Технические требования на чертеже редуктора расчёт цилиндрических зубчатых передач Расчёт зубьев червячного колеса Пример выполнения курсового проекта Расчет резьбовых соединений Зубчатые передачи Червячные передачи

Курсовой проект по дисциплине "Детали машин"

Конструктивные и эксплуатационные методы повышения износостойкости деталей машин

Конструктивные методы повешения износостойкости

Развитие конструкции машин происходит при постоянном стремлении к увеличению их производительности, что почти всегда сопровождается повышением механической и тепловой нагрузок подвижных сопряжений деталей. В связи с этим перед конструктором стоит задача создания новых, более современных узлов трения. В конструктивную разработку узлов трения входят:

оценка и выбор принципиальной схемы работы узлов трения с точки зрения их влияния на износостойкость и надежность машин в целом;

выбор материалов и сочетание их в парах трениях;

назначение размеров и конфигураций деталей с учетом местной и общей прочности;

разработка мер по уменьшению общих и местных перегрузок;

обеспечение нормального функционирования узлов трения в заданных условиях с помощью смазочной системы, защиты от загрязняющего действия среды, блуждающих токов и перегрева от посторонних источников тепла, воздействующих на узел в процессе работы;

обеспечение эксплуатационной технологичности конструкции;

защита трущихся поверхностей деталей и узлов от возможных аварийных повреждений при эксплуатации;

разработка средств диагностирования узлов трения.

Выбор материалов для трущихся деталей

Трущиеся детали в зависимости от назначения изготавливают из конструкционных, фрикционных, износостойких и антифрикционных материалов обширной номенклатуры. Во многий случаях на конструкционный материал наносят износостойкие покрытия, пленки и др. Из конструкционных сталей делают детали, которые должны отвечать требованиям высокой прочности, жесткости или податливости, а также иметь поверхности трения: детали типа валов, пальцев, болтов, зубчатых колес, силовых цилиндров, поршней и т.д.

Фрикционные материалы- это материалы, которые в контакте с металлической поверхностью имеют высокий, более или менее стабильный коэффициент трения. Материалы разделяются на органические (дерево, пробка, войлок), металлические (чугун, тали У6,У7, марганцевая сталь и др.), асбестокаучуковые, пластмассовые (текстолит, асбестотекстолит, фибра), спеченные из медной и железных основах.

Износостойкие- материалы, которые при трении даже в тяжелых условиях нагружения сравнительно мало изнашиваются. Конструкции: плунжерные пары, зубья ковшей экскаваторов, лемеха плугов и др.

Материалы: конструкционные стали, упрочненные по всему объему или по рабочим поверхностям, специальные стали, чугуны, спеченные металлы, резина, пластмасса и др.

Антифрикционные- подшипниковый материал, как металлический, так и неметаллический, твердость которого меньше твердости сопряженной детали. Свойства материала: достаточная статическая и динамическая прочность при повышенных температурах; способность образовывать прочный граничный слой смазочного материала и быстро восстанавливать его в местах, где он разрушен; низкий коэффициент трения при граничной смазке; высокая теплопроводность, теплоемкость, прирабатываемость; хорошая износостойкость сопряжения; не дефицитность материала и высокая технологичность.

Выбор материалов при конструировании узлов трения

Выбор материалов представляет собой трудную задачу, несмотря но то, что практика машиностроения располагает большим опытом в этом деле.

Выбор зависит: от конструкции и назначения узла; технологии производства; условий эксплуатации;

от требований к общей прочности деталей; срока их службы и надежности при учете стоимости материала и его дефицитности; затрат на изготовление деталей.

Пример: сплавы, содержащие графит более износостойки, чем не содержащие графит, углеродистая сталь уступает чугунам с шаровидным графитом.

Числовые критерии работоспособности материалов в парах трения

Проверку правильности выбора материалов пар трения и скольжения при заданных или принятых сопрягаемых размерах деталей и определение этих размеров при проектном расчете производят по некоторым критериям:

наиболее простой способ проверки заключается в расчете по среднему давлению «р». Способ пригоден для пар трения, работающих с малыми скоростями скольжения при невысоких температурах окружающей среды, и имеет целью обезопасить сочленение от возможного заедания.

если режим трения пары определяется не только давлением «р», но и скоростью «V». Идея метода в следующем: если «f»- коэффициент трения скольжения, то «fpV» представляет собой удельную мощность трения. Поскольку надежная работа узла возможна лишь, при теплонапряженности , не превышающей определенную величину для данной конструкции и условий ее эксплуатации, то, обозначив через А предельное количество теплоты, которое может находится с единицы площади в единицу времени, условие напряженности узла по теплонапряженности можно записать., если , то

Правила сочетания материалов

Сочетать твердый материал с мягким, имеющим температуру рекристаллизации ниже средней температуры поверхности трения. Такая пара металлов хорошо противостоит заеданию и характеризуется высокой надежностью. Хорошие результаты дают пары хром- резина при смазывании минеральным маслом и водой; хром- бронза при пластичных смазочных материалах.

Сочетать твердый материал с твердым (сочетание пар из азотированной, хромированной и закаленных сталей). Такие пары трения обладают высокой износостойкостью. Нанесение покрытий увеличивает надежность работы. Высокая точность изготовления и сборки, значительная жесткость конструкций, тщательная пригонка, улучшение условий смазки значительно расширяют область применения пар трения твердых материалов.

Избегать сочетаний мягкого материала по мягкому, а также пар из одноименных материалов каждый друг по другу. Подобные пары имеют низкую износостойкость и ненадежны в работе. При незначительных перегрузках в парах образуются очаги схватывания и происходит глубокое вырывание материалов с взаимным налипанием их на поверхность трения.

Применять в труднодоступных для смазывания конструкциях пористые спеченные материалы и антифрикционные сплавы.

Применять в качестве фрикционных и антифрикционных материалов пластические массы. Они повышают надежность и срок службы узла трения, снижают массу конструкции и расход дефицитных цветных металлов, уменьшают вибрации.

Стремиться путем выбора материалов пары трения, смазочных материалов или присадок к ним создавать при работе пары условия реализации режима избирательного переноса при трении.

При выборе материалов учитывать возможность при эксплуатации наводороживания трущихся поверхностей, что резко снижает износостойкость и надежность работы узла трения. Применять материалы, трудно поддающиеся наводороживанию.

Стальные детали узлов трения при окончательной доводке их поверхность подвергать финишной антифрикционной безабразивной обработке.

Пористость материала

Во многих случаях пористость материала трущихся деталей служит конструктивным или технологическим фактором повышения надежности их работы вследствие улучшения режима смазки или противозадирной стойкости пары. Детали из стельного литья работают лучше, чем полученные давлением из-за лучшего смазывания смазочными маслами.

Металлизационное покрытие, полученное напылением, имеет пористость до 10% объема.

Анодирование и фосфатирование создают поверхностную пористость.

Пористость материала образуется при получении его методом порошковой металлургии, электрохимическим способом, обычным металлургическим процессом, а также при механической обработке.

Расположение материалов пар трения по твердости

Для пары, которая образована скользящими поверхностями, имеющими разные твердость и размеры площадей трения, можно выявить следующие два условия:

где: Н1 и Н2 – твердости трущихся поверхностей; S1 и S2 – соответствующие площади поверхностей трения.

Пару с расположением материалов, удовлетворяющими первому условию, называют прямой парой трения, а второму условию- обратной парой. В первом случае по большей поверхности скользит более твердое тело, во втором- более мягкое тело.

Примет прямой пары: скольжение закаленного суппорта по чугунной термически необработанной станине.

Пример обратной пары: скольжение хромированного поршневого пальца по поверхности цилиндра из перлитного чугуна.

Расчет передач на сопротивление усталости при изгибе Расчет выполняется при предположениях, что зуб нагружен силой FH, в зацеплении находится одна пара зубьев, а также силы трения отсутствуют.

Замена в узлах машин трения скольжения трение качения Такая замена во многих случаях целесообразна с точки зрения повышения надежности работы деталей и экономичности машин.

Способы установки узлов, уменьшающие дополнительные нагружения при монтаже и в эксплуатации Установка машин и механизмов может быть связана с возникновением начальных напряжений в деталях конструкций, что отрицательно сказывается как на общей прочности деталей, так и на надежности подвижных сочленений.


Проверочный расчет на выносливость при изгибе