Эксплутационные характеристики деталей машин

ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ НА

ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ

Существует большое разнообразие приборов для измерения шероховатости поверхности.

По способу измерения все приборы могут быть подразделены на две группы: контактные (щуповые) и бесконтактные.

Контактные (щуповые) приборы. Сущность контактных приборов заключается в том, что по контролируемой поверхности перемещается игла (алмазная или стальная), вертикальные перемещения которой, соответствующие высотам микронеровностей, увеличиваются электрическим, оптическим, пневматическим или механическим способом и регистрируются отсчетными устройствами.

Контактные приборы делятся на профилометры, осуществляющие количественную оценку шероховатости поверхности, и профилометры, предназначенные для получения профилограммы контролируемой поверхности. Существуют также комбинированные приборы, выполняющие одновременно функции профилометра и профилографа.

Независимо от схемы преобразования осевого перемещения иглы ГОСТ 9504-60 распространяется на профилометры, непосредственно показывающие средние арифметические отклонения профиля поверхности, и профилографы, записывающие профиль поверхности и позволяющие получать профилограмму.

По ГОСТ 9504-60 допускается объединение профилометра и профилографа в одном приборе при соблюдении всех требований к профилометру и к профилографу в отдельности.

Ощупывающие системы приборов должны обеспечивать измерение неровностей с наибольшими шагами B _max, соответствующими с точностью до ± 10% числовым значениям базовых длин, указанных в ГОСТ 2789-59.

Величина наименьшего шага неровностей B _min, учитываемых прибором, должна быть в пределах 2 – 3 мкм. Для профилометров типа П-16 допускается увеличение наименьшего шага неровностей до 5 мкм.

Приборы могут изготовляться с ощупывающими системами, имеющими опоры, базирующиеся на контролируемую поверхность, или с ощупывающими системами, базирующимися на независимые поверхности.

Приборы должны быть снабжены электродвигателем для перемещения ощупывающей системы.

Эксплуатационные характеристики деталей машин, такие, как износоустойчивость, усталостная прочность и антикоррозийная стойкость, зависят от качества поверхности детали. Значительное влияние качество поверхности оказывает и на характер подвижных и прочность неподвижных посадок.

Износоустойчивость. Обработать поверхности абсолютно гладко невозможно, даже при любой обработке на поверхности остаются неровности. При взаимном сопряжении двух поверхностей они соприкасаются друг с другом лишь по вершинам неровностей. В связи с этим реальная опорная поверхность всегда отличается от расчетной. В соответствии с этим удельное давление превышает расчетное, что вызывает смятие, а для трущихся пар – срезание вершин неровностей. Так как трущиеся поверхности соприкасаются в отдельных выступающих точках, смазка в этих местах выдавливается, и возникает сухое трение. В начальный период работы двух трущихся поверхностей происходит интенсивное срезание гребешков – выступов неровностей.

Зависимость износа трущихся поверхностей от продолжительности работы показана на рис. 15.

Рис.15 Схема процесса износа

За период времени Т ₁ происходит наиболее ускоренный процесс истирания выступов неровностей. В этот период времени поверхности прирабатываются. В период времени Т ₂ процесс истирания (износа) протекает медленнее, и этот период времени соответствует нормальным условиям эксплуатации и по существу определяет срок службы детали.

В зависимости от качества поверхности и качества обрабатываемого материала длительность периодов Т ₁ и Т ₂ различна. Величина начального износа трущихся поверхностей больше, чем величина износа за весь дальнейший срок службы.

При резком увеличении износа в конце периода Т ₂ (пунктирная часть кривой) нормальная работа трущихся поверхностей нарушается. Это вызывается увеличением зазора свыше допустимого, заеданием поверхностей, их сплавлением, свариванием или даже полным разрушением.

С целью возможного уменьшения первичного износа и увеличения срока службы детали необходимо рабочие поверхности тщательно обрабатывать шлифованием, хонингованием, доводкой и другими отделочными способами.

На износ влияет также и направление штрихов, образованных в процессе обработки. Поэтому во многих, случаях приходится выбирать такую отделочную операцию, которая обеспечивает определенное, наиболее выгодно ориентированное направление штрихов по отношению к направлению трущихся поверхностей.

На износ деталей машин влияют не только микронеровности, но и волнистость и физико-механические свойства поверхностного слоя.

Прочность деталей. Качество поверхности оказывает существенное влияние на прочность деталей, в особенности при переменных нагрузках. При переменной нагрузке разрушение берет начало от мелких поверхностных трещин. Эти трещины, риски и т. п. вызывают неравномерное распределение и концентрацию напряжений.

Наиболее вредное влияние оказывает направление рисок и надрезов, перпендикулярных к направлению действия нагрузок.

Для повышения усталостной прочности деталей, подвергающихся действию циклических нагрузок, необходимо обрабатывать до высокого «класса чистоты» даже нерабочие поверхности.

Повышается прочность металла при обработке давлением в холодном состоянии – обкатка и раскатка шариками и роликами. В результате обработки давлением создается наклеп, который вызывает появление остаточных сжимающих напряжений в поверхностном слое. Поверхностный наклеп при холодной обработке давлением повышает усталостную прочность на 20 – 25% при изгибе и на 50% – при кручении.

Антикоррозийная стойкость. Давно известно, что чем лучше обработана поверхность, тем при прочих равных условиях она меньше поддается коррозии.

Неровности на обработанной поверхности приводят к быстрому разрушению металла коррозией, вызываемой атмосферным влиянием и действием различных жидкостей и газов.

Действие коррозирующих веществ, собирающихся на дне впадин неровностей поверхности, распространяется в направлениях, указанных стрелками (рис. 16).

Рис.16 Схема разрушения металла от коррозии

Под действием коррозии первоначальные выступы неровностей отделяются от основной массы металла. Затем на поверхности металла снова образуются вторичные неровности, и коррозия начинает распространяться от новых впадин, вследствие чего образуется следующий слой неровностей, и т. д.

При трущихся деталях коррозия усиливает износ.

Когда по условиям эксплуатации машин невозможно использование стойких против коррозии металлов или защитных покрытий, добиваются понижения шероховатости поверхности, что в свою очередь способствует повышению коррозийной стойкости деталей.

Качество посадок. При установлении допусков на механическую обработку исходят из того, что зазоры в местах соединения деталей не должны выходить за пределы данного узла. Уже после непродолжительной работы вследствие истирания неровностей фактические зазоры в соединении возрастают на величину начального износа.

Прочность соединений с натягом также во многом зависит от шероховатости поверхностей. При запрессовке происходит срезание микронеровностей, и фактическая величина натяга уменьшается, что при большой шероховатости приводит к уменьшению прочности соединения. С этим, например, связано также и то, что при распрессовке и повторной запрессовке детали прочность соединения ослабевает.

Дата добавления: 2014-01-04