Материал: Обеспечение качества продукции на этапах конструкторской и технологической подготовки производства. Федоров И.А., Смирнов П.Б

Таким образом, все объекты функционирования машин строительного комплекса в общем представлении сводятся к совокупности требуемых свойств, которыми является качество продукции, которым следует уделять основное внимание управлению качеством продукции. В повышении работоспособности любой технической системы важное место занимает качество обслуживания машин.

Воронежский государственный технический университет

ВУНЦ ВВС «ВВА» МО России, Воронеж

УДК 625.1.032.3 + 629.4.027.114/.116

М.В. Семеноженков, В.С. Семеноженков

Реализация конструкции по рис.1приводит к исключению существенного концентратора напряжений по краю ступицы колеса, посаженного на ось с натягом ( 3,5), т.к. посадка с натягом заменяется на посадку с зазором. Влияние посадки с натягом на снижение прочности оси колесной пары более существенное, нежели суммарное снижение от уменьшения диаметра оси при выполнении проточки и наличия концентрации напряжений в галтельном переходе. Можно сделать вывод о том, что прочность конструкции колесной пары по рис.1 не уступает прочности колесной пары традиционной конструкции.

При изготовлении колесной пары по схеме, приведенной на рис.2, посадка с натягом одного из колес также заменяется на посадку с зазором. В этом случае на оси не выполняется проточек и других элементов, создающих концентрацию напряжений. Для этого варианта можно утверждать также о сохранении прочностных параметров колесной пары.

Таким образом, модернизация колесных пар по разработанным схемам не приведет к уменьшению их прочности.

Литература

1. Семеноженков В.С., Семеноженков М.В. Распределение контактных напряжений в клеммовом соединении дифференциальной колесной пары. Обеспечение качества продукции на этапах конструкторской и технологической подготовки производства. Меж. вуз. сб. науч тр. Вып. 9. 2012. С. 75 – 77.

2. Семеноженков В.С., Семеноженков М.В. Галкин В.Д. Контактное взаимодействие колеса дифференциальной колесной пары с рельсом. Инновационные технологии и оборудование машиностр. комплекса. Вып. 14. Межвуз. сб.науч тр. Воронеж 2011. С. 91…93.

Российский государственный открытый технический

университет путей сообщения

УДК 303.1

В.Н.Старов, В.Ф.Лазукин, Д.Е.Барабаш, А.Н.Внуков

Прогнозирование показателей надежности по критерию износа

Рассмотрены вопросы прогнозирования показателей надежности по критерию износа.

С достаточной для практических целей точностью характеристики надежности изнашивающихся деталей могут быть получены при рассмотрении идеализированной модели процесса износа, предполагающей, что кривые износа отдельных деталей представляют собой ровные линии зависимости износа во времени.

Упрощенная модель процесса изнашивания детали до предельного состояния представлена на рис. 1. На нем показаны отдельные кривые износа однотипных деталей. Предполагается, что по достижении износа, равного предельно допустимому ИПР, ресурс детали исчерпывается и наступает состояние отказа.

Из–за различия кривых наблюдается рассеивание ресурса R. Случайные величины ресурса R имеют плотность распределения fR{t). Ипр является детерминированной величиной, перемешивание реализаций незначительно.

Подобная модель может быть использована для приближенного описания всех видов изнашивания, за исключением усталостного выкрашивания и схватывания. В общем случае зависимость износа детали как случайной функции наработки может быть представлена в виде

И(t) = аИ tβ + bИ. (1)

Рис. 1.Учет износа деталей

Экспериментальные исследования изнашивания деталей машин позволяют считать коэффициент β уравнения динамики износа детерминированной величиной для определенного конструктивного решения деталей.

При отсутствии фактических данных значения β могут быть приняты по справочным данным, например: для учета износа посадочных гнезд корпусных деталей и втулочно–роликовых цепей β=1,0; для износа зубьев шестерен (по толщине), звездочек и радиального износа в подшипниках качения β= 1,5.

Случайная величина аИ зависит от свойств поверхностей деталей, условий работы. При коэффициенте вариации величины аИ находится в пределах VεИ = 0,1 ‒ 0,4, поэтому можно с достаточной точностью принимать, что она подчиняется нормальному закону распределения. При VεИ>0,4 можно принимать, что величина аИ подчиняется распределению Вейбулла.

Величина hИ характеризует износ детали по окончании приработки. Эта величина зависит от чистоты обработки, твердости трущихся поверхностей, величины начального зазора в сопряжении, режимов приработки. В связи с относительно небольшими изменениями И(t) в период приработки по сравнению с Ипр вариациями показателя bИ можно пренебречь и считать его детерминированной величиной.

В большинстве случаев величина деталей в период их приработки не превышает величины допуска на их изготовление. Это позволяет при расчетах величиной износа детали в период приработки пренебречь и за начальный размер детали принимать, например, для валов – нижний предельный размер по чертежам, для отверстии – верхний предельный размер по чертежам и т. п. В связи с этим зависимость износа детали от времени приближенно может быть выражена как:

И(t) = аИtβ . (2)

Известно, что показатели долговечности и безотказности изнашиваемых элементов определяются характеристиками изнашивания в виде среднего значения m коэффициента аИ (mаИ) и дисперсии D коэффициента аИ , то есть (DаИ). Эти характеристики определяют расчетным и экспериментальным путём. Рассмотрим расчетный путь.

Из–за многообразия факторов, влияющих на износ деталей, их взаимосвязей и нелинейной зависимости, сложно получить достаточно строгое выражение износа элементов на базе физических закономерностей. Поэтому в практике широкое распространение получили полуэмпирические и эмпирические закономерности, отражающие влияние наиболее важных факторов для конкретных видов износа. Для машин инженерного вооружения и строительного комплекса среди эмпирических формул наиболее полностью описывает зависимость вида:

И = аИ tβ = kИ X1m X2n X3c X4k tβ . (3)

К зависимостям вида подобного (3) относят также уравнение износа закрытых зубчатых передач различного типа при наличии в масле абразива.

В качестве примера уравнения линейного износа деталей при трении скольжения без смазки и при отсутствии абразивных частиц можно представить зависимость (4), которая получена исходя из усталостной гипотезы износа поверхности деталей

И = аИ * L = kИ *(h/R)1/2 * (ра/рт ) * (1/пи) *L , (4)

где kИ‒ множитель, определяемый геометрической конфигурацией и расположением по высоте единичных неровностей на поверхности твердого тела (kИ = 0,15...0,21); h/R‒ отношение глубины внедрения шероховатости в гладкую поверхность к среднему радиусу R неровности (h/R<10–l...10–2); L‒ путь трения, мм. ра/рт‒отношение номинального давления на контакте к фактическому давлению (ра/рт =10–l...10–4); 1/пи ‒ характеристика способности материала к разрушению при повторном воздействии, (1/пи = 10–2...10–12); аИ‒ безразмерная интенсивность износа (аИ =10–2...10–12).

Для прямозубых передач с эвольвентным зацеплением с допущением предположения о равномерном распределении абразивных частиц в масле, а также об отсутствии влияния на износ нагрузки для тяжелонагруженных передач рекомендуются зависимость:

(5)

где И1 и И2 ‒ соответственно износ шестерни и ведомого колеса, мкм; Rа‒ средний радиус абразивных частиц в масле, мм;

εК‒ объемная концентрация абразивных частиц радиусом R в зоне трения, %; σпр‒ условное напряжение разрушения абразивной частицы, МПа; Н1 и Н2 ‒ соответственно твердость материала рабочей поверхности шестерен и колеса по Бринеллю, МПа; т – модуль передачи, мм; αд ‒ угол зацепления, град;

z1 и z2 ‒ соответственно число зубьев шестерен и колеса;

пч1 и пч2 ‒ частота вращения шестерни и колеса, мин–1;

δy1 и δy2 ‒ относительное удлинение материала шестерни и колеса при разрыве, %; s ‒ коэффициент усталости материала;

yИ1 и yИ2 ‒ коэффициенты, учитывающие характер распределения износа по профилю зуба шестерни и колеса; t‒ наработка передачи, ч.

Для большей точности расчетов по уравнениям (5) можно рекомендовать определять износ для каждой фракции абразивов, а затем проводить суммирование.

Учитывая случайный характер изменения значений факторов для «типичных» условий, можно считать, что параметр функций И(t) является функцией случайных аргументов

(6)

Причем в общем виде эта функция нелинейна.

Рассматриваемая задача сводится к получению характеристик mаИ и дисперсии DаИ в соответствии с величинами математических ожиданий и дисперсий отдельных факторов и коэффициентов. Предполагается, что вероятностные характеристики отдельных факторов известны. В конечном виде аналитическое решение задач для нелинейной функции (6) представляется довольно сложным. С достаточной для практики точностью получение значений mаИ и DаИ может быть выполнено с помощью метода Монте–Карло, предусматривающего моделирование случайных аргументов функции (6).

Приближенное определение вероятностных характеристик функции (6) может быть выполнено путем разложения ее в ряд Тейлора и применения теорем о числовых характеристиках случайных величин. Таковы некоторые особенности вопростов прогнозирования показателей надежности по критерию износа.

Воронежский государственный технический университет

ВУНЦ ВВС «ВВА» МО России, Воронеж

УДК 621.9.035

В.П. Смоленцев, К.А. Баженова

Активный контроль на финишных операциях технологического процесса

В работе рассмотрены средства активного контроляна финишных операциях технологического процесса при электрохимической размерной обработке (ЭХО). Это направление исследований позволяет установить эффективные пути повышения точности при ЭХО.

Средства активного контроля наиболее часто применяют на шлифовальных и хонинговальных станках, осуществляющих финишные операции обработки точных деталей. Здесь появление брака, вызывает большие материальные потери [1].

Наиболее часто используют устройства для контроля размеров деталей в процессе их обработки. Электрохимическая размерная обработка является, как правило, заключительной стадией технологического процесса и часто используется при комбинированной электроабразивной обработке.

Приборы для контроля размеров электроабразивного шлифования разделяются на электроконтактные и пневматические.

Электроконтактные приборы по числу контактов с обрабатываемой поверхностью вала различаются на: одноконтактные, двухконактные и трёхконтактные устройства.

Эти приборы могут быть использованы для контроля различных их диаметров, что позволяет контролировать шлифуемую деталь по всей длине. Это удобно для контроля длинных валов. Кроме того при такой схеме устройство не реагирует на деформации изгиба детали и на отжим центров станка, т.к. стрела прогиба детали равна сдвигу всего устройства, перемещающегося вместе с кожухом вращающегося инструмента.

Однако это устройство реагирует на износ инструмента, что снижает точность измерение детали.

Представляют интерес устройства, работающие на проскакивание измерительной скобы, где недостатком является износ упора.

Рассмотренные приборы можно применять и для контроля деталей при электроабразивом шлифовании, т.к. процесс анодного растворения не влияет на точность измерения геометрии детали.

Двухконтактные устройства обладают более высокой, по сравнению с одноконтактными устройствами точностью измерения. Имеется возможность механизации подвода и отвода устройства относительно обрабатываемой детали.

В случае трёхконтактного устройства имеются две опорные, а третья (подвижная) предназначена для измерения размера. Основным достоинством трёхконтактных устройств по сравнению с одноконтактными устройствами являются возможность измерять диаметр, а не радиус детали. Это обеспечивает более высокую точность обработки, а в случае электроабразивного шлифования обеспечивает надежное сравнивание системы.

Наложение анодного процесса при электроабразивном шлифовании обеспечивает высокую точность замеров, поэтому можно принять, что электроконтактные устройства могут быть использованы для контроля размеров детали в процессе электроабразивного шлифования.

Применительно к новому методу применение трехконтактной индикаторной скобы позволяет использовать ее корпус в качестве дополнительного катода. В этом случае контакты, выполненные из изолирующего материала (например, из минералокерамики), могут служить для поддержания гарантированного межэлектродного зазора.

Анализ схемы такого устройства показывает, что наложение анодного растворения в процессе шлифования не изменяет схемы и точности замера, поэтому пневматические контактные устройства могут быть применены для контроля размеров во всех приложениях рассматриваемых схем обработки с наложением электрического поля.

Контроль отверстий в процессе финишного хонингования представляет сложную техническую задачу т.к. вращающийся хон закрывает обрабатываемое отверстие и не позволяет установить наконечники контрольного устройства так, как это делается при внутреннем шлифовании. Кроме того наложение электрического поля может вызвать износ деталей приспособления.

В связи с этим при измерении отверстий в процессе хонингования применяются следующие контрольные устройства:

- встраиваемое в механизм хона

- располагаемое позади хона или перед ним

- проверяющие положение режущей кромки хона в момент выхода его из отверстия обрабатываемой детали.