Параметры шероховатости

Соприкасающихся поверхностей

Общие сведение о контактировании

ПОВЕРХНОСТНЫЙ СЛОЙ И ЕГО СВОЙСТВА

Первичной проблемой при изучении трения является контактирование соприкасающихся поверхностей. В понятие контактирование входит взаимодействие поверхностей, принадлежащих твердым телам, под действием относительного смещения и сжимающих сил с учетом их отклонения от идеальной формы и влияния среды (газы и смазочные материалы), присутствующей в зоне контакта.

В процессе формообразования деталей на их поверхности появляется шероховатость - ряд чередующихся выступов и впадин сравнительно малых размеров.

Шероховатость может быть следом от резца или другого режущего инструмента, копией неровностей форм или штампов, может появляться вследствие вибраций, возникающих при резании, а также в результате других факторов.

Влияние шероховатости на работу деталей машин многообразно. Она оказывает существенное влияние на эксплуатационные свойства поверхностного слоя, следовательно, детали в целом.

К показателям, характеризующим эксплуатационные свойства поверхностного слоя, относятся: контактная жесткость; прочность детали; характер процесса трения между сопрягаемыми поверхностями в паре трения; изменение посадки; антикоррозионная стойкость поверхности; плотность и герметичность соединения; адгезионная способность к гальваническим и лакокрасочным покрытиям; удобство содержания поверхностей в чистоте и т.п.

Для оценки шероховатости используются: оптические, щуповые, электронно-микроскопические и другие методы. Промышленное применение приобрел щуповой метод. Суть его заключается в том, что по поверхности скользит игла с радиусом закругления 2…10 мкм, значительно меньшим, чем радиус закругления вершин микронеровностей. Колебания иглы в вертикальном направлении преобразуются в электрические сигналы, поступающие в микропроцессор, который выдает в цифровом виде основные характеристики профиля. В России профилографы серийно выпускает завод «Калибр», а за рубежом наиболее распространены приборы фирмы «Хьюлет-Паккард».

В последние годы разработаны методы получения профилограмм на растровом, электронном и сканирующем (туннельном) микроскопах. Разрешение в этом случае достигает нанометров. Удается регистрировать шероховатость молекулярных размеров (субмикрошероховатость), а также микродефекты кристаллической структуры.

Согласно ГОСТ 215142-82 шероховатостью поверхности называют совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенную с помощью базовой длины.

Базовая длина l – длина базовой линии, используемой для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности. Базовая линия (поверхность) – линия (поверхность) заданной геометрической формы, определенным образом проведенная относительно профиля поверхности и служащая для оценки геометрических параметров шероховатости.

Базой для отсчета отклонений профиля является средняя линия профиля m-m – линия, имеющая форму номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины среднее квадратичное отклонение профиля до этой линии минимально.

Рассмотрим основные характеристики микрогеометрии более подробно. В соответствии с действующим стандартом установлены следующие параметры шероховатости (рис.2.1).

1. Среднее арифметическое отклонение профиля R_a – это среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений в пределах базовой длины.

, (2.1)

где l – базовая длина, мм;

y – отклонение профиля (расстояние между любой точкой профиля и базовой линией m-m), мм.

Рис. 2.1. Профилограмма поверхности

2. Высота неровностей профиля по десяти точкам R_z – сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины.

(2.2)

где - отклонение пяти наибольших максимумов профиля, мм;

- отклонение пяти наибольших минимумов профиля, мм.

3. Наибольшая высота неровностей профиля R_max – расстояние между линией выступов и линией впадин профиля в пределах базовой длины

4. Средний шаг неровностей профиля S_m – среднее значение шагов местных выступов профиля в пределах базовой длины.

5. Средний шаг местных выступов S – среднее значение шагов местных выступов профиля, находящихся в пределах базовой длины.

6. Относительная опорная длина профиля t_p – отношение опорной длины профиля к базовой длине.

, (2.3)

где b_i - длина отрезков, отсекаемых на уровне, мм.

Кроме выше перечисленных количественных параметров, стандартом установлены два качественных параметра.

1. Способ обработки. Указывается в том случае, когда шероховатость поверхности следует получить только определенным способом.

2. Тип направления неровностей. Указывается только в ответственных случаях, когда необходимо по условиям работы детали или сопряжения.

Стандартом предусмотрено 14 классов шероховатости.
В таблице 2.1. для примера приведены данные шероховатости наиболее ответственных деталей двигателя внутреннего сгорания автомобилей.

Таблица 2.1

Характеристики шероховатости

Наименование детали	Класс	Ra, мкм	r, мкм	Rmax, мкм
Гильза цилиндра		0,04		1,2
Коленвал (шейки)		0,05		1,6
Поршневое кольцо		0,02		0,48

Дата добавления: 2014-12-26