Введение к работе
Актуальность работы. Развитие современного машиностроения
;арактеризуется постоянным расширением диапазона рабочих скоростей и іагрузок машин и механизмов, высокими рабочими давлениями и емпературами. В связи с необходимостью обеспечивать надежную и ффективнуго работу механизмов непрерывно возрастают требования к іадежности и долговечности работы отдельных деталей и узлов машин. Однако пгогие имеющиеся виды передач и схемы узлов трения практически исчерпали вой возможности в области повышения предельных нагрузок и максимальных іабочих скоростей. Это в значительной мере относится к червячным передачам, иироко применяющимся в машиностроении благодаря целому ряду іреимуществ: плавности вращения, возможности получить большую редукцию іри малых габаритах, высокой точности передачи. Кроме того,' отдельные виды іервячньїх передач позволяют успешно осуществлять регулировку зазоров в іроцессе естественного износа деталей. Однако применение червячных передач іграпичивает производительность станков, например зуборезных, поскольку іри скорости скольжения более 3 м/с червячные передачи привода подач іачинают интенсивно изнашиваться, что заставляет снижать режимы резания и іе позволяет полностью реализовать возможности современного режущего інструмента. Для повышения производительности обработки необходимо іайти путь повышения износостойкости и максимальной рабочей скорости ;ервячной передачи. Одним из таких путей является использование пециальных методов финишной обработки, в том числе процесса юверхностного пластического деформирования (ППД) с образованием іегулярного микрорельефа (РМР) вместо традиционных схем лезвийного и бразивного резания со снятием стружки. В связи с этим особо важной является адача выбора наиболее рациональных режимов обработки для получения [еобходимых значений параметров микрорельефа поверхности.
Цель работы. Повышение износостойкости и максимальной рабочей корости червячных передач путем использования процесса поверхностного їластического деформирования с нанесением РМР для получения іационального сочетания микрорельефов трущихся поверхностей.
Методы и средства исследования. Теоретическими основами решения вставленных задач были методы технологии машиностроения, теплофизики, еории вероятности, методы планирования и анализа экспериментов, методы юделирования на ЭВМ.
Технологические исследования и изготовление опытных образцов
ервячных передач проводились на токарно-винторезном станке 16К20П,
езьбошлифовальном 5К821В, круглошлифовальном ЗА ПО.
)кспериментальные исследования износостойкости проводились на специально ыполненном стенде.
Моделирование и математические расчеты осуществлялись на ПЭВМ 'enlium II.
Научную новизну работы составляют:
-
Математическая модель теплового режима при обработке деталеі червячной пары методом ППД в условиях нестационарного теплообмена позволяющая проводить расчет температур для всего интервала возможны; скоростей движения инструмента в зависимости от продолжительності обработки.
-
Решение балансовой задачи теплообмена между изделием и инструментої* для условий неустановившегося теплообмена, позволяющее аналитическі получить распределение тепловых потоков в зоне контакта инструмента і детали.
-
Математическая модель допускаемых режимов ППД червяка, связывающа: характеристики наносимого РМР с кинематическими параметрамі обработки
Практи и екая ценность и реализация результатов работы.
-
На осногмши проведенных исследований получено сочетание видої обработр ', трущихся поверхностей деталей червячной передачи ііозволяі< .щее повысить максимальную рабочую Скорость на 70% прі снижен и износа в З-б раз.
-
Получ< іа і /вая математическая модель теплового режима при ППД опись лающая развитие процесса теплообмена в контактной зоне во времеш для условий изменяющейся скорости движения теплового источника, Ні основе которой разработана программа расчета теплофизически; параметров обработки методом ППД.
-
Разработан технологический процесс получения рационального сочетание микрорельефов трущихся поверхностей червячной передачи, отличительно! особенностью которого является нанесение РМР перед операциеі отделочного шлифования витка червяка.
-
Разработаны приспособление и инструмент, позволяющие наносит] регулярный микрорельеф на винтовую поверхность червяка, а также дань практические рекомендации по практическому применению результатої исследования в практику металлообработки.
-
Внедрение предлагаемого технологического процесса на ОАС «Энгельсский капрон» при ремонте силовых червячных передач позволяв' повысить износостойкость червячных колес в 3-4 раза.
Апробация работы.
Основные научные положения и результаты работы докладывались і обсуждались на Международной научно-технической конференции «Точності и надежность технологических и транспортных систем» (Пенза, 1999); II Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии і машиностроении-2000» (Пенза); 2-й Всероссийской паучно-техническоі конференции «Компьютерные технологии в науке, проектировании і производстве» (Нижний Новгород,2000), Всероссийской научно-техническоі конференции «Информационные технологии в науке, проектировании і производстве» (Нижний Новгород,2000), на ежегодных научно-технически;
сонференциях в СГТУ в 1997-2000гг. Материалы диссертации обсуждались на сафсдре «Технология электрофизических и электрохимических методов )бработки» ТИ СГТУ, а также на расширенном заседании кафедры (Технология машиностроения» СГТУ.
Публикации.
По материалам работы опубликовано 6 печатных работ.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка чп'сратуры и приложения. Общий объем диссертации 119 страниц машинописного текста. Сведения о внедрении приведены в приложении.
Актуальность работы. Развитие современного машиностроения
характеризуется постоянным расширением диапазона рабочих скоростей и шгрузок машин и механизмов, высокими рабочими давлениями и емпературами. В связи с необходимостью обеспечивать надежную и іффективную работу механизмов непрерывно возрастают требования к іадежности и долговечности работы отдельных деталей и узлов машин. Однако шогие имеющиеся виды передач и схемы узлов трения практически исчерпали :вои возможности в области повышения предельных нагрузок и максимальных іабочих скоростей. Это в значительной мере относится к червячным передачам, иироко применяющимся в машиностроении благодаря целому ряду іреимуіцеств: плавности вращения, возможности получить большую редукцию гри малых габаритах, высокой точности передачи. Кроме того, отдельные виды юрвячных передач позволяют успешно осуществлять регулировку зазоров в [роцессе естественного износа деталей. Однако применение червячных передач >граничивает производительность станков, например зуборезных, поскольку фи скорости скольжения более 3 м/с червячные передачи привода подач гачинают интенсивно изнашиваться, что заставляет снижать режимы резания и іе позволяет полностью реализовать возможности современного режущего інструмента. Для повышения производительности обработки необходимо іайти путь повышения износостойкости и максимальной рабочей скорости :ервячной передачи. Одним из таких путей является использование пециальных методов финишной обработки, в том числе процесса юверхностного пластического деформирования (ППД) с образованием егулярного микрорельефа (РМР) вместо традиционных схем лезвийного и бразивного резания со снятием стружки. В связи с этим особо важной является адача выбора наиболее рациональных режимов обработки для получения еобходимых значений параметров микрорельефа поверхности.
Цель работы. Повышение износостойкости и максимальной рабочей корости червячных передач путем использования процесса поверхностного ластического деформирования с. нанесением РМР для получения ационального сочетания микрорельефов трущихся поверхностей.
Методы и средства исследования. Теоретическими основами решения оставленных задач были методы технологии машиностроения, теплофизики, еории вероятности, методы планирования и анализа экспериментов, методы юделирования на ЭВМ.
Технологические исследования и изготовление опытных образцов
ерпячных передач проводились на токарно-винторезном станке 16К20ГЇ,
езьбошлифовалыюм 5К821В, круглошлифовалыюм ЗА110.
ксиериментальные исследования износостойкости проводились на специально ыполненном стенде.
Моделирование и математические расчеты осуществлялись на ПЭВМ entium II.
Научную новизну работы составляют:
-
Математическая модель теплового режима при обработке дсталеі червячной пары методом ППД в условиях нестационарного теплообмена позволяющая проводить расчет температур для всего интервала возможны: скоростей движения инструмента в зависимости от продолжительності обработки.
-
Решение балансовой задачи теплообмена между изделием и инструменто-N для условий неустановившегося теплообмена, позволяющее аналитичесю получить распределение тепловых потоков в зоне контакта инструмента і детали.
-
Математическая модель допускаемых режимов ППД червяка, связывающа: характеристики наносимого РМР с кинематическими параметрамі обработки
Практи к екая ценность и реализация результатов работы.
-
На осноынии проведенных исследований получено сочетание видо обработь ; трущихся поверхностей деталей червячной передачи позволяв .щее повысить максимальную рабочую скорость на 70% прі снижен и износа в 3-6 раз.
-
Получг іа і *вая математическая модель теплового режима при ПП/J опись дающая развитие процесса теплообмена в контактной зоне во времен] для условий изменяющейся скорости движения теплового источника, н основе которой разработана программа расчета теплофизически: параметров обработки методом ППД.
-
Разработан технологический процесс получения рационального сочетани микрорельефов трущихся поверхностей червячной передачи, отличительно: особенностью которого является нанесение РМР перед операцие: отделочного шлифования витка червяка.
-
Разработаны приспособление и инструмент, позволяющие наносит регулярный микрорельеф на винтовую поверхность червяка, а также дані практические рекомендации по практическому применению результате исследования в практику металлообработки.
-
Внедрение предлагаемого технологического процесса на ОА( «Энгельсский капрон» при ремонте силовых червячных передач позволяе повысить износостойкость червячных колес в 3-4 раза.
Апробация работы.
Основные научные положения и результаты работы докладывались обсуждались на Международной научно-технической конференции «Точност и надежность технологических и транспортных систем» (Пенза, 1999); II Всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии машиностроении-2000» (Пенза); 2-й Всероссийской научно-техническо конференции «Компьютерные ' технологии в науке, проектировании производстве» (Нижний Новгород,2000), Всероссийской научно-техническо конференции «Информационные технологии в науке, проектировании производстве» (Нижний Новгород,2000), на ежегодных научно-технически
шференциях в СГТУ в 1997-2000гг. Материалы диссертации обсуждались на іфсдре «Технология электрофизических и электрохимических методов Зработки» ТИ СГТУ, а также на расширенном заседании кафедры Технология машиностроения» СГТУ.
Публикации.
По материалам работы опубликовано 6 печатных работ.
Структура и объем работы.
