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

ла в гидроприводе и соответствующим увеличением уте­ чек, изменением длительности цикла, а иногда и полным его нарушением. Изменения-температуры приводят и к изменениям вязкости смазочных масел, а следовательно, условий смазки и трения.Температурные деформации де­ талей станка и изменения вязкости масла относятся к обратимым процессам.

Процессы, характеризующиеся средними скоростя­ ми, вследствие переменности условий, при которых они развиваются, являются случайными.

Медленно протекающие процессы. Эти процессы раз­ виваются с начала эксплуатации станка, но их результа­ ты становятся ощутимыми за периоды работы между ре­ монтами станка. К этим процессам относятся изнаши­ вание основных деталей, перераспределение внутренних напряжений и вызываемое этим коробление ответст­ венных деталей, коррозия, старение пластмасс, резины, рабочей жидкости, смазочных масел, электронной аппа­ ратуры и др. Медленно протекающие процессы приво­ дят к прогрессивному ухудшению технических характе­ ристик станков, называемому физическим старением. Скорость старения определяется как первоначальным качеством станка, так и качеством обслуживания.

На работоспособность станка наиболее сильно влияет изнашивание его деталей. Изнашивание есть процесс постепенного изменения размеров тела при трении, про­ являющийся в отделении с поверхности трения материа­ ла и (пли) его остаточной деформации. Результатом изнашивания является износ [10].

Преимущественное влияние износа на ухудшение эк­ сплуатационных свойств станков можно объяснить боль­ шим количеством трущихся поверхностей, многие из ко­ торых трудно или невозможно защитить от пыли, струж­ ки, смазочно-охлаждающей жидкости. Даже небольшой износ основных деталей иногда выводит станок из строя. Он приводит станки к отказам в результате потери точ­ ности элементов, участвующих в образовании формы об­ рабатываемой детали, и полной потере работоспособнос­ ти некоторых из них. Износ снижает прочность деталей вследствие уменьшения их сечений, к. п. д. гидронасосов, гидродвигателей и увеличивает утечки в гидроагрегатах. Это также вызывает отказы станков. Вид изнашивания зависит от вида трения (скольжение, качение, качение с

3 4

верхностных слоев. Длительность приработки определя­ ется первоначальной шероховатостью сопряженных по­ верхностей, материалом деталей, удельным давлением. Шероховатость становится оптимальной, почти не зави­ сящей от начальной. Для увеличения долговечности де­ талей следует добиваться уменьшения износа в этом пе­ риоде. После приработки для большинства деталей на­ ступает период нормального износа (в на кривой /), когда условия изнашивания приближенно постоянны. В

Рис. 2.7. График изменения бочкообразности (а) и овальности (б) деталей, шлифованных на станке, в результате перераспределения

внутренних напряжений

результате износа изменяется форма деталей, увеличи­ ваются зазоры в сопряжениях, ухудшаются условия тре­

полностью. По крайней мере в деталях станка остается до 20% первоначальных внутренних напряжений.-При работе станка оставьйиесй^напрйжения перераспределя­

обработки деталей на бесцентрово-шлифовальном станке

37

тах контактных площадок, где имеются дефекты микро­ структуры или концентраторы напряжений. Па развитие процесса влияет смазка, которая проникает в 'образо­ вавшиеся трещины и расклинивает их при нагружении поверхностей. Развитие трещины, протекающее при пульсационном действии контактных давлений, приво­ дит к усталостному выкрашиванию, т. е. к выламыванию кусочков металла из поверхностного слоя детали.

Первоначальные оспины (ииттинги) могут залечи­ ваться в результате наклепа и соответствующего повы­ шения предела усталостного выкрашивания, а также в результате снижения контактного давления в условиях выглаживания поверхностей и снижения контактного давления. В случае прогрессирующего выкрашивания первоначальные питтинги не залечиваются, а все время развиваются, и с течением времени на поверхности де­ тали образуются крупные оспины.

Основными мероприятиями, предотвращающими по­ верхностную усталость, являются повышение твердости поверхностей, снижение удельных нагрузок и недопуще­

во времени

Для примера на рис. 2. 10 изображена схема изме­ нения во времени одного из показателей качества стан­ ка — точности обработанных на нем деталей [44]. По оси абсцисс отложено время работы станка t, по оси ординат — погрешность обработки А. .

Даже при отсутствии всех описанных в предыдущих параграфах процессов, которые снижают качество'стан­ ка, имеет место погрешность обработки А0. Ее величи­ на определяется качеством проектирования и изготовле­ ния станка и остальных элементов технологической си­

40

стемы, т. е. их начальными параметрами. Совокупности станков данной модели свойственно рассеивание началь­ ных параметров, которое и определяет случайный ха­ рактер начальной погрешности обработки. Плотность распределения начальной погрешности обозначена че­ рез ф0.

Процессы, протекающие быстро—в течение секунд или долей секунды, увеличивают начальную погрешность на величину Ai(/) и приводят к распределению разме­ ра ф1.

Влияние процессов средней скорости, протекающих в течение нескольких минут или часов, сказывается в до­ полнительном увеличении погрешности обработки на ве­ личину А2 (t). Этими процессами определяется распреде­ ление размера ср2 -

Через большие промежутки времени — недели, ме­ сяцы, годы — сказывается влияние медленно протекаю­ щих процессов: погрешность обработки увеличивается на Аз(£)- Процессы этого вида приводят к распределе­ нию размера срз-

Пусть АфИ Атах соответственно фактическое и предель­

4 1

равна части поля допуска на контролируемый размер, которая может быть израсходована в результате мед­ ленно протекающих процессов. Время эксплуатации станка, по истечении которого достигается максималь­ ная погрешность Атах, имеет плотность распределения Ф(г).

Промежуток времени, к концу которого заметно ска­ зывается влияние процессов средней скорости, обычно представляет собой межналадочный период. Вероятность того, что к концу межналадочного периода погрешность обработки будет не больше предельно допустимой Дшах, может быть определена по формуле

где Ф — функция Лапласа; ог — резерв точности, которым обладает станок;

а— половина зоны рассеивания размеров к концу межналадочного периода:

где Лн — зона рассеивания погрешностей настройки; А — зона рассеивания размеров обработанных

деталей в результате быстро протекающих процессов;

Ас — зона рассеивания размеров деталей, возника­ ющего в результате действия процессов сред­

ней скорости.

Величина Я„ (t) есть функция времени бесподналадочной работы станка и характеризует так называемую

технологическую надежность станка, под которой пони­ мают его способность сохранять качественные показате­ ли технологического процесса (в данном случае точность обработки) в течение заданного периода эксплуатации. Можно также сказать, что РИ (t) есть вероятность того, что к концу межналадочного периода не возникнет от­ каз станка по параметру. Величина Рн (/), называемая

коэффициентом технологической надежности, может быть определена по результатам кратковременных испы­ таний станка. Качество станка тем выше, чем больше коэффициент его технологической надежности.

42