Файл: Стандартизация и качество машин учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 124

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

2п — — (g— постоянная, зависящая от вида демпфирования и рав­

ная величине демпфирующей силы при скорости, равной единице);

2

е — разность фаз между перемещением и возмущающей силой.

Из формулы

(82)

видно, что уменьшение амплитуды вынужден­

ных колебаний Хо системы можно получить

увеличением демпфи­

рования D и уведением системы из опасной

зоны резонанса, когда

ш = со0. Эти пути являются

основными в борьбе с вибрацией.

Увеличение

амплитуды

ко­

 

 

 

лебаний,

возникающих

в си­

 

 

 

стеме, может привести к раз­

 

 

 

рушению машины или устрой­

 

 

 

ства. Кроме того,

колебания

 

 

 

системы опасны еще и тем, что

 

 

 

они передаются

через

опору

 

 

 

на расположенные поблизости

 

 

 

конструкции,

машины,

прибо­

 

 

 

ры и на людей-операторов.

 

 

 

Средства защиты, препятст­

 

 

 

вующие

передаче

колебаний

 

 

 

от машины,

называются

в и б-

 

 

 

р о и з о л я т о р а м и ,

а процесс

 

 

 

защиты

— в и б р о и з о л я ­

Рис. 22. Простейшая схема виброизоля

цией.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тора в виде пружины

 

На рис. 22 представлена

 

 

 

простейшая схема с виброизо­

Возбуждаемой массой т является

ляторами

в виде пружины

С.

машина.

Колебания фундамента вызываются силой РПер,

переда­

ваемой через виброизоляторы

от массы т.

Возбуждающая сила,

прикладываемая к массе, равна Рв.

ф у н к ц и я

вибро­

Степень изоляции или

п е р е д а т о ч н а я

изолирующего устройства определяется по формуле

 

 

 

 

 

 

 

Ка = % ? .

 

(83)

Такая форма защиты называется активной.

Пассивной называется такая форма виброзащиты, когда маши­ на, возбуждающая колебания, жестко связана с фундаментом, а механизм, который защищается от вибрации, связан с фундамен­ том через специальные устройства, уменьшающие амплитуду воз­ буждающих колебаний.

Наибольшее распространение получили виброизоляторы следую­ щих видов: со стальными пружинами, с резиновыми пружинящими

5*

67


элементами, с пневматическими пружинами. По конструктивному исполнению виброизоляторы подразделяются на следующие виды:

резиновые виброизолирующие коврики КВ-1 и КВ-2 предназна­ чены для защиты от вибраций прецизионных станков с недостаточ­ но жесткими станинами или для станков, имеющих тяжелые, посту­ пательно движущиеся реверсируемые узлы. Коврики изготовляются из маслостойкой резины с большой ползучестью;

виброизолирующие опоры станков предназначены для станков весом до 15 т. Размеры опор изготовляются в пределах: D=105-f- -М80 мм; Н = 34-50 мм; регулировочные болты — от М16 до М20; виброизоляторы для приборов, основные параметры которых установлены в ГОСТ 11679—65. Стандарт распространяется на пластинчатые (серия АП) и чашечные виброизоляторы (серия А4): цельнометаллические виброизоляторы, пружинящий элемент которых изготовляется из тонких проволочек, свитых в спирали и

спрессованных в блоки нужной формы; пневматические пружины с сервомеханизмом, отличающиеся ма­

лым весом и приспособленностью к работе в различных режимах. Сервомеханизм регулирует давление воздуха при изменении стати­ ческих нагрузок.

Человеческий организм весьма чувствителен к воздействию ко­ лебаний и вибраций и его реакция на вибрационные воздействия оказывается сложной и зависит от характера колебаний: частоты, амплитуды, направления, продолжительности воздействия. При ча-

Рис. 23. Границы сильных неприятных ощуще­ ний при воздействии вибрации на человека

стоте ниже 0,7 Гц человеческое тело под действием возбуждающих колебаний движется как одно целое, без относительного перемеще­ ния отдельных органов. Эти колебания ощущаются как «качка» и приводят к так называемой морской болезни. При более высоких частотах могут возникать резонансные колебания отдельных ча­ стей тела человека (бедра, головы) и его органов (желудка, глаз­ ного яблока), выступающих как массы, связанные между собой соединительными элементами некоторой жесткости. Установлено,

68

что упругая система «человек» имеет опасные частоты собственных колебаний, лежащие в интервалах 4—6, 10—12 и 20—25 Гц.

На рис. 23 проведена граница сильных неприятных ощущений, испытываемых человеком при воздействии определенных сочетаний частоты и амплитуды вибраций. Точки, лежащие ниже этой грани­ цы, могут считаться допустимыми для человека.

При передаче вибраций через руки резонанс наблюдается при частоте 30—40 Гц. При этом происходит демпфирование колебаний в тканях; колебания в плече и локте меньше, чем в ладонях на ру­ коятке инструмента, примерно в полтора раза. Отдельные болезнен­ ные явления, ощущаемые человеком при работе с таким инструмен­ том, приводят к серьезным воздействиям на кровеносные сосуды и нервные окончания, а в результате — и на центральную нервную систему. Длительное воздействие сильных вибраций может приве­ сти к возникновению трудно излечимой болезни: костносуставным изменениям, окостенению сухожилий мышц, нервным расстрой­ ствам.

Основные методы защиты человека от воздействия вибрации сводятся к следующему:

1)уменьшение вибраций корпуса инструмента путем примене­ ния облегченных ударников, изготовленных, например, из полимер­ ных материалов, или путем создания воздушной подушки между ударником и бойком;

2)уменьшение вибрации корпуса за счет применения демпфи­ рующих виброгасителей — вставок между корпусом и буровым ин­ струментом;

3)применение пневматических амортизаторов вибрации, уста­ новленных в рукоятках инструмента;

4)подбор полимерных материалов для рукояток с оптимальным демпфированием вредных высокочастотных вибраций;

5)использование зиброзащитных рукавиц;

6)применение противошумных наушников, встроенных в каску рабочего.

§ 8. ИЗНАШИВАНИЕ В МАШИНАХ

Изнашивание — одна из основных причин возникновения посте­ пенных отказов изделий машиностроения. Основные термины, поня­ тия и определения, относящиеся к изнашиванию в машинах, даны , в проектах рекомендаций ИСО и в ГОСТ 16429—70 «Трение и изна­ шивание в машинах. Термины и определения».

И з н а ш и в а н и е — процесс постепенного изменения размеров детали по ее поверхности при трении. Классификация видов изна­ шивания приведена в табл. 4.

А б р а з и в н о е и з н а ш и в а н и е — происходит в результате режущего или царапающего действия твердых тел или частиц. Оно

69



 

Т а б л и ц а 4

Родовые понятия изнашивания

Виды изнашивания

Механическое

Абразивное, гидроабразивное, газоаб-

 

разивное, усталостное, эрозионное к ка-

Молекулярно-механическое

внтационное

Изнашивание при заедании

Коррозионно-механическое

Окислительное при фреттинг-коррозии

может происходить при трении о монолитный (закрепленный) абра­ зив. При этом на поверхностный слой действуют при скольжении жестко закрепленные куски абразивного материала или твердые частицы. При механическом воздействии возможно значительное упрочнение поверхностного слоя и разупрочнение в результате на­ грева или физико-химического действия жидкой среды, если она вводится для охлаждения, промывки и других целей. Такой тип из­ нашивания имеет место у ковшей экскаваторов, рештаков -скребко­ вых конвейеров, горного инструмента или у других подобных ма­ шин.

В тех случаях, когда изнашивание происходит при перемещении детали в абразивной массе, механическое воздействие осуществляет­ ся твердыми частицами, связанными либо не связанными между собой. В этом случае также возможно как упрочнение, так и разру­ шение поверхностных слоев (рабочие органы почвообрабатываю­ щих орудий, инструмент дорожных и строительных машин, ковши экскаваторов и канавокопателей).

Изнашивание вследствие трения скольжения или качения при наличии абразивных частиц происходит у шарнирных соединений цепей сельскохозяйственных машин, у открытых подшипников

скольжения, направляющих станков,

шестерен открытых передач

и редукторов с засоренной смазкой,

опорных катков гусеничного

хода тракторов, экскаваторов, у зубьев звездочек и звеньев откры­ тых цепных передач и у других подобных механизмов.

Г и д р о а б р а з и в н о е и г а з о а б р а з и в н о е изнашивание наблюдается в результате воздействия твердых частиц или частиц, увлекаемых потоком жидкости или газа. Механическое действие осуществляется твердыми частицами в условиях разупрочняющего действия жидкой среды. Характер разрушения и его интенсивность зависят от направления вектора скорости движущихся частиц по отношению к поверхности детали. Гидроабразивному и газоабразив­ ному изнашиванию подвергаются детали шлаковых и песковых на­ сосов центробежного типа, сопла пескоструйных аппаратов, распы­ ляющие наконечники сельскохозяйственных опрыскивателей, дета­

ли обогатительного

оборудования,

трубопроводы земснарядов и

транспортных устройств, лопасти колес гидротурбин.

У с т а л о с т н ы м

называется

изнашивание поверхностей тре­

ния или отдельных их участков в результате повторного деформиро-

70


вания микрообъемоз материала, приводящего к возникновению трещин и отделению его частиц. Такой вид износа типичен для под­ шипников качения и шестерен. Механическое воздействие осуществ­ ляется микронеровностями контртела при наличии трения качения и небольшого проскальзывания. Изнашивание характеризуется на­ коплением и развитием субмикроповреждений или многократным пластическим деформированием поверхностного слоя.

К а в и т а ц и о н н ы м называется изнашивание поверхности в области захлопывания паро-газовых полостей, образующихся при относительном движении твердого тела в жидкости. Поверхностный слой подвергается высокочастотным локальным гидравлическим ударам в кавитационной области потока жидкости, оказывающим одновременно разупрочняющее действие. Кавитационному изнаши­ ванию подвергаются лопасти гребных винтов, колеса центробежных насосов, цилиндры двигателей внутреннего сгорания с водяным охлаждением, лопасти колес гидротурбин, запорные устройства тру­ бопроводов.

И з н а ш и в а н и е при з а е д а н и и наблюдается в результате схватывания, переноса частиц материала с одной поверхности тре­ ния на другую и воздействия образовавшихся неровностей на сопря­ женную поверхность. В условиях граничной смазки изнашивание происходит в результате локальных повреждений граничной пленки смазки и возникновения мгновенных молекулярных связей между материалами трущихся тел. Возможно также механическое повреж­ дение поверхностного слоя через пленку смазки, а также локальное разупрочнение материала, которому подвержены подшипники скольжения, подпятники, зубчатые и червячные передачи, поршне­ вые кольца и цилиндры, направляющие станков.

При сухом трении механическое воздействие осуществляется микронеровностями контртела при трении скольжения. Изнашива­ ние происходит в результате механического и молекулярного вза­ имодействия трущихся поверхностей в условиях упрочнения и раз­

упрочнения поверхностного слоя,

в частности, при высокой темпе­

ратуре, генерируемой при трении

(детали тормозных устройств

и фрикционных муфт, подшипники

скольжения, металлорежущий

инструмент).

 

В условиях газовой смазки износ возможен только при наруше­ нии режима трения (высокоскоростные опоры скольжения).

При о к и с л и т е л ь н о м и з н а ш и в а н и и происходит хими­ ческое воздействие материала с кислородом или окислительной сре­ дой (детали газовых турбин, элементы металлургического оборудо­ вания)., .

И з н а ш и в а н и е п р и ф р е т т и нг - ко р р оз и и — коррози­ онно-механическое изнашивание соприкасающихся тел при колеба­ тельных относительных перемещениях. Этот вид изнашивания имеет место на контакте двух сопряженных деталей при их колеба­ тельных относительных перемещениях с малой амплитудой и окис­ лении продуктов изнашивания, не удаляемых с поверхности контак­

71