CC BY
76
52 = 25 мкм = 0,025 мм - радиальное биение беговой дорожки внутренних колец подшипников.
Определяем значение главного вектора эксплуатационных дисбалансов изделия
"ст.э = ^рот ест.доп. табл • 0,2 = 3 243 • 0,08 • 0,2 = 5,19 г • мм.
Следовательно аст.доп. верх = 25,94 - 72,97 - 5,19 < 0 .
Очевидно, что выполнить балансировку ротора в собственных цапфах полностью нельзя.
3. При балансировке ротора на собственных подшипниках следует пользоваться формулой [2]
а = m e _а
ст.доп. верх рот ст. доп. табл ст.э •
(2)
Если пренебречь массой внутренних колец подшипников, которые прибавятся к массе ротора, и воспользоваться значениями, полученными в расчете, тогда
Ат.доп.верх = 25,94 _ 5,19 = 20,75 г • мм.
4. По формулам находим верхнее и нижнее значения допустимых дисбалансов в плоскостях коррекции 1 и 2:
доп. верхн "ст. доп. верхн
12 ьл
12 11
392_217
= 20,75--= 12,97 г • мм;
392-112
Аналогично определяем
а
2 доп.верхн
= 7,78 г • мм; Ц
доп. нижн
= 3,24 г • мм;
а2 доп. нижн = 1,95 г • мм.
5. Верхние значения допустимых дисбалансов в плоскостях измерения:
= А,
12 11 1П Ьл
1 1л 1тт 1т
= 12,97-1 = 12,97 г• мм; Аналогично вычисляем
а
е
рот ст. доп. табл
ст.доп. нижн
2,5
_ =
25,94 2,5
_ 5,19 = 5,19 г • мм.
" доп. верхн = 7,78 г • мм.
Рассмотренную методику расчета целесообразно использовать для подготовки технологической карты балансировки жесткого ротора в станках дорезонанс-ного и резонансного типов.
Техническая характеристика станка 9714
Модель Масса балансируемого ротора, кг Диаметр балансируемого ротора, мм Диаметр цапф ротора, мм Расстояние между опорами, мм Диапазон частот вращения, с-1 Мощность привода, кВт
9714 0,3-30 500 65 50-700 8-33 0,80
Библиографические ссылки
1. Левит М. Е., Рыженков В. М. Балансировка деталей и узлов. М. : Машиностроение, 1986.
2. Испытательная техника : справ. В 2-х кн. / под ред. В. В. Клюева. М. : Машиностроение, 1982. Кн. 1.
3. ГОСТИСО 1940-1-2007. Вибрация. Требования к качеству балансировки жестких роторов.
© Корнилов И. К., Лалетин К. И., Беседин С. В.,
Филиппов Ю. А., 2011
УДК 621.9.06.001
Г. В. Кочкина, В. В. Зверинцев, Е. Н. Колмагоров Научный руководитель - Л. В. Зверинцева Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева, Красноярск
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРОТЯГИВАНИЯ ДЕТАЛИ
Проведен анализ дефектов протягивания детали на предприятии, намечены направления дальнейшего исследования.
При нарезании эвольвентных шлицев в детали, изготовленной из жаропрочного сплава, зубья протяжки срезаны на шести рядах, седьмой ряд зубьев выломан (рис. 1). Другой дефект - заклинивание протяжек на образцах детали.
Для выявления причины произошедшего на предприятии были проведены: измерения размеров, металлографический анализ, исследование микрострук-
туры, контроль твердости, химического состава материала протяжки и обрабатываемого материала.
Внешний осмотр поверхности режущих зубьев протяжки проведен под микроскопом МБС-10 при увеличении 16 крат на четырех фрагментах, явных дефектов не обнаружено.
На двух фрагментах проведен контроль на наличие прожогов методом травления. Прожогов не обнаружено.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
По результатам контроля химического состава протяжки, изготовленной из быстрорежущей стали Р6М5К5-МП отклонений не выявлено, но измерения не проводились по кремнию, марганцу, фосфору, никелю, ванадию, меди, кислороду.
Рис. 1. Фрагменты протяжки со срезанными и выломанными зубьями
Химический состав обрабатываемой детали, изготовленной из сплава ХН59МВТКЮЛ по ОСТ 190127-85 определялся сравнением результатов сертификатов предприятий-поставщиков и требований ОСТ. Имеются отклонения в меньшую сторону по кремнию и марганцу.
Измерение твердости протяжки проводились на приборе Роквелла. Твердость на зубьях и по телу протяжки одинакова ИЯС 62...64, но по конструкторской документации ИЯС 66.
Замеры твердости обрабатываемой детали проводились на приборе ПМТ-3 и сведены в таблице, из которой видно, что твердость по боковой поверхности, поверхности по высоте детали и по диаметру различные.
Металлографический анализ протяжки на микроскопе МЕТАМ ЛВ31 проведен при увеличении 200 крат.
Результаты металлографического анализа протяжки: микроструктура представляет собой скрытокри-сталлический мартенсит и равномерно расположенные избыточные карбиды полиэдрической формы, характерные для материала, полученного порошковой металлургией (рис. 2); микропоры, инородные порошковые частицы, кислородная ликвация, структур-
ная полосчатость отсутствует; карбидная неоднородность соответствует 1 баллу; обезуглероженного и отпущенного при заточке слоя на режущих кромках не обнаружено; красностойкость (твердость после 4-х часового отпуска при температуре 630 °С) составляет ИЯС 53.54. Требуется не менее ИЯС 59. (Зерно 10, твердость 211НВ, микропоры 2, полосчатость 1, закалка - 3ч при температуре 1 210 °С с охлаждением в масле, структура - перлит).
Рис. 2. Микроструктура поверхности протяжки
Материал детали имеет литую дендритную структуру У - твердого раствора с мелкими выделениями карбонитридов.
На 2-х образцах детали определены из механических свойств только предел прочности св= 0,8МПа и относительное удлинение 5: = 5,3; 52 = 6 %.
Проведены измерения диаметров срезанных зубьев в двух плоскостях (с поворотом на 90°). Зубья явно срезаны и срезаны несимметрично.
В заводской лаборатории измерены ширина ленточки, передние и задние углы на ряде зубьев протяжки, которые не соответствуют чертежным значениям.
Анализ полученных результатов позволяет сделать предварительные выводы:
1. Твердость протяжки не соответствует КД.
2. Красностойкость материала протяжки не соответствует требованиям НТД.
3. На поверхности зубьев протяжки идет большой износ.
4. На поверхности детали после протягивания наклеп, о чем свидетельствует различная твердость по высоте детали и твердость по боковым поверхностям.
5. При протягивании зубья срезаны несимметрично.
В результате анализа полученных данных нами
принято решение работу проводить поэтапно:
1 этап. Анализ конструкторской документации, для чего по известным методикам спроектировать протяжку. Спроектировать 3Б-модель протяжки.
Измерение твердости обрабатываемой детали, НЕС
Боковая поверхность 46. .46,5
Протянутая поверхность по высоте 58,0 57,5 56,0 53,5 55,5 56,0 52,0 51,0
детали
Диаметр 46. 47,5
2 этап. Анализ нормативно-технической документации.
3 этап. Анализ технологического процесса изготовления протяжки.
4 этап. Определить физико-механические свойства материалов протяжки и обрабатываемой детали (ЦЗЛ предприятия).
5 этап. Провести патентный поиск по протяжкам и способам протягивания.
© Кочкина Г. В., Зверинцев В. В., Колмагоров Е. Н.,
Зверинцева Л. В., 2011
УДК 621. 002.5-19
В. В. Махиянов Научный руководитель - Г. Ф. Тарасов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ НАГРУЖЕННЫХ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
На основании теоретических и экспериментальных исследований разработан способ повышения износостойкости силовых зубчатых передач, позволяющий увеличить срок их службы и производительность измельчителя.
Зубчатые передачи находят широкое применение в приводах различных машин и механизмов, выполняя как кинематические, так и силовые функции. Известна область применения зубчатой передачи в качестве измельчителя отходов производства в дезинтеграторе с целью получения мелкодисперсных порошков.
Диспергирование материалов в дезинтеграторе осуществляется путем истирания их между боковыми поверхностями зубьев торцового зубчатого зацепления. Рабочие поверхности зубьев испытывают большие удельные давления. Результатом такого взаимодействия является износ зубьев зубчатых колес, и как следствие, изменение формы, размеров и состояния их рабочих поверхностей. Увеличение бокового зазора между зубьями зубчатого зацепления ведет к укрупнению продуктов размола, что делает процесс диспергирования более продолжительным, так как требуется большее количество пропусков измельчаемых материалов через дезинтегратор (измельчитель). При этом существенно снижается производительность измельчения. В связи с изложенным обеспечение выполнения заданных функций дезинтегратором может быть достигнуто за счет достижения высокой износостойкости основных его элементов - зубчатых колес.
Работа зубчатого зацепления сопровождается весьма распространенными явлениями: фрикционной усталостью и абразивным износом. Абразивом служат частицы материала зубчатых колес, образующиеся при усталостном выкрашивании и продукты износа. В силовых зубчатых передачах, например дезинтеграторе, где роль измельчителя выполняет торцовое зубчатое зацепление, абразивом является размалываемый материал.
Абразивный износ характеризуется высокой интенсивностью разрушения поверхностного слоя материала и его механического разупрочнения (образование и развитие дефектов структуры, повышение внутренних напряжений, охрупчивание материала). На изнашиваемой поверхности развивается широкий спектр контактных напряжений, из-за неравномерного распределения нагрузок в локальных зонах, свя-
занных с разнообразием абразивных частиц по геометрической форме и размерам. В результате изнашивания происходит изменение формы и размеров зубьев зубчатых колес, снижается производительность дезинтегратора. Увеличение бокового зазора между зубьями приводит к тому, что достижение заданной дисперсности измельчаемых материалов становится возможным при значительном увеличении числа размолов, либо достичь ее вообще невозможно. Замена зубчатого зацепления связана с существенными затратами. Наиболее эффективным и рациональным способом обеспечения заданных выходных параметров измельчителя является повышение износостойкости его основных деталей, т. е. зубчатых колес.
Известны конструктивные и технологические способы повышения износостойкости деталей машин, при которых поставленная цель достигается либо изменением конструкции детали, либо путем поверхностного упрочнения материала [1]. Применительно к силовой зубчатой передаче дезинтегратора оба этих метода неприемлемы, так как изменение конструкции зубьев зубчатого зацепления невозможно, а технологические способы (термическая обработка, изменение марки материала, упрочение наклепом и т. д.) не всегда дают желаемый результат. Изготовление зубчатых колес из высокоизносостойких материалов существенно повышает их стоимость. Применение термообработки может обеспечить высокую износостойкость, но при этом может не обеспечиться необходимая прочность, что приведет к поломке зубьев.
Особенностью зубчатой передачи дезинтегратора является различное число контактов ведущего и ведомых колес зацепления с измельчаемым материалов, из-за разного числа зубьев. В связи с этим при повышении их износостойкости целесообразно сочетание различных способов упрочнения ведущего и ведомого колес, чтобы обеспечить их равностойкость, т. е равную их долговечность. Достигается это следующим образом.
На ведомое зубчатое колесо наносится износостойкий материал равномерным слоем по всей
