1. толщину стенки s следует по возможности делать постоянной, толщина внутренних стенок (0,8-0,9)s;
2. при соединении стенок под прямым, или тупым углом они должны сопрягаться по радиусу R>(2,5-5)s;
3. для сопряжения стенок под острым углом вводят дополнительный участок высотой 2s;
4. стенки различной толщины нужно соединять клиновыми переходами;
5. бобышки следует соединять со стенками радиусами R>2s или уклонами 1:1, 1:2;
6. поверхности, перпендикулярные к плоскости разъёма, должны иметь литейные уклоны для облегчения удаления отливки из формы;
7. внешние обводы разъёма корпуса следует снабжать отбортовкой по всему контуру для увеличения жёсткости, равномерности застывания, равномерного распределения нагрузки и лучшей герметизации стыка;
8. снаружи следует выполнять приливы с радиусом R0>2d и высотой H>(2,5-3)d, где d – диаметр шпильки, болта или штифта (при близком расположении приливов для болтов и штифтов их объединяют);
9. обеспечение минимальных припусков под механическую обработку при применении прогрессивных методов литья.
Ряд аналогичных правил существует и для деталей, изготавливаемых штамповкой, вытяжкой, прессованием.
При механической обработке деталей учитывают следующие общие рекомендации:
1. сокращение объёма механической обработки (заготовка должна быть максимально приближенной к окончательной форме детали, а обрабатываемые поверхности - минимально необходимыми);
2. при изготовлении монолитных изделий (вал-шестерня) необходимо использовать принцип сохранения баз на различных операциях при применении специальной оснастки
3. следует использовать составную конструкцию, если деталь имеет сложную форму;
|
|
4. для обеспечения подхода и выхода инструмента надо предусматривать на деталях переходные участки, например для выхода фрезы при нарезании шлицов по наружной поверхности на конце вала;
5. обработка на проход, например, при протягивании шлицов на внутренней поверхности концевого участка полого вала при 
;
6. отделение черновых поверхностей от чистовых, а также поверхностей с разной точностью обработки;
7. отказ от совместной обработки в сборе.
Лекция 4.
ОСНОАВЫТРИБОТЕХНИКИ.
Трибология – это наука о трении, изнашивании и смазке при контактном взаимодействии твёрдых тел в результате их относительного перемещения.
Соприкасающиеся поверхности тел образуют пару трения.
Износ – это физико-химический процесс разрушения поверхностных слоёв при трении, приводящий к изменению размеров, формы и состояния поверхностей деталей.
Смазка – это введение определённого материала между поверхностями для уменьшения трения или интенсивности изнашивания. Величина трения пары зависит от многих факторов: геометрии поверхностей трения и их свойств, сочетания материалов, условий смазки, конструкции узла и режима его работы, внешней нагрузки. По характеру движения бывает трение качения и скольжения, а также трение качения с проскальзыванием.
В зависимости от режима смазывания различают:
Трение без смазки, когдав точках фактического контакта действуют силы молекулярного притяжения, вызывающие адгезию. При деформации сдвига отмечается появление очагов схватывания поверхностей. Скольжение деталей скачкообразное, вызывающее рывки и вибрацию особенно в начале и конце движения.
|
|
Трение при граничной смазке реализуется при толщине смазочного материала до 0,1 мкм. На поверхности детали адсорбируются поляризованные молекулы смазки в форме ворсинок. Форма смазки повторяет рельеф поверхности. Эта связь очень прочная за счёт высокого сопротивления сжатию. Поэтому при нагружении молекулярные слои смазки скользят относительно друг друга. Однако, на площадках со значительной пластической деформацией и в точках с высокой температурой происходит разрушение плёнки со схватыванием обнажившихся участков. Но лавинообразного схватывания не происходит, т.к. плёнка из-за высокой скорости адсорбции «залечивается». Постепенно плёнка разрушается и смазка уносится на продуктах износа.
Трение при жидкостной смазке – это режим трения при полном разделении контактных поверхностей. Для шероховатых поверхностей толщина слоя смазки должна быть больше суммы максимальных высот неровностей. Полное разделение поверхностей возможно только при определённом давлении в слое смазки, что уравновешивает внешнюю нагрузку. При гидростатическом способе подача смазочного материала происходит от внешнего источника под давлением. При гидродинамическом способе давление в жидкости возникает непосредственно между поверхностями трения при наличие клиновидного зазора, величина которого определяется скоростью перемещения деталей, нагрузкой и вязкостью смазки. Вязкость – это свойство текучих тел оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой.
|
|
Трение при полужидкостной смазке – это режим, при котором на одной части поверхности трения имеет место жидкостная смазка, а на другой – граничная смазка.
Трение при эластогидродинамической смазке – это режим, при котором характеристики трения и толщина плёнки смазочного материала определяются упругими свойствами контактирующих деталей и вязкостью смазки.
Трение при твёрдой смазке – когда поверхности деталей разделены слоем твёрдого смазочного материала.
Изнашивание определяется величиной износа h, его интенсивностью Jh=h/s и скоростью Jt=h/t, где s,t-путь трения и время. Износостойкость – это сопротивление детали изнашиванию (1/Jh, 1/Jt). Типичные зависимости показаны на рис., где 1 – зона приработки, 2 – участок нормального износа и 3 – катастрофический износ.
Значительный износ на первом участке обусловлен малой площадью фактического контакта и большим давлением, что вызывает смятие и разрушение неровностей. Постепенно, несущая способность поверхностей увеличивается и наступает стадия нормальной эксплуатации. Износ по времени практически стабилен, а скорость изнашивания постоянна. Постепенно износ поверхностей меняет их форму, свойства сопряжения и условия смазки, что приводит к росту контактной нагрузки и увеличению изнашивания.
В механизмах ЛА чаще всего отмечается усталостное изнашивание. Оно характеризуется выкрашиванием металла из-за многократного деформирования его микрообъёмов на контакте с образованием трещин и их выходом на рабочую поверхность. Процесс отслаивания материала усугубляется тем, что смазка, попадая в трещины, действует подобно клину.
Абразивное изнашивание это разрушение поверхности детали в результате её взаимодействия с твёрдыми частицами износа при взаимном перемещении с некоторой относительной скоростью.
Молекулярно-механическое изнашивание отмечаетсяпри высоких нагрузках и в вакууме, когда контакт чистых участков материала приводит к схватыванию (заеданию) и последующему разрушению мостиков сварки.
Изнашивание при фреттинг-коррозии происходит в результате колебательных микросмещений (20-120 мкм) одной поверхности относительно другой. Этот процесс характеризуется разрушением и восстановлением окисных плёнок, а также схватыванием и разрушением мостиков контакта чистого материала.
Особенность водородного изнашивания состоит в том, что выделяемый при трении водород адсорбируется на контактных поверхностях и при высокой температуре диффундирует в деформируемый слой стальных деталей, вызывая его охрупчивание, появление трещин и образование мелкодисперсного порошка материала.
Смазочные материалы делятся на жидкие, пластичные и твёрдые. Жидкая смазка бывает минеральная (на основе мазута), растительная (льняное, касторовое масло), животная и синтетическая (эфиры, силиконы). Её основное свойство – вязкость, например, авиационные масла МС-14, МС-20 (цифра в обозначении ν означает кинематическую вязкость при 100оС) ν=μ/ρ, где μ-динамическая вязкость,
ρ-плотность. В жидкую смазку часто вводят специальные присадки для придания антифрикционных, противоизносных, противозадирных, антикоррозионных и др. свойств.
Пластичная смазка включает жидкую основу и загустители (мыла жирных кислот и др.) (Литол-24, ЦИАТИМ-201, ВНИИНП-257).
Твёрдые смазочные материалы могут использоваться в виде покрытия, порошка или наполнителя (коллоидный графит, дисульфид молибдена, мягкие металлы, плёнки пластиков).
По способу подачи в рабочую зону различают смазку:
1. погружением, 2. масляным туманом, 3. давлением, 4. капельным смазыванием, 5. закладыванием в узел трения пластичной смазки, 6. твёрдым смазочным покрытием.
ВИДЫНАГРУЖЕНИЯ.
Детали механизмов в полёте могут воспринимать различные виды нагрузок: статические, инерционные, циклические, динамические, ударные и вибрационные.
При нагреве падают также прочностные характеристики материалов. Разрушение при циклических, динамических и вибрационных нагрузках имеет усталостный характер. При вращении колеса его зубья работают в условиях изгиба и контактного взаимодействия при периодическом приложении внешней нагрузки. Характерные циклы нагружения показаны на рис., где а - при вращении в одну сторону, б – при реверсивном двухстороннем нагружении.
Динамика нагружения усиливает расчётные нагрузки на величину коэффициента динамичности, который равен отношению амплитуды колебаний к смещению под действием статической нагрузки.
Вибрационное воздействие может быть силовым и кинематическим: силовое воздействие возникает от неуравновешенного ротора двигателя, а кинематическое – возникает за счёт виброактивности опор, вследствие технологических погрешностей подшипников качения (разноразмерности шариков, некруглости колец и посадочных поверхностей).
Способность механизмов не разрушаться от вибрации называется вибропрочностью, а нормальная эксплуатация – виброустойчивостью. К методам виброзащиты относятся:
- изменение конструкции объекта для изменения его собственных частот и увеличения диссипации энергии;
- введение виброизоляции (активной и пассивной), пассивные устройства состоят из инерционных, упругих и диссипативных элементов.
Лекция 5.