Машиностроение и механика

  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Станочное оборудование - Прочность, износостойкость, теплостойкость

Article Index
Станочное оборудование
Проектные критерии, предъявляемые к станочному оборудованию
Обобщенные (базисные) показатели оценки качества оборудования
Точность, источники возникновения погрешностей
Критерии работы станочного оборудования – жесткость
Прочность, износостойкость, теплостойкость
Эргономические основы проектирования оборудования
Понятие привода, назначение, требования к приводам
Ступенчатое, бесступенчатое, смешанное регулирование скорости движения рабочего органа
Цели и задач кинематического расчета, его последовательность
Порядок построения СТС и ГЧВ
Расчет чисел зубьев передач МРС
Отклонения множительной структуры
Шпиндельный узел
Гидродинамические и гидростатические опоры шпинделей
Несущая система станка
Направляющие МРС
Организация ремонта и обслуживания
All Pages

Критерии работы станочного оборудования – прочность. Методы повышения прочности.

 


Элементы и детали станка должны обладать такой прочностью что бы в течении всего периода эксплуатации не происходило их поломок. Поломка это не допустимый вид выхода из строя детали и является следствием не правильного расчета и подбора материала или недопустимых методов эксплуатации.

Поломки детали из-за усталости происходят в шпинделях и валах, зуб. Колесах и носят аварийный характер. Статическая прочность определяет размеры лишь некоторых деталей станков: кронштейнов, медленно вращающихся валов, и зубчатых колес, крепежных винтов некоторых корпусных деталей. Расчет ведут по формулам сопротивления материалов как это принято в курсах деталей машин.

2.1 Усталостное разрушение – возникает при переменных нагрузках (зуб. Колесо, валы, подшипники качения и т.д.), т.е. усилие не постоянное. Обычно используется линейное суммирование усталостных повреждений. Расчет ведут по эквивалентным числам циклов нагружений и эквивалентным нагрузкам.

clip_image048

G – напряжения

clip_image050- циклы

m – показатель степени(при контактных напряжениях m=3, изгиб m=6…9 от т/о)

2.2 Пластическое деформирование – испытывают в основном детали из вязких материалов без т/о ( искривление валов, смятие шпонок)

2.3 Хрупкие разрушения – маловязкие материалы при действии ударных нагрузках (зажимные цанги, корпуса патронов)

Критерии работы станочного оборудования – износостойкость. Методы повышения износостойкости.

Износостойкость – причина входа из стоя подавляющего числа станков и деталей.

Основным параметром является износ. Пример: разрушение или отделение материалов с поверхности твердого тела приводит к потере точности, снижение КПД, снижение прочности, возрастанию шума и т.д.

Виды изнашивания:

3.1 Механические (абразивное изнашивание) – изнашивание твердыми посторонними частицами.

Противодействие - повышение износостойкости за счет повышения твердости(т/о)

Критическая твердость 60% от твердости абразива.

3.2 Молекулярное изнашивание (схватывание трущих поверхностей). Особенно опасно при незакаленных и химически однородных материалов.

3.3 Коррозионномеханическое изнашивание (сопровождается химическим и электрически взаимодействием материалов)

3.4 Водородное изнашивание – повышенная влажность и нефтепродукты, сталь по медным сплавам.

3.5 Эрозионные и кавитационное изнашивание.

Методы снижения износа на работоспособность:

1) при воздействиисилыFграни направляющих по разному влияют на точность размера d.

2) Создаются постоянные усилия (постоянное удвоение давления Р или произведение силы на скорость на поверхностях трения).

4)Применение бесконтактных механизмов: электромеханическая передача винт-гайка или гидростатических направляющих штосселя зубодолбежного станка.

5) создание усилии для хорошего смазывания деталей: в паре трения желательно жидкостное трение.

6)Применение пористых материалов.

7)разгрузка от усилий ответственных элементов

8) компенсация и самокомпенсация зазоров.

9)правильны выбор трущихся пар – сочетание ТВ. Материалов с мягкими

10) Защита рабочей поверхности от загрязнений

11)своевременная замена масла

12)правильное назначение шероховатости трущихся поверхностей

12 Критерии работы станочного оборудования – теплостойкость. Методы повышения теплостойкость.

В результате нагрева возникают вредные для станка явления:

1) понижается точность станка(температурные деформации из-за неравномерного и равномерного нагрева детали)

а)из-за разного коэффициента расширения детали, непостоянство температурного поля в пространстве.

б)из-за разной тепловой инерции детали и их элементов зависит от массы, теплостойкости, инертности нагрева.

2)изменение величины зазоров в подвижных соединениях. Искажение геометрии сопряжения

3)снижение защитной способности масляного слоя

4)понижение стойкости

Способы уменьшения влияния температурных явлений на работоспособность:

1.     Создание термосимметричных конструкций

2.     использование охлаждения особенно для наиболее важных узлов и стабилизация температуры масла

3.     выбор материала детали с низким коэффициентом теплопроводности

4.     теплоизоляция

5.     рациональное закрепление детали

6.     применение самоустанавливающих механизмов и элементов

7.     автоматическое обеспечение зазоров и натягов

8.     применение статически определяемых систем

9.     снижение влияния деформации  (использование схем компенсации)

10.                       самокомпенсирующая деформация. При выбранных размерах между подшипниками, когда оси роликов пересекаются в одной точке изменение размеров подшипников компенсируется осевыми деформациями вала

11.                       выбор направления деформации

12.                       применение систем адаптации

 Критерии работы станочного оборудования – виброустойчивость. Источники возникновения вибраций. Методы повышения виброустойчивости.

Виброустойчивость – способность станка работать в требуемом диапазоне режимов без не допускания колебаний. В станках во время работы возникают: вынужденные колебания, вызванные внешними периодическими силами; автоколебания и самовозбуждающие колебания, являющимися наиболее распространенными в станках. Возмущающие силы вызываются самими колебаниями (автоколебания связаны с падением силы трения или повышением скорости). Расчеты на колебания проводят для упругих систем станка в целом, учитываются упругие и контактные деформации, деформации в стыках. Одним из основных методов улучшения динамических характеристик является повышение жесткости конструкции, не всегда с повышением массы. Повысить виброустойчивость можно перераспределением массы внутри станка, уменьшить массу тех узлов в которых ожидается максимальная амплитуда. Эффективным способом повышения виброустойчивости является повышением демпфирования, достигается за счет применения материалов, гидростатических направляющих и опор скольжения, расположением стыков и направляющих перпендикулярно основным формам колебаний, применением демпферов со вспомогательной массой.