Файл: Кочергин, А. И. Основы надежности металлорежущих станков и измерительных приборов учебное пособие.pdf

Объектами испытаний на надежность бывают сопря­ жения и кинематические пары, детали и отдельные узлы станка, станочные системы, т. е. автоматические линии. Нельзя ограничиться испытаниями объектов какого-ли­ бо одного типа. Так, испытание узла дает такие сведе­ ния о его надежности, которые не могут быть получены испытаниями отдельных входящих в него деталей. Это объясняется тем, что надежность узла обусловливается не только качеством изготовления его деталей, но так­ же их взаимодействием, которое определяется конст­ руктивными особенностями узла, качеством его сборки и регулировки, свойствами смазки и другими фактора­ ми. Испытания станочной системы — автоматической линии — позволяют получить оценки показателей на­ дежности, учитывающие взаимодействия станков друг с другом и с остальными частями линии: транспортерами, накопителями деталей, перегружателями и т. д.

Испытания на надежность проводятся как в лабора­ торных условиях, так и в эксплуатации. Благодаря ужесточению режима испытания в лабораторных усло­ виях можно выполнить быстрее, чем в условиях эксплу­ атации. Зато испытания при эксплуатации дают более достоверные результаты, так как режим лабораторных испытаний может отражать условия эксплуатации толь­ ко приближенно.

Сравнительными испытаниями определяют показате­ ли надежности для партий изделий, отличающихся друг от друга конструкцией или технологией изготовления. Испытания всех объектов проводятся при одинаковых режимах, что делает возможным сравнение испытанных объектов по показателям надежности. Сравнительные испытания обычно проводятся для того, чтобы выбрать оптимальный конструктивный вариант изделия или на­ илучшую технологию его изготовления.

Контрольными испытаниями определяют, соответст­ вует ли надежность изделия требованиям, установлен­ ным технической документацией. Контрольные испыта­ ния не позволяют находить фактических значений пока­

9 0

зателей надежности. Они с определенной доверительной вероятностью устанавливают, что показатели надежно­ сти изделий не ниже заданных значений.

В зависимости от числа одновременно варьируемых факторов испытания делят на однофакторные и много­ факторные. Однофакторными называют испытания, ко­ торые проводятся при последовательном варьировании всех изучаемых факторов по одному. Многофакторные испытания выполняются при одновременном варьирова­ нии нескольких факторов, осуществляемом по опреде­ ленным правилам. Во многих случаях эти испытания дают более полные сведения о надежности и выполня­ ются быстрее по сравнению с однофакторными.

6. 2. Испытания на износостойкость

Общие сведения. Как мы уже отмечали, большинство деталей и узлов станков теряют работоспособность вследствие износа. Поэтому измерение износа, анализ его причин и изменения во времени занимают важное место в работах по изучению надежности станков и ав­ томатических линий. Испытания на износостойкость про­ водятся по описанной в предыдущем параграфе схеме. Так же изучают другие показатели, используемые в ин­ женерной практике: коррозионную стойкость, усталость и др.

Хотя надежность изделия зависит от прочности его деталей, износостойкости и коррозионной стойкости их поверхностей, испытания на надежность не могут быть заменены испытаниями на прочность, износостойкость и т. д. Это объясняется тем, что между показателями на­ дежности и износостойкости, прочности и другими часто не существует или не установлена вполне определенная связь. При наличии такой связи испытания элементов изделия на износостойкость, прочность, усталость и на

состойкостью ответственных сопряжений и передач: на­ правляющих, винтовых пар, шпиндельных подшипников, зубчатых передач, делительных червячных пар и т. д. Поэтому испытания на износостойкость подобных сопря­

91

жений и передач вполне обоснованно могут быть отне­ сены к исследованиям надежности. Основными показа­ телями износа являются линейный износ, скорость изна­ шивания и интенсивность изнашивания. Чаще всего оп­ ределяют линейный износ U, т. е. уменьшение размера детали вследствие износа в направлении, перпендику­ лярном к трущейся поверхности.

Иногда линейный износ измеряется не по нормали к трущейся поверхности, а определяется как изменение ос­ новных параметров детали. Например, на ходовых вин­ тах измеряют износ по шагу, т. е. изменение шага в ре­ зультате износа винта; иногда определяют износ по сред­ нему диаметру винта.

Скорость изнашивания у характеризует изменение износа во времени:

Интенсивность изнашивания I характеризует изменение износа с ростом пути трения S :

dU clS ’

Часто находят среднюю скорость изнашивания и среднюю интенсивность изнашивания за время At или на пути трения AS:

A U

7 At ' *

Рассмотрим основные методы измерения износа.

Метод микрометрирования. Заключается он в том,

что деталь измеряется до и после работы. Измерение производят микрометрами, индикаторами, миниметрами, с помощью прецизионных уровней. Измерительные при­ боры могут быть встроены в специальные приспособле­ ния. При измерениях иногда получаются значительные погрешности из-за непостоянства температуры, имею­ щихся деформаций и погрешностей формы деталей.

Лучше измерять расстояние от постоянной базы до

9 2

изнашивающейся поверхности. За постоянную базу при­ нимают неизношенные участки детали, если такие име­ ются. На направляющих станков специально предусмат­ риваются не изнашивающиеся полоски (рис. 6.2). Не­ изношенные полоски могут также получаться в резуль­ тате касания направляющих станины и подвижного уз­ ла не по всей ширине. Приняв за базу такую полоску, можно измерить износ направляющей уступомером

(рис. 6.3).

Метод искусственных баз. Сущность этого метода заключается в следующем. На поверхности трения дела­ ют углубление правильной формы. При износе детали уменьшаются размеры фигуры на ее трущейся поверх­ ности, что дает возможность вычислить величину изно­ са. Базой измерения является поверхность трения (ис­ кусственная база, откуда идет название метода — ме­ тод искусственных баз).

Для определения износа направляющих станков час­ то применяют один из методов искусственных баз —■ метод вырезанных лунок. Лунка на поверхности трения вырезается алмазным вращающимся резцом, имеющим

9 3

форму трехгранной пирамиды (рис. 6.4). Ее глубина вы­ числяется по формуле

Обычно 1а = 1,7—2 мм, /г = 0,05—0,075 мм. По умень­ шению длины лунки в результате износа поверхности вычисляют линейный износ:

/2 ___/2

и = к 0-}ц = - ^ ~ ^ .

Большие оси лунок располагают перпендикулярно к направлению перемещения подвижного узла. Для опре­ деления эпюры износа лунки вырезают в различных мес­

наолюдения за процессом вырезания лунки и измерения ее длины. Метод вырезанных лунок рекомендуется при­ менять для измерения износа до 0,1 мм, когда поверх­ ность детали имеет шероховатость V8—V12. Наиболее целесообразные области применения метода: изучение износа деталей, когда для этого не требуется разбирать сопряжение, построение эпюр износа.

Весовой метод. Величина износа определяется взве­ шиванием хорошо очищенных образцов или деталей до и после испытаний или работы. Точность метода зависит от массы изучаемых образцов или деталей, а также от

9 4