- •МЕХАНИКА МАШИН
- •1.1. Структура машинного агрегата
- •1.4. Управление движением машинного агрегата
- •СТРОЕНИЕ МЕХАНИЗМОВ
- •2.1. Основные определения
- •2.2. Кинематические пары и соединения
- •2.5. Структурный синтез механизмов
- •2.6. Классификация механизмов
- •КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕХАНИЗМОВ
- •3.1. Основные понятия
- •tgfa
- •3.6. Примеры графического исследования механизмов
- •pc = fivVB\ Р'Ь" = цайв', Ь"Ь'= цаагВ-
- •3.7. Кинематические характеристики плоских механизмов с высшими парами
- •3.8. Кинематические характеристики пространственных механизмов
- •3.9. Метод преобразования декартовых прямоугольных координат
- •4.1. Динамическая модель машинного агрегата
- •4.2. Приведение сил
- •4.3. Приведение масс
- •4.8. Неравномерность движения механизма
- •JTnp,
- •4.10. Динамический анализ и синтез с учетом влияния скорости на действующие силы
- •5.1. Динамическая модель машинного агрегата
- •5.2. Установившееся движение машинного агрегата
- •5.3. Исследование влияния упругости звеньев
- •СИЛОВОЙ РАСЧЕТ МЕХАНИЗМОВ
- •6.1. Основные положения
- •6.4. Силовой расчет механизма с учетом трения
- •6.5. Потери энергии на трение. Механический коэффициент полезного действия
- •ВИБРОАКТИВНОСТЬ И ВИБРОЗАЩИТА МАШИН
- •7.1. Источники колебаний и объекты виброзащиты
- •7.3. Анализ действия вибраций
- •7.6. Статическая и динамическая балансировка изготовленных роторов
- •Щ = у/g sina/<5CT,
- •7.8. Демпфирование колебаний. Диссипативные характеристики механических систем
- •7.9. Динамическое гашение колебаний
- •тт(р - рт) = mjyE.
- •7.11. Ударные гасители колебаний
- •7.12. Основные схемы активных виброзащитных систем
- •ТРЕНИЕ И ИЗНОС ЭЛЕМЕНТОВ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАР МЕХАНИЗМОВ И МАШИН
- •8.1. Виды и характеристики внешнего трения
- •8.2. Основные понятия и определения, используемые в триботехнике
- •8.3. Механика контакта и основные закономерности изнашивания
- •8.4. Методика расчета износа элементов кинематических пар
- •МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СХЕМ ОСНОВНЫХ ВИДОВ МЕХАНИЗМОВ
- •МЕТОДЫ СИНТЕЗА МЕХАНИЗМОВ С ВЫСШИМИ ПАРАМИ
- •9.1. Основные понятия и определения
- •9.2. Основная теорема зацепления
- •9.3. Скорость скольжения сопряженных профилей
- •9.4. Угол давления при передаче движения высшей парой
- •9.5. Графические методы синтеза сопряженных профилей
- •9.7. Производящие поверхности
- •МЕХАНИЗМЫ ПРИВОДОВ МАШИН
- •10.1. Основные понятия и определения
- •10.2. Строение и классификация зубчатых механизмов
- •10.4. Планетарные зубчатые механизмы
- •ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА
- •11.2. Эвольвента, ее свойства и уравнение
- •11.3. Эвольвентное прямозубое колесо
- •11.4. Эвольвентная прямозубая рейка
- •11.5. Эвольвентное зацепление
- •11.8. Подрезание и заострение зуба
- •11.9. Эвольвентная зубчатая передача
- •11.10. Качественные показатели зубчатой передачи
- •11.11. Цилиндрическая передача, составленная из колес с косыми зубьями.
- •11.12. Особенности точечного круговинтового зацепления Новикова
- •ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ
- •12.1. Коническая зубчатая передача
- •МЕХАНИЗМЫ С НИЗШИМИ ПАРАМИ
- •13.1. Основные этапы синтеза
- •13.4. Синтез четырехзвенных механизмов по двум положениям звеньев
- •13.5. Синтез четырехзвенных механизмов по трем положениям звеньев
- •13.6. Синтез механизмов по средней скорости звена и по коэффициенту изменения средней скорости выходного звена
- •tijivu) < [tfj]-
- •КУЛАЧКОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ
- •14.1. Виды кулачковых механизмов и их особенности
- •14.2. Закон перемещения толкателя и его выбор
- •sinx4
- •sinx2 = [(*2 “ Vj3)/f34]sm03;
- •14.5. Определение габаритных размеров кулачка по условию выпуклости профиля
- •14.6. Определение координат профиля дисковых кулачков
- •14.7. Механизмы с цилиндрическими кулачками
- •МЕХАНИЗМЫ С ПРЕРЫВИСТЫМ ДВИЖЕНИЕМ ВЫХОДНОГО ЗВЕНА
- •15.1. Зубчатые и храповые механизмы
- •15.2. Мальтийские механизмы
- •15.3. Рычажные механизмы с квазиостановками
- •УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ СИСТЕМЫ МЕХАНИЗМОВ
- •16.2. Циклограмма системы механизмов
- •МАНИПУЛЯЦИОННЫЕ МЕХАНИЗМЫ
- •17.3. Задачи о положениях манипуляторов
- •17.4. Задачи уравновешивания и динамики
- •Glos
8.4. Методика расчета износа элементов кинематических пар
Расчет износа деталей машин при упругом, пластиче ском контакте и микрорезании поверхностей трения основан на усталостной теории, учитывающей давление р на поверхно сти трения, относительную скорость v и время t работы узла трения. Линейный износ И выражают соотношением
t
0
где fc, т , и п — коэффициенты, характеризующие узел тре ния при заданных условиях работы узла трения. Предель ные значения коэффициентов: т = 0 ,5 ... 3,0 ; п = 0 , 9 ... 1 , 2 ; к — коэффициент линейного износа, принимаемый по опыт ным данным.
Для упрощения расчетов степенную функцию заменяют t
линейной: И = J kpvdt. В этом случае [к] = мкм/(МПа* км),
о
Иногда используют данные о скорости изнашивания 7 = = kpv при средних режимах эксплуатации, полученные опыт ным путем в зависимости от вида контактного взаимодействия поверхности: упругое (зубчатое колесо, калибры, поршневые кольца) 5 10~5 ...2 10” 4; упругопластическое (подшипники скольжения, направляющие, ходовые винты) 2 •10“ 4 ... 4 •10 4; пластическое (фрикционные муфты, диски и колодки тормо зов) 4 •1СГ4 ... 64 •10-4 ; хрупкое, вязкое разрушение, микроре зание 6,4* К Г 3 ...12,5* 1СГ3
Здесь единицей скорости изнашивания принят линейный износ в микрометрах за один час изнашивания (мкм/ч).
Объем учебника не позволяет привести необходимые вы числения, и приходится ограничиться только обсуждением трех примеров.
Пример 1 . Износ цилиндропоршневых деталей двигате ля (рис. 8 .8 , а).
Поршень 1 имеет поршневые кольца 2 и совершает воз вратно-поступательное движение в гильзе 3 цилиндра двига теля.
и
/Г Г 1 Г Л П Т гт> ^
О
г
s
Рис. 8.8
Скорость движения поршня переменная (рис. 8.8, б). Наи более неблагоприятные условия работы — в левом крайнем положении, где наблюдаются максимальное давление в камере сжатия, высокие температуры и наименьшая толщина масля ной пленки, так как масло выгорает при воспламенении смеси и выдувается из-под поршневых колец вплоть до полного раз рушения масляной пленки. Коэффициент трения изменяется по ходу поршня в пределах 0 ,2 0 ...0,02. Наилучшие условия смазки — в средней части хода. Продукты сгорания ускоряют усталостно-коррозионные явления. На поверхностях гильзы и
колец наблюдаются молекулярное схватывание, усталостные и абразивные повреждения.
Эпюры линейного износа гильзы показаны на рис. 8.8, в-ж. Эпюра износа на рис. 8.8, г характеризует почти равномерный абразивный износ по длине цилиндра и умерен ный коррозионный износ. На рис. 8.8, д показан износ с пре обладающим абразивным износом в средней части гильзы в условиях загрязненной смазки. На рис. 8.8, в, е показана эпю ра износа, когда в сильной мере проявляется коррозионный износ в левой части гильзы в связи с недостаточной смазкой и напряженным тепловым режимом работы.
На рис. 8.8, ж приведена эпюра для случая, когда сильная коррозия проявляется по всей длине гильзы.
Поршневые кольца изнашиваются в основном в радиаль ном направлении. Наибольший износ наблюдается у первых двух поршневых колец. Среднее значение максимального из носа колец тепловозного дизеля* при испытаниях колебалось в пределах (1,6... 5)10“ 3 мкм/км.
Пример 2. Износ зубьев цилиндрической зубчатой пере дачи (рис. 8.9).
Рис. 8.9
Трение, изнашивание и смазка: Справочник. Кн. 2. М*: Машино
строение, 1979.
Экспериментальные наблюдения показывают, что харак терными видами износа являются абразивное изнашивание, фрикционная усталость и контактное усталостное выкраши вание (питтинг). Малонагруженные передачи и передачи с хо рошей смазкой изнашиваются равномерно в пределах активной части профиля зуба. Для тяжелонагруженных передач эпюра износа по профилю зуба (рис. 8.9, а) свидетельствует о нерав номерном износе и коррелируется с графиками скорости сколь жения vCK профилей (рис. 8.9, б) и коэффициентов скольжения Aj = vCK/v'Kl и А72 = VCK/ ( ^ 2 ^2I ) (рис. 8.9, б). Наибольший износ наблюдается у ножек зубьев. При испытании зубчатых передач четырехступенчатого редуктора силы в зацеплении из менялись от 200 Н в ступени I до 10000 Н в ступени IV, износ зубьев — от 15 до 45 мкм в ступени I, от 25 до 100 мкм в сту пени IV, а интенсивность изнашивания при смазке маслом с химически активными присадками составляла от 5 Ю“ 10 до 3 10“ 9 в ступени I и от 1,5 •10-8 до 3 •10” 7 в ступени IV
Пример 3. Износ профиля дискового кулачка (рис. 8.10). Профиль кулачка изнашивается неравномерно (рис. 8.10, а) из-за переменности контактных напряжений в по верхностных слоях кулачка 1 и толкателя 2 в связи с изменени ем нормальной силы F21 и радиусов кривизны р профилей, ско-
рости скольжения vCK) угла давления 0, скорости толкателя V2 (рис. 8.10, б). Линейный износ профиля (рис. 8.10, в) можно
t ч>
рассчитать по формуле И = f kpvCKdt = f kp^d<p\. 0 0
Контрольные вопросы
1.Какие виды трения различают по кинематическому признаку?
2.Какие виды трения различают по виду смазки поверхностей трения?
3.В каких пределах изменяются коэффициенты трения скольжения при различных видах смазки?
4.Какие интегральные характеристики изнашивания прим еняю т при инженерных расчетах износа деталей?
5.Назовите основные ф акторы, влияющие на интенсивность изнаши вания.