3. Обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин путем управления несущей способностью поверхностного слоя

Эксплуатационные свойства деталей машин зависят от состояния поверхностного слоя, его качества, его несущей способности. В качестве критерия несущей способности деталей следует выбирать показатель, наиболее полно характеризующий способность выполнять заданные функции в установленных условиях нагружения. Так, в зависимости от условий эксплуатации, в качестве

критерия несущей способности деталей могут быть использованы: предельная нагрузка, время и число циклов до образования дефектов, пределы текучести,ползучести выносливости и временное сопротивление, критические деформации итвѐрдость поверхностей. Например, в качестве критерия несущей способности соединений с натягом достаточно часто используют усилие распрессовки, а подвижных сопряжений - коэффициент трения.Несомненно, несущая способность зависит от всей совокупности свойств материала и параметров качества поверхности и точности детали, полученных в процессе обработки.Обеспечение эксплуатационных свойств путем управления несущей способностью поверхностного слоя Состояние поверхностного слоя в процессе эксплуатации и условия нагружения образуют сложную динамическую систему, которая должна находиться в состоянии квазистатического равновесия. (КАРТИНКА)

Изменение состояния поверхностного слоя при работе детали влечѐт за собой изменение условий нагружения и формирования площади контакта. В частности, приработка рабочих поверхностей и формирование вторичных структур приводит к снижению коэффициента трения в подвижных сопряжениях, в результате чего

уменьшаются действующие нагрузки, и изменяется характер их воздействия. Это увеличивает несущую способность поверхностного слоя.

Возможны условия нагружения, при которых для данных параметров

поверхностного слоя равновесное состояние динамической системы не наступает, так как не образуются стабильные вторичные структуры. В этом случае не обеспечиваются нормальные условия контактного взаимодействия: увеличиваются рабочие нагрузки и температура в зоне трения. В результате образуются задиры и наблюдается интенсивное изнашивание рабочих поверхностей. Поэтому эксплуатационные свойства поверхностного слоя в ходе процесса изготовления,

особенно на операциях окончательной обработки, должны формироваться

целенаправленно с учѐтом конкретных условий эксплуатации и возможного механизма разрушения, а также с учѐтом явлении технологической наследственности.

4. Точность геометрических размеров деталей

Точность необходима не только для непосредственного выполнения изделием служебного назначения, но и является одной из предпосылок длительной его эксплуатации.

Достижение заданной точности даже на высокоточном оборудовании деталей сопряжено со значительными трудностями из – за возникновения технологических упругих и остаточных деформаций. Поскольку абсолютное достижение номинальных (идеальных) размеров и других показателей точности невозможно, то погрешность изготовления детали ограничивается допуском. Допуск представляет

собой разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами и назначается конструктором исходя из служебного назначения детали. С уменьшением величины допуска при неизменном номинальном размере возрастает точность детали.Величина допуска определяется двумя независимыми факторами: номинальным размером детали и еѐ точностью, т.е. деталь любого номинального

размера может иметь любую точность и допуск может быть определѐн по формуле (КАРТИНКА ФОРМУЛЫ) где i - масштабный коэффициент; a - коэффициент точности.

Масштабный коэффициент указывает на то, что детали одинаковой точности, но разных номинальных размеров должны иметь различные по величине допуски. Очевидно, нельзя считать имеющими одинаковые точности детали с одинаковыми допусками и разными номинальными размерами, например, 1 мм и 1000 мм.

Деталь с большим номинальным размером при одинаковой точности должна иметь большую величину допуска, чем деталь с меньшим номинальным размером.Опытным путѐм установлена зависимость масштабного коэффициента от

номинального размера: (КАРТИНКА ФОРМУЛЫ) где D – номинальный размер детали.Коэффициент точности характеризует точность детали, т.е. степень

приближения размера годной детали к заданному (например, номинальному).

Международными стандартами установлена зависимость коэффициента

точности от общепринятой характеристики точности – квалитета (IT): (КАРТИНКА ФОРМУЛЫ) Квалитет – показатель, количественно характеризующий точность, который введѐн вместо характеристики «класс точности». Допуски двух смежных квалитетов (при постоянном номинальном диаметре) отличаются в 1,59 раз.Чем больше номер квалитета, тем ниже точность детали и тем больше

величина допуска, тем грубее изготовлена деталь.

Международным стандартом предусмотрено 19 квалитетов: 01, 0, 1, 2…16, 17.Квалитеты 12…17 предназначены для габаритных размеров, как правило,

крупногабаритных, необрабатываемых деталей, например, картерно – блоковых изделий.Квалитеты 5…11 предназначены для размеров деталей, составляющих сопряжения, т.е. ответственных за работу машин.

Квалитеты 1…4 предназначены для размеров особо точных деталей или

измерительных устройств, например, калибров.

Квалитеты 01, 0 – перспективные, предназначены для развития

машиностроения.Допуски для каждого номинального размера и квалитета сведены в таблицы допусков и представлены предельными отклонениями от номинального размера.

Достижение заданной точности деталей и готовых машин всегда связано с

затратами средств на оборудование, инструмент и др. Чем выше точность деталей (меньше квалитет), тем существеннее возрастают затраты на их обработку (рис. 4.1, а). Проблема соотношения точности и стоимости обработки является основной при разработке технологического процесса изготовления.

Детали только на чертежах характеризуются номинальными поверхностями, а

в действительности ограничены реальными поверхностями, которые всегда имеют отклонения формы.