металло и автоматы (841805), страница 23
Текст из файла (страница 23)
На схеме показано, что параметр Х за период Т, изменится на величину а,. Однако этот процесс является случайным и имеет рассеяние, которое учитывается значением А,. Поэтому в конце периода Т, значение Х будет характеризоваться рассеянием относительно координаты Х = аэ + а, с полем рассеяния: А =- ~/Ах+ Ах+ Ах (4) ' па+а,+0,6$ А, '+А'„+ А,'<Х ми(5) 4 где Х„,„— наибольшее допустимое .";~ значение параметра. Новый станок должен обладать запасом работоспособности, в данном .,:.~ За этот период работы состояние станка по параметру Х, который характеризует его работоспособность, будет определяться областью 7, в пределах которой будут находиться все зна- '., чения параметра Х. Поскольку Х(6,,' станок находится в работоспособном состоянии.
Условие работоспособности , по параметру Х е по точности, который может ктеризоваться либо значением неходованной части допуска 6, коэффициентом 6 — 6т аф+аг+О.ЬАт > 1. (6) оэффициент резерва точности К, взывает, во сколько раз допусти- значение параметра Х больше нанев неблагоприятного из возможных заданных условиях работы. Запас параметру необходим потому, что дальнейшей эксплуатации будет являться действие медленно про- те ающих процессов, и в первую оче- ,~;редь износа. В результате все состав";:",лающие, определяющие размеры об- ~'.".;ласти (, будут возрастать.
Когда Гг(:.'запас по параметру будет израсходован ь~~'(6, =О и К, = 1), наступит предельное ',."„'Состояние станка, после которого он по","теряет свою работоспособность. Время 3::.до достижения этого состояния = Т„ будет ресурсом станка по точно, сти. Изучением процесса потери стан;~ ком работоспособности, численной '-; †:, оценкой его состояния и методами по:; вЫщения его сопротивляемости различ- ным вредным процессам занимается д наука о надежности станков (см.
раз- дел 4) . Рассмотренная модель для ,"; оценки работоспособности станка пока,,;.'зывает, какие основные требования : должны предъявляться к его парамет ;" рам: 1) станок должен иметь высокие :::,'' начальные показатели — геометрическую точность, жесткость, прочность, 2) станок должен обладать высокой сопротивляемостью к возникшим )! процессам, т. е. быть виброустойчивым, стойким к тепловым деформациям, износостойким $2.
14ачаяьиые (статические) яомазатеям качества станма Геометрическая и книематическая ..: точность станков. Станок в первую ' очередь должен обеспечивать необходимую геометрическую точность всех его элементов. Вследствие неточного расположения отдельных механизмов и деталей станка и неточности основных направляющих элементов происходит нарушение тех геометрических траекторий, по которым перемещаются основные рабочис органы стан- ка. Например, из-за погрешностей подшипников шпинделя или овальности его шеек происходит радиальное биение шпинделя, которое искажает форму обрабатываемой детали в поперечном направлении. Отклонение от прямолинейности направляющих скольжения приводит к искажению траектории перемещения суппортов и столов стан ка, что также искажает форму абра ботанной поверхности. В 'нормах точности металлорежущих станков указаны допустимые отклонения (погрешности) для различных типов станков и методы проверки всех основных элементов станка. Помимо геометрической различают кинематическую точность, которая не обходима для характеристики тех станков, в которых форма обрабатываемой поверхности зависит от соотнощения скоростей относительного перемещения инструмента и заготовки.
Большое влияние на точность обработки в координатно-расточных и других станках оказывает точность измерительных и отсчетных устройств, предназначенных для перемещения сто ла, суппорта с деталью или инструментальной головкой. Геометрическая и кииематическая точность станков являются необходимыми, но не достаточными условиями для обеспечения высокого качества станка. Надо также учитывать сопротивляемость его деталей действию внешних и внутренних сил.
Прочность станков. Элементы и детали станка должны обладать такой прочностью, чтобы в течение всего периода эксплуатации не происходило их поломок. Поломка — недопустимый вид выхода из строя детали— является следствием неправильного расчета и подбора материала или недопустимых методов эксплуатации.
Поломки деталей из-за усталости происходят в шпинделях и валах, зубчатых колесах и носят аварийный характер. Статическая прочность определяет размеры лишь некоторых деталей станков: кронштейнов, медленно вращаю шихся валов и зубчатых колес, крепежных винтов, некоторых корпусных деталей.
Расчет ведут по формулам сопротивления материалов, как это принято в курсах деталей машин. 87 п7 и, и;' мэ б,) Сопротивление усталости определяет размеры большинства деталей станка, так как наличие переменных напряжений характерно для деталей привода и исполнительных механизмов —. валов, деталей многих механизмов, у которых напряжения периодически изменяются. Детали, работающие в условиях переменной нагрузки, могут иметь ограниченный срок службы. Кривая усталости, изображенная в координатах а„— предел выносливости, )у — число циклов нагружения (рис.
58,а), показывает, что если напряжения не превосходят о„— длительного предела выносливости, то деталь будет иметь теоретически неограниченный срок службы, М, — база испытаний, которая соответствует границе двух участков кривой усталости: 7 — временного предела выносливости (ограниченный срок службы деталей) и П вЂ” длительного предела выносливости.
Для сталей Ф, = 10'. При любом более высоком значении предела выносливости о, число циклов нагружения Ф, сокращается. Детали станков рассчитывают, учитывая длительный предел выносливости, и их выход из строя из-за поломки от появления усталостной трещины является недопустимым. Сопротивление усталости поверхностных слоев деталей определяет работоспособность зубчатых колес, подшипников качения, кулачков, роликов и других деталей, работающих в условиях контактной нагрузки. Возникающие местные напряжения подсчитываются по формулам Герца, причем нз геометрических параметров основное влияние на величину напряже- 88 нии оказывают радиусы кривизны сопряженных тел. Так, при начальном касании тел по линии (зубья колес, роликовые подшипники и направляющие, кулачковые механизмы и др.) наибольшее напряжение, возникающее в зоне контакта, подсчитывают (при коэффициенте Пуассона р = 0,3) по формуле а, == 0,418 ~/ +0( — ~ — ), (7), где Я вЂ” нормальная нагрузка в зоне касания; Е = — ' — приведенный 2Е,Е, Е,+Е, модуль упругости материалов сопря- .
женных тел; Ь вЂ” ьчирина контакта;:: «»,, бэ — РадиУсы кРивизны сжимае- мых тел, взятые со своим знаком:. (плюс для выпуклых поверхностей,: минус для вогнутых). Для изготовления деталей, рабо- тоспособность которых зависит от со- противления усталости поверхностных ' слоев, применяют закаленные стали, ': кривая усталости которых не имеет : прямолинейного участка (рис. 58,б),: поэтому детали всегда имеют ограни- ' ченный срок службы. База испытаний Ю„и соответствую- щий ей предел выносливости и,.
но- . сят условный характер. Для большинства станков характер- ' но постоянное изменение уровня ; нагрузок, действующих на основные, звенья станка, так как технологиче-; ский процесс и режимы обработки не остаются постоянными. Поэтому при ' расчетах на прочность необходимо учи-: тывать суммарный эффект сопротивле- -. ния усталости 'от действия различных,' 6 йрт (! 5) пн».
зэ гэ»оччч»и сг»тчческих деформ»чав »»ченч»» с»экк» в том направлении, которое оказывает наибольшее влияние на точность обработки и ие совпадает с направлением действия силы. Можно указать следующие основные источники деформации узлов и элементов станка (рис. 59). Деформация тела детали 6, (рис. 59,а) — шпинделя, станины, деталей суппорта и т. д., которая может быть подсчитана с требуемой степенью точности по формулам сопротивления материалов. Трудность расчета в ряде случаев возникает в результате сложности конструктивных форм деталей (иапример, станины) или неопределенности характера закрепления (опоры шпинделя) . Контактная деформация (иачальное касание деталей происходит по линии или в точке) характерна для подшипников качения, кулачковых механизмов, направляющих качения и др.
Величину контактной деформации 6» (рис. 59,б) можно определить по формулам Беляева. Контактная деформация часто играет большую роль, чем деформация тела детали. Деформация стыков — направляющих скольжения и неподвижных сопряжений — происходит вследствие деформации тех неровностей, которые присущи любой реальной поверхности и зависят от метода ее обработки. Еще в 30-х годах инж. К. В. Вотинов, который впервые проводил исследования жесткости станков, отметил, что для суппорта токарного станка деформация его деталей составляет всего О, ! — 0,2о~~ от общей деформации.
';; Главную роль в этом случае играют деформации стыков. При контакти- .: роваиии небольших участков поверхностей на деформацию стыка 6 (рис. 59,в) влияет в основном шероховатость поверхности, так как в соприкосновение входит большое число микровыступов каждой детали. Исследования показали, что между удельным давлением и деформациями обычно существует степенная зависимость Значении коэффициента я и показателя степени т зависят от метода обработки поверхности и для диапазона удельных давлений р = !Π—:50 Н~см' ~ при измерении 6 (в мкм) имеют следующие значения: для грубо шабренных поверхностей А 0,5+0,65, гп = = 0,5; при обычном шабрении,. Ф = 0,25 —:0,3, т = 0,5; при фииишном ': строгаиии и шлифовании Ф= 0,(5 —: + 0,2, т = 0,4 †: 0,5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
