Влияние качества поверхности на период приработки деталей СПВ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 621.8(042)

Ю.С. Бабич, магистрант, (4872) 35-18-69, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),

Д.А. Коновалов, асп., (4872) 35-18-69, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),

Р.А. Тер-Данилов, канд. техн. наук, доц., (4872) 35-18-69, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)

ВЛИЯНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ НА ПЕРИОД ПРИРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ СПВ

Рассматривался в первом приближении многократный продольный удар жесткой массой с известной скоростью, с учетом распространения упруго-вязкопластических волн напряжений в деформируемом материале. Задача решалась на примере микронеровностей геометрические размеры, которых соответствовали различным методам обработки, микронеровности, моделируются консольно защемленными балками.

Ключевые слова: многократный продольный удар, упруго-вязко-пластические

волны.

В современном машиностроении редко используются технологии, позволяющие на контактирующих поверхностях получать регулярный микрорельеф различных видов из-за значительных затрат на модернизацию или даже переоборудование существующего производства. Система уравнений, описывающая задачу, представляет собой систему трех дифференциальных уравнений в частных производных гиперболического типа первого порядка [1 - 3].

Граничные условия соответствовали продольному удару жесткой массой М со скоростью v0 и граничному условию на боковой поверхности.

Начальные условия соответствуют ненапряжённому недеформиро-ванному стержню, находящемуся в состоянии покоя.

Задача Гурса для системы решалась методом характеристик с последующей конечно-разностной аппроксимацией основных соотношений между искомыми функциями вдоль характеристических направлений:

д v( х, I) л до (х, I)

—= " А

д I ¿=1 д х

= 0,

д V(х, I) де (х, I) д х д I

де (х, I) 1 до (х, \)

д Г Е' д Г " ^ = Ф (о1 (х, I), г г (х, I) Н0 (х, I) -/(е1)]

•(х, *)

Л ■ Н(( -а, )+(• Н(а, ).

Граничные условия

ап (0, t*i) I \

--- = ( (0, t* )■ 81; У\(0,0 ) = у0

М —- = V

а!

к

Начальные условия

л■ н()+(■ н(-а,) х е[н, ■+»).

К К

а Д х, *) = е X х ,0) = V (х, 0 ) = 0.

Анализ результатов при циклическом ударном нагружении поверхности проводился на примере материала Сталь Ст3 при следующих начальных условиях: масса деформирующего элемента М = 0,5 кг; Я2 поверхности выбиралась в зависимости от вида обработки: пескоструйная обработка 400 мкм; сверление 100 мкм; зенкерование черновое 50 мкм; фрезерование 200 мкм; шлифование 25 мкм; напряжение на поверхности контакта: 600... 1500 Н/мм2; Площадь поперечного сечения Б = 0,3 мм2.

На рис. 2 - 5 представлено изменение Я2 в процессе приработки, а также демонстрируется влияние скорости удара и метода обработки поверхности на величину равновесной шероховатости поверхности, подверженной ударному нагружению.

На рис. 6 - 9 представлено изменение площади контакта в процессе приработки, а также демонстрируется влияние скорости удара и метода обработки поверхности на величину площади контакта поверхности, подверженной ударному нагружению.

¿1 [иния БЫ н —

У1 Ч •к 1 1- N ! ! \ — Л V

1 \ ..и ... 1

^Тин^'впадин ' ^

Рис. 1. Модель поверхности с иррегулярной микрогеометрией

Рис. 2. Изменение Яг в процессе приработки (черновое зенкерование)

Рис. 3. Изменение Яг в процессе приработки (пескоструйная обработка)

о 25 50 75 N ударов

Рис. 4. Изменение в процессе приработки (сверление)

Рис. 5. Изменение Яг в процессе приработки (шлифование)

Рис. 6. Изменение площади контакта в процессе приработки

(черновое зенкероеание)

0,5

5 _____

1

Рис. 7. Изменение площади контакта в процессе приработки (пескоструйная обработка)

3

5 ^^ 1

О 10 20 30 40 14 ударов

Рис. 8. Изменение площади контакта в процессе приработки

(сверление)

М' I.

0,29 ----

0 10 20 30 Ы ударов

Рис. 9. Изменение площади контакта в процессе приработки

(шлифование)

Анализ полученных результатов показывает, что в процессе приработки происходит значительное изменение микрогеометрии поверхности, которое зависит от топографии деформируемой поверхности, а также от начальных условий.

Предложенный подход к определению «равновесной» шероховатости в процессе циклического ударного нагружения позволяет прогнозировать величину «равновесной» шероховатости при различных начальных условиях, зная которую, можно учитывать полученные результаты при проектировании узлов автоматики СПВ, подверженных в процессе работы циклическому ударному нагружению. Это позволит избежать поломок,

связанных с изменением размеров деталей, входящих в узлы автоматики СПВ, в процессе приработки.

Список литературы

1. Баранов В.Л., Тер-Данилов Р.А. Процесс формирования равновесной микрогеометрии при циклическом ударном нагружении // Изв. ТулГУ. Актуальные вопросы механики. 2005. С. 50-54.

2. Тер-Данилов Р.А. Теоретический анализ процесса контактной приработки при циклическом ударном нагружении // Изв. ТулГУ. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. 2006. С. 135-142.

3. Тер-Данилов Р.А.. Плахов П.В., Людвик Р.Г. Образование полностью регулярного микрорельефа на поверхностях деталей стрелково-пушечного вооружения подверженных циклическому ударному нагруже-нию // Материалы докладов VII Региональной научно-технической конференции «Техника XXI века глазами молодых ученых и специалистов». Тула: ТулГУ. 2008. С. 103-108.

Yu.S. Babich, D. A., Konovalov, R A. Ter-Danilov

THE INFLUENCE OF QUALITY OF THE SURFACE ON THE PERIOD OF RUNNING IN DETAILS OF INFANTRY CANNON ARMAMENT

The paper deals with the repeated longitudinal blow in rigid weight with known speed taking into account consideration of the elastic-viscous - plastic waves of tension in the deformed material as a first approximation . The task was solved on an example of the micro-roughnesses which geometrical sizes corresponded to various methods of processing. Micro-roughnesses are modeled by the jammed cantilever beams.

Key words: repeated longitudinal blow, elastic-viscous - plastic waves, microrough-

nesses.

Получено 17.10.12

УДК 621.8

В.Л. Баранов, д-р техн. наук, проф., 8-915-684-28-19 ivts. tul [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),

В.Н. Лаврухин, канд. техн. наук, доц., 8-910-943-07-93 (Россия, Тула, ТулГУ),

Н.В. Третьяков, асп., 8-920-275-52-21, Torr [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗУЧЕНИЯ КИНЕТИКИ ИЗНОСА ПОВЕРХНОСТЕЙ С РЕГУЛЯРНОЙ МИКРОГЕОМЕТРИЕЙ

Рассматриваются вопросы технологического обеспечения требуемых эксплуатационных свойств поверхностного слоя деталей машин с помощью определения кинетики износа поверхности.