр винта составит 201,6=32 мм.

Рисунок 3.3. Параметры трапецеидальной резьбы винта

По справочнику принимаем трапецеидальную резьбу с параметрами (рисунок 3.1): d=40 мм; d₂=34 мм; шаг Р=6 мм.

Крутящий момент М_р, возникающий в резьбе, определим по формуле

, Нм (3.3)

где d₂=34 мм – средний диаметр резьбы;

- угол подъема резьбы

;

- угол трения, здесь - коэффициент трения: принимаем материал винта – сталь, а гайки бронза, тогда =0,12

.

По (3.3)

Характеристики

Список файлов ВКР